Bài giảng Biến đổi năng lượng điện cơ: Chương 6 - Trịnh Hoàng Hơn

CHƯƠNG 6

MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ

Presenter: Trịnh Hoàng Hơn
Industrial and Civil Automation Lab
Tel: 0903767041

www.icalabhcmut.edu.vn

28/06/2015 9:01 CH


Khái niệm
* Thường:
Máy phát đầu nguồn
•Công suất lớn

28/06/2015 9:01 CH

Trịnh Hoàng Hơn
ICA Lab

2


Cấu tạo
* 3 phần: stator, rotor, hệ thống kích từ
* Rotor: cực lồi, cực ẩn

28/06/2015 9:01 CH

Trịnh Hoàng Hơn
ICA Lab

3


Rotor
* Cực lồi
Tốc độ chậm
•Nhiều cực
•Ngắn
•Đường kình
lớn
• nơi thủy
triều chậm

28/06/2015 9:01 CH

Trịnh Hoàng Hơn
ICA Lab

4


Rotor
* Cực ẩn
Tốc độ nhanh
•Ít cực
•Dài

•Đường kình
nhỏ
• nơi có lực
nước lớn
–Thác cao…

28/06/2015 9:01 CH

Trịnh Hoàng Hơn
ICA Lab

5


Rotor cực ẩn – dây quấn

28/06/2015 9:01 CH

Trịnh Hoàng Hơn
ICA Lab

6


Stator (phần ứng)
* Giống
máy
KĐB

28/06/2015 9:01 CH

Trịnh Hoàng Hơn
ICA Lab

7


Stator (phần ứng)

28/06/2015 9:01 CH

Trịnh Hoàng Hơn
ICA Lab

8


Ví dụ 4.2
Máy Điện Quay

Hr
+

HS
+

HS

N s is
HS 

2g

28/06/2015 9:01 CH

Hr
Trịnh Hoàng Hơn
ICA Lab

N r ir
Hr 
2g
9


Ví dụ 4.2
Ta có:

s  Ls is  Lm   ir
r  Lm   is  Lr ir

L0 

0 R l
2g

2
L

N
Với: s

s L0

 2 
Lm    N s N r L0 1  
 


 Thực tế Lm    M cos 
28/06/2015 9:01 CH

Trịnh Hoàng Hơn
ICA Lab

10


Moment điện từ

W   1  i , 0,  di   2  i1 , i ,  di
i1

'
m

,
1

0

'

1

i2

0

,
2

'
2

1 2 1 2
 W  Lsis  Lr ir  Lsr   isir
2
2
'
m

dLsr  
W
T 
 isir
 isir M sin  

d
e

28/06/2015 9:01 CH

'
m

Trịnh Hoàng Hơn
ICA Lab

11


Mô hình toán học
* Gọi J là moment quán tính
d s
Vs  is Rs 
dt
d r
Vr  ir Rr 
dt
d 2
d
J 2  K  B
 Te T m
dt
dt

d s
dis
dir
vs 
 Ls
 M cos 

 ir M sin 
dt
dt
dt
where :
dis
d r
dir
vr 
 Lr
 M cos 
 is M sin 
dt
dt
dt

28/06/2015 9:01 CH

Trịnh Hoàng Hơn
ICA Lab

d
dt
d
dt
12


Sơ đồ nguyên lý
* Trong trường hợp máy đồng bộ và không

đồng bộ:
is  I s cos s t 
ir  I r cos r t 

 pm  T m  m I s I r M cos st  cos r t  sin  
e

* Gọi   mt  
Biến đổi lượng giác, tính trung bình

 Pm av   
28/06/2015 9:01 CH

m I s I r M sin   

Trịnh Hoàng Hơn
ICA Lab

4
13


N s is
HS 
2g

N r ir
Hr 
2g

Máy 2 pha

ias

ibr



+i

bs

iar

+

HS

Hr
Chú ý: do 2 pha vuông góc nên không có hỗ
cảm giữa các cuộn dây stator (rotor) với nhau

28/06/2015 9:01 CH

Trịnh Hoàng Hơn
ICA Lab

14

Máy 2 pha

ias
ibr



iar

+

 as   Ls
  
0
 bs   
 ar   M cos 
  
br    M sin 
28/06/2015 9:01 CH

Tự cảm và hỗ cảm của
pha A (stator)
với rotor được tính
theo hình bên

Trịnh Hoàng Hơn
ICA Lab

0
Ls

M cos 
M sin 

M sin 
M cos 

Lr
0

 M sin    ias 
M cos   ibs 
  iar 
0
 
Lr
 ibr 
15


Đồng năng lượng và moment
* Đồng năng lượng (công thức

)

Từ từ thông liên kết ta tính được
1 2 1 2 1 2 1 2
W  Ls ias  Ls ibs  Lr iar  Lr ibr  Miasiar cos
2
2

2
2
 Mibs iar sin   Mias ibr sin  Mibsibr cos
'
m

Moment điện từ được tính
'

W
m
Te 
 M iar ibs  iasibr  cos   iasiar  ibr ibs sin  


 pm  T em  m I r I s M sin m  s  r  t   
 m I r I s M sin 
28/06/2015 9:01 CH

m s r

Trịnh Hoàng Hơn
ICA Lab

16


MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ 3 PHA

Presenter: Trịnh Hoàng Hơn

Industrial and Civil Automation Lab
Tel: 0903767041

www.icalabhcmut.edu.vn

28/06/2015 9:01 CH


Cấu tạo

28/06/2015 9:01 CH

Trịnh Hoàng Hơn
ICA Lab

18


Phân tích định tính
* Động cơ
Cấp điện 3 pha đối xứng vào stator
60 f
•Tạo ra từ trường quay (clip từ trường quay)
n
p
•Cấp điện một chiều vào rotor
•Từ trường stator kéo rotor quay theo

* Máy phát
Cấp điện một chiều vào rotor

Dùng động cơ sơ cấp kéo rotor quay
Cảm ứng sang ba pha stator điện áp xoay chiều
28/06/2015 9:01 CH

Trịnh Hoàng Hơn
ICA Lab

19


Phân tích định lượng – (1)
* Tương tự máy 1 pha và 2 pha
Tính từ thông liên kết
Tính đồng năng lượng
Tính moment điện từ
'

W
dM ar
dM br
dM cr
e
m
T 
 ia ir
 ib i r
 ic i r

d
d

d
 ia ir M sin    ib ir M sin   120 0  ic ir M sin   120 0



28/06/2015 9:01 CH

Trịnh Hoàng Hơn
ICA Lab







20


Phân tích định lượng – (2)
* Trong trường hợp đối xứng
ia  I m sin s t 
ib  I m sin s t  1200 

ia  I m sin s t  1200 
ir  I r =const

 I m I r M 3sin   s t   I m I r M 3sin mt    st 
T 


2
2
 mt 
3
e
T  
I a I r M sin     
s
m
2
e

28/06/2015 9:01 CH

Trịnh Hoàng Hơn
ICA Lab

21


Phương trình cân bằng điện áp
* Bỏ qua điện trở dây quấn stator
d a
va 
dt

MI r
3
 Va  j L0s I a  j
s e j  jxs I a  Ear

2
2

* Một hình vật lý
jxs
Ia
Va

PT

Pm

Elec.

Mech.

Va
jxsIa

Ear


d

Ear
Ia

28/06/2015 9:01 CH

Trịnh Hoàng Hơn

ICA Lab

22


Tính công suất bằng điện áp
* Lấy Va làm chuẩn
 Ear  Ear d

Va

V  Ear
Ia 
jxs

jxsIa


d

Ear

Ia

PT  3Pa  3Re  Ear I a* 
 EarVa*
Ear Ear*
 3Re  j
j
Xs

Xs


28/06/2015 9:01 CH


EarVa
sin d
  3
Xs


Trịnh Hoàng Hơn
ICA Lab

23


Chế độ động cơ

EarVa
PT  3
sin d
Xs

PT  0
d  0

jxs
Ia

Va

28/06/2015 9:01 CH

PT

Pm

Elec.

Mech.

Ear

Trịnh Hoàng Hơn
ICA Lab

24


Chế độ máy phát
Ear  Va
Ear  Va  jx s I a  I a 
jxs
 Va 00  Ear   d   3Va Ear sin d 
PT  3Re 

 jxs
xs




PT  0d  0

Chú ý: PT>0 trong trường hợp máy phát là
do ta chọn chiều dòng điện ngược lại với
chiều của động cơ
jxs

Ear

Ia

Va

jxsIa

d

Ear



Va
Ia

28/06/2015 9:01 CH

Trịnh Hoàng Hơn
ICA Lab

25