BÁO CÁO THÍ NGHIỆM HỆ THỐNG ĐIỆN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH
KHOA
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
Bộ môn Hệ thống
điện

BÁO CÁO THÍ
NGHIỆM HỆ THỐNG
ĐIỆN
1


Họ Và Tên : Hoàng Đình Thắng
MSSV
: 41203497
Tổ
:2
BÀI 1: TÌM HIỂU TỔNG QUÁT VỀ MÔ
HÌNH NHÀ MÁY ĐIỆN
Câu 1: Vẽ sơ đồ bảng điều khiển đứng và bàn điều khiển :
1/ Sơ đồ bàn điều khiển (hình
vẽ ).
2/ Sơ đồ bảng điều khiển đứng
(hình vẽ ).
Câu 2 :
U

U

U

Câu 3 :
Lý do sử dụng động cơ DC để quay máy phát 3 pha:
Động cơ DC có thể thay đổi tốc độ dễ dàng trong dãi điều chỉnh
rộng thông qua điều khiển kích từ của nó, do đó có thể làm thay đổi
tốc độ của máy phát, thay đổi được tần số khi hòa đồng bộ máy phát
vào hệ thống điện .
Câu 4 :

2


Câu 5 : Trình tự thao tác điều khiển tổ hợp máy cắt và dao
cách ly :
U

Q1

Q15

Q1,Q2:Dao cách ly
Q0: Máy cắt
Q15,Q25: Dao nối đất

Q0

Q2

Q25

 Thứ tự thao tác khi đóng đường dây:
• Đóng dao cách ly Q1,Q2.
• Đóng máy cắt Q0.
 Thứ tự thao tác khi ngắt đường dây:
• Cắt máy cắt Q0.
• Cắt dao cách ly Q1,Q2.
 Thứ tự thao tác khi sửa chữa máy cắt:
•
•
•
•

Cắt máy cắt Q0.
Cắt dao cách ly Q1,Q2.
Đóng dao tiếp đất Q15,Q25.
Lấy máy cắt ra khỏi mạch để sửa chữa.

3


BÀI 3 : KHẢO SÁT MẠCH KHỞI ĐỘNG CƠ ĐIỆN 3
PHA
U

U

1. Động cơ AC 3 pha:
Câu 1: Các thông số cơ bản của động cơ AC 3 pha:
U
=

220/380 V
Iđm =
76/44 A
P
=
22 KW
U

4


Nđm = 1450 v/ph
f
=
50 Hz
cos =
0,86
Câu 2: Thông số cơ bản của máy phát DC:
Uđđmđ = 220 V
Iđm = 86,5 A
P

= 19 KW

nđmđ= 1445 vòng/phút
Ikt = 1,86 A
Ukt = 167 V

Câu 3: Mạch động lực và mạch điều khiển.
U

Giải thích : Khi ấn nút start để khởi động động cơ:
• Cuộn dây (M) có điện sẽ đóng tiếp điểm contactor (M) cung cấp
điện cho động cơ khởi động với dòng điện khởi động ban đầu nhỏ
nhờ các điện trở Rmml, Rmm2 mắc nối tiếp với cuộn dây quấn rotor.
U

•

Cuộn dây M có điện kích hoạt relay thời gian (RT 1) làm việc, sau
một khỏang thời gian t1 relay RT1 sẽ đóng tiếp điểm (RT 1) & cuộn
5


•

•

dây M2 có điện đóng tiếp điểm của contactor M2 lọai điện trở phụ
Rmm2 ra khỏi mạch khỏi động.
Cuộn dây M2 có điện kích hoạt relay thời gian (RT 2) làm việc, sau
một khỏang thời gian t2 relay RT2 sẽ đóng tiếp điểm (RT2) & cụôn
dây M1 có điện đóng tiếp điểm contactor M1 lọai điện trở phụ Rmm1
ra khỏi mạch khởi động.
Động cơ họat động ở chế độ bình thường & nhiệm vụ của nó là
dùng để kéo máy phát điện một chiều.

Câu 4 : Vẽ đặc tuyến moment – tốc độ của động cơ AC
rotor dây quấn:
U

M

Bài 4 : KHẢO SÁT MẠCH KHỞI ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ
ĐIỆN DC
Câu 1. Thông
Uđm
=
Iđm
=
P
=
U

nđm

=

Ikt
Ukt

=
=

số cơ bản của động cơ một chiều DC:
220 V
78 A
17,16
KW
1500

v/p
1.85 A
220 V

Câu 2: Thông số cơ bản của máy phát AC
U dm  220 / 380V
I dm  23 A
P  12 KW
N dm  1500v / p
Cos  0,8
f  0,8 Hz

6


Câu 3: Vẽ và giải thích mạch khởi động của động cơ một chiều
DC( mạch động lực và mạch điều khiển )
U

Giải thích mạch :
Khi tốc độ n = 0, U = U đm muốn n tăng lên thì phải thỏa mãn 2
điều kiện:
•
Mmm > Mcản của tải
•
Imở < Icp
Khi đóng điện trực tiếp cho động cơ DC tương tương ngắn mạch do
điện trở phần ứng Rư nhỏ do đó dòng khởi động rất lớn có thể gây
phát nhiệt lớn làm hư hỏng máy, nên để hạn chế dòng khởi động
người ta dùng 2 điện trở R1 và R2.

Khi ấn nút START để khởi động động cơ:
U

•
Cuộn dây M có điện sẽ đóng tiếp điểm Contactor M, cung
cấp điện cho động cơ khởi động với dòng điện ban đầu nhỏ nhờ
các điện trở khởi động.
•
Cuộn dây M có điện kích hoạt relay thời gian RT 1 làm việc,
sau một khoảng thời gian t1 relay RT1 sẽ đóng tiếp điểm RT1 và
cuộn dây M2 có điện đóng tiếp điểm của Contactor M 2 loại tách
điện trở phụ R2 ra khỏi mạch khởi động.
•
Cuộn dây M2 có điện kích hoạt relay thời gian RT 2 làm việc,
sau một khoản thời gian t2 relay RT2 sẽ đóng tiếp điểm RT 2 và
cuộn dây M1 có điện đóng tiếp điểm của Contactor M 1 loại tách
điện trở phụ R1 ra khỏi mạch khởi động.

7


Động cơ hoạt động ở chế độ bình thường và nhiệm vụ của nó là
dùng để kéo máy phát điện đồng bộ 3 pha xoay chiều.

•

MẠCH ĐIỀU KHIỂN

Câu 4 : Vẽ đặc tuyến moment- tốc độ khi khởi động của động
cơ.

U

M

n
MC

t

:O
U

8


:

Bài 5 : RELAY DÒNG ĐIỆN KỸ THUẬT SỐ
I. Đặc tuyến IDMT dốc chuẩn
1.1
k=0.1
Vị trí vặn núm
Dòng pha A quan sát
trên relay (A)
Thời gian tác động t
(ms)

100

125

150

175

200

1

1,23

1,44

1,87

2,21

2126

1312

1006

762

641

Đặc tuyến IDMT dốc chuẩn , k= 0.1
2500
2126

2000
1312

t(ms)

1500

1006

1000

762

641

500
0

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

2.2

I(A)

1.2
k = 0.3
Vị trí vặn núm
Dòng pha A quan sát
trên relay (A)
Thời gian tác động t
(ms)

100

125

150

175

200

1,1

1,36

1,6

1,85

2,18

4764

3212

2573

2194

1905

9

2.4


Đặc tuyến IDMT dốc chuẩn k=0.3
6000
4764

5000

t(ms)

4000

3212
2573

3000

2194

1905

2000
1000
0

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

2.2

2.4

I(A)

1.3

k = 0.5

Vị trí vặn núm
Dòng pha A quan sát
trên relay (A)
Thời gian tác động t
(ms)

100

125

150

175

1,06

1,32

1,54

1,82

8583

5543

4384

3675

200
2,0
8
323
2

Đặc tuyến IDMT dốc chuẩn k=0.5

t(ms)

10000
9000
8000
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0

8583

5543
4384

1

1.2

1.4

3675

1.6

3232

1.8

2

2.2

I(A)

1.4

k = 0.8

Vị trí vặn núm
Dòng pha A quan sát

100
1,01
10

125
1,22

150
1,47

175
1,72

200
2,07


trên relay (A)
Thời gian tác động t
(ms)

1562
6

9976

7466

6336

5286

t(ms)

Đặc tuyến IDMT dốc chuẩn , k= 0.8
18000
15626
16000
14000
12000
10000
8000
6000
4000
2000
0
1

9976
7466

1.2

6336

1.4

1.6

5286

1.8

2

2.2

I(A)

2. Đặc tuyến IDMT 01
1.1
k=0.1
Vị trí vặn núm
Dòng pha A quan sát trên
relay (A)
Thời gian tác động t (ms)

100

125

150

175

200

1,06

1,29

1,58

1,84

2,3

9666

7466

6013

23037 14655

25000 23037
20000
14655

15000

9666

10000

7466

6013

5000
0

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

2.2

2.4

I(A)

1.1

k=0.4

Vị trí vặn núm

100
11

125

150

175

200


Dòng pha A quan sát trên
relay (A)

0,97

1,52

1,78

2,21

14240
55650 40767 31647 23215
0

Thời gian tác động t (ms)
60000

1,32

55650

50000
40767
40000
31647

30000

23215

20000
10000
0

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

2.2

2.4

I(A)

1.2

k=0.6

Vị trí vặn núm
Dòng pha A quan sát trên
relay (A)
Thời gian tác động t (ms)

100

125

150

175

200

1,02

1,41

1,65

1,97

1,99

16115
72542 54527 39988 42578
4
1,85

180000
160000
140000
120000
100000
80000
60000
40000
20000
0
0.8

161154

72542
54527

1

1.2

1.4

1.6

42578
39988

1.8

2

2.2

I(A)

1.3
k=0.7
Vị trí vặn núm

100
12

125

150

175

200


Dòng pha A quan sát trên
relay (A)
Thời gian tác động t (ms)

0,97

1,21

1,29

1,39

1,68

22325 11153
88391 82791 60050
0
0
1,85

250000

223250

200000

t(ms)

150000

111530
88391

100000

82791
60050

50000
0
0.8

0.9

1

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

1.8

I(A)

 Đặc tuyến phù hợp dạng long-time inverse
Nhận xét kết quả thí nghiệm:
Hệ số k càng lớn thì thời gian tác động của Rơle càng lâu.
Đồ thị đặc tuyến không như trong lý thuyết do sai số CT.

Đặc tuyến IDMT dốc chuẩn có thời gian tác động nhỏ hơn so với
đặc tuyến IDMT rất dốc.

13


BÀI 6 : VẬN HÀNH VÀ KHẢO SÁT CÁC CHẾ ĐỘ HOẠT
ĐỘNG CỦA MÁY PHÁT 3 PHA
U

Câu 1 : Bảng số liệu :
Chế độ
Hòa đồng bộ

P
0

Q
-1

Tăng kích từ động cơ đến khi
P=4
(KW)
Thay đổi kích từ MP đến khi
Q=0; Q=-2; Q=2 KVAr

4

-2.5

4

-2

4

0

4

2

4 Giảm Q về 0, sau đó ngắt kích
từ MP
5
Đóng lại kích từ MP

4

0

4

-0.5

6 Giảm P về 0, sau đó ngắt động
cơ kéo
7 Trong chế độ ngắt động cơ kéo,
thay đổi kích từ MP để Q lần
lượt bằng -2; 0; 2 KVAr

0

1

0

-2

0

0

0

2

1
2

3

U
20
6
19
0
19
0
19

0
19
0
18
5
18
5
21
5
21
5
21
5
21
5

I
9
35

36
36
36
36
36
3
3
3
3

Ukt Ikt
19 1.
2
20 1.
2
20 1.
2
24 1.
5
28 1.
8
35 0
24 1.
4
24 1.
4
16 1
20 1.
4
26 1.
7

 Nhận xét :
- Từ chế độ 0 chuyển sang chế 1 thì biên độ không thay
đổiEphát =
Uht , chỉ làm thay đổi góc lệch .
- Giá trị dòng điện IktMF tăng <-> QphátMF tăng, thì giá trị điện
áp VktMF cũng tăng theo

14

- Với các giá trị đọc được trên các đồng đo, ta chấp nhận sự
sai số do đồng hồ và do cách đọc, thì mới có thể kiểm nghiệm
giữa thực tế và lý thuyết .
Câu 2.
Khi chưa hòa đồng bộ náy phát vào hệ thống, điều chỉnh kích từ
động cơ một chiều sẽ làm thay đổi tốc độ của động cơ DC, máy
phát AC ; điều chỉnh kích từ máy phát điện xoay chiều sẽ làm thay
đổi điện áp đầu cực máy phát:
* Khi máy phát làm việc ở chế độ độc lập thì phương trình của tốc
độ và của dòng kích từ được biểu diễn:
- n = n0 + Iư
- I = Iư + Ikt
Động cơ DC có kích từ song song nên khi tăng dòng kích từ I kt thì Iư
sẽ giảm, tốc độ động cơ tăng kéo theo tốc độ máy phát cũng sẽ tăng
theo và ngược lại.
Phương trình điện áp đầu cực máy
phát : U = E0 – I.Rư + j(Xư +X). I
;
E0 = 4,44.f .W. Kdq. 0
Mà Ikt tỷ lệ với 0 nên khi thay đổi dòng kích từ I kt thì 0 sẽ thay
đổi, E0 và U của máy phát sẽ thay đổi theo.
U

Khi hòa đồng bộ máy phát vào hệ thống, điều chỉnh kích từ động
cơ một chiều sẽ làm thay đổi công suất thực của máy phát, điều
chỉnh kích từ của máy phát xoay chiều sẽ làm thay đổi công suất
phản kháng của hệ thống.
*Khi đã hòa đồng bộ máy phát vào lưới điện , hệ thống có công suất

vô cùng lớn.
Lúc đó:
 fL = const (hằng số) ; UL = const (hằng số)
Khi thay đổi kích từ của động cơ DC tức là thay đổi Moment điện từ
Mđt , làm thay đổi khả năng kéo tải của máy phát, thay đổi công suất
P
Khi thay đổi kích từ máy phát – I kt thay đổi làm cho đường họach
định trước cố định của máy phát thay đổi.
U

Q U.E .cos 0 UL2
Xd

Xd

Nên Q của máy phát sẽ thay đổi theo.
Câu 3. Các phương pháp kích từ máy phát điện:
U

15


a/- Dùng máy phát điện một chiều độc lập để kích từ
cho máy phát
b/- Dùng hệ thống chỉnh lưu: dùng hệ thống chỉnh lưu điện áp
xoay chiều từ nguồn khác. Khi dùng hệ thống chỉnh lưu kích từ cho
máy phát, nếu dùng hệ thống chổi than thanh góp rất dễ hư hỏng
các thiết bị chỉnh lưu. Để khắc phục nhược điểm này, người ta dùng
một lọai thiết bị đặc biệt- hệ thống kích từ quay. Hệ thống kích từ này
nằm cùng trục với máy phát và quay cùng tốc độ với máy phát.

Câu 4. Máy phát có được làm việc lâu dài ở chế độ mất kích từ
không. Tại sao:
Máy phát đang làm việc với chế độ hòa đồng bộ không được phép
làm việc ở chế độ mất kích từ. Nếu tại thời điểm mất kích từ, tải
ngoài lớn thì sẽ mất đồng bộ, máy phát sẽ nhận công suất phản
kháng của hệ thống về, dòng công suất phản kháng này sẽ làm từ
hóa rotor gây phát nóng trong máy phát và có thể dẫn đến mất ổn
định của hệ thống.
Khi máy phát mất đồng bộ thì tốc độ có thể thay đổi do đó người
ta gắn thêm bộ điều chỉnh tốc độ.
U

Câu 5. Các điều kiện hòa đồng bộ máy phát vào hệ thống.
Có 4 điều kiện để hòa đồng bộ :
U

-

Biên độ của điện áp máy phát và điện áp lưới điện phải bằng
nhau.

- Tần số máy phát phải bằng tần số của lưới điện.
- Máy phát và lưới điện có cùng thứ tự pha.
- Pha của máy phát và pha của lưới điện phải trùng pha nhau.
Điều kiện quan trọng nhất là pha của điện áp máy phát phải trùng
pha với điện áp hệ thóng, vì nếu góc lệch pha là 180 thì sẽ nối tương
đương với mạch máy phát với điện áp U F - U = 2UF; dòng điện xung
khi đóng cầu dao có thể lớn gấp 2 lần dòng điện ngắn mạch thông
thường, lực và moment điện từ lớn gấp 4 lần làm phá hỏng dây quấn,
kết cấu thép, lõi thép, trục… của máy phát điện.

16