Bài giảng Máy điện: Chương 5 - TS. Nguyễn Quang Nam

Bài giảng Máy điện: Chương 5 gồm 2 phần. Phần 1 trình bày về máy điện đồng bộ như tổng quan, từ trường và sức từ động, mạch tương đương, đặc tính không tải, đặc tính ngắn mạch... Phần 2 trình bày ảnh hưởng của cực từ lồi, đặc tính công suất, máy phát đồng bộ làm việc với lưới điện vô cùng lớn và một số nội dung khác.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Máy điện: Chương 5 - TS. Nguyễn Quang Nam Bài giảngChương 5: Máy điện đồng bộ 3 pha TS. Nguyễn Quang Nam 2013 – 2014, HK 2 http://www4.hcmut.edu.vn/~nqnam/lecture.php nqnam@hcmut.edu.vn Phần 1 1Máy điện đồng bộ – Tổng quan Dòng AC chạy trong phần ứng (thường nằm trên stato), vàkích thích DC đặt vào dây quấn kích từ (thường nằm trênrôto). Rôto cực ẩn thường dùng cho máy phát tuabin, còn kếtcấu cực lồi thích hợp cho máy phát thủy điện. Công suất kích từ (khoảng vài % công suất định mức)thường được cung cấp thông qua một vành trượt từ một máyphát DC, gắn vào trục của máy đồng bộ. Các máy phát lớndùng máy kích thích AC kết hợp với bộ chỉnh lưu bán dẫn. Phần 1 2Tổng quan (tt) Máy phát đồng bộ cung cấp công suất cho tải sẽ đóng vai trò một nguồn áp có tần số xác định bởi động cơ sơ cấp của nó. Dòng điện và hệ số công suất được xác định bởi từ trường kích từ và trở kháng của máy phát và tải. Tuy nhiên, máy đồng bộ thường được nối vào hệ thống điện gồm có nhiều máy đồng bộ khác. Điện áp và tần số ở đầu cực phần ứng do hệ thống xác định. Khi tải các dòng nhiều pha cân bằng, phần ứng tạo ra một từ trường trong khe hở quay ở tốc độ đồng bộ xác định bởi tần số hệ thống. Phần 1 3Tổng quan (tt) Để tạo ra mômen ổn định đơn hướng, các từ trường statovà rôto phải quay cùng tốc độ, do đó rôto cũng phải quay ởtốc độ đồng bộ. Do đó, một động cơ đồng bộ nối vào mộtnguồn áp tần số không đổi sẽ hoạt động ở tốc độ xác lập làmột hằng số, bất chấp tải. Bản thân động cơ đồng bộ không có mômen khởi động vàcần được khởi động bằng chế độ động cơ không đồng bộđến tốc độ đồng bộ, nhờ dây quấn mở máy. Phần 1 4Tổng quan (tt) Mômen điện từ (tác động theo chiều kéo các từ trườngthẳng hàng) của máy đồng bộ cho bởi π T= p 2 Φ sr Fr sin (δ r ) (N.m) 2 Ở điều kiện thông thường, điện áp rơi trên điện trở phầnứng không đáng kể, và từ thông tản phần ứng là nhỏ so vớitừ thông khe hở Φsr. Điện áp cảm ứng bởi Φsr xem như cânbằng với điện áp đầu cực Ut. Ut Φ sr = (Wb) 4,44 fk dq N ph Phần 1 5Tổng quan (tt) Khi các cực phần ứng được nối vào một lưới vô hạn cân bằng,từ thông khe hở sẽ xấp xỉ hằng số, độc lập với tải trên trục máy.Sức từ động rôto Fr do dòng kích từ DC xác định và cũng khôngđổi trong điều kiện bình thường. Do đó, sự thay đổi mômen sẽhoàn toàn được thực hiện bởi việc thay đổi góc mômen δr. Khi δr = 90º máy đạt đến mômen cực đại hay công suất cực đại(mômen hay công suất mất đồng bộ), với điện áp đầu cực và kíchtừ không đổi. Mômen mất đồng bộ giới hạn khả năng quá tải ngắnhạn của động cơ. Phần 1 6Tổng quan (tt) Chế độ máy phát ứng vớivùng mômen T < 0. Nếu nối máy Mômen mất đồng bộĐB vào một hệ thống AC với Động cơ Công suất hoặc mômenđiện áp và tần số không đổi, cókhả năng hấp thụ hay cung cấpcông suất điện, máy ĐB sẽ cung Góc mômencấp công suất cho lưới khi rôto Máy phátđược quay sao cho sóng sức từđộng rôto chạy trước sóng từthông khe hở. Phần 1 7Từ trường và sức từ động Sóng sức từ động đã được khảo sát trước đó. Từ thông trong khe hở của máycực ẩn sẽ được khảo sát ở đây, xét thời điểm trục từ trường kích từ sớm pha 90°so với trục pha a. Trục từ trường Gọi F là sóng stđ cơ bản do dây quấn kích từ tạo ra kích từvà A là sóng stđ phản ứng phần ứng. Sóng stđ tổng R Φf Φrlà tổng của hai sóng stđ thành phần F và A. F R Các sóng stđ và từ thông được xét là hình sin, dođó có thể dùng giản đồ vectơ để biểu diễn. δRF Mômen có thể tính theo sóng từ thông tổng và sức A Φartừ động kích từ π Trục pha a T= p 2 Φ r F sin (δ RF ) 2 P ...