Máy phát điện đòng bộ làm việc với tải đỗi xứng - Chương 4

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (202.65 KB, 7 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

Ch−¬ng 4.

Máy phát điện đồng bộ l

μ

m việc với tải đối xứng

4.1 Đại c−ơng.

Chế độ tải đối xứng của máy điện đồng bộ đ−ợc đặc tr−ng bởi các đại l−ợng: U, I, It ,

cosϕ vμ tần số f hoặc tốc độ n.

Trong đó f = fđm; cosϕ phụ thuộc vμo tải còn lại 3 đại l−ợng U, I, It xác định cho ta các

đặc tính.

1. Đặc tính không tải U = f(It) khi I = 0; f = fđm

2. Đặc tính ngắn mạch In = f(It) khi U = 0; f = fđm

3. Đặc tính ngoi U = f(I) khi It = cte; f = fđm; cos = Cte

4. Đặc tính điều chØnh It = f(I) khi U = cte; f = f®m; cosϕ = Cte

5. Đặc tính tải U = f(It) khi I = cte; f = f®m; cosϕ = Cte

Các đặc tính trên đ−ợc xác định bằng cách tính tốn hoặc thí nghiệm.

Từ các đặc tính trên ta suy ra tỷ số ngắn mạch K; ΔU vμ các tham số xd; xq; xσ−

4.2 Các đặc tính của máy phát điện đồng bộ.
Sơ đồ thí nghiệm nh− hình 4.1

Hình 4.1 Sơ đồ thí nghiệm lấy các c tớnh ca mỏy phỏt in ng b

1. Đặc tính không tải.

(E = U = f(It) khi I = 0 vμ f = f®m)

Hệ đơn vị t−ơng đối E* = E/Eđm ; It* = It / Itđm0

Theo sơ đồ thí nghiệm hình 4.1 Mở cầu dao
tải, quay máy phát đến tốc độ định mức, thay đổi
dịng điện kích từ ta nhận đ−ợc đ−ờng đặc tính
khơng tải, nh− hình 4.2

Đờng (1) máy phát tourbin hơi, đờng (2)
máy phát tourbin nớc. Ta thấy máy phát tourbin
hơi bảo ho nhiều hơn máy phát tourbin nớc.

Khi E = Eđm = 1 máy phát tourbin hơi có kd =

k = 1,2 còn máy phát tourbin nớc có k = 1,06

Hình 4.2 Đặc tính không tải,

</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2>

2. Đặc tính ngắn mạch, In = f(It) khi U = 0, f = fđm v tỷ số ngắn mạch K

Khi ngắn mạch nếu bỏ qua r thì tải của máy phát l dây quấn của phần ứng nên nó

đợc coi l thuần cảm

= 0, I

q = Icosψ = 0 cßn Id = Isinψ = I

Mạch điện thay thế vμ đồ thị véc tơ nh− hình 4.3, ta có

4.1

d
x
I
j
E&0 =+ &

Khi ngắn mạch vì từ

thụng

φ

δ cần thiết để sinh

ra Eδ = E - Ixd = Ix rất
bé nên mạch từ không bảo

ho do ú quan h I = f(It)

l đờng thẳng, hình 4.4

Tỷ số ngắn mạch K.

Đây l tỷ số giữa dòng điện

ngắn mạch In0 ứng với dòng

điện It sinh ra E = Uđm lúc

không tải v dòng điện

nh mc Im

K = In0 / Iđm 4.2
Tõ h×nh 4.5 ta suy ra:

In0 = U®m / xd 4.3

Với xd lμ điện kháng đồng bộ dọc trục ứng với E = Uđm

VËy K = U®m / xd.I®m = 1/ x®*

Th−êng x®* > 1 nên K < 1, hay In0 < Iđm VËy

dòng điện ngắn mạch xác lập của máy phát điện
đồng bộ khơng lớn, đó lμ do tác dụng khử từ của
phản ứng phần ứng.

Qua hai tam giác đồng dạng OAA' vμ OBB' ta có:

tn
t

dm
n

I
I
I
I

K = 0 = 0 4.4

It0

⇒ U

0 = U®mvμ Itn ⇒ In = Iđm

K l một tham số quan trọng của máy phát điện

ng b.

Hỡnh 4.3 (a) mch in thay Hình 4.4 Đặc tính ngắn mạch 
thế; (b) đồ thị véc tơ của máy phát điện đồng bộ

Hình 4-5 Xác định tỷ số ngắn mạch K

K lín

⇒

ΔU

bé v Pđt lớn

máy lm việc ổn

nh, muốn K lớn thì xđ* phải lớn

⇒ δ

lớn ⇒ kích th−ớc của máy lớn ⇒ giá thμnh tăng.

</div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

3. Đặc tính ngoμi vμ độ thay đổi điện áp ΔUđm

Đặc tính ngoμi: U = f(I) khi It = Cte; cosϕ = Cte ; f = fđm
Các đ−ờng đặc tính ngoμi phụ thuộc vμo tính

chÊt t¶i nh hình 4.6

Dòng điện kích từ It ứng với U = U®m, I = I®m,

cosϕ = cosϕ®m vμ f = fđm đợc gọi l dòng điện kích

t nh mức Itđm

Độ thay đổi điện áp ΔUđm

% 0 100

dm
dm
dm

U
U
E
U = −

Δ 4.5

Máy phát tourbin hơi có xd lớn hơn máy phát

tourbin nớc nên

U

đm% của nó lớn hơn máy phát

tourbin nớc. Thờng

U

đm% = (25 - 35)%

4. Đặc tÝnh ®iỊu chØnh It = F(I) khi U = U®m = Cte,

cos

ϕ

= Cte vμ f = f®m.

Th−ờng cosϕđm = 0,8 (điện cảm), khi I tăng từ 0 đến

Iđm với U = Uđm thì dịng in kớch t thay i 1,7 - 2,2

lần

5. Đặc tÝnh t¶i U = f(It) khi I = Cte, cos

ϕ

= Cte ;

f = fđm

Theo quan hệ trên, với các giá trị khác nhau cđa I vμ

cosϕ ta sẽ có các đ−ờng đặc tính tải khác nhau. Trong

đó đặc biệt nhất lμ đ−ờng đặc tính tải thuần cảm, khi
cosϕ = 0, (ϕ = 900) vμ I = I

®m (®−êng 3 trên hình 4.8)

Hỡnh 4.6 c tớnh ngoi của 
máy phát in ng b

Hình 4.7 Đặc tính điều chỉnh

Hỡnh 4.8 Đặc tính tải thuần cảm Hình 4.9 Đồ thị s.đ.đ máy đồng bộ ti thun cm

</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

Tam giác điện kháng:

Lấy In = Iđm chiếu qua đặc tính ngắn mạch (2), chiếu xuống trục hoμnh đ−ợc điểm C.

Th× OC = Itn (dòng điện kích từ), dòng điện Itn gồm 2 phần:

Một phần BC = kd.Fd khắc phục phản ứng phần ứng, vậy BC Iđm

Một phần CB = OC - BC sinh ra Eσ− = I®m.xσ− = AB

Nh− vậy tam giác ABC có 2 cạnh AB v BC tû lƯ víi I®m.

Xây dựng đặc tính tải thuần cảm từ đặc tính khơng tải vμ tam giác điện kháng. Tịnh

tiến

ΔABC

(hoặc

ΔAOC

) sao cho đỉnh A năm trên đ−ờng (1) thì đỉnh C sẽ vẽ nên đ−ờng

(3) víi

ΔA'B'C'

Khi có xét đến bảo hoμ đ−ờng (3) lμ đ−ờng đứt nét với

ΔA"B"C"

(hoặc O"A"C").

4.3 Cách xác định các tham số của máy phát điện đồng bộ

1. xd vμ xq

AB
AC
I

E
x

n

d = = 4.6

Quan hÖ xd = f(It) l đờng (3) khi mạch từ

không bảo ho, ta có:

const

AB
AD
I

E
x

n

d = = =

∞

∞ 4.7

v× k d

E
E

∞ nªn

d
d

d

k
x
x

∞

= 4.8

Hình 4.10 Xác định điện kháng 
đồng bộ dọc trục

M¸y cùc låi th−êng xq = 0,6.xd;

Máy cực ẩn xd = xq = xđb

2. Điện kháng tản x.

Từ một điểm C' bất kỳ trên đờng (3), dựng đoạn C'O' // = OC, tõ O' vÏ ®−êng // víi

OA cắt đờng (1) tại A', từ A' hạ A'B' C'O' th× xσ− = A'B'/ I

Khi xét đến bảo hoμ xp = A"B"/I xp > xσ− lμ điện kháng Pơchiê

M¸y cùc Èn xp = (1,05 - 1,1) xσ−

M¸y cùc låi xp = (1,1 - 1,3) xσ−

4.5 Tæn hao vμ hiÖu suÊt

Tổn hao đồng: trên điện trở dây quấn phần ứng pcu = I2.r

−

Tæn hao thÐp: do dßng điện xoáy v từ trễ

Tổn hao kích từ: trên rt vμ tiÕp xóc chỉi than

Tổn hao phụ: do từ tr−ờng tản vμ sự đập mạch của từ tr−ờng bậc cao
Tổn hao cơ: ma sát ổ bị, ổ đỡ, lμm mát...

HiƯu st cđa m¸y =

+
=

∑

p
P

P

2
2

</div>
(5)<div class='page_container' data-page=5>

Ch−¬ng 5.

Máy phát điện đồng bộ l

μ

m việc với tải không đối xứng

5.1 Đại c−ơng.

Chế độ tải không đối xứng của máy điện đồng bộ xáy ra khi
- Tải của 3 pha khơng bằng nhau.

- Khi có ngắn mạch khơng đối xứng trong hệ thống điện lực, hoặc đầu cực máy phát
Chế độ tải không đối xứng th−ờng gây nên các hiện t−ợng bất lợi, nh−: điện áp không
đối xứng; các sóng điều hoμ s.đ.đ vμ dịng điện bậc cao; lμm tăng tổn hao; rơto nóng vμ
máy rung.

Để phân tích chế độ tải không đối xứng ta dùng ph−ơng pháp phân l−ợng đối xứng.
Phân dòng điện vμ điện áp thμnh 3 thμnh phần thứ tự thuận; ng−ợc vμ không.

0
2
1
2
2
1
1
1
1
1
I
I
I
a
a
a
a

I
I
I
c
b
a
&
&
&
&
&
&

= 5-1

0
2
1
2
2
1
1
1
1
1
U
U
U
a
a

a
a
U
U
U
c
b
a
&
&
&
&
&
&
= 5-2

trong đó: a = ej2π /3; a2 = ej4π /3; 1 + a + a2 = 0

Dòng điện kích từ it chỉ sinh ra s.đ.đ ứng với thnh phần thứ tự thuận E0 = E1 còn các

s.đ.đ thứ tự ngợc v không, không tån t¹i E2 = Et0 = 0 nh− vËy:

; ; 5-3

1
1
1
1 U I Z

E& = & + & 0=U&2 +I&2Z2 0=U&0 +I&0Z0

Tõ các phơng trình 5-1; 5-2 v 5-3 ta suy ra

5-4
⎪
⎭
⎪
⎬
⎫
−
−
−
=
−
−
−
=
−
−
−
=
0
0
2
2
2
1
1
0
0

0
2
2
1
1
0
2
0
0
2
2
1
1
0
)
(
)
(
)
(
Z
I
Z
I
a
Z
I
E
a
U

Z
I
Z
I
a
Z
I
E
a
U
Z
I
Z
I
Z
I
E
U
c
b
a
&
&
&
&
&
&
&
&
&

&
&
&
&
&
&

Các ph−ơng trình 5-1; 5-2 vμ 5-3 lμ cơ sở để phân tích chế độ tải khơng đối xứng. Nó

gồm 9 ph−ơng trình có chứa 12 ẩn số, (E0, Z1; Z2; Z0 đã biết), muốn giải c tu tng

trờng hợp cụ thể ta phải bổ sung thêm 3 phơng trình nữa.

5-2 Cỏc tham số của máy phát điện đồng bộ khi lμm việc ở tải khơng đối xứng.

1. Tỉng trë thø tù thuËn Z1 = r1 + jx1

Tổng trở thứ tự thuận Z1 chính lμ tổng trở của máy lúc tải đối xứng, với x1 = xđb máy

cùc Èn, m¸y cùc låi lμ xdtheo h−íng däc trơc vμ xq theo h−íng ngang trơc.

2. Tỉng trë thø tù thuËn Z1 = r1 + jx1

S.t.đ của hệ thống ng−ợc, quay ng−ợc với tốc độ đồng bộ vì vậy tốc độ t−ơng đối của nó

so víi r« to l 2n1. Nó cảm ứng dòng điện trong dây quấn rôto có tần số 2f . Với máy cực

li nếu ta coi rơto đứng n thì từ tr−ờng quay ng−ợc có tốc độ 2n1 lμ do dịng điện 2 pha

</div>
(6)<div class='page_container' data-page=6>

5.4 Ngắn mạch không đối xứng.

H×nh 5-4 
Ngắn mạch 1 pha

1. Ngắn mạch một pha.

Giả sử pha a bị ngắn mạch mạch, hình 5-4, ta có:

=
a

U& 5-12

= c

b I

I& & 5-13

Ba phơng trình ny kết hợp với 9 phơng trình (5-1); (5-2) v

(5-4) thnh hệ thống 12 phơng trình 12 ẩn số v giải đợc.

Trớc hết ta có: I&a =I&n1 5-14

Tõ (5-13) vμ (5-1) ta suy ra:

5-15

2
1 I

I& = &

1
2

1
0

3
1
3
1

n

a I

I
I
I

I& = & = & = & = & 5-16

Thay (5-16) vμo (5-4) ta ®−ỵc:

0
2
1

0
2

1
0

Z
Z
Z

E
I

I
I

+
+
=
=

= & & &

& 5-17

v dòng điện ngắn mạch một pha có trị số:
0
2
1

0
0

3
3

Z
Z
Z

E
I

I

In a

+
+
=
=

= & & &

& 5-18

Điện áp các pha b vμ c xác định theo 2 biểu thức cuối của (5-4).

Bỏ qua r− ta có đồ thị véc tơ của dòng điện vμ điện áp khi ngắn mạch một pha, hình 5-5.

H×nh 5-6 Mạch điện thay 
thế khi ngắn mạch một pha 
Hình 5-5 Đồ thị véc tơ dòng v điện áp khi ngắn mạch 1 pha

Từ sự phân tích trên ta lập mạch điện thay thế nh hình 5-6. Với E0 biểu thị nguồn của

máy phát với tổng trở thự tự thuận Z1. v chổ ngắn mạch Z2; Z0 giữa điểm M v N.

Mạch điện thay thế hình 5-6 hon ton phù hợp với biểu thức (5-17). Điện áp U1 giữa

hai điểm M vμ N đặc tr−ng cho chổ ngắn mạch, còn các điện áp rơi trên Z2 vμ Z0 l U2 v

U0.

Mạch điện thay thế ny có thể áp dụng cho ngắn mạch một pha trong lới điện phức

</div>
(7)<div class='page_container' data-page=7>

2. Ngắn mạch hai pha.

Hình 5-7 Ngắn mạch 
hai pha máy phát đ.b

Giả sử ngắn mạch hai pha b v c nh− h×nh 5-7, ta cã:

5-19

c

b U

U& = &

5-20

=
a
I&

5-21
0

+ c

a I
I& &

Để tìm trị số dịng điện ngắn mạch hai pha tr−ớc hết ta cộng
các ph−ơng trình (5-1) sau đó kết hợp với (5-20); (5-21) vμ (5-22)t
ta đ−ợc:

0
;

0 0 1 2

0 = U = I + I =

I& & & & . Tõ (5-19) suy ra thÕ vμo phơng trình (5-2)

ta có: , thay vo (5-3) ®−ỵc:

− c

b U

U& &

2
1 U

U& = &

hay lμ
1

2
1

0 (Z Z )I

E& = + &

2
1
2
1

Z
Z

E
I

I

+
=

= & &
&

Cuối cùng ta đợc

2
1

0
1

1
2
2
1
2
2

3
3

)
(

Z
Z

E
j
I
j
I
a

a
I
a
I
a
I
I

In b c

+

=

=

=
+
=

= & & & & & & &

& (5-22)

Bỏ qua r− ta có đồ thị véc tơ dịng điện vμ điện áp khi ngắn mạch hai pha nh− hỡnh 5-8

v mạch điện thay thế nh hình 5-9.

Hình 5-9 Mạch điện thay 
thế khi ngắn mạch 2 pha
Hình 5-8 Đồ thị véc tơ dòng v điện áp khi ngắn mạch 2 pha

Từ sự phân tích ở trên so sánh ngắn mạch 1 pha, 2 pha ở chơng ny v ngắn mạch 3

pha ở chơng 4 ta thấy: Vì Z1 > Z2 > Z0 nên theo các biĨu thøc (5-18); (5-22) vμ (4-1) th×

víi cïng mét giá trị E nh nhau sẽ có In1 > In2 > In3.

</div>

Máy phát điện đòng bộ làm việc với tải đỗi xứng - Chương 4

Máy phát điện đồng bộ l

μ

m việc với tải đối xứng

= 0, I

φ

⇒ U

⇒

ΔU

⇒ δ

U

U

ϕ

ϕ

ΔABC

ΔAOC

ΔA'B'C'

ΔA"B"C"

∑

Máy phát điện đồng bộ l

μ

m việc với tải không đối xứng

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về