Tìm hiểu về máy phát điện xoay chiều đồng bộ

THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN

TV N
Máy phát i n d phòng

m b o liên t c cho các ph t i

c bi t

là m t yêu c u không th thi u ư c trong các nhà máy s n xu t cơng
nghi p và các cơ quan ví d như: B nh vi n, ài phát thanh và các sinh ho t
công nghi p khác. Do v y tìm hi u v nh ng v n

liên quan

n i u

khi n t

iv ib n

án c a

ng máy phát i n d phịng là r t c n thi t.

tơi c n quan tâm t i ba n i dung chính ó là:
n

nh t c

1. n

ng cơ sơ c p

nh i n áp c a máy phát i n d phịng sao cho khơng

ph thu c vào s thay

i c a ph t i và không ch u nh hư ng vào ngu n

năng lư ng cơ khí ( ng cơ sơ c p).
2. T

ng chuy n

i

máy phát d phòng ti p t c cung c p

i n cho ph t i khi lư i i n qu c gia m t và t

ng ng ng máy phát d

phòng khi lư i i n qu c gia có tr l i.
Ngồi ra b n

án này c a tơi có th cho h c sinh tìm hi u

nghiên c u và th c hành, v n d ng nh ng i u ã nói
có m t mơ hình th c hành và n i dung

trên thì c n ph i

án c a tơi là xây d ng mơ hình

th c hành ó.
B n thuy t minh

án sau ây c a tôi là nh ng trình bày v quá

trình tham gia ch t o mơ hình ó. B n thuy t minh ư c chia thành nhi u
chương:

Chương I: Gi i thi u v máy phát i n xoay chi u
Chương II: n

nh t n s
1

i n áp máy phát.

ng b


THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
Chương III: n

nh i n áp máy phát (AVR).

ChươngIV: M ch t

ng chuy n

i (ATS).

ChươngV: K t c u c a mơ hình.
Chương VI: Nh ng bài th c hành th c hi n ư c trên mơ
hình.

2


THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN

CHƯƠNG I
MÁY PHÁT I N
i v i máy phát xoay chi u

NG B

ây ta không quan tâm nhi u v v n

c u t o hay v nguyên lý làm vi c mà ch y u ta quan tâm v : Năng lư ng
sơ c p
n

kéo roto máy phát, v n

nh i n áp, t n s

t kích t và t

ng kích t . T

ng

i n áp máy phát.

1. Ngu n năng lư ng sơ c p.
i n áp do b t c máy phát nào phát ra

u ph thu c vào t c

quay

c a

ng cơ sơ c p (n). i u ó kéo theo t n s c a i n áp cũng ph thu c

vào

ng cơ sơ c p ( f= f(n)). Khi t c

quay c a

ng cơ sơ c p tăng thì t n

s c a i n áp phát ra cũng tăng theo và ngư c l i do ó
quy t là ph i t

ng n

nh t n s

tv n

ph i gi i

i n áp phát ra.

Ngu n năng lư ng sơ c p thì ta có th s d ng nhi u lo i như:
Tuabin nư c.
Tuabin gió.
ng cơ iezen.
ng cơ i n m t chi u…
2. T trư ng bi n thiên ban

u

M c dù khi có ngu n năng lư ng sơ c p ban
khơng có m t t trư ng bi n thiên ban

u ã

l n nhưng khi

u ( i n áp kích t ban

phát cũng khơng th sinh ra ư c i n năng và i u quan tr ng
i n nói chung ó là giá tr

u) thì máy
máy phát

i n áp do máy phát phát ra ph thu c vào i n

áp kích t ( Uf = f(u (kt)). Khi ã có i n áp kích t và ngu n năng lư ng sơ

3


THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
c p

kéo ư c roto c a máy phát thì khi ó m i có i n năng do máy phát

phát ra.
T trư ng bi n thiên ban

u là do t dư c a nam châm (Roto) sinh ra.

Khi roto quay thì t dư c a nam châm bi n thiên trong lõi thép c a roto sinh
ra m t s c i n

ng bi n thiên i u hoà. S c i n

ng bi n thiên này gây

ra hi n tư ng c m ng i n t trong cu n dây c a stato và sinh ra m t s c
i n

ng t c m bi n thiên cùng t n s trong cu n dây stato. T o ra m ch

ngoài m t dòng i n bi n thiên cùng t n s cùng biên
i n áp phát ra l i ư c l y ch nh lưu ph n h i l i

. Khi ó m t ph n

làm i n áp kích t

ni cho roto ( ây chính là q trình t kích t ). Khi ó roto m i tr thành
nam châm i n. Nhưng
phát, và n

ây v n

t ra ó là n

nh t n s c a i n áp phát ra c a máy phát.
i v i m t m ng i n c a b ngu n d phịng thì v n

Ngồi ra

n a ta c n quan tâm ó là b t

ng chuy n

Máy i n

l n

i (ATS).

I CƯƠNG V MÁY PHÁT I N

I.

nh i n áp ra c a máy

NG B .

ng b nói chung và máy phát i n

ng b nói riêng ư c s

d ng r ng rãi trong công nghi p. Ph m vi s d ng chính là bi n

i cơ năng

thành i n năng, nghĩa là làm máy phát i n. i n năng ba pha ch y u
dùng trong n n kinh t qu c dân và trong

i s ng. ư c s n xu t t các nhà

máy phát i n quay tuabin hơi ho c khí nư c.
Ngồi ra máy i n

ng b cịn ư c làm

ng cơ

c bi t trong các thi t

b l n vì chúng có kh năng phát ra cơng su t ph n kháng.
1. Phân lo i.
Theo k t c u có th chia máy phát i n
i n

ng b c c n thích h p v i t c

phát i n

ng b thành hai lo i: Máy phát

quay cao (s c c 2p = 2) và máy

ng b c c l i thích h p khi t c
4

quay th p (2p ≥ 4).


THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
Theo ch c năng, có th chia máy phát i n

ng b thành các lo i ch

y u sau:
a. Máy phát i n
Máy phát i n

ng b .

ng b thư ng ư c kéo b i tuabin hơi ho c tuabin nư c

và ư c g i là máy phát tuabin hơi ho c máy phát tuabin nư c. Máy phát
tuabin hơi có t c
tr c máy

quay cao, do ó ư c ch t o theo ki u c c n và có

t n m ngang. Máy phát i n tuabin nư c thư ng có t c

th p nên có k t c u theo ki u c c l i và n i chung tr c máy ư c
ng. Trong trư ng h p máy phát i n có cơng su t nh và c n di
thư ng dùng

ng cơ iezen làm

quay
t th ng
ng thì

ng cơ sơ c p và ư c g i là máy phát

i n iêzen. Máy phát i n iêzen thư ng có c u t o c c l i.
b.

ng cơ i n

ng b .

ng b .

c. Máy bù
2. K t c u
th y rõ

c i m v k t c u c a máy i n

ng b , ta s xét riêng r

k t c u c a máy c c n và máy c c l i.
a. K t c u c a máy phát i n
Rôto c a máy

ng b c c n.

ng b c c n làm b ng thép h p kim ch t lư ng cao,

ư c rèn thành kh i hình tr , sau ó gia cơng và phay rãnh

t dây qu n

kích t . Ph n khơng phay rãnh c a rơto hình thành m t c c t .
Các máy i n
2p = 2, t c

ng b hi n

i c c n thư ng ư c ch t o v i s c c

quay c a rôto là 3000vg/ph và

ph m vi an toàn

h n ch l c li tâm, trong

i v i thép h p kim ch t o thành lõi thép rơto, ư ng

kính c a rơto không vư t quá 1,1 -1,15m.

tăng công su t máy, ch có th

tăng chi u dài l c a rơto. Chi u dài t i a c a rôto kho ng 6,5m.
Dây qu n kích t

t trong rãnh rơto ư c ch t o t dây

di n ch nh t qu n theo chi u m ng thành các b i dây
5

ng tr n ti t

ng tâm. Các vòng


THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
dây c a b i dây này ư c cách i n v i nhau b ng m t l p mica m ng.
nh và ép ch t dây qu n kích t trong rãnh, mi ng rãnh ư c nêm kín

c

b i các thanh nêm b ng thép khơng t tính. Ph n
c a dây qu n kích t
Hai
t

u n i n m ngồi rãnh

ư c ai ch t b ng các ng không t tính.

u c a dây qu n kích t

i lu n trong tr c và n i v i hai vành trư t

u tr c thông qua hai ch i i n

n i v i dịng kích t m t chi u.

Máy kích t này thư ng ư c n i tr c v i tr c máy
v i tr c c a máy
Stato c a máy

ng b ho c có tr c

ng b .
ng b c c n bao g m lõi thép, trong có

t dây qu n ba

pha và than máy, n p máy. Lõi thép stato ư c ép b ng cac lá tôn silic dày
0,5mm, hai m t có ph sơn cách i n. d c chi u dài lõi thép stato c cách
kho ng 3 ÷ 6 cm l i có m t rãnh thơng gió ngang tr c,r ng 10 mm. Lõi thép
stato ư c

tc

nh trong thân máy. Trong các máy

ng b công su t

trung bình, than máy ư c ch t o ki u k t c u khung thép, m t ngoài b c
b ng các t m thép dát d y.Thân máy ph i thi t k và ch t o

sao cho

trong nó hình thành h th ng ư ng thơng gió làm l nh máy i n. N p máy
cũng ư c ch t o t thép t m ho c t gang úc.
su t trung bình và l n tr c không

t

các máy

n p máy mà

giá

ng b công
tr c

tc

nh trên b máy.
b. K t c u c a máy phát i n
Máy

ng b c c l i.

ng b c c l i thư ng có t c

quay th p, vì v y khác v i máy

ng b c c n, ư ng kính rơto D c a nó có th l n t i 15 m trong khi
chi u dài l l i nh v i t l 1/D =0,15 ÷ 0,2.
Rơto c a máy i n c c l i cơng su t nh và trung bình có lõi thép ư c
c u t o b ng thép úc và gia công thành kh i lăng tr ho c hình tr trên m t
có

t các c c t .

các máy l n, lõi thép ó ư c hình thành b i các t m

thép dày 1 ÷ 6 mm, ư c d p ho c úc
6

nh hình s n

ghép thành các kh i

THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
lăng tr và lõi thép này thư ng không tr c ti p l ng vào tr c máy mà ư c
t trên giá

c a rôto. Giá này l ng vào tr c máy. c c t

t trên lõi thép

rôto ư c ghép b ng nh ng lá thép dày 1 ÷ 1,5 mm.
Vi c xác

nh c c t trên lõi thép ư c th c hi n nh

i hình T ho c

b ng các i hình bulơng xun qua m t c c và vít ch t vào lõi thép rơto.
Dây qu n kích t

ư c ch t o t dây

ng tr n ti t di n ch nh t qu n

u n theo chi u m ng thành t ng qu n dây. Cách i n gi a các vòng dây là
các l p mica ho c amiăng. Các cu n dây sau khi ã gia công ư c l ng vào
các cu c than c c.
Dây qu n c n (trư ng h p này máy phát
(trư ng h p d ng cơ d ng b ) ư c

ng b ) ho c dây qu n m máy

t trên các d u c c. Các dây qu n này

gi ng như dây qu n ki u l ng sóc c a máy i n không
b ng các thanh

ng

t vào các

ng b , nghĩa là làm

u c c và ư c n i hai

u b i hai vòng

ng n m ch.
Dây qu n m máy ch khác dây qu n c n

ch

i n tr các thanh d n

c a nó l n hơn.
Stato c a máy

ng b c c l i có c u t o tương t như c a máy d ng b

c c n.
Tr c c a máy

máy bù

ng b có th

t n m ngang như

các

ng cơ

ng b ,

ng b , máy phát di n iêzen ho c máy phát tuabin nư c công su t

nh và t c

quay tương

i l n (kho ng trên 200 vg/ph).

trư ng h p

máy phát tuabin nư c,tuabin nư c công su t l n, t c d ch m, tr c c a máy
ư c

t th ng

ng. Khi tr c c a máy ư c

r t quan. N u tr c

n u

t

t

ng, tr ng tr c

u trên c a tr c thì máy thu c ki u treo, còn

u dư i c a tr c thì máy thu c ki u dù.

máy phát tuabin nư c ki u treo, xà
tương

t th ng

trên t a vào than máy, do ó

i dài và ph i r t kh o vì nó ch u tồn b tr ng lư ng c a rôto máy
7


THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
phát, rơto tuabin nư c và xung l c c a nư c i vào tuabin. Như v y kích
thư c xà

trên r t l n t n nhi u s t thép,

l n do ó tăng chi phí xây d ng bu ng

ki u dù,

tr c n m trên xà dư i. Xà

gian máy, do ó ng n hơn và

ng th i b n thân máy cũng cao

t máy.

dư i ư c c

m t s máy, tr c

c a tuabin nư c. Trong c hai trư ng h p
th

n vài trăm t n

bu ng

t máy

nh trên n n c a
ư c

t ngay trên n p

u gi m ư c v t li u ch t o (có

i v i các máy l n) và khi n cho b n thân máy và

u th p hơn.

Trên cùng tr c máy phát tuabin thư ng có
kích thích,

máy phát tu cbin nư c

t them các máy ph - máy

cung c p dòng di n m t chi u cho c c t cu máy phát

b và máy phát i u ch nh

làm ngu n cung c p i n cho b

ng

i u ch nh t

ng c a tuabin.
i u ch nh i n áp máy phát ta i u ch nh dịng kích t Id d n
thơng và i n trư ng thay

i, ta s

nt

i u ch nh ư c i n áp.

Ta i u ch nh t n s thì ta i u ch nh t c

c a

ng cơ sơ c p ( tuabin

nư c, khí, d u, gió).
Ta i u ch nh cơng su t máy phát ta ph i i u ch nh công su t i n t ,
t c là ta i u ch nh góc θ gi a U và E0. Mu n i u ch nh góc θ ta ph i i u
ch nh công su t c a

ng cơ sơ c p.

Như i u ch nh công su t c a máy phát liên quan

n t n s máy phát, ta

i u ch nh dịng kích t E0 thay ó góc gi a U và I thay
i, công su t ph n kháng thay

i.

Vi c i u ch nh công su t ph n kháng liên quan
+ i u ki n làm vi c song song c a máy phát.
+UF = Ul
+

i công su t thay

fF = fl

+ Th t pha gi ng nnhau
8

n i n áp máy phát ra.


THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
+ UF, Ul trùng pha nhau
+ F: máy phát, l: lư i i n.
3. Nguyên lý làm vi c c a máy phát.
Máy phát bi n

i cơ năng thành i n năng do ó ta ph i dùng

ng cơ sơ c p quay rôto v i t c

n. vì rơto là nam châm i n nên c m

ng trong dây qu n stato su t i n
Tr s hi u d ng su t i n

ng 3 pha eA, eB, eC.
ng 1 pha

E0 = 4,44. w.f.k.dq.φ.
W: s vòng c a m t pha.
f=

p.n
60

f: là t n s
n: là t c
p: là s

rôto
ic c

k.dq: là h s dây qu n
Φ0: t trư ng dư i m t c c
Khi máy phát mang t i (m ch ngồi kín) trong dây qu n dịng i n 3
pha t o ra m t t trư ng quay n1= n.
4. Phương trình và các quan h

i nt .

a. Ph n ng ph n ng.
Khi stato có dây i n, dòng i n stato (ph n ng) t o ra t trư ng g i
là t trư ng ph n ng. Tác d ng c a t trư ng ph n ng làm t trư ng
ph n c m c a rôto g i là ph n ng ph n ng.Tuỳ theo tính ch t c a t i
mà ph n ng ph n ng khác nhau.
+ T i thu n dung.
Φ0 c a c c t c m ng su t di n

ng E0

stato, E0 ch m sau Φ0 m t

góc π /2 t i thu n dung nên dòng stato Id vư t trư c E0 m t ggóc 900
9


THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
Id sinh ra t trư ng ph n ng, Φưd trùng pha nhau sinh ra su t i n
ng
t i thu n dung ph n ng ph n ng d c tr c (Φud, Φ0 cùng tr c), tr t
(Φud cùng chi u Φ0).
+ T i thu n c m: Tương t như t i thu n dung nhưng t i thu n c m
dùng stato Id ch m sau E0 m t góc 900, ta cs

th véc tơ.

Eud = - j.nud.Id.
T i thu n c m ph n ng ph n ng d c tr c kh t (Φud ngư c chi u
Φ0).
+ T i thu n tr : Dòng i n stato In trùng pha v i E0 ta có

th

In sinh ra Φun
Φun sinh ra Eun
Eun = - j.xun.In.
t i thu n tr thì ph n c m ng ngang tr c
+ T i b t kỳ: Dòng i n stato I ta phân làm hai thành ph n I = Id + In.
In:gây ra ph n ng ph n ng ngang tr c.
Id: Gây ra ph n ng c m ng

ng tr c(tr t hay kh t ) tuỳ thu c

vào t i mang tính ch t tương ng.
Tr t mang tính ch t i n dung .
kh t mang tính ch t i n c m.
b. Phương trình c a máy phát i n.
Φ0 sinh ra E0.
I = Id+In.
Id sinh ra Φud, Φud sinh ra Eud.
In sinh ra Φun, Φun sinh ra Eun.

10


THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
Dịng i n stato I sinh ra t trư ng t n Φt. Φt sinh ra Et, Et = -j.xt.Y =j.xt.(Id+In).
i v i may phát i n ta có sơ

như sau.

R: là i n tr dây qu n ph n ng ph n ng stato. Trong nhi u trư ng
h p ta b qua R v y ta có

∑E =U .

Eo +Eud+Eun+Et=U
E0 =U –Eud-Eun-Et
Thay các bi u th c ta ư c
E0 = U + j.xd.Id +j.xnIn.
Trong ó: xd = xud + xt
Xn = xun+xt

i n kháng

ng b d c trong tr c.

rôto c c n khe h ngang, d c

u nhau nên xd = xdb =xn: i n kháng

ng b ta có.
Eo =U + j.xdb.I.
II. T N HAO VÀ HI U SU T C A MÁY PHÁT I N

NG

B .
Như ã bi t v s cân b ng năng lư ng c a máy i n
vi c, trong máy có các t n hao

ng b , khi làm

ng, t n hao s t, t n hao kích t , t n hao

ph và t n hao cơ.
T n hao
là m t

ng là công su t m t mát trên dây qu n ph n tĩnh v i gi thi t

dòng i n phân b

thu c vào tr s m t
nhi t

u trên ti t di n c a dây d n.T n hao này ph

dòng i n, tr ng lư ng

75oC.

11

ng và thư ng ư c tính


THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
T n hao s t t là công su t m t mát trên m ch t (gông và răng) do t
trư ng bi n

i hình sin ( ng v i t n s f1). T n hao này ph thu c vào tr s

c a t c m, t n s , tr ng lư ng lõi thép, ch t lư ng c a tơn silic, trình
cơng ngh ch t o lõi thép.
T n hao kích t là cơng su t t n hao trên i n tr c a dây qu n kích
thích và c a các ch i than. N u máy kích thích

t trên tr c c a máy

ng

b thì cơng su t t n hao trên ph i chia cho hi u su t c a máy kích thích.

T n hao ph bao g m các ph n sau:
a.T n hao ph do dịng i n xốy

các thanh d n c a dây qu n stato và

các b ph n khác c a máy v i tác d ng c a t trư ng t n do dòng i n ph n
ng sinh ra.
b.T n hao

b m t c c t ho c

b m t c c t lõi thép rơto c a máy

c c n do stato có rãnh và như v y t c m khe h có song i u hoà răng.
Do tác d ng màn ch n c a dịng xốy,

sâu trong lõi thép khơng có t n hao

này.
c.T n hao

răng c a stato do s

p m ch ngang và d c c a t thong

chính và do các song i u hoà b c cao v i t n s khác ft.
T n hao cơ bao g m:
1.T n hao công su t c n thi t

ưa khơng khího c các ch t làm l nh

khác vào các b ph n c a máy.
2.T n hao công su t do ma sát

tr c và

b m t rôto và stato khi

rôto quay trong môi ch t làm l nh (khơng khí,…).
các máy i n

ng b cơng su t và t c

quay khác nhau, t l phân

ph i các t n hao n i trên không gi ng nhau. Trong các máy
c c công su t trung bình, t n hao

ng b b n

ng trong dây qu n ph n tĩnh và dây

qu n kích t chi m t i kho ng 65% t ng t n hao.Trong khi ó t n hao
trong lõi thép stato (k c t n hao chính và ph ) ch chi m kho ng 14%.
12


THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
Trong máy phát tuabin nư c cơng su t l n, t c

ch m thì t n hao trong

dây qu n ph n tĩnh và trong dây qu n kích t chi m kho ng 35%, cịn t n
hao trong lõi thép stato thì chi m t i 37%.Trong trư ng h p này,

gi m

b t t n hao trong lõi thép stato nên dùng tơn silic có su t t n hao nh . T n
hao ph có th chi m t i kho ng 11%
ó ch y u là t n hao b m t và t n hao
máy phát tuabin hơi và

i v i máy phát tuabin nư c, trong
p m ch vào kho ng 18%

iv i

ây khác v i trư ng h p máy phát tuabin hơi và

ây khác v i trư ng h p máy phát tuabin nư c, t n hao ph trong dây
c a stato là ch y u.

ng

gi m b t t n hao ph trong các máy công su t l n

thư ng dùng các bi n pháp sau:
a.Chia dây d n theo chi u cao c a rãnh thành nhi u dây
kho ng 4 ÷ 5 mm và hốn v vj trí c a chúng

ng b t dày

trong rãnh ( ôi khi c

ph n d u n i) sao cho d c chi u dài c a rãnh m i dây

ng b t

un m

t t c các v trí t phía áy rãnh lên phía mi ng rãnh.
b.Ch t o các vành ép lõi thép stato, vành ai

u n i c a rôto b ng

thép khơng t tính.
c.Ti n xốy c b m t rơto c a máy phát tuabinhơi.
Hi u su t c a máy phát i n
η=

ng b

ư c xác

nh b ng bi u th c:

Pz
Pz + ∑ P

Trong ó: Pz : cơng su t

u ra c a máy;

∑p: t ng t n hao trong máy.
Hi u su t c a các máy phát

ng b làm l nh b ng khơng khí cơng su t

o,5 ÷ 3000 kw vào kho ng 92 ÷ 95%; cơng su t 3,5 ÷ 100000kw vào
kho ng 95 ÷ 97,8%. N u làm l nh b ng hy rơgen thì hi u su t cũng có th
tăng kho ng o,8%.

13


THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN

III.

I U CH NH CƠNG SU T TÁC D NG VÀ CÔNG SU T
PH N KHÁNG C A MÁY PHÁT

NG B .

T i c a h dùng i n trong lư i i n thư ng luôn thay

i theo i u

ki n c a s n xu t ho c cũng có th có trư ng h p tuy t i không thay
nhưng do i u ki n v n hành c a lư i i n mà c n thi tph i thay

i

i ch

làm vi c c a các máy phát i n , do ó trên th c t ph i i u ch nh công
su t tác d ng P và công su t ph n kháng Q c a máy phát i n
Ta hãy xét v n

ng b .

hai trư ng h p i n hình. Trư ng h p th nh t là

trư ng máy phát i n làm vi c trong h th ng i n l c có công su t vô cùng
l n v i U.f=const, hay nói cách khác i t ng cơng su t c a các máy phát
i n ang làm vi c song song trong h th ng r t l n so v i công su tc a
máy phát i n ang ư c xét, do ó vi c i u ch nh P và Q c a máy phát
i n ó không làm thay

i U, f c a h th ng i n. Trư ng h p th hai là

trư ng h p ch có hai ho c nhi u máy phát i n công su t tương t làm vi c
song song và s thay

i ch

làm v c c a m t máy s làm thay

i U, f

chung c a c các máy phát i n ó.
1. i u ch nh công su t tác d ng P c a máy phát i n

ng b .

a. Trư ng h p máy phát i n làm vi c trong h th ng i n công su t
vô cung l n.
trư ng h p này U và f là không

i nên n u gi dịng i n kích thích

it khơng d i thì E là h ng s và theo bi u th c (24-11) thì P là hàm s c a
góc θ vcà ư ng bi u di n c a nó có d ng như ã bi t trên hình24-9.

ch

làm vi c xác l p công su t tác d ng P c a máy ng v i góc θ nh t

ng

ph i cân b ng v i công su t cơ trên tr c làm quay máy phát i n. ư ng
14


THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
bi u di n cơng su t cơ c a

ng cơ sơ c p ư c bi u th b ng ư ng th ng

song song v i tr c ngang và c t

c tính góc

i m A trên hình 27-4.Như

v y mu n i u ch nh công su t tác d ng Pc a máy phát thì ph i thay
góc θ nghĩa là giao i m A b ng cách thay
Công su t tác d nh c c

i

i công su t cơ trên tr c máy.

i Pm mà máy phát i n có th cung c p cho

h th ng i n ng v i khi dP/dθ = 0. Áp d ng i u ki n ó ói v i bi u
th c (24-11) c a máy phát
Pm =

ng b c c n suy ra ư c θm = 90 o và:

mUE
xd

Cũng như v y v i máy c c l i, t (24-13) có th suy ra ư c góc θm
xác

nh b i : cosθm =
Trong ó : A =
Và

Pm =

A 2 + 8B 2 − A
4B

mEU
,
xd

B = mU2(

1
1
−
)
xq xd

1
mUE
mU 2 1
sin θ m +
( − ) sin 2θ m
2 xq xd
xd

Khi i u ch nh công su t tác d ng c n chú ý ră ngf máy phát i n
b ch làm vi c n

nh tĩnh khi 0< θ <θm.

máy ang làm vi c

ng

giao i m A ng v i θ1 < θm. N u do m t nguyên

nhân nào ó công su t cơ Pcơ c a

th y rõ i u ó, gi s r ng

ng cơ sơ c p tăng lên trong m t th i

gian ng n sau ó l i tr v tr s ban

u thì rôto c a các máy phát i n s

quay nhanh lên. Như v y góc θ s tăng thêm + θ và tương ng công su t P
s tăng thêm P. Vì lúc ó cơng su t cơ Pcơ ã tr v tr s ban

u nên

P+ P >Pcơ, k t qu là rơto s b ghìm và máy phát i n tr l i làm vi c
góc θ ban
xác l p

u sau vài chu kỳ giao
θ2 > θm , ví d

ng. Trái l i n u máy phát i n làm vi c

i m Btrên hình 27-4 thì khi cơng su t cơ thay

i trên, góc θ tăng thêm θ s làm cho P c a máy phát i n gi m, như v y:
15


THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
P < Pcơ , k t qu là rơto quay nhanh them, góc θ càng tăng và máy phát i n
s m t

ng b v i lư i i n.

T nh ng i u nói trên ta th y r ng, khi i u ch nh công su t tác d ng
mà mu n gi cho máy phát i n làm vi c n

nh thì ph i có i u ki n sau:

dP
>0
dθ

trong ó dP/dθ ư c g i là công su t ch nh b
gi cho máy làm vi c

c trưng cho kh năng

ng b trong lư i i n và ư c ký hi u b ng Pcb.

T các bi u th c (24-13) ,(24-15) suy ra ư c h s công su t ch nh b

i v i máy c c l i:
Pcb=
Và

1
1
mUE
cosθ +mU2( − )cos2θ
xd
xq xd

i v i máy c c n:
Pcb =

mUE
cosθ
xd

ư ng bi u di n c a công su t ch nh b , ta th y khi không t i (θ = 0),
kh năng ch nh b t c kh năng c a P gi a công su t cơ ưa vào máy và
công su t tác d ng ưa ra lư i i n ng v i s thay

i θ làm cho máy

phát v n duy trì làm vi c v i lư i i n là l n nh t, cịn khi θ =θm thì kh
năng ch nh b b ng không.
Trên th c t v n hành,

phòng trư ng h p U ho c E gi m ho c

nh ng nguyên nhân khác làm cho công su t P ưa ra lư i i n gi m thoe
nhưng v n duy trì ư c
su t

ng b , máy phát i n thư ng làm vi c v i công

nh m c Pdm ng v i θ <300.
Như v y kh năng quá t i c a máy phát i n

ng b

ư c xác

s :
km =

Pm
Pdm

g i là h s kh năng quá t i.
16

nh t


THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN

i v i máy c c n km =
Theo quy

nh thì c n

1
sin θ dm

m b o km >1,7 và mu n như v y thì máy ph i

có t s ng n m ch K l n, nghĩa là xd ph i nh (ho c khe h l n)
C n chú ý r ng khi i u ch nh công su t tác d ng, do θ thay
công su t ph n kháng cũng thay

i nên

i theo.

b.Trư ng h p máy phát i n công su t tương t làm vi c song song.
Gi s có hai máy phát i n cơng su t b ng nhau làm vi c song song.
trư ng h p này, trong i u ki n t i c a lư i i n không

i khi tăng công

su t tác d ng c a máy mà không gi m tương ng công su t tác d ng c a
máy kia thì t n s c a lư i i n s thay

i cho

n khi có s cân b ng m i

và khi n cho h dùng i n ph i làm vi c trong t n s khác
v y,

nh m c. Vì

cho f = const khi tăng cơng su t tác d ng c a m t máy thì ph i gi m

công su t tác d ng c a máy kia. Chính cũng b ng cách ó mà có th thay
i s phân ph i cơng su t tác d ng gi a hai máy.
2. i u ch nh công su t ph n kháng c a máy phát i n

ng b .

Ta hãy xét vi c i u ch nh công su t ph n kháng c a máy phát i n
ng b làm vi c trong lư i i n vô cùng l n (U,f = const) khi công su t tác
d ng cu máy ư c gi khơng
Gi s máy có c c n và

i.
ơn gi n, b qua t n hao trên dây qu n

ph n ng (ru =0).
Vì P = mUIcosφ là khơng

i, và v i i u ki n U = const nên khi thau

i Q, mút c a vectơ I luôn n m trên m t ư ng th ng, th ng góc v i U.
V i m i tr s c a I s có m t tr s c a cosφ và ò th véctơ su t iên ng
tương ng s xác

nh ư c

i n kích thích it c n thi t

l n c a véctơ E, t

ó suy ra ư c dòng

sinh ra E. Cũng c n chú ý r ng,

17


THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
P = mUIsinθ/xd =Pl =const, trong ó U, xd khơng

i nên P =Esinθ =

OB = const và mút cu véctơ E luôn n m trên ư ng th ng th ng góc v i
OB.
K t qu phân tích cho th y r ng, mu n i u ch nh công su t ph n
kháng Q thì ph i thay

i dịng i n kích thích it c a máy phát i n.

18


THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN

CHƯƠNG II
N

NH T N S

I. CÁC LO I

I N ÁP MÁY PHÁT

NG CƠ SƠ C P

Trong công nghi p cũng như trong

i s ng ngư i ta có r t nhi u cách

có th phát ra i n năng, ơn gi n nh t là phương pháp c sát

u v bút

nh a vào t m len ho c d cũng có th sinh ra m t i n năng có năng lư ng
hút ư c m u gi y nh v n lên

ây ngu n năng lư ng sơ c p là s c l c

c a con ngư i nhưng trong trư ng h p này ngư i ta ch

làm m t thí

nghi m ơn gi n là phát hi n i n năng mà thôi. Trong công nghi p hi n

i

ngư i ta s d ng các ngu n cơ năng có s c m nh hơn r t nhi u như:
Nhà máy thu

i n thì s d ng s c nư c

làm quay Tuabin nư c. Nhà

máy nhi t i n thì s d ng nhi t lư ng làm quay Tuabin hơi, hay m t s
trư ng h p s d ng s c gió làm quay Tuabin cũng

làm sinh ra i n

năng…Trong trư ng h p ngư i ta mu n cung c p cho t i có cơng su t nh
và yêu c u ph i thư ng xuyên lưu
iêzen ho c

ng thì ngư i ta có th dùng

ng cơ i n m t chi u làm

Nhưng trong trư ng h p này tôi dùng

ng cơ

ng cơ sơ c p.
ng cơ i n m t chi u làm

ng

cơ sơ c p là vì:

ây là m t mơ hình th c hành cho nên
nhi u ti ng n và có th v n chuy n lưu
s d ng

ng cơ i n m t chi u kích t

tránh c ng c nh, gây ra

ng ư c cho nên tôi quy t
c l p làm

nh

ng cơ sơ c p.

Ngồi ra khơng ch vì lý do trên mà lý do cơ b n nh t ó là ưu i m c a
ng cơ i n m t chi u.
Trong n n s n xu t hi n
lo i máy quan tr ng.

i,

ng cơ i n m t chi u ư c coi là m t

ng cơ i n m t chi u có
19

c tính i u ch nh t c

THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
r t t t, ph m vi i u ch nh r ng.

iv i

l c và m ch i u khi n ơn gi n hơn
cao trong d i i u ch nh t c

ng cơ i n m t chi u có m ch

ng th i l i

r ng. Vì v y

t ch t lư ng i u ch nh

ng cơ i n m t chi u ư c

dùng nhi u trong nh ng nghành cơng nghi p có u c u cao v
t c

i u ch nh

… i u này r t có l i cho nh ng t i có cơng su t nh và khơng n

nh như
làm

mơ hình này. Chính vì v y mà tôi quy t

nh dùng

ng cơ i n

ng cơ sơ c p.

II.

NG CƠ I N M T CHI U

1. C u t o và nguyên lý lám vi c.
1.1. Nguyên lý làm vi c.
- Nguyên lí làm vi c c a máy i n m t chi u không khác nguyên lý làm
vi c c a máy i n xoay chi u, ch khác máy i n m t chi u là có thêm b
ph n ch nh lưu có khi g i là vành

i chi u (vành góp).

1.2 Máy i n m t chi u chia làm ba ph n chính.
1) Ph n c m-stato.
t o t trư ng cho máy.
a. C c t chính: G m có lõi thép và dây qu n kích t .Trong ó có
dòng m t chi u ta g i là dịng kích t
b. C c t ph .

t o ra t trư ng cho máy.

c i thi n tia l a i n gi a ch i than và vành

i

chi u. G m có lõi thép và dây qu n c c t ph n i ti p v i dây qu n ph n
ng.
c. V máy: Ngoài nhi m v b o v các chi ti t bên trong và ch u l c
cịn dùng

d n t vì v y v máy ư c làm b ng thép úc ho c b ng thép

hàn.
2) Ph n ng-rôto:
20


THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
a. Lá thép. G m các là thép k thu t i n d p theo hình trịn. B m t
t day qu n ph n ng ghép cách i n nhau.

có rãnh

b. Dây qu n ph n ng.
T o thành các b i dây và hai c nh c a b i dây

t

rãnh lõi thép

ph n ng. Các b i dây ư c ghép n i v i nhau t o thành m ch kín.
3) Vành

i chi u.

Do dây qu n ph n ng g m nhi u b i dây nên m ch m t chi u g m
nhi u phi n

ng ghép cách i n v i nhau và cách i n v i tr c. Tì trên

vành m t chi u là nh ng c p ch i than

ng yên. Các c p ch i than phân

chia dây qu n ph n ng thành các nhánh song song. S c i n
b ng t ng các s c i n

ng c a máy

ng c a các vòng dây trong m t nhánh song song.

1.3 .M máy
Khi m máy t c m máy ban
ph n ng Ium =

u n0 thì Eu =0, dòng i n khi m máy

U
nên dòng i n mp
Ru

máy r t l n Im = (5 ÷ 10) Idm.

gi m dịng m máy thì trong m ch ph n ng ta n i ti p bi n tr Rm . Do ó

khi m máy ta

Rm

giá tr max. Khi m song ta ưa Rm = 0

hao. Vì v y khi m máy có Ium =

1.4. i u ch nh t c

Mu n thay

U
.
Rm + Ru

.
U − Ru.Iu
.
k .e.φ

• T phương trình ta có: n =
a. Thay

gi m t n

i i n tr ph n ng:
i i n tr ph n ng thì ta n i ti p vào m ch ph n ng bi n

tr Rp.(v trí gi ng Rm), thay

i Rp thì

ng cơ thay

i dư c t c

.

c i m: t n hao lơn vì Iu l n.
Ta ch tăng ư c iên tr m ch ph n ng nên ch gi m ư c t c
21

,


THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
b. Thay

i tơc

Mu n thay

:

i i n áp U thì ta ph i dùng b ngu ncó th thay

i i n

áp U

Ví d : B ch nh lưu dùng t h p:
phát kích t

c l p + máy phát kích t +

ng cơ khơng

ng b + máy

ng cơ i n

c i m: Ta ch gi m ư c i n áp Unên ch gi m ư c t c
c. Thay

i i n tr kích t

thay

i i n tr kích t trong m ch kích t ta n i ti p bi n tr

Rdc
Khi thay

i Rdc thì Ikt thay

i,φ thay

i và t c

ng cơ thay

i

c i m: + t n hao ít vì Ikt nh
+ Ph m vi i u khi n r ng
Ta ch tăng ư c i n tr m ch kích t nên ch gi m ư c Ikt và φ.Do
ó ch tăng ư c t c
ng cơ i n m t chi u có ưu i m là vi c i u ch nh t c
gi n, ph m vi i u ch nh r ng.

2.

c tính cơ.
22

ơn


THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN

ω
ωO
TN [Rn]
Rf1

Rf2

Rf3
0

MC

M

Rf4
Các ư ng

c tính cơ c a
thay

ng cơ m t chi u kích t

i i n tr ph m ch ph n ng.

Ta xét quan h n=f(m) khi gi U khơng
T phương trình ta có n=

U
Ru
.Iu
Ke.φ
Keφ

Và M=Km.φ.Iu hay Iu vào n ư c:
n=
a.

U
Ke.φ

c l p khi

Ru
.M (1)
Ke.Km.φ 2

ng cơ kích t song song
23

i, Rkt không

i.


THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN

Do U,Rkt khơng

i nên Ikt=

Do ó φ không

U
không
Rkt

i

i bi u th c(1) có d ng:

U
Ru
=a=n0;
=b ⇒ n=a-bm.
Ke.φ
Ke.Km.φ 2

c tính có n0 =a =

U
t c
ke.φ

c a

ng cơ khi không t i Me = M =o.

Me : mô men c n c a máy công c ,
a=

U
thay
ke.φ

i b khơng

-

c tính cơ thay

b=

Ru
thay
kekm.φ 2

c tính cơ thay

i.

i

i i n tr m ch ph n ng a không

i.

i.

Ru1 < Ru2 b.

ng cơ kính t n i ti p.

Do I = Iu = Iktn cũng t l v i Iu.
N u φ t l v i Iktn cũng t l v i Iu.
Ta có : φ = φu.k.Iu ta thay vào mơmen thì ta có.
M = Km.k φ Iu 2 : mômen (M) t l v i I2u nên

ng cơ kích t n i ti p

có kh năng q t i l n.
N u

ng cơ quá t i hai l n thì :Me = M tăng hai l n = 2M, nhưng Iu

tăng lên 2 l n. Vì v y

ng cơ kích t n i ti p ư c dùng nhi u trong

giao thông.
Ta thay Iu=

φ
Km 2
vào M ⇒ M =
. φ hay φ =
kφ
Kφ

Ta thay M và kb vào bi u th c (1) ta có.
N=

U . Km
Ke. Kφ . M

-

Ru
.
Ke.Kφ

24

Kφ .M
.
Km


THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
U . Km

Ta

t : a/ =

⇒

c tính cơ: n =

Ke. Kφ

và b/ =
a/
M

Ru
Ke.Kφ

- b/ ây là phương trình ư ng hyperpol.

c tính:
+ Khơng cho phép

ng cơ m t chi u kích t n i ti p ch y không t i

ho c n i t i (M a 0 ) vì khi ó t c

ng cơ r t l n. Nhưng v m t cơ

không cho phép vì bi ho c tr c b c ch ch u ư c t c

nh t

nh, d gây

cháy bi.
+ Không ư c dùng ai truy n
truy n làm t c
III.

N

iv i

ng cơ khi n i ti p vì ai

ng cơ tăng lên.

NH T C

NG CƠ SƠ C P.

Trên th c t có hai phương pháp cơ b n

i u ch nh t c

ng cơ

i n m t chi u.
•

i u ch nh i n áp c p cho ph n ng

•

i u ch nh i n áp c p cho m ch kích t

C u trúc m ch l c c a h truy n
cũng c n có b bi n
cơ ho c m ch kích t

ng cơ.
ng cơ.

ng i u ch nh t c

i. Các b bi n

ng cơ bao gi

i này c p cho m ch ph n ng

ng

ng cơ.

ây ta s d ng phương pháp i u ch nh i n áp c p cho ph n ng
ng cơ dùng m ch ch nh lưu i u khi n dùng Tranristor
m Thyristor.
1. Sơ
( n

nguyên lý m ch ch nh lưu i u khi n.
nh t c

ng cơ sơ c p)

25

i u khi n góc