Bài giảng Biến đổi năng lượng điện cơ: Bài giảng 1 - TS. Nguyễn Quang Nam

Bài giảng Biến đổi năng lượng điện cơ: Bài giảng 1 giới thiệu về hệ thống điện, quá trình phi tập trung hóa ngành điện, động học hệ thống điện và các phần tử, hệ thống động cơ, ôn tập về công suất, ôn tập về công suất phức và một số nội dung khác.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Biến đổi năng lượng điện cơ: Bài giảng 1 - TS. Nguyễn Quang Nam 408001 Biến đổi năng lượng điện cơ Giảng viên: TS. Nguyễn Quang Nam 2013 – 2014, HK2 http://www4.hcmut.edu.vn/~nqnam/lecture.php nqnam@hcmut.edu.vn Bài giảng 1 1Giới thiệu về hệ thống điện – Tổng quan Bốn phần tử cơ bản trong một hệ thống điện: hệ thốngphát điện, hệ thống truyền tải, hệ thống phân phối, và tải Khách hàng CN Kh/hàng dân dụng Khách Khách hàng sỉ hàng TM Nguồn Hệ thống Hệ thống Hệ thống phát truyền tải truyền tải phụ phân phối Bài giảng 1 2Tổng quan (tt) Nguồn phát: gồm các nhà máy nhiệt điện (than, khí tựnhiên, dầu, ...), thủy điện (nước – tái sinh), điện hạt nhân (antoàn nghiêm ngặt). Điện áp tại đầu ra của các nguồn phát được nâng lên đểthuận tiện cho việc truyền tải qua các hệ thống truyền tải vàtruyền tải phụ. Các khách hàng sỉ và một số khách hàng công nghiệpmua điện tại các trạm trung áp (34 kV). Bài giảng 1 3Tổng quan (tt) Hệ thống phân phối tiếp tục hạ cấp điện áp và phân phốiđiện năng đến các khách hàng thương mại và dân dụng. Biến đổi năng lượng điện cơ đóng vai trò chính trongnhững hệ thống thành phần: máy phát (generator), máy ngắt(circuit breaker), động cơ (motor), máy biến áp (transformer). Bài giảng 1 4Quá trình phi tập trung hóa ngành điện Phân loại các tổ chức: công ty phát điện, công ty truyền tải,công ty phân phối, và nhà điều hành độc lập hệ thống (ISO). Nguồn phát Cty phát điện ... Cty phát điện Truyền tải Nhà ĐH và độc lập Truyền tải Phân phối hệ thống và Phân phối Khách hàng ... Khách hàng Khách hàng Nhà kinh doanh thị trường Bài giảng 1 5Động học hệ thống điện và các phần tử Toàn bộ hệ thống điện là một hệ thống động, được mô tảbởi một hệ phương trình vi phân dưới dạng (không giantrạng thái) x = f ( x, u ) &với vectơ trạng thái x và vectơ ngõ vào u tương ứng là cácvectơ n và r chiều. Kích thước của x là rất lớn, và khung thờigian của đáp ứng trải từ vài miligiây (quá độ điện từ), đến vàigiây (điều khiển tần số), hoặc vài giờ (động cơ nồi hơi). Bài giảng 1 6Động học hệ thống điện và các phần tử (tt) Việc mô hình hóa hệ thống dựa vào các nguyên tắc vật lývà dạng tĩnh của các phương trình Maxwell là một bướcquan trọng trong quá trình phân tích hệ thống về đáp ứngtrong miền thời gian, đáp ứng xác lập hình sin, điểm ổn định,tính ổn định, ... Bài giảng 1 7Hệ thống điện cơ Môn học xem xét hai loại hệ thống điện cơ: hệ thốngtịnh tiến và hệ thống quay. Hệ thống tịnh tiến được dùngtrong các rơle điện cơ, và cơ cấu chấp hành, và thườngdễ phân tích. Các hệ thống quay thường phức tạp hơn, do đó việcphân tích được dừng lại ở phân tích xác lập hình sinbằng giản đồ vectơ và mạch tương đương. Bài giảng 1 8Hệ thống điện cơ (tt) Khi mạch tương đương đã được rút ra, các khía cạnhcơ học cũng sẽ được thể hiện trong đó. Việc này đượcthực hiện cho các loại máy điện đồng bộ, không đồngbộ, và một chiều. Các máy điện một pha chỉ được phântích định tính. Bài giảng 1 9Ôn tập về công suất Giả thiết điện áp và dòng điện hình sin, nghĩa là v(t ) = Vm cos(ωt + θ v ) i (t ) = I m cos(ωt + θ i ) Công suất tức thời cho bởi (i = Im khi t = 0) p (t ) = v(t )i (t ) = Vm I m cos(ωt + θ v − θ i ) cos(ωt ) Công suất trung bình trong khoảng thời gian T T T P = ∫ p(t )dt = ∫ v(t )i (t )dt 1 1 T 0 T 0 Bài giảng 1 10Ôn tập về công suất (tt) Công suất trung bình (thực hay tác dụng) trong 1 chu kỳ T= 2π/ω cos(θ v − θ i ) = Vrms I rms cos(θ v − θ i ) Vm I m P= 2với Vrms và Irms tương ứng là điện áp và dòng điện hiệudụng. θ = θv − θi được gọi là góc hệ số công suất, và cos(θ)được gọi là hệ số công suất (PF). Bài giảng 1 11Ôn tập về vectơ pha Các đại lượng hình sin có thể được biểu diễn ở dạngvectơ pha, chẳng hạn V = Vrms ∠θ v I = I rms ∠θ i Biên độ Góc pha Hệ số công suất trễ Hệ số công suất sớm V I + + I V θv θi ...