THÍ NGHIỆM MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ

Thê nghiãûm Mạy âiãûn 2 Trang

9
BI THÊ NGHIÃÛM SÄÚ 3
MẠY PHẠT ÂIÃÛN ÂÄƯNG BÄÜ

I. MỦC ÂÊCH V U CÁƯU THÊ NGHIÃÛM:
1.Mủc âêch:
- Tçm hiãøu cáúu tảo v ngun l lm viãûc ca mạy phạt âiãûn

âäưng bäü

ba pha.
- Nàõm dỉåüc cạc phỉång phạp ha âäưng bäü bàòng cạc thiãút bë âån gin.
- Kho sạt v nghiãn cỉïu mäüt säú âỉåìng âàûc tênh ca mạy phạt âiãûn

âäưng bäü.
2.u cáưu :
- Xem k pháưn phủ lủc âãø biãút âỉåüc cạc thiãút bë, cạch ghẹp näúi, cạc tỉì v thût ngỉỵ måïi
cáưn thiãút cho bi thê nghiãûm.
- Xem lải cạc âàûc âiãøm chênh ca mảch âiãûn 3pha. L thuút mạy phạt âäưng bäü.
- Tçm hiãøu cáúu tảo ghi cạc säú liãûu âënh mỉïc ca mạy phạt âiãûn âäưng bäü thê nghiãûm.
II. TỌM TÀÕC L THUÚT
1. Cáúu tảo v ngun l lm viãûc
Mạy âiãûn âäưng bäü l mạy âiãûn xoay chiãưu cọ täúc âäü rotor n bàòng täúc âäü tỉì trỉåìng quay trong
mạy n
1
. ÅÍ chãú âäü xạc láûp mạy âiãûn âäưng bäü cọ täúc âäü quay ca rotor ln khäng âäøi. Mạy âiãûn
âäưng bäü âỉåüc sỉí dủng räüng ri trong cäng nghiãûp.
Cáúu tảo ca mạy âiãûn âäưng bäü gäưm cọ hai bäü pháûn chênh l stator v rotor.
Stator ca mạy âiãûn âäưng bäü giäúng nhỉ stator ca mạy âiãûn khäng âäưng bäü, gäưm hai bäü pháûn

chênh l li thẹp stator v dáy qún ba pha stator. Li thẹp stator âỉåüc lm bàòng cạc lạ thẹp k thût
âiãûn dáưy 0,5 mm, hai màût cọ ph sån cạch âiãûn. Dc chiãưu di li thẹp stator cỉï cạch khong 3 - 6
cm cọ mäüt rnh thäng giọ ngang trủc räüng khong 10mm. Li thẹp stator âỉåüc âàût cäú âënh trong
thán mạy. Dáy qún stator cn gi l dáy qún pháưn ỉïng.
Rotor ca mạy âiãûn âäưng bäü l
nam chám âiãûn
gäưm cọ li thẹp v dáy qún kêch thêch. Dng
âiãûn âỉa vo dáy qún kêch thêch l dng âiãûn mäüt chiãưu. Rotor ca mạy âiãûn âäưng bäü cọ hai kiãøu l
rotor cỉûc läưi v rotor cỉûc áøn.
Vãư ngun l lm viãûc, âäüng cå så cáúp quay räto mạy phạt âiãûn âäưng bäü âãún gáưn täúc âäü âënh
mỉïc, mạy phạt âiãûn mäüt chiãưu nọi cng trủc mạy phạt âiãûn âäưng bäü âỉåüc thnh láûp âiãûn ạp v cung
cáúp dng âiãûn mäüt chiãưu cho dáy qún kêch thêch mạy phạt âiãûn âäưng bäü thäng qua chäøi than v
vnh gọp, räto ca mạy phạt âiãûn âäưng bäü tråí thnh nam chám âiãûn. Do räto quay, tỉì trỉåìng räto
quẹt qua dáy qún stato v cm ỉïng åí dáy qún stato sââ xoay chiãưu hçnh sin.
Nãúu räto cọ säú âäi cỉûc tỉì l p, quay våïi täúc âäü n thç sââ cm ỉïng trong dáy qún stato cọ táưn säú
l:
60
n.p
f =
(3.1)
V trë säú hiãûu dủng sââcm ỉïng trong dáy qún stato l:

tdqo
fWk2E Φπ=
(3.2)
Thờ nghióỷm Maùy õióỷn 2 Trang

10
Khi dỏy quỏỳn stato nọỳi vồùi taới, trong dỏy quỏỳn seợ coù doỡng õióỷn ba pha chaỷy qua. Hóỷ thọng
doỡng õióỷn nỏửy seợ sinh ra tổỡ trổồỡng quay, goỹi laỡ tổỡ trổồỡng phỏửn ổùng, coù tọỳc õọ:

p
f60
n
1
= (vg/ph) (3.3)
Tổỡ (3.1) vaỡ (3.3), ta thỏỳy tọỳc õọỹ rọto n bũng tọỳc õọỹ tổỡ trổồỡng quay trong maùy n
1
, nón goỹi laỡ maùy
õióỷn õọửng bọỹ.
2. Mọ hỗnh, caùc phổồng trỗnh cỏn bũng vaỡ õọử thở vectồ
Maùy õióỷn õọửng bọỹ cổỷc ỏứn
Doỡng õióỷn I
t
trong dỏy quỏỳn kờch thờch sinh ra tổỡ thọng
o
trong khe hồớ khọng khờ. Doỡng õióỷn
phỏửn ổùng I trong dỏy quỏỳn stator sinh ra tổỡ thọng
s
trong khe hồớ khọng khờ. Mọỹt phỏửn nhoớ cuớa tổỡ
thọng naỡy,
ổl
, goỹi laỡ
tổỡ thọng taớn
, chố moùc voỡng vồùi dỏy quỏỳn stator vaỡ khọng moùc voỡng qua dỏy
quỏỳn kờch thờch. Phỏửn lồùn cuớa tổỡ thọng naỡy,
ổ
, goỹi laỡ
tổỡ thọng phaớn ổùng phỏửn ổùng
, õi qua khe hồớ
khọng khờ moùc voỡng vồùi dỏy quỏỳn kờch thờch. Kóỳt quaớ laỡ trong khe hồớ khọng khờ coù tổỡ thọng tọứng laỡ

I
&

o
~
+
_
~
+
_
I
t
ổ

&

ổ
E
&
IjXE
ổổ
&&
=


E
&
+
_

I
&
(a)

(b)

ổ
E
&

o
E
&

~
+
_
+
_
I
&
(e)

o
E
&

jX
õb
'
E

&

R
ổ
U
&

+
_

I
&
(g)

'
t
I
&
jX
õb
'
E

&
R
ổ
U
&

m
I
&

~

+
_

E
&

+
_

I
&
(c)

o
E
&

jX
ổ
~
+
_

E
&
+
_

I
&
(d)

o
E
&
jX
ổ
'
E

&

R
ổ
U
&
jX
ổt
Hỗnh 3.1
Maỷch õióỷn tổồng õổồng cuớa maùy õióỷn õọửng bọỹ
Thê nghiãûm Mạy âiãûn 2 Trang

11
Φ
δ
, nhỉ váûy trong khe håí khäng khê cọ hai thnh pháưn tỉì thäng, Φ
o
v Φ

ỉ
. Gi thiãút mảch tỉì chỉa
bo ha nãn mäùi thnh pháưn tỉì thäng cm ỉïng ra mäüt sââ trãn dáy qún stator. Trãn hçnh 3.1a, E
o
l
do Φ
o
cm ỉïng, E
ỉ
l do Φ
ỉ
cm ỉïng. Cn sââ täøng E
δ
do tỉì thäng täøng Φ
δ
sinh ra. Sââ kêch thêch E
o

hçnh thnh âỉåìng cong khäng ti. Sââ E
ỉ
, gi l
sââ phn ỉïng pháưn ỉïng
, phủ thüc vo Φ
ỉ
(tỉïc l
phủ thüc vo I). Tỉì hçnh 3.1a, ta cọ :
(3.4)
ỉo
EEE
&&&

+=
δ
hồûc (3.5)
δ
+−= EEE
ỉo
&&&
Tỉì âäư thë vector hçnh 3.1b, sââ cháûm sau tỉì thäng Φ
ỉ
E
&
ỉ
(hồûc I) mäüt gọc 90
o
. Do âọ, dng
âiãûn I cháûm sau - mäüt gọc 90
ỉ
E
&
o
. Nhỉ váûy trãn cäng thỉïc 3.5, âiãûn ạp - cọ thãø biãøu diãùn nhỉ
âiãûn ạp råi trãn âiãûn khạng X
ỉ
E
&
ỉ
do dng âiãûn I. Cäng thỉïc 3.5 âỉåüc viẹt lải nhỉ sau :

δ
+= EIjXE

ỉo
&&&
(3.6)
Âiãûn khạng X
ỉ
gi l âiãûn khạng phn ỉïng pháưn ỉïng âỉåüc trçnh by trãn hçnh 3.1c. Nãúu dáy
qún stator cọ âiãûn tråí R
ỉ
v âiãûn khạng tn X
ỉt
(ỉïng våïi tỉì thäng tn Φ
ỉl
) thç mảch âiãûn thay thãú
trçnh by trãn hçnh 3.1d. Âiãûn tråí R
ỉ
l âiãûn tråí tạc dủng v gáưn bàòng 1,6 láưn âiãûn tråí mäüt chiãưu ca
dáy qún stator. Âiãûn tråí tạc dủng gäưm hiãûu ỉïng nhiãût v hiãûu ỉïng màût ngoi gáy ra båíi dng âiãûn
chảy qua dáy qún stator.
Nãúu hai âiãûn khạng X
ỉ
v X
ỉl
håüp nháút thnh mäüt âiãûn khạng thç mä hçnh mảch âiãûn tỉång
âỉång rụt gn vãư hçnh 3.1e, trong âọ :
X
âb
= X
ỉ
+ X
ỉl

: gi l âiãûn khạng âäưng bäü.
Z
âb
= R
ỉ
+ jX
âb
: gi l täøng tråí âäưng bäü.
Âiãûn khạng âäưng bäü X
âb
gäưm táút c cạc tỉì thäng kãø c tỉì thäng tn, sinh ra båíi dng âiãûn
pháưn ỉïng. Giạ trë tham säú ny phủ thüc vo kêch thỉåïc ca mạy. Mạy cọ cäng sút cng låïn thç
X
âb
cng låïn (X
âb
= 0,5-1,5).

~

+
_
+
_

I
&
(a)

o

E
&

X
âb
R
ỉ
o
0U∠
o
E
&

ỉ
RI
&

âb
jXI
&
I
&
U
&

ϕ
θ
(b)

~

+
_
+
_

I
&
(c)

o
E
&

X
âb
R
ỉ
o
0U∠

ỉ

RI
&
−
âb
jXI
&
−

I
&
U
&

ϕ
θ
(d)

o
E
&







Hçnh 3.2
Mảch âiãûn tỉång âỉång v âäư thë vector ca mạy âiãûn âäưng bäü cỉûc áøn

Thê nghiãûm Mạy âiãûn 2 Trang

12
Âäư thë vector cho ta tháúy mäúi quan hãû vãư dng âiãûn v âiãûn ạp ca c mạy phạt v âäüng cå
âäưng bäü, trçnh by trãn hçnh 3.2. Âäư thë vector ny dỉûa trãn cå såí ca mảch âiãûn thay thãú mạy âiãûn
âäưng bäü. Láúy âiãûn ạp U trãn âáưu cỉûc ca mạy lm vector gäúc trong viãûc v âäư thë vector.
Mảch âiãûn thay thãú ca mạy phạt âiãûn âäüng bäü âỉåüc v åí hçnh 3.2a. Âãø thûn tiãûn dng âiãûn
I cọ chiãưu âi ra trong trỉåìng håüp mạy phạt âäưng bäü. Ta cọ phỉång trçnh cán bàòng âiãûn ạp ca mạy
phạt âäưng bäü l :

θ∠=++=
ôbỉo
EjXIRIUE
&&&&
(3.7)
Vector ca sââ kêch thêch E
o
thu âỉåüc bàòng cạch thãm âiãûn ạp råi R
I
&
ỉ
v jX
I
&
âb
vo âiãûn ạp ra .
Phủ ti mạy phạt âiãûn âäüng bäü thỉåìng cọ tênh cm, âáy l trỉåìng håüp thỉåìng gàûp, ta chè xẹt trỉåìng
håüp ny.
U
&

Trong trỉåìng håüp âäüng cå âäưng bä, dng âiãûn
I
&

cọ chiãưu âi vo. Mảch âiãûn thay thãú âỉåüc
v åí hçnh 3.12c. Ta cọ phỉång trçnh cán bàòng âiãûn ạp ca âäüng cå âäưng bäü l :
âbỉo
jXIRIEU
&&&&
++=
(3.8)

θ−∠=−−∠=
ôbỉo
EjXIRI0UE
&&&
(3.9)
Vector sââ kêch thêch E
o
thu âỉåüc bàòng cạch trỉì båït âiãûn ạp råi R
I
&
ỉ
v jX
I
&
âb
tỉì âiãûn ạp ra
. Trãn hçnh 3.2d l v âäư thë vector ca âäüng cå âiãûn âäüng bäü cọ tênh cm.
U

&
Chụ ràòng, gọc θ giỉỵa v dỉång l chãú âäü mạy phạt v ám l chãú âäü âäüng cå âiãûn.
Gọc θ gi l
gọc cäng sút
.
U
&
o
E
&
Mạy âiãûn âäưng bäü cỉûc läưi
ÅÍ mạy cỉûc läưi do khe håí dc trủc v ngang trủc khạc nhau nãn ta phán têch Φ
ỉ
thnh hai
thnh pháưn: dc trủc Φ
ỉd
v ngang trủc Φ
ỉq
v tỉång ỉïng cng cọ hai thnh pháưn dng âiãûn : dc
trủc I
d
v ngang trủc I
q
, nhỉ váûy ta cọ :
(3.10)
ỉqỉdỉ
Φ+Φ=Φ
&&&
qd
III

&&&
+=
(3.11)
Tỉì trỉåìng pháưn ỉïng ngang trủc Φ
ỉq
tảo nãn sââ ngang trủc
ỉqqq
XIjE
&&
−=
, våïi X
ỉq
l âiãûn
khạng phn ỉïng pháưn ỉïng ngang trủc v tỉì trỉåìng pháưn ỉïng dc trủc Φ
ỉd
tảo nãn sââ dc trủc
ỉddd
XIjE
&&
−=
, våïi X
ỉd
l âiãûn khạng phn ỉïng pháưn ỉïng dc trủc.
Ngoi ra dng âiãûn ti I cn sinh ra tỉì thäng tn Φ
ỉt
ca dáy qún stator, tỉång ỉïng cọ sââ tn
E
ỉt
, âỉåüc âàûc trỉng båíi âiãûn khạng tn X
ỉt

khäng phủ thüc hỉåïng dc trủc hồûc ngang trủc:

ỉtqỉtdỉtỉt
XIjXIjXIjE
&&&&
−−=−=
(3.12)
Phỉång trçnh âiãûn ạp ca mạy phạt âiãûn âäưng bäü cỉûc läưi :
ỉỉtqỉdỉ0
RIEEEEU
&&&&&&
−+++=


ỉỉtqqỉqỉtddỉd0
RIjXIjXIjXIjXIEU
&&&&&&&
−−−−−=


ỉỉtqỉqỉtdỉd0
RI)XX(jI)XX(jIEU
&&&&&
−+−+−=
(3.13)
Thờ nghióỷm Maùy õióỷn 2 Trang

13

ổqqdd0

RIjXIjXIEU
&&&&&
=
(3.14)
trong õoù: X
d
= X
ổd
+ X
ổt
laỡ õióỷn khaùng õọửng bọỹ doỹc truỷc;
X
q
= X
ổq
+ X
ổt
laỡ õióỷn khaùng õọửng bọỹ ngang truỷc.
Phổồng trỗnh (3.14) tổồng ổùng vồùi õọử thở vectồ cuớa maùy phaùt õióỷn õọửng bọỹ cổỷc lọửi, hỗnh 3.3b.
Tổỡ phổồng trỗnh õióỷn aùp vaỡ õọử thở vectồ ta thỏỳy goùc lóỷch pha giổợa õióỷn aùp U vaỡ sõõ E
0
do phuỷ taới
quyóỳt õởnh.

Phổồng trỗnh cỏn bũng õióỷn aùp cuớa õọỹng cồ õióỷn õọửng bọỹ cổỷc lọửi :

ổổtqqổqtddổd0
RIjXIjXIjXIjXIEU
&&&&&&&
+++++=


ổổtqổqổtdổd0
RI)XX(jI)XX(jIEU
&&&&&
+++++=
(3.15)

ổqqdd0
RIjXIjXIEU
&&&&&
+++=
(3.16)

Phổồng trỗnh (3.16) tổồng ổùng vồùi õọử thở vector cuớa õọỹng cồ õióỷn õọửng bọỹ cổỷc lọửi, hỗnh 3.3d. Tổỡ
phổồng trỗnh õióỷn aùp vaỡ õọử thở vector ta thỏỳy goùc lóỷch pha giổợa õióỷn aùp U vaỡ sõõ E
0
do doỡng õióỷn
kờch thờch quyóỳt õởnh.
3. ỷc tờnh cuớa maùy õióỷn õọửng bọỹ
a. ỷc tờnh khọng taới
ỷc tờnh khọng taới cuớa maùy phaùt õióỷn õọửng bọỹ laỡ
quan hóỷ giổợa sõõ E = U
o
vaỡ doỡng õióỷn kờch tổỡ I
t
khi maùy
laỡm vióỷc khọng taới (I = 0) vaỡ tọỳc õọỹ quay cuớa rotor khọng
õọứi (hỗnh 3.4). Noù chờnh laỡ daỷng õổồỡng cong tổỡ hoùa B =
f(H) cuớa vỏỷt lióỷu sừt tổỡ.
E = U
0
=f(I
t
) I = 0, f = f
õm
.

Hỗnh 3.3
ọử thở vectồ maùy õióỷn õọửng bọỹ cổỷc lọửi

U
&
I

&
0
E
&

q
I
&
d
I
&
(a)
X
d
,X
q
0
R
qq
XIj
&
dd
XIj
&



(b)
ổ
RI

&
E
&

ổ
I
&

I
d
, I
q
I
&

U
&

U
&
(c)
X
d
,X
q
0
&

E
R

ổ
I
&

I
d
, I
q
I
&

U
&

(d)


I
&
0
E
&

q
I
&
d
I
&
qq

XIj
&

dd
XIj
&



E
0
I
t
E
dổ
Hỗnh 3.4
ỷc tờnh khọng taới E
0
= f(I
t
)