BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ CHƯƠNG 2.2

§6. ĐỘNG CƠ ĐIỆN ĐỒNG BỘ
1. Khái niệm chung
• Động cơ điện đồng bộ được dùng khi tải có
công suất lớn vì chúng có hiệu suất cao, tin
cậy và có thể điều chỉnh được cos.
• Động cơ điện đồng bộ có tốc độ không thay
đổi khi tải thay đổi.
• Cấu tạo của động cơ điện giống như máy
phát. Tuy nhiên do điều kiện mở máy, chúng
thường có cấu tạo cực lồi.


2. Phương trình cân bằng điện áp và đồ thị
vec
tơ
• Phương
trình cân bằng điện áp:
& E&  I(R
& u  jX u )
U
& u  jX u )
 E& E&ud  E&uq  I(R
&u
 E& jI&dXd  jI&qX q  IR
• Động cơ điện làm việc
với góc  < 0

&u &
IR
U
&dXd

jI
jI&qX q


E&
I&q


I&
I&d


3. Các phương pháp khởi
động
a. Đặc điểm
• Động cơ đồng bộ có

S
N
nn11

đặc điểm là không thể
tự mở máy, nghĩa là

N

khi đưa dòng điện 3
pha vào stato thì rôto
không
• Ta xétquay.

một động cơ như hình vẽ.
• Để khởi động ta đặt thêm trên cực từ dây
quấn kiểu lồng sóc.


b.

Mở máy theo phương pháp

đồng
•không
Mở máy
theobộ.
2 giai đoạn
 Giai đoạn 1:
 Mở máy với it = 0. Cuộn kích thích được
nối qua RT = (10  12)rt
 Nối động cơ vào lưới. Động cơ được khởi
động như đ.c.k.đ.b ro to lồng sóc.
 Giai đoạn 2: Khi n  n1, cung cấp it cho
động cơ. Thời điểm đưa it vào roto thỏa


kmPdm i tdb
s  0.04
�
2 2
GD ndm i tdm
km – năng lực quá tải ở chế độ đồng bộ với it
= itđm

itđb – dòng điện kích thích khi đồng bộ hoá
 Để đơn giản, có thể cung cấp it ngay trong
giai đoạn 1.
c. Mở máy bằng phương pháp hoà
đồng
bộcơ được hoà đồng bộ vào lưới như hoà
• Động
máy phát.


4. Các đặc tính làm việc của động cơ
• Các đặc tính làm
việc khi it, U, f =
const là các quan

P1, I1, , cos

hệ:
 P1 = f(P2)
 I1 = f(P2)
 cos = f(P2)
  = f(P2)

P2


Ví dụ: Một động cơ đồng bộ 3 pha cực ẩn
200kW, 15000V, 50Hz, 2p = 2, nối Y làm việc ở
tải định mức, cos = 0.84 vượt trước với hiệu
suất 0.95. Điện kháng đồng bộ một pha là 50.

Tính mô men định mức, dòng điện phần ứng,
s.đ.đ
E, của
góc động
và mô
cực đại. Mô men định
Tốc độ
cơ men
là 3000v/ph.
3
mức là: P
60
�
P
60
�
200
�
10
dm
M dm  dm 

 636.62Nm

2n
2�3000
Công suất lấy từ lưới:

Pdm
200

Sdm 

 263.16kVA
 cos 0.84�0.95


Do cos = 0.84 vượt trước, góc pha ban đầu của
điện áp bằng 0 nên  = 36.86o và điện áp một
pha:
U 15000
Uf 

 8660.3V
3
3
Dung lượng trên một pha:
S 263.16�103
& I&*
Sf  
 87720VA  U
3
3
Dòng điện phần ứng:
o
S
87720
�

36.86
o

I&*  

10.1
�

36.86
A
o
&
U
8660.3�0

I& 10.1�36.86o A


S.đ.đ không tải:
& jIX
& db
E&�д
U

o

8660.3 j 10.1 36.86

50

 8972.3� 2.58o V
  2.58

o

Công suất cực đại đạt được khi  = -90o:
EU
8972.3�8660.3
Pmax  3
3
 4662.2kW
Xdb
50
Mô men cực đại:
Pmax 60Pmax 60�4662.2�103
M max 


 14840Nm

2n
2�3000


5. Ảnh hưởng của tải đến I,  và 
• Giả sử U, f, it = const. Đồ thị vec tơ ban đầu
như hình vẽ.
• Giả sử công suất
tăng

gấp

đôi

nên

&
jIX
db
&
U

Icos và Esin tăng
gấp
đôi. vậy góc 
• Như
tăng.
• Góc  giảm.
• Dòng điện phần
ứng tăng.

E&

1


I&


§2. MÁY BÙ ĐỒNG BỘ
• Máy bù đồng bộ có cấu
tạo tương tự động cơ.
• Sơ đồ mắc máy bù

• Nguyên lý làm việc của

Z

MB

máy bù

&L
U

 Máy bù là động đồng bộ
I&L

làm việc với P = 0. Khi điều
chỉnh it ta làm cho máy bù
tiêu thụ hay phát ra Q.

I&B

I&z


• Công suất định mức khi quá kích thích(phát
Q)

Sđm = mUđmIđm
• Khi thiếu kích thích(tiêu thụ Q) tối đa, nghĩa là
khi it = 0, E = 0:
S�

 mU dmI �
• Bỏ qua tổn hao:
2
& U
&dm
E
U
I&�

S�
 m dm
jxd
xd

S� U dm
1


Sdm I dmxd xd

• Khởi động máy bù tương tự như khởi động
động cơ


• Ưu điểm và nhược điểm của máy bù đồng
bộ:
 Máy bù có thể chế tạo với S lớn, điện áp
cao.
 Máy bù khởi động khó.
Ví dụ: Một hệ thống 3 pha 50Hz, 400V,

1200kW có cos = 0.92 chậm sau gồm một
động cơ không đồng bộ 500kW và một động cơ
đồng bộ có n = 1000v/ph làm việc ở tải định
mức, cos = 0.84 vượt trước và hiệu suất
96.2%. Điện kháng đồng bộ một pha là 0.6.
Tính cos của hệ thống khi không có động cơ


Theo đồ thị vec tơ ta có:
P
1200�103
I

 1882.7A &
U
3Ucos
3 �400�0.92
 1882.7A



700�103
I db 
 1020.8A
3 �400�0.84
I kdb  I

2
db

I&

I&db db kdb

I&kdb

 I  2I dbIcos
2

 1020.8  1882.7  2�1020.8�1882.7�0.84
2

2

 1165.3A
Hệ số công suất khi không có động cơ đồng bộ:


Pkdb
500�103
coskdb 

 0.6193
3UI kdb
3 �400�1165.3
kdb  51.73o
Khi động cơ đồng bộ không mang tải tác dụng,
nó chỉ phát ra công suất phản kháng. Do dòng
điện it = const nên công suất phản kháng là:
Qdb  Pdbtgdb  700�10 �tg32.86  452.14�10 VAr

3

o

3

Qkdb  Pkdbtgkdb  500�10 �tg51.73
3

o

 633.79�10 VAr
3

Q  Qkdb  Qdb  633.79�10  512.14�10
3

3


 120.65�10 VAr
3

P
500�103
tg  
 4.1442
3
Q 120.65�10
 = 76.43o chậm sau