Bài giảng Lý thuyết máy điện: Chương 5 - Văn Thị Kiều Nhi

Chia sẻ: Lê Văn Đức | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:18

Thêm vào BST

Báo xấu

201
lượt xem 25
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Lý thuyết máy điện: Chương 5: Máy điện đồng bộ có nội dung trình bày về khái niệm của máy điện đồng bộ, cấu tạo máy điện đồng bộ, nguyên lý hoạt động máy điện đồng bộ, các phương trình cân bằng điện áp, đặc tính góc công suất.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Lý thuyết máy điện: Chương 5 - Văn Thị Kiều Nhi

BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI CHƯƠNG 5: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ I. Khái niệm. II. Cấu tạo máy điện đồng bộ. III. Nguyên lý hoạt động máy điện đồng bộ. IV. Các phương trình cân bằng điện áp V. Đặc tính góc công suất
BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI CHƯƠNG 5: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ I. Khái niệm. Máy điện đồng bộ là loại máy điện xoay chiều mà tốc độ quay rotor bằng tốc độ từ trường quay. Được dùng làm máy phát điện, điện áp của máy phát thường từ 13 kv đến 28kv, công suất có thể đến 1000 MVA . Được dùng làm động cơ đồng bộ , tiêu thụ công suất tác dụng, bù công suất phản kháng vào lưới điện, nâng cao hệ số công suất của lưới điện .
BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI CHƯƠNG 5: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ II. Cấu tạo Stator: Stator của máy điện đồng bộ giống như stator của máy điện không đồng bộ, gồm có lõi thép và dây quấn. Rotor: a)Rotor cực lồi:(xd, xq) b) Rotor cực ẩn(xđb)
BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI CHƯƠNG 5: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ II. Cấu tạo Bộ kích từ: Tạo ra từ thông không đổi theo thời gian. Nguồn cung cấp dòng điện một chiều cho dây quấn kích thích có thể là Máy phát 1 chiều hoặc chỉnh lưu III. Nguyên lý hoạt động Khi động cơ sơ cấp quay, kéo rotor máy phát đồng bộ và máy phát một chiều quay theo tới tốc độ định mức, máy phát kích thích thành lập được điện áp và cung cấp dòng điện một chiều vào dây quấn phần cảm máy đồng bộ, phần cảm trở thành nam châm điện Do rotor (phần cảm) quay nên từ trường phần cảm cắt các thanh dẫn dây quấn phần ứng (stator) làm cảm ứng trong dây quấn sức điện động hình sin. pn f E = 4,44.f.kdq.w1.0. 60 Dây quấn 3 pha stator có trục lệch nhau trong không gian một góc 1200 điện, e a  2E. sin t dòng điện 3 pha chạy trong dây quấn phần ứng sẽ sinh ra từ trường quay với tốc độ e b  2E. sin(t  120o ) 60f n1  n máy điện đồng bộ e c  2E. sin(t  240o ) p
- Khi máy điện ở trạng thái không tải : trong máy có từ trường tĩnh của phần cảm (DC) - Khi máy điện có tải : ngoài từ trường tĩnh của phần cảm (DC) còn có từ trường quay đều của phần ứng. Sự tương tác giữa từ trường phần cảm và từ trường phần ứng khi có tải goại là phản ứng phần ứng. Tải thuần trở Tải thuần cảm Tải thuần dung Eư Eư Eư  I  ư I S N S I N S   N    ư  ư Do ư   Do ư ngöôïc chieàu vôùi  Do ư cuøng chieàu vôùi  pưpư ngang trục khử từ pưpư doïc trục khử từ pưpư doïc trục trôï từ Đóng tải  sụt aùp Đóng tải  sụt aùp Đóng tải  taêng aùp Tải cảm Tải dung Eư Eư I  I ư ư S   N S  N Do ư hôïp vôùi  hai thaønh phaàn Do ư hôïp vôùi  hai thaønh phaàn pưpư ngang truïc khöû töø vaø doïc trục khử từ pưpư ngang truïc khöû töø vaø doïc trục trôï từ Đóng tải  sụt aùp Đóng tải  taêng aùp
BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI CHƯƠNG 5: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ IV. Phương trình cân bằng điện áp Sơ đồ tương đương một pha. Ep : sức điện động cảm ứng trên dây quấn phần ứng do từ trường của phần kích từ tạo ra. Eư : sức điện động cảm ứng trên dây quấn phần ứng do dòng điện biến thiên trên dây quấn phần ứng tạo ra. E: sức điện động cảm ứng trên dây quấn phần ứng do từ trường tản tạo ra Rư : điện trở trên một pha của dây quấn phần ứng. Up , Ip : điện áp pha, dòng điện pha của máy điện đồng bộ. Phương trình cân bằng điện áp cho máy phát điện đồng bộ : E p  E ö  E σ  U  p  R ö .I p Phương trình cân bằng điện áp cho động cơ điện đồng bộ: E p  E ö  E σ  U  p  R ö .I p
V. Giản đồ vector của máy phát điện: E p  E ö  E σ  U   R .I p ö p E ö   jX ö .I p Xư : điện kháng dây quấn phần ứng phần ứng/ pha E    jX  .I p X : điện kháng tản của dây quấn phần ứng phần ứng/ pha 1. Máy phát điện đồng bộ cực từ ẩn: (Do khe hở không khí đều) E p  U  p  R ö .I p  j(X σ  X ö )I p  p  R ö .I p  jX ñb I p U Xđb = X + Xư : điện kháng đồng bộ trên dây quấn phần ứng phần ứng/ pha Sơ đồ tương đương một pha. jxđb Rư I ö  I p ˆ   I p , U p   u  i ˆ   E p , I p  E p p U Z taûi ˆ   E p , U p  góc tải, góc điện áp, góc moment, góc công suất
E p  U  p  R ö .I p  jX ñb I p  p , I p , X ñb , R ö . Tìm Có U E p - Tải trở:  = 0 - Tải dung: Ip sớm so với Up ,  < 0 E p E p  jX ñb I p   I p  jX ñb I p I p p U R ö .I p p U R ö .I p - Tải cảm: Ip trễ so với Up ,  > 0  p = Up0o  I p - Nếu chọn U + Tải cảm : I p = Ip- jX ñb I p + Tải dung : I p = Ip E p - Nếu chọn I p = Ip0o  p U R ö .I p p  p = Up + Tải cảm : U U   p = Up- + Tải dung : U   I p
2. Máy phát điện đồng bộ cực từ lồi: Do khe hở không khí không đều nên từ trường trên hai phương khác nhau, khảo sát trên hai phương d, q I p  I q  I d E p  E ö  E σ  U p  R ö .I p E ö  E öd  E öq   jX öd .I d  jX öq .I q E    jX  .I p   jX .I  jX .I  d  q E p  U  p  R ö .I p  jX öd .I d  jX öq .I q  jX  .I d  jX  .I q U p  R ö .I p  j( X öq  X  )I q  j(X öd  X  )I d  p  R ö .I p  jX q I q  jX d I d U Xq = X + Xưq : điện kháng đồng bộ ngang trục. Xd = X + Xưd : điện kháng đồng bộ dọc trục.  p , I p , Xd , X q , R ö . Tìm E Có U p I q I q  I p cos   I p Tìm Iq , Iq  I d  I p sin  I d
Máy phát điện đồng bộ cực từ lồi: A E p  U  p  R ö .I p  jX q I q  jX d I d I q  I p cos    I d  I p sin  jX d I d Các bước tính toán: jX q I p OA  U   R I  jX I  OA p ö p q p jX q I q E p  U p cos   R ö .I p cos   Xd I d       E p R ö I p I d  I p sin  p U  E p  E p  I q    I p O I d
BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI CHƯƠNG 5: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ V. Đặc tính góc công suất của máy điện đồng bộ 1. Đặc tính góc công suất tác dụng: Up , Ep =const, P = f() Công suất tác dụng của máy điện đồng bộ : P  m.U p .I p . cos   m.U p .I p . cos(  )  m.U p .I p .(cos  cos   sin  sin )  m.U p (I q cos   I d sin ) (5.1)  U Từ phương trình:E   R .I  jX I  jX I p p u p q q d d Chiếu lên phương q : Ep = Upcos + Rư .Iq + Xd.Id (5.2) Chiếu lên phương d : 0 = Up sin + Rư .Id - Xq.Iq (5.3) Từ (5.2) và (5.3)  Iq , Id Thay vào (5.1) ta được : m.U p .E p ( X q sin   R ö cos ) mU 2p (X d  X q ) sin 2 P 2  Xd X q  R ö 2 X d X q  R 2ö m.U p .E p sin  mU 2p  1 1  (Xd , Xq >> Rư ) P    sin 2 Xd  2  X q Xd  
ÑC P MP Máy điện đồng bộ cực từ ẩn: Xd = Xq = Xđb Pmax m.U p .E p sin  P X ñb đ   180o 90 o 180 o Máy điện đồng bộ cực từ lồi: P m.U p .E p sin  mU 2p  1 1  P    sin 2 Pmax Xd  2  X q Xd   Để vận hành máy phát ổn định: o 180o   max 90 0    max ÑC MP
BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI CHƯƠNG 5: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ V. Đặc tính góc công suất 2. Đặc tính góc công suất phản kháng: Q= f(Up , Ep ) Công suất phản kháng của máy : Q  m.U p .I p . sin   m.U p .I p . sin(  )  m.U p .I p .(sin  cos   cos  sin )  m.U p (I d cos   I q sin ) (5.4) Từ (5.2) và (5.3)  Iq , Id Thay vào (5.4) ta được : Q m.U p .E p . cos  mU 2p  1 1  mU 2p  1 1  Q     cos 2    Q max Xd 2  X q X d  2  X q X d  Để vận hành ổn định:  o o  90 o  45o 45o 90o  -    + ÑC MP
3. Giản đồ năng lượng của máy điện đồng bộ + Tổn hao cơ : Pcơ (pcơ) do ma sát, quạt gió, không phụ thuộc tải vì vận tốc không đổi. + Tổn hao phụ : Pf (pf) do dòng xoáy trong dây dẫn phần ứng & do tổn hao lõi vì từ trường bị xoắn dạng. + Tổn hao đồng trên cuộn dây kích từ  Pkt = pkt = Rkt. I2kt = Ukt.Ikt + Tổn hao đồng trên phần ứng  P Cu = pCu = mRư. I2p + Tổn hao mạch từ  P Fe = pFe tổn hao sắt từ do dòng xoáy & từ trễ trong mạch từ. Uo(Eư) U(Uđm) P1 M1 = Pđ1 Pđt Mđt = Pñt P2 (Pđm)   (điện) (cơ) p kt p Fe p Cu p cơ pf Sñm  3U ñm .I ñm Máy phát P = pcơ + pf + pkt + pCu + pFe Pñm  Sñm . cos  Q ñm  Sñm . sin 
P1 Pđt P2 (Pđm) (cơ) (điện) p kt pf p cơ p Cu p Fe Động cơ P1  3U ñm .I ñm cos  Q1  3U ñm .I ñm sin  P = pcơ + pf + pkt + pCu + pFe Pñm Pñm  3U ñm .I ñm . cos .  P1 M2 = Pđ2 Mđt = Pñt  
BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI CHƯƠNG 5: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ VI. Máy phát điện làm việc song song (ghép vào lưới điện hoặc ghép với máy phát điện khác) 1. Mục đích: - Đảm bảo công suất điện cấp cho phụ tải. - Giảm công suất nguồn dự phòng. - Tăng độ tin cậy cung cấp điện. - Cho phép sử dụng nhiều nguồn năng lượng sơ cấp khác nhau. - Cho phép vận hành kinh tế nhất. 2. Điều kiện máy phát điện làm việc song song: - Cùng điện áp - Cùng tần số - Cùng thứ tự pha. - Cùng góc lệc pha.
3. Phương pháp hòa đồng bộ: a. Phương pháp hòa đồng bộ dùng ba đèn tối: A a c s C B b Khi ba đèn tối, bật công tắc S G 3
3. Phương pháp hòa đồng bộ: b. Phương pháp hòa đồng bộ dùng ba đèn sáng quay: A a c s C B b Khi ba đèn sáng quay đều, bật công tắc S G 3