Tài liệu Chương 2 : Hệ thống kích từ máy phát pdf

Chng 2 : Hệ thống kích từ máy phát
II.1 Khái niệm chung
Hệ thống kích từ có nhiệm vụ cung cấp dòng điện một chiều
cho các cuộn dây kích thích của máy phát điện đồng bộ. Dòng kích
thích phải có khả năng điều chỉnh đ-ợc để đảm bảo chế độ làm
việc luôn ổn định, kinh tế của máy phát điện với chất l-ợng điện
năng cao.
Trong chế độ làm việc bình th-ờng, điều chỉnh dòng kích từ
sẽ điều chỉnh đ-ợc điện áp đầu cực máy phát, và thay đổi l-ợng
công suất phản kháng phát vào l-ới.
Đồ thị điện
áp kích thích
c-ỡng bức tăng
theo quy luật
hàm mũ.
U
f
(t) = U
fgh
( U
fgh
- U
fđm
) e
-t/ Te
( * )
U
fđm
+ 0,632 ( U
fgh
- U

fđm
)
U
f
U
fgh
U
fđm
0
T
e
t
Hàm biến thiên điện áp kích từ c-ỡng bức
T
e
hằng số thời gian của hệ thống kích từ
U
fgh
- điện áp kích từ giới hạn
U
fđm
- điện áp kích từ định mức
II.2 Phân loại và đặc điểm của một số hệ thống kích từ
Hệ thống kích từ có thể chia làm bốn nhóm chính:
Hệ thống kích từ dùng máy phát điện một chiều
Hệ thống kích từ dùng máy phát điện xoay chiều và chỉnh l-u
Hệ thống kích từ dùng điện xoay chiều và chỉnh l-u có điều
khiển.
Hệ thống kích từ dùng băm áp một chiều.
II.2.1 Hệ thống kích từ dùng máy phát điện một chiều

Trên hình II-2 là sơ đồ hệ thống kích từ dùng máy phát điện
một chiều. Để điều chỉnh dòng kích từ I
f
ta thay đổi dòng điện kích
từ trong các cuộn kích từ của máy phát điện một chiều. Biến trở R
đc
cho phép điều chỉnh bằng tay dòng điện trong cuộn dây kích từ
chính C
1
. Khi TĐK làm việc, dòng điện trong các cuộn C
2
và C
3
đ-ợc điều chỉnh tự động. Ví dụ dòng trong cuộn C
2
điều chỉnh ứng
với chế độ làm việc bình th-ờng, C
2
ứng với chế độ kích thích
c-ỡng bức. Năng l-ợng và tín hiệu điều chỉnh cung cấp cho TĐK
đ-ợc nhận qua máy biến dòng và máy biến áp phía đầu cực của
máy phát ( có khi lấy từ phía cao áp của máy biến áp tăng ).
Máy phát điện một chiều trong hệ thống kích từ cũng có thể
đ-ợc kích thích độc lập. Khi đó một máy phát điện xoay chiều nhỏ
hơn sẽ đ-ợc dùng làm nguồn cung cấp cho cuộn dây C
1
của máy
phát điện kích thích chính.
Các ph-ơng pháp quay máy điện kích thích.
TĐK

Hình II-2. Sơ đồ hệ thống kích từ dùng
máy phát điện một chiều
tới thiết bị đo
l-ờng
C
3
C
2
C
1
R
đc
C
F
MF
BI
BU
I
F
KT
c
MP
a )
MP
Đ
b )
Đ
MP
MP
c )

a ) Máy phát điện kích thích nối cùng trục với máy phát điện chính.
b ) Máy phát điện kích thích quay bởi động cơ sử dụng điện áp l-ới.
c ) MPĐ kích thích quay bởi động cơ sử dụng năng l-ợng từ MPĐ công
BA
Nh-ợc điểm chung của hệ thống kích từ dùng máy phát điện
một chiều là hằng số thời gian T
e
lớn ( 0,3 0,6 ) giây và giới hạn
điều chỉnh không cao (U
fgh
2 ). Ngoài ra do có vành góp và chổi
điện công suất chế tạo bị hạn chế.
II.2.2 Hệ thống kích từ dùng máy phát điện xoay chiều và
chỉnh l-u
Hệ thống kích từ dạng này có hai loại chính: Dùng máy phát
điện xoay chiều tần số cao và máy phát điện xoay chiều không
vành tr-ợt.
Ưu điểm của máy phát điện xoay chiều tần số cao, dòng điện
một chiều sau khi qua chỉnh l-u có chất l-ợng ổn định ( độ bằng
phẳng cao ), thiết bị có kích th-ớc nhỏ, ngoài ra thiết bị làm việc
với tần số cao còn có khả năng chống đ-ợc nhiễu công nghiệp.
Máy phát điện xoay chiều tần số cao đ-ợc chế tạo theo kiểu
cảm ứng. Rôto không có cuộn dây, cuộn dây kích từ đ-ợc đặt ở
phần tĩnh. Từ thông thay đổi là nhờ vào kết cấu răng rãnh của rôto.
Dòng điện này qua bộ chỉnh l-u ba pha CL biến đổi thành
dòng một chiều. Hình II-4 trình bày sơ đồ hệ thống kích từ dùng
MPĐ xoay chiều tần số cao và chỉnh l-u.
Cuộn kích từ chính C
1
của máy phát điện ( MPĐ ) kích thích

th-ờng đ-ợc nối nối tiếp với cuộn kích từ C
f
của máy phát. Các
cuộn kích từ phụ C
2
và C
3
đ-ợc cung cấp và điều chỉnh qua thiết bị
TĐK với năng l-ợng nhận từ phía đầu cực của MPĐ đồng bộ ( qua
BU và BI ). Dùng MPĐ xoay chiều tần số cao làm nguồn cung cấp,
hệ thống kích từ có thể chế tạo đ-ợc với công suất khá lớn và có
thể áp dụng cho các máy phát điện đồng bộ có công suất từ (100
300)MW. Hạn chế công suất trong tr-ờng hợp này chủ yếu vẫn do
tồn tại vành tr-ợt và chổi điện. Ph-ơng pháp này còn có nh-ợc
điểm là hằng số thời gian T
e
lớn và U
fgh
nhỏ.
Để tăng công suất kích từ lên nữa ng-ời ta áp dụng hệ thống
kích từ không vành tr-ợt ( hình B-5 )
Hệ thống kích từ này sử dụng một máy phát điện xoay chiều
ba pha quay cùng trục với MPĐ chính làm nguồn cung cấp cho
cuộn kích từ MPĐ đồng bộ chính. Máy phát điện xoay chiều cho
CL
TĐK
BU
BI
Hình II-4. Hệ thống kích từ dùng MPĐ xoay chiều và chỉnh l-u
C

3
C
2
C
1
F
f
C
F
F
I
F