Bài giảng Kỹ thuật điện 2 - Chương 3: Máy điện đồng bộ

Baứi giaỷng Kyừ Thuaọt ẹieọn 2
Chng 3:

TâB

MY IN NG B

I. Tng quan

Hỡnh v Chng 3: Mỏy in ng b

1


Baứi giaỷng Kyừ Thuaọt ẹieọn 2

Hỡnh v Chng 3: Mỏy in ng b

TâB

2


Baứi giaỷng Kyừ Thuaọt ẹieọn 2

TâB

B

N
A

N

S

C

Hỡnh v Chng 3: Mỏy in ng b

3


Baứi giaỷng Kyừ Thuaọt ẹieọn 2

TâB

Rotor cc t n

Rotor cc t li

Rotor cc t n

Rotor cc t li

Hỡnh v Chng 3: Mỏy in ng b

4


Baứi giaỷng Kyừ Thuaọt ẹieọn 2

TâB
Flux f

ns

B-

B-

C+
N

C+
N

A+

A-

A-

A+

S

S

B+

C-

C-

B+

C

A

Axe bobine
b b'

B-

A+

a

C+

e
X

c'

e

N

C-

Axe bobine
a a'

b

c

S

N

e

S

Axe bobine
c c'

Axe
inducteur

b'

B

AB+

a'

Hỡnh v Chng 3: Mỏy in ng b

5


Baứi giaỷng Kyừ Thuaọt ẹieọn 2
Magnetic axis of
phase

TâB
Magnetic axis of
phase
m= 900

m= 00
C+

B-

C+

B-

N

N

A+

A-

S
C-

B+

Hỡnh v Chng 3: Mỏy in ng b

A+

A-

S

C-

B+

6


Baứi giaỷng Kyừ Thuaọt ẹieọn 2

TâB

B

N
A
N

S

C

Hỡnh v Chng 3: Mỏy in ng b

7


Baứi giaỷng Kyừ Thuaọt ẹieọn 2

TâB

A. Mỏy in ng b cú rotor cc t n:
C

A
B-

A+

C+
S

N

C-

AB+

B

a = (Laa 0 + Lal )ia + Laa 0 (ib + ic ) + Laf I f cos( )
1


2


3

a = Laa 0 + Lal ia + Laf I f cos( )
2


a = Laa 0 + Lal + Laa 0 ia + Laf I f cos( )
3

Las = Laa 0 + Lal
2

d
= P =
dt
af = Laf I f cos(t + o )

a = a = Lsia + Laf I f cos(t + o )

a = Ls ia + af

d a da

ea =

dt

=

dt

= Las

dia
d
+ Laf I f (cos(t + o ) )
dt
dt

eaf = Laf I f sin(t + o )
eaf = Laf I f cos(t + o +


2

)

( eaf nhanh pha /2 so vi af )
Eaf ( rms ) =

1

1
Laf I f =
k dq N ph af = 2fk dq N ph af
2
2

Vi t thụng kớch t: af = Laf I f
dia
+ eaf
dt
E& a = jLas I&a + E& af

ea = Las

Hỡnh v Chng 3: Mỏy in ng b

8


Baứi giaỷng Kyừ Thuaọt ẹieọn 2

TâB

ng c:
jXs

n
If

Ra

Ia
Rf

Uf

af

Ua

Eaf

U& a = Ra I&a + jX s I&a + E& af
Eaf = 2 . f .k dq .N ph . af
Mỏy phỏt:
jXs

n
If
Uf

Ra

Ia
Rf
af

It
Ua

Eaf

Zt

Ti

U& a = E& af Ra I&a jX s I&a
Trong ú:
X s = Ls

3
2




vi: Ls = Las = Laa 0 + Lal



3
3
X = Laa 0 + Lal = Laa 0 + Lal = X A + X al
2
2

3

X A = Laa 0 :
2


in khỏng phn ng phn ng.

X al = Lal :

in khỏng t tn phn ng.

Hỡnh v Chng 3: Mỏy in ng b

9


Baứi giaỷng Kyừ Thuaọt ẹieọn 2

TâB
jXA

jXal

Ra

Ia
Eaf

It

ER

U

Zt

Ti

n

E& R = E& af jX A I&a :

sc in ng khe h.

& :

R

t thụng khe h = t thụng kớch t + t thụng phn ng phn ng

Hỡnh v Chng 3: Mỏy in ng b

10


Baứi giaỷng Kyừ Thuaọt ẹieọn 2

TâB

II.2. c tớnh khụng ti, ngn mch

Thớ nghim khụng ti:
jXs

n
If

Ia
Rf

Uf

Ra

U

Eaf

af

Eaf
Um

If

0

Eaf = 2 . f .k dqs .N s . af
Eaf

c tớnh khe h

c tớnh khụng ti
Eaf,
Uaf

0

If
If
c tớnh khụng ti

Thớ nghim khụng ti giỳp xỏc nh c c tớnh khụng ti. T ú xỏc nh
c tớnh khe h.

Hỡnh v Chng 3: Mỏy in ng b

11


Baứi giaỷng Kyừ Thuaọt ẹieọn 2

TâB

Ngũai ra, thớ nghim khụng ti xỏc nh c tn hao khụng ti.Trong ú cú
tn hao c (khụng i do tc c nh) v tn hao st (do tn s khụng i nờn tn
hao st t l vi bỡnh phng biờn t thụng).
PFe

Eaf
Tn hao st ph thuc vo t thụng (hay in ỏp khụng ti)

Thớ nghim ngn mch:
Mỏy in chy ch mỏy phỏt, quay tc ng b. Tng dũng kớch t sao cho dũng
phn ng t nh mc Ia,sc = Ia,m.
jXs

n
If

Ia
Rf

Uf

Ra

af

Ia,sc

Eaf

E& af = (Ra + jX s )I&a
jXA

jXal

Ia
Eaf

Ra
I a,sc

ER

n

E& R = (Ra + jX al )I&a
Hỡnh v Chng 3: Mỏy in ng b

12


Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2

T©B

Từ thơng khe hở rất nhỏ (tỷ lệ với ER, khoảng 15% từ thơng định mức) nên
mạch từ trong thí nghiệm ngắn mạch này chưa bảo hòa. Thơng số tính được sẽ
khơng sát với thực tế khi máy điện làm việc ở từ thơng định mức.
Đo dòng được kích từ, và dựa theo đặt tính khe hở, xác định được Eaf,δ là sức
điện động tương ứng với mạch từ còn tuyến tính, chưa bảo hòa.
Khi mạch từ chưa bảo hòa, bỏ qua điện trở phần ứng, có thể tính điện kháng
đồng bộ chưa bảo hòa:

X s ,δ =

E af ,δ
I a , đm

_ Điện kháng đồng bộ chưa bảo hồ: tính theo đặc tính khe hở (Eaf,δ).
Chú ý: Có thể tính Điện kháng đồng bộ chưa bảo hồ ở điểm khác Ia,đm.nhưng
phải thuộc đặc tính khe hở.

Hình vẽ Chương 3: Máy điện đồng bộ

13


Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2

T©B
Ia

Eaf

Eaf,δ

Ia, đm
If

0

If

(Ia, đm)
Đặc tính ngắn mạch khi mạch từ chưa bảo hòa
Tuy nhiên, khi máy điện làm việc ở từ thơng khe hở gần định mức, điện
kháng đồng bộ bảo hòa được tính gần đúng:

Xs =

U a , đm
I a , sc

_ Điện kháng đồng bộ chưa bảo hồ: tính theo đặc tính khe hở (Eaf,δ).
_ Điện kháng đồng bộ bảo hồ: tính theo đặc tính khơng tải.
Chú ý: Cũng có thể tính Điện kháng đồng bộ bảo hồ ở điểm khác Uđm.

Ia

Eaf

Uđm
Eaf,δ
Ia, sc (Uđm)
Ia, đm
0

If
If
(Ia, đm)

I’f
(Uđm)

Đặc tính khơng tải – ngắn mạch
(khi mạch từ chưa bảo hòa và đã bảo hòa)
Hình vẽ Chương 3: Máy điện đồng bộ

14


Baứi giaỷng Kyừ Thuaọt ẹieọn 2

TâB

Trong ú, Ua,m l sc in ng xỏc nh theo c tớnh khụng ti v cú giỏ tr
bng in ỏp in ỏp nh mc. V Ia,sc l dũng in ngn mch tng ng vi sc
in ng ny.
T s ngn mch:

Kn =

I 'f
If

=

I a , sc
I
U
= a , sc a , m
I a ,m I a ,m U a , m

U a ,m U a , m

I
I
1
a , m
a , m


=
= *
=
Xs
Xs
U a ,m



I
a , sc

X*s l in khỏng ng b tớnh trong n v tng i.
Vớ d 1: (EX 5.1-p254)

Vớ d 2: (EX 5.4-p262)

(trang 224)

Hỡnh v Chng 3: Mỏy in ng b

15

Baứi giaỷng Kyừ Thuaọt ẹieọn 2

TâB

Vớ d 3: (EX 5.5-p265) (trang 226)

Hỡnh v Chng 3: Mỏy in ng b

16


Baứi giaỷng Kyừ Thuaọt ẹieọn 2

TâB

II. Mỏy phỏt ng b

II.1. Mch tng ng
jXs

n
If
Uf

Ra

Ia
Rf
af

Eaf

It
U

Zt

Ti

E& af U& = (Ra + jX s )I&a

Hỡnh v Chng 3: Mỏy in ng b

17


Baứi giaỷng Kyừ Thuaọt ẹieọn 2

TâB

II.2. c tớnh cụng sut gúc xỏc lp
jXs
I
Eaf

Ra
It

Zs

E1

E2

Zt

Ti

n

E&1 E& 2 = Z& s I&

Z& s = Ra + jX s = Z s Z

E1
ZsI


0

2

E2

I

jXsI

E1

jXsI
Z sI

Re



RaI

I
RaI

2

0

E2

Ti RL, 2 > 0

Re

Ti RC, 2 < 0

E1 E2 0o = Z& s I( 2 )
E1 E2 0 o E1 E2 0o
I( 2 ) =
=
Z& s

Z s Z

I( 2 ) =

E1
E
( Z ) 2 ( Z )
Zs
Zs

Hỡnh v Chng 3: Mỏy in ng b

I cos( 2 ) =

E1
E
cos( Z ) 2 cos( Z )
Zs
Zs

I sin ( 2 ) =

E1
E
sin( Z ) + 2 sin( Z )
Zs
Zs

18

Baứi giaỷng Kyừ Thuaọt ẹieọn 2

Z sI

TâB

cos( Z ) =

jXsI

Z
Z
0

Ra
Zs
Ra
Xs

Z = arctg

I

sin ( Z ) =

RaI

Xs
Zs

khi Ra << Xs thỡ Z 0.

P2 = E2 I cos( 2 )
2

EE
E
P2 = 1 2 cos( Z ) 2 cos( Z )
Zs
Zs

(

)

2

EE
E R
P2 = 1 2 sin + (90o Z ) 2 2 a
Zs
Zs
2

E R
EE
P2 = 1 2 sin ( + Z ) 2 2 a
Zs
Zs

Q2 = E2 I sin( 2 )
2

EE
E
Q2 = 1 2 sin( Z ) 2 sin( Z )
Zs
Zs
2

EE
E X
Q2 = 1 2 cos( 90o Z ) 2 2 s
Zs
Zs
2

E X
EE
Q2 = 1 2 cos( + 90o Z ) 2 2 s
Zs
Zs
2

EE
E X
Q2 = 1 2 cos( + Z ) 2 2 s
Zs
Zs

Hỡnh v Chng 3: Mỏy in ng b

19


Baứi giaỷng Kyừ Thuaọt ẹieọn 2

TâB

Gi s b qua Ra (khi Ra << Xs, Z 0):
2

EE
P2 = 1 2 sin
Xs
P2 max =

EE
E
Q2 = 1 2 cos 2
Xs
Xs

E1E2
o
X s khi = 90 .

Khi mỏy phỏt cp in cho ti:
jXs

n
If

Pt =

(Pt )

2

Hay

Ia
Rf

Uf

af

Eaf U
Xs

Ra
It
U

Eaf

sin

Qt =
2


U 2 Eaf U
=

+ Qt +
X
X
s

s

Zt

Ti

Eaf U
Xs

U2
cos
Xs

2

St ỏp:

st ỏp %:

U = Eaf U

U % =

Eaf U
U

100

Khi mỏy phỏt cp in cho ti Thộvenin:

Hỡnh v Chng 3: Mỏy in ng b

20


Baứi giaỷng Kyừ Thuaọt ẹieọn 2

TâB
jXs

jXEQ

I
Eaf

UEQ

U

n

P=

Eaf U EQ
X s + X EQ

sin

Q=

Eaf U EQ
X s + X EQ

cos

U EQ

2

X s + X EQ

Tng t, tớnh cụng sut cung cp CHO ngun E1:
jXs
I
Eaf

Ra
It

Zs

E1

E2

U

Li

n
2

T :

EE
E R
P2 = 1 2 sin ( + Z ) 2 2 a
Zs
Zs
2

E R
EE
P1 = 1 2 sin ( + Z ) 1 2 a
Zs
Zs

SUY RA (i du gúc ):

Hay, cụng sut cung cp BI ngun E1:
2

EE
E R
P1 = 1 2 sin ( Z ) + 1 2 a
Zs
Zs

2

E X
EE
Q1 = 1 2 cos( Z ) + 1 2 s
Zs
Zs
Cụng thc ny c ỏp dng cho ng c ng b.

Hỡnh v Chng 3: Mỏy in ng b

21


Baứi giaỷng Kyừ Thuaọt ẹieọn 2

TâB

jXs
I

Eaf

Ra
It

Zs

E1

E2

Zt

Ti

n

P1 = P2 =

Khi b qua Ra:

E1 E2
sin ( )
Zs

P1 max = P2 max =

E1E2
Xs

Mỏy phỏt in 3 pha:
jXs

Ra

I

It

Eaf

U

Zt

Ti

n

Pt = 3UI cos t = 3

Eaf U
Xs

sin

Hỡnh v Chng 3: Mỏy in ng b

22

Baứi giaỷng Kyừ Thuaọt ẹieọn 2

TâB
:= 0deg , 1deg .. 180deg
600
500
Pnet ( )

400

M W
Pnetwork
MW

300
200
100
0

0

30

60

90

120

150

180


deg

p
Te =
2f
P1

Qt = 3

Eaf U
Xs

3UEaf

sin
X

s

TeMAX =

U2
cos 3
Xs

c tuyn ti ca MPB

Pt = 3

Eaf U
Xs

p 3UEaf
2f X s

Q > 0, ti cm (RL)

c tuyn cụng sut phn khỏng MPB

sin

Qt = 3

Eaf U
Xs

U2
cos 3
Xs

_____________________________________________________________

Hỡnh v Chng 3: Mỏy in ng b

23

Baứi giaỷng Kyừ Thuaọt ẹieọn 2

TâB

Eaf

Eaf

jXsI


jXsI

0



Re

U

0

t

I
Re

t
U

I

Eaf

jXsI



0
I

t

U

Re

Re
Vớ d 4: (EX 5.6-p269)

Hỡnh v Chng 3: Mỏy in ng b

24


Baứi giaỷng Kyừ Thuaọt ẹieọn 2

Vớ d 5: (EX 5.7-p272)

TâB

(trang 241)

Hỡnh v Chng 3: Mỏy in ng b

25