Tài liệu Kỹ thuật điện_ Phần 2.10 ( tiếp theo) docx

Đây cũng là là đường thẳng bắt đầu từ E
o
(khi I = 0), sau đó điện áp U tăng khi
dòng tải tăng. Nếu ta tiếp tục giảm giá trị của tụ điện để tăng dòng điện tải thì tới
một lúc nào đó 2 cực của tụ điện chập lại bị ngắn mạch , lúc này dòng
s
o
ngm
X
E
II
==

giống như khi tải thuần kháng. Như vậy đặc tính ngoài khi tải thuần dung biểu diễn
ở hình 12.24. Đoạn vẽ không liên tục là đoạn chúng ta không nhận được bằng
phép đo bình thường (dùng các đồng hồ).
c. Khi tải thùân trở (Z
t
=R
t
).
Do I trùng với U, đồ thị vector biểu diễn ở hình 10.23d. Ta có một tam giác
vuông. Vì là một tam giác vuông nên ta có thể viết:
E
2
0
= U
+
2
(x
2

)I
s
Chia cả hai vế cho E
2
0
ta được:
1 =
2
0
2
0








+








I
E

x
E
U
s
Hay 1=
2
2
0








+








ngm
I
I
E
U

Đây là một phương trình đường elip có hai nửa trục E
0
và
ngm
I
(hình 10.24)
Trên đây ta đã ngiên cưu cho 3 trường hợp điển hình. Từ 3 trường hợp này
ta có thể suy ra cho các trường hợp cos
ϕ
<1 ,
ϕ
>0 (đường 1) và cos
ϕ
<1 ,
ϕ
<0
(đường 3). Nếu đặc tính ngoài chỉ vẽ cho khoảng dòng I=0
÷
I
dm
ta có hình 12.25.
Dòng kích từ định mức là dòng kích từ tạo ra điên áp định mức U
dm
khi
tải định mức I
dm
và cos
ϕ
= const.
10.8.5.Đặc tính điều chỉnh.

Đặc tính điều chỉnh là mối quan hệ hàm giữa dòng kích từ với dòng tải i
kt
= f(I)
khi U = const, n = const và cos
ϕ
= const.
Để lấy dặc tính điều chỉnh vẫn dùng (hình10.18) và thực hiện như sau: đặt
một điện áp nhất định trên cực máy khi không tải, sau đó tải máy phát đồng thời
thay đổi dòng kích từ sao cho điện áp U = const. Từ đặc tính điều chỉnh ta thấy
152
U,E
0
Hình 10.24 đặc tính ngoài của máy phát điện đồng
bộ: 1-đặc tính khi tải thuần cảm, 2-đặc tính khi tải
cảm kháng, 3-Tải thuần trở. 4- Tải mang tính dung
kháng,5-Tải có tính dung kháng lớn
I
I
đm
1
2
3
A
U
đm
E
01
E
02
E

03
Hình 10.25 Đặc tính ngoài của máy phát
điện đồng bộở vùng dòng tải định mức 1-
đặc tính khi tải có tính dung kháng, 2 và
3 -đặc tính khi tải cảm kháng
U
E
0
I
đm
I
ngm
I
0
1
2
3
4
5
rằng khi tăng tải cảm kháng phải tăng dòng kích từ ngược lại, khi tăng tải dung
kháng dòng kích từ giảm. Trên hình 12.26 biểu diễn đặc tính điều chỉnh của máy
phát khi giữ cho U = const.
10..9. Tổn hao và hiệu suất
Tổn hao trong máy đồng bộ được chia thành tổn hao (chính) cơ bản và tổn
hao phụ.
Tổn hao chính gồm:
Tổn hao đồng phần ứng ∆P
cm
; tổn hao đồng kích từ ∆P
kt

.
Tổn hao lõi thép ∆P
Fe
; tổn hao cơ do ma sát ổ bi, chổi than và quạt gió;
Tổn hao cơ bản lại được chia thành tổn hao không đổi và tổn hao biến đổi.
Tổn hao không đổi gồm tổn hao sắt từ và tổn hao cơ (∆P
Fe
, ∆P
cơ
).
Tổn hao biến đổi là tổn hao phụ thuộc vào tải, gồm tổn hao đồng phần ứng
và kích từ (∆P
cu
, ∆P
kt
).
Tổn hao phụ gồm:
- Tổn hao do từ thông tản ∆P
t
- Tổn hao do sóng bậc cao của stđ stato và rôto ∆P
bc
- Tổn hao bước răng ∆P
r
Từ thông tản gây tổn hao trong lõi thép.
Sóng bậc cao chuyển động tương đối với stato và rôto ở những tốc độ khác
nhau tạo ra tổn hao phụ trên bề mặt stato và rôto.
Do có bước răng làm nảy sinh sóng bậc cao của từ trường nên gây tổn hao
phụ ở mặt stato và rôto dạng xung.
Hiệu suất của máy phát điện được xác định bằng:
∑

∑
∑
∆+ϕ
∆
−=
∆+
==η
PcosmUI
P
1
PP
P
P
P
2
2
1
2
(10.21)
Trong đó:
ocFecucu
PPPPP
∆+∆+∆+∆=∆
∑
21
+∆P
p
Mà ∆P
p
=∆P

t
+∆P
bc
+∆P
r
153
i
kt
i
kt0
I
cosϕ=0,8, ϕ>0
cosϕ=1, ϕ=0
cosϕ=0,8, ϕ<0
I
đm
Hình 10.26 Đặc tính đièu chỉnh
của máy phát động bộ
0
Hiệu suất của động cơ điện đồng bộ xác định bằng:
ϕ
η
cos
1
1
2
mUI
P
P
P

∑
∆
−===
Trong đó P
1
=mUIcosϕ-công suất nhận từ lưới điện
10.10. Các máy phát điện làm việc song song
10.10.1. Mở đầu
Để tăng công suất cấp cho các tải và đảm bảo cấp điện liên tục cho tải người
ta cho các máy phát điện đồng bộ làm việc song song với nhau.
Khi hai máy phát vào làm việc song song phải đảm bảo sự phân tải đều giữa
các máy, có nghĩa là nếu hai máy có công suất như nhau thì khi làm việc song song
phải chịu tải như nhau, còn nếu công suất của hai máy khác nhau thì máy có công
suất lớn phải chịu tải nhiều, máy có công suất nhỏ chịu tải ít. Việc đưa một máy
phát vào làm việc song song với lưới hoặc một máy phát khác phải không được có
dòng cân bằng chạy quẩn trong các máy và không được phá vỡ chế độ làm việc của
máy phát đang làm việc. Để làm được điều đó các máy phát làm việc song song
phải thoả mãn một trong số các điều kiện sau đây.
10.10.2. Các điều kiện của các máy phát làm việc song song
Để đưa một máy điện đồng bộ vào làm việc song song với lưới hoặc một
máy điện khác cần thoả mãn những điều kiện sau:
1. Giá trị hiệu dụng của điện áp máy phát và lưới phải bằng nhau
2. Phải nối đúng thứ tự pha giữa máy phát và lưới
3. Tần số lưới và tần số máy phát bằng nhau
4. Phải đảm bảo thứ tự pha của các điện áp ấy.
10.10.3. Hoà song song các máy phát đồng bộ.
Quá trình đưa một máy phát đồng bộ vào làm việc song song với lưới điện
hay một máy phát khác gọi là quá trình hoà song song (hoặc hòa đồng bộ) máy phát
điện. Trong thực tế có những phương pháp hoà đồng bộ sau đây:
- Hoà đồng bộ chính xác. Đây là phương pháp thực hiện hoà song song

máy phát đồng bộ thoả mãn cả 4 điều kiện trên đây. Phương pháp này thường được
dùng nhất vì đảm bảo an toàn cho máy, cho lưới điện và chất lượng hoà. Song thời
gian thực hiện lâu
- Hoà đồng bộ thô là phương pháp đưa một máy phát vào làm việc song
song với một máy phát khác khi không thoả mãn tất cả các điều kiện nêu trên.
Phương pháp hòa này được áp dụng khi cần hoà nhanh, chất lượng hoà
không cao, có dòng cân bằng khi hoà. Thường được áp dụng trên tàu thuỷ và một
số lưới điện địa phương trên bờ.
- Tự hoà đồng bộ. Phương pháp tự hòa đồng bộ được thực hiện như sau: Dùng
máy lai quay rôto máy phát điện định hoà tới tốc độ gần đồng bộ rồi mới kích từ
154
máy. Sau khi kích từ, do có từ thông sẽ xuất hiện dòng điện và mô-men kéo máy
vào làm việc đồng bộ. Đưa dòng kích từ vào máy ở độ trượt càng nhỏ thì độ xung
dòng càng bé. Độ trượt có giá trị ≈ 0,5%.
Tự hoà đồng bộ chỉ được sử dụng với những trường hợp khi ở trạng thái
quá độ dòng quá độ nhỏ hơn một giá trị nhất định. Phần lớn các máy điện đồng bộ
không được sản xuất cho chế độ này, cho nên khi sử dụng phải thực hiện đo kiểm
tra máy trước rồi mới được áp dụng. Áp dụng phương pháp hoà đồng bộ này rút
ngắn được rất nhiều quá trình hoà máy phát, vì vậy phương pháp được sử dụng cho
các máy phát sự cố hoặc khởi động hệ thống thuỷ điện dự trữ.
Để thực hiện các phương pháp hoà đồng bộ trên đây ta có thể thực hiện
bằng tay, nửa tự động hoặc tự động.
10.10.3.1. Phương pháp hoà đồng bộ chính xác
Để kiểm tra các điều kiện hoà đồng bộ người ta dùng các phương pháp sau đây.
- Phương pháp đèn tối (đèn tắt).
- Phương pháp đèn quay.
- Phương pháp dùng đồng bộ kế.
Trên hình 10.27 biểu diễn sơ đồ hòa song song các máy phát dùng phương
pháp đèn tắt.
Nếu cả 4 điều kiện nêu trên thoả mãn thì cả 3 đèn đều tối. Bây giờ ta hãy

phân tích các điều kiện trên không thoả mãn thì các đèn sẽ ra sao.
- Khi U
A
≠ U
R
hoặc góc pha đầu góc khác không hình 10..27b, ta thấy đặt
trên các đèn một hiệu điện áp:
∆U = U
A
– U
R
hoặc ∆U = U
A
– E
A
155
F
R S T
A B C
3 2 1
U
1
U
2
U
3
R
A
B
C

S
T
U
R
U
S
U
T
U
A
U
B
U
C
ω
U
1
U
2
U
3
R
A
B
C
S
T
U
R
U

S
U
T
U
A
U
B
U
C
ω
U
1
2
3
a)
b)
R
A
B
C
S
T
U
R
U
S
U
T
U
A

U
B
U
C
ω
p
-ω
s
U
1
U
2
U
3
c)
d)
Hình 10.27. a) Sơ đồ nối đèn và sao điện áp
các trường hợp b)Thỏa mãn tất cả các điều
kiện, c) Tần số khác nhau, d) Nối nhầm pha
Cả 3 bóng đèn đều sáng như nhau.
- Khi tần số f
1
≠ f
2
.
Giả thiết rằng tần số lưới f
1
> f
2
, lúc này trên bóng đèn sẽ có một hiệu điện

áp như ở hình 10.28.
Ta nhận thấy rằng điện áp trên bóng đèn tăng từ giá trị zero tới giá trị cực
đại U
bđ
= (U
ml
+ U
mp
) và lại giảm tới 0 sau đó lại lặp lại. Tần số biến đổi của điện áp
bóng đèn:
f
bđ
=
2
ff
21
+
. Còn tần số biến thiên của sự thay đổi điện áp biên độ trên
bóng đèn f
1
– f
2
(tần số đường bao). Nếu nhìn vào biên độ véctơ ta thấy vì 2 sao
điện áp quay với 2 tốc độ góc ω
1
và

ω
2
(ω

1
>

ω
2
) nên có thể coi sao điện áp lưới
đứng im, còn sao điện áp quay với tốc độ ω
1
-

ω
2
. Điện áp trên bóng đèn tăng dần,
đèn sáng dần và khi điện áp trên bóng đèn đạt giá trị U
ml
+ U
mp
thì bóng đèn sáng
nhất, sau đó áp giảm dần, bóng đèn tối dần cho tới khi tắt hẳn và lại được lặp lại.
Như vậy nhìn sự thay đổi cường độ sáng của bóng đèn ta biết tần số của chúng
không bằng nhau.
Nếu bây giờ thứ tự pha bị đấu nhầm (ví dụ A của lưới với B của máy phát
(hình 10.27c) thì ta thấy một bóng đèn tắt còn 2 bóng đèn rất sáng (điện áp trên
bóng là áp dây).
Bằng phương pháp quan sát trạng thái các đèn ta tìm được thời điểm đóng
máy phát song song thích hợp nhất (khi các bóng đèn tối hết).
Phương pháp đèn tắt dễ thực hiện, rẻ tiền nhưng độ chính xác kém, và hơn
thế nữa việc tìm một bóng đèn có dải điện áp làm việc rộng (từ khoảng 20 von tới
điện áp dây) là rất khó, và nếu bóng đèn bị đứt dây tóc thì chẳng phát hiện được gì.
Do đó người ta không dùng phương pháp đèn tắt đơn độc mà thường kèm thêm các

đồng hồ von mét để do điện áp, trong đó hay dùng von mét chỉ không. Nếu các
điều kiện không thoả mãn ta phải điều chỉnh hoặc dòng kích từ hoặc tốc độ quay
của máy định hoà.
156
Hình 10.28 Giá trị tức thời hiệu điện áp các pha của máy phát đang
hòa song song
U
0
U
p
U
s
∆U
t
t