intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Chương 20 - Đại cương về máy điện đồng bộ

Chia sẻ: Nguyenvan Do | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:16

Thêm vào BST
Báo xấu
174
lượt xem 57
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Máy điện đồng bộ được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Phạm vi sử dụng chính là biến đổi cơ năng thành điện năng, nghĩa là làm máy phát điện. Điện năng ba pha chủ yếu dùng trong nền kinh tế quốc dân và trong đời sống sản xuất từ các máy phát điện quay bằng tuabin hơi hoặc khí hoặc nước.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Chương 20 - Đại cương về máy điện đồng bộ

  1. PhÇn thø n¨m M¸y ®iÖn ®ång bé Ch­¬ng 20 §¹i c­¬ng vÒ m¸y ®iÖn ®ång bé M¸y ®iÖn ®ång bé ®­îc sö dông réng r·i trong c«ng nghiÖp. Ph¹m vi sö dông chÝnh lµ biÕn ®æi c¬ n¨ng thµnh ®iÖn n¨ng, nghÜa lµ lµm m¸y ph¸t ®iÖn. §iÖn n¨ng ba pha chñ yÕu dïng trong nÒn kinh tÕ quèc d©n vµ trong ®êi sèng s¶n xuÊt tõ c¸c m¸y ph¸t ®iÖn quay b»ng tuabin h¬i hoÆc khÝ hoÆc n­íc. M¸y ®iÖn ®ång bé cßn ®­îc dïng lµm ®éng c¬, ®Æc biÖt trong c¸c thiÕt bÞ lín, v× kh¸c víi c¸c ®éng c¬ kh«ng ®ång bé, chóng cã kh¶ n¨ng ph¸t ra c«ng suÊt ph¶n kh¸ng. Th«ng th­êng c¸c m¸y ®ång bé ®­îc tÝnh to¸n sao cho chóng cã thÓ ph¸t ra c«ng suÊt ph¶n kh¸ng gÇn b»ng c«ng suÊt t¸c dông. Trong mét sè tr­êng hîp, viÖc ®Æt c¸c m¸y ®ång bé ë gÇn c¸c trung t©m c«ng nghiÖp lín ®Ó chØ ph¸t ra c«ng suÊt ph¶n kh¸ng ®ñ bï hÖ sè c«ng suÊt cosϕ cho l­íi ®iÖn lµ hîp lý. Nh÷ng m¸y nh­ vËy ®­îc gäi lµ m¸y bï ®ång bé. C¸c ®éng c¬ ®ång bé c«ng suÊt nhá (®Æc biÖt lµ ®éng c¬ kÝch tõ b»ng nam ch©m vÜnh cöu) còng ®­îc dïng rÊt réng r·i trong c¸c trang bÞ tù ®éng vµ ®iÒu khiÓn. 20-1. Nguyªn lý lµm viÖc cña m¸y ®iÖn ®ång bé NÕu trong s¬ ®å h×nh 1-1 ta ®em thay hai vµnh ®æi chiÒu b»ng hai vµnh tr­ît trªn ®ã t× hai chæi than A vµ B th× khi khung d©y abcd quay víi tèc ®é kh«ng ®æi n, trªn hai vµnh tr­ît vµ m¹ch ngoµi khÐp kÝn qua t¶i ta sÏ cã ®­îc mét s.®.®. vµ mét dßng ®iÖn pn xoay chiÒu cã tÇn sè f = , trong ®ã p lµ sè ®«i cùc cña m¸y. §ã lµ nguyªn lý lµm 60 viÖc cña m¸y ®iÖn ®ång bé mét pha. Th­êng trong m¸y ®iÖn ®ång bé cùc tõ ®­îc ®Æt ë r«to, cßn d©y quÊn phÇn øng (khung d©y) ®­îc ®Æt trªn phÇn tÜnh (stato) gåm ba cuén d©y ®Æt lÖch nhau trong kh«ng gian 1200 gãc ®é ®iÖn, ®Êu thµnh h×nh sao (Y) hay tam gi¸c (∆) nh­ ë h×nh 20-1. n n b) a) H×nh 20-1. S¬ ®å nguyªn lý cña m¸y ®iÖn ®ång bé ba pha a). §Êu h×nh sao Y; b) §Êu tam gi¸c ∆ 110 Nguyễ n Văn Đô - ĐHĐL
  2. Còng nh­ c¸c m¸y ®iÖn quay kh¸c, m¸y ®iÖn ®ång bé còng cã tÝnh thuËn nghÞch: cã thÓ lµm m¸y ph¸t ®iÖn hoÆc ®éng c¬ ®iÖn. 20.1.1. Nguyªn lý lµm viÖc cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé Khi ®éng c¬ s¬ cÊp quay r«to m¸y ph¸t tíi tèc ®é ®Þnh møc, ®ång thêi cho dßng ®iÖn mét chiÒu vµo d©y quÊn r«to (d©y quÊn kÝch thÝch), r«to trë thµnh nam ch©m ®iÖn, tõ tr­êng cña r«to quÐt qua c¸c thanh dÉn cña d©y quÊn stato (d©y quÊn phÇn øng) lµm c¶m øng nªn trong chóng c¸c s.®.®. xoay chiÒu. TÇn sè cña s.®.®. c¶m øng lµ: pn f= (20-1) 60 trong ®ã n lµ tèc ®é quay cña r«to, p lµ sè ®«i cùc cña m¸y. Gi¸ trÞ hiÖu dông cña s.®.®. c¶m øng trong mçi pha cña d©y quÊn phÇn øng lµ: E = 4,44f.W.kdq.Φ0 (20-2) trong ®ã: Φ0 - tõ th«ng trong khe hë d­íi mçi cùc tõ; W - sè vßng d©y cña mét pha d©y quÊn phÇn øng; kdq - hÖ sè d©y quÊn. Khi d©y quÊn phÇn øng cña m¸y ®­îc nèi víi phô t¶i bªn ngoµi, dßng ®iÖn ba pha ®èi xøng lÖch nhau gãc 1200 vÒ thêi gian ch¹y trong d©y quÊn ba pha ®Æt lÖch nhau gãc 1200 trong kh«ng gian sÏ t¹o ra tõ tr­êng quay quay víi tèc ®é lµ: 60 f (20-3) n1 = p So s¸nh (20-1) vµ (20-3) ta thÊy n = n1, nghÜa lµ tèc ®é quay cña r«to b»ng tèc ®é cña tõ tr­êng quay. ChÝnh v× vËy mµ m¸y ®iÖn ®­îc gäi lµ m¸y ®iÖn ®ång bé. Trong m¸y ®iÖn ®ång bé, tõ tr­êng cña cùc tõ do dßng ®iÖn mét chiÒu sinh ra vµ tõ tr­êng quay do dßng ®iÖn xoay chiÒu ba pha sinh ra kh«ng cã tèc ®é t­¬ng ®èi. Tõ tr­êng trong khe hë kh«ng khÝ δ lµ tæng hîp cña tõ tr­êng cùc tõ vµ tõ tr­êng quay lµm c¬ së cho c¸c quan hÖ ®iÖn tõ vµ sù biÕn ®æi n¨ng l­îng trong m¸y ®iÖn ®ång bé. 20.1.2. Nguyªn lý lµm viÖc cña ®éng c¬ ®iÖn ®ång bé A Cho dßng ®iÖn ba pha iA, iB, iC vµo d©y quÊn ba pha stato, dßng ®iÖn ba pha ë stato sÏ sinh ra tõ tr­êng quay víi tèc ®é n1 = 60 f . Ta n1 p N h×nh dung tõ tr­êng quay stato nh­ mét nam ch©m cã hai cùc quay ®­îc b»ng nÐt ®øt trªn h×nh 20-2. §ång thêi cho dßng ®iÖn mét chiÒu S vµo d©y quÊn r«to, r«to biÕn thµnh mét nam ch©m ®iÖn. B C T¸c dông t­¬ng hç gi÷a tõ tr­êng stato vµ tõ tr­êng r«to t¹o ra lùc t¸c dông lªn r«to. Tõ H×nh 20-2. Nguyªn lý lµm tr­êng stato quay víi tèc ®é n = n1 nªn lùc t¸c viÖc cña ®éng c¬ ®ång bé 111 Nguyễn Văn Đô - ĐHĐL
  3. dông Êy sÏ kÐo r«to quay víi tèc ®é n = n1. NÕu trôc r«to nèi víi m¸y s¶n xuÊt th× ®éng c¬ ®ång bé còng sÏ kÐo m¸y ®ã quay víi tèc ®é n. Chó ý: §éng c¬ ®iÖn mét chiÒu vµ ®éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé ®Òu lµm viÖc theo nguyªn t¾c lùc ®iÖn tõ t¸c dông. Cßn ë ®éng c¬ ®iÖn ®ång bé th× lµm viÖc theo nguyªn t¾c lùc t¸c dông gi÷a hai tõ tr­êng. 20-2. Ph©n lo¹i vµ kÕt cÊu cña m¸y ®iÖn ®ång bé 20.2.1. Ph©n lo¹i Theo kÕt cÊu cã thÓ chia m¸y ®iÖn ®ång bé thµnh hai lo¹i: m¸y ®ång bé cùc Èn thÝch hîp víi tèc ®é quay cao (sè cùc 2p = 2) vµ m¸y ®ång bé cùc låi thÝch hîp víi tèc ®é quay thÊp ( 2p ≥ 4). Theo chøc n¨ng, cã thÓ chia m¸y ®iÖn ®ång bé thµnh c¸c lo¹i chñ yÕu sau: 1. M¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé M¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé th­êng ®­îc kÐo bëi tuabin h¬i hoÆc tuabin n­íc ®­îc gäi lµ m¸y ph¸t tuabin h¬i hoÆc m¸y ph¸t tuabin n­íc. M¸y ph¸t tuabin h¬i cã tèc ®é quay cao, do ®ã ®­îc chÕ t¹o theo kiÓu cã cùc Èn vµ cã trôc m¸y ®Æt n»m ngang. M¸y ph¸t ®iÖn tuabin n­íc th­êng cã tèc ®é quay thÊp nªn cã kÕt cÊu theo kiÓu cùc låi vµ nãi chung cùc m¸y ®­îc ®Æt th¼ng ®øng. Trong tr­êng hîp m¸y ph¸t ®iÖn cã c«ng suÊt nhá vµ cÇn di ®éng th× th­êng dïng ®iezen lµm ®éng c¬ s¬ cÊp vµ ®­îc gäi lµ m¸y ph¸t ®iÖn ®iªzen. M¸y ph¸t ®iÖn ®iªzen th­êng cã cÊu t¹o cùc låi. 2. §éng c¬ ®iÖn ®ång bé §éng c¬ ®iÖn ®ång bé th­êng ®­îc chÕ t¹o theo kiÓu cùc låi vµ ®­îc sö dông ®Ó kÐo c¸c t¶i kh«ng ®ßi hái ph¶i thay ®æi tèc ®é, víi c«ng suÊt chñ yÕu tõ 200 kW trë lªn. 3. M¸y bï ®ång bé M¸y bï ®éng bé chñ yÕu dïng ®Ó c¶i thiÖn hÖ sè c«ng suÊt cosϕ cña l­íi ®iÖn. Ngoµi c¸c lo¹i trªn cßn cã m¸y ®iÖn ®ång bé ®Æc biÖt nh­ m¸y biÕn ®æi mét phÇn øng, m¸y ®ång bé tÇn sè cao,… vµ c¸c m¸y ®ång bé c«ng suÊt nhá dïng trong tù ®éng, nh­ ®éng c¬ ®ång bé nam ch©m vÜnh cöu, ®éng c¬ ®ång bé ph¶n kh¸ng, ®éng c¬ ®ång bé tõ trÔ, ®éng c¬ b­íc, … 20.2.2. KÕt cÊu cña m¸y ®iÖn ®ång bé §Ó thÊy râ ®Æc ®iÓm vÒ kÕt cÊu cña m¸y ®iÖn ®ång bé, ta sÏ xÐt riªng rÏ kÕt cÊu cña m¸y cùc Èn vµ cña m¸y cùc låi. 1. KÕt cÊu cña m¸y ®ång bé cùc Èn R«to cña m¸y ®ång bé cùc Èn cã lâi thÐp lµm b»ng thÐp hîp kim chÊt l­îng cao, ®­îc rÌn thµnh H×nh 19-3: MÆt c¾t ngang H×nh 20-3. MÆt c¾t ngang khèi h×nh trô, sau ®ã gia c«ng vµ phay r·nh ®Ó ®Æt trôc cña lâi thÐp r«to trôc cña lâi thÐp r«to d©y quÊn kÝch tõ. PhÇn kh«ng phay r·nh cña r«to 112 Nguyễ n Văn Đô - ĐHĐL
  4. h×nh thµnh mÆt cùc tõ. MÆt c¾t ngang trôc lâi thÐp r«to nh­ trªn h×nh vÏ 20-3. C¸c m¸y ®iÖn ®ång bé hiÖn ®¹i cùc Èn th­êng ®­îc chÕ t¹o víi sè cùc 2p = 2, tèc ®é quay cña r«to lµ 3000 vg/ ph vµ ®Ó h¹n chÕ lùc ly t©m, trong ph¹m vi an toµn ®èi víi thÐp hîp kim chÕ t¹o thµnh lâi thÐp r«to, ®­êng kÝnh D cña r«to kh«ng ®­îc v­ît qu¸ 1,1 ÷ 1,15 m. §Ó t¨ng c«ng suÊt m¸y, chØ cã thÓ t¨ng chiÒu dµi l cña r«to. ChiÒu dµi tèi ®a cña r«to vµo kho¶ng 6,5 m. D©y quÊn kÝch tõ ®Æt trong r·nh §­êng søc tõ r«to (h×nh 20-4), ®­îc chÕ t¹o tõ D©y quÊn kÝch tõ d©y ®ång trÇn tiÕt diÖn ch÷ nhËt quÊn theo chiÒu máng thµnh c¸c bèi Lâi thÐp r«to d©y ®ång t©m. C¸c vßng d©y cña D©y quÊn stato bèi d©y nµy ®­îc c¸ch ®iÖn víi nhau b»ng mét líp mica máng. §Ó Vßng tr­ît cè ®Þnh vµ Ðp chÆt d©y quÊn kÝch tõ Lâi thÐp stato trong r·nh, miÖng r·nh ®­îc nªm D©y quÊn kÝch tõ kÝn bíi c¸c thanh nªm b»ng thÐp kh«ng tõ tÝnh. PhÇn ®Çu nèi (n»m ngoµi r·nh) cña d©y quÊn kÝch tõ H×nh 20-4. MÆt c¾t ngang cña ®­îc ®ai chÆt b»ng c¸c èng trô thÐp m¸y ®iÖn ®ång bé cùc Èn kh«ng tõ tÝnh. Hai ®Çu cña d©y quÊn kÝch tõ ®i luån trong trôc vµ nèi víi hai vµnh tr­ît ®Æt ë ®Çu trôc th«ng qua hai chæi ®iÖn ®Ó nèi víi dßng ®iÖn kÝch tõ mét chiÒu. Dßng kÝch thÝch ®­îc cung cÊp tõ m¸y ph¸t kÝch thÝch, m¸y kÝch tõ nµy th­êng ®­îc nèi trôc hoÆc cã trôc chung víi m¸y ®ång bé. Stato cña m¸y ®ång bé cùc Èn bao gåm lâi thÐp, trong cã ®Æt d©y quÊn ba pha vµ th©n m¸y, n¾p m¸y. Lâi thÐp stato ®­îc Ðp b»ng c¸c l¸ t«n silic dµy 0,5 mm, hai mÆt cã phñ s¬n c¸ch ®iÖn. Däc chiÒu dµi lâi thÐp stato cø c¸ch kho¶ng 3 ÷ 6 cm l¹i cã mét r·nh th«ng giã ngang trôc, réng 10 mm. Lâi thÐp stato ®­îc ®Æt cè ®Þnh trong th©n m¸y. Trong c¸c m¸y ®ång bé c«ng suÊt trung b×nh vµ lín, th©n m¸y ®­îc chÕ t¹o theo kÕt cÊu khung thÐp, mÆt ngoµi bäc b»ng c¸c tÊm thÐp d¸t dµy. Th©n m¸y ph¶i thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o ®Ó sao cho trong nã h×nh thµnh hÖ thèng ®­êng th«ng giã lµm m¸t m¸y ®iÖn. N¾p m¸y ®­îc chÕ t¹o tõ thÐp tÊm hoÆc tõ gang ®óc. ë c¸c m¸y ®ång bé c«ng suÊt trung b×nh vµ lín, æ trôc kh«ng ®Æt ë n¾p m¸y mµ ë gi¸ ®ì æ trôc ®Æt cè ®Þnh trªn bÖ m¸y. KÕt cÊu cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé cùc Èn ®­îc tr×nh bµy trªn h×nh 20-5. 2 3 4 1 H×nh 20 -5. M ¸y ph¸t ®iÖn tuabin h¬i (cùc Èn). 1. PhÇn kÝch thÝch; 2. vá m¸y; 3. lâi thÐp stato; 4. bé phËn lµm l¹nh b»ng khÝ hy®r«; 5. r«to. 5 113 Nguyễn Văn Đô - ĐHĐL
  5. 2. KÕt cÊu cña m¸y ®ång bé cùc låi M¸y ®ång bé cùc låi th­êng cã tèc ®é quay thÊp, v× vËy kh¸c víi m¸y ®ång bé cùc Èn, ®­êng kÝnh r«to D cña nã cã thÓ lín tíi 15 m trong khi chiÒu dµi l l¹i nhá víi tØ lÖ l/D = 0,15 ÷ 0,2. R«to cña m¸y ®iÖn ®ång bé cùc låi nh­ ë h×nh 20-6. R«to cña m¸y ®iÖn ®ång bé c«ng suÊt nhá vµ trung b×nh cã lâi thÐp ®­îc chÕ t¹o b»ng thÐp ®óc vµ gia c«ng thµnh khèi l¨ng trô hoÆc khèi h×nh trô (b¸nh xe) trªn mÆt cã ®Æt c¸c cùc tõ. ë c¸c m¸y lín, lâi thÐp ®ã ®­îc h×nh thµnh bëi c¸c tÊm thÐp dµy 1 ÷ 6 H×nh 20-6. R«to cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé cùc låi mm, ®­îc dËp hoÆc ®óc ®Þnh h×nh s½n ®Ó ghÐp thµnh c¸c khèi l¨ng trô vµ lâi thÐp nµy th­êng kh«ng trùc tiÕp lång vµo trôc m¸y mµ ®­îc ®Æt trªn gi¸ ®ì cña r«to, gi¸ nµy lång vµo trôc m¸y. Cùc tõ ®Æt trªn lâi thÐp r«to ®­îc ghÐp b»ng nh÷ng l¸ thÐp dµy 1 ÷ 1,5 mm. ViÖc cè ®Þnh cùc tõ trªn lâi thÐp ®­îc thùc hiÖn nhê ®u«i h×nh T hoÆc b»ng c¸c bul«ng xuyªn qua mÆt cùc vµ vÝt chÆt vµo lâi thÐp r«to (h×nh 20-7). 1 2 5 43 H×nh 20-8. D©y quÊn c¶n H×nh 20-7. Cùc tõ cña m¸y ®iÖn ®ång bé cùc (d©y quÊn më m¸y) cña låi. 1. l¸ thÐp cùc tõ, 2. d©y quÊn kÝch thÝch, m¸y ®iÖn ®ång bé 3.®u«i h×nh T, 4. nªm, 5. lâi thÐp r«to D©y quÊn kÝch tõ ®­îc chÕ t¹o tõ d©y ®ång trÇn tiÕt diÖn ch÷ nhËt quÊn uèn theo chiÒu máng thµnh tõng cuén d©y. C¸ch ®iÖn gi÷a c¸c vßng d©y lµ c¸c líp mica hoÆc ami¨ng. C¸c cuén d©y sau khi ®· gia c«ng ®­îc lång vµo c¸c th©n cùc. D©y quÊn c¶n (tr­êng hîp m¸y ph¸t ®ång bé) hoÆc d©y quÊn më m¸y (tr­êng hîp ®éng c¬ ®ång bé) ®­îc ®Æt trªn c¸c ®Çu cùc. C¸c d©y quÊn nµy gièng nh­ d©y quÊn kiÓu lång sãc cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé, nghÜa lµ lµm b»ng c¸c thanh ®ång ®Æt vµo r·nh c¸c ®Çu cùc vµ ®­îc nèi hai ®Çu bëi hai vßng ng¾n m¹ch (h×nh 20-8). D©y quÊn më m¸y kh¸c d©y quÊn c¶n ë chç ®iÖn trë c¸c thanh dÉn cña nã lín h¬n. Stato cña m¸y ®ång bé cùc låi cã cÊu t¹o t­¬ng tù nh­ cña m¸y ®ång bé cùc Èn. 114 Nguyễ n Văn Đô - ĐHĐL
  6. MÆt c¾t ngang cña m¸y ®iÖn ®ång bé cùc låi nh­ ë h×nh 20-9. Trôc cña m¸y ®ång bé cùc låi cã thÓ ®Æt n»m ngang nh­ ë c¸c ®éng c¬ ®ång bé, m¸y bï ®ång bé, m¸y ph¸t ®iÖn ®iezen hoÆc m¸y ph¸t tuabin n­íc c«ng suÊt nhá vµ tèc ®é quay t­¬ng ®èi lín (kho¶ng trªn 200 vg/ph). ë tr­êng hîp m¸y ph¸t tuabin n­íc c«ng suÊt lín, tèc ®é chËm , trôc cña m¸y ®­îc ®Æt th¼ng ®øng. Khi trôc m¸y ®Æt th¼ng ®øng, æ trôc ®ì rÊt quan träng. NÕu æ trôc ®ì ®Æt ë ®Çu trªn cña trôc th× m¸y thuéc kiÓu treo, cßn nÕu ®Æt ë ®Çu d­íi cña trôc th× m¸y thuéc kiÓu dï (h×nh 20-10). D©y quÊn stato MÆt trong Lâi thÐp stato cña stato D©y quÊn kÝch tõ MÆt cùc tõ MÆt cùc tõ Lâi s¾t r«to Lång sãc khuyÕt Trôc Cuén d©y kÝch tõ a) b) H×nh 20 -9. MÆt c¾t ngang cña m¸y ®iÖn ®ång bé cùc låi cã 2p = 4 ë m¸y ph¸t tuabin n­íc kiÓu treo, xµ ®ì trªn tùa vµo th©n m¸y, do ®ã t­¬ng ®èi dµi vµ ph¶i rÊt khoÎ v× nã chÞu toµn bé träng l­îng cña r«to m¸y ph¸t, r«to tuabin n­íc vµ xung lùc cña n­íc ®i vµo tuabin. Nh­ vËy, kÝch th­íc xµ ®ì trªn rÊt lín, tèn nhiÒu s¾t thÐp, ®ång thêi b¶n th©n m¸y còng cao lín do ®ã t¨ng thªm chi phÝ x©y dùng buång ®Æt m¸y. ë m¸y ph¸t tuabin n­íc kiÓu dï, æ trôc ®ì tùa trªn xµ d­íi, xµ ®ì d­íi ®­îc cè ®Þnh trªn nÒn cña gian m¸y, do ®ã ng¾n h¬n vµ ë mét sè m¸y æ trôc ®ì ®­îc ®Æt ngay trªn n¾p cña tuabin n­íc. Trong c¶ hai tr­êng hîp ®Òu gi¶m ®­îc vËt liÖu chÕ t¹o (cã thÓ tíi vµi tr¨m tÊn ®èi víi c¸c lo¹i m¸y lín) vµ khiÕn cho b¶n th©n m¸y vµ buång ®Æt m¸y ®Òu thÊp h¬n. a) b) H×nh 20-10. S¬ ®å kÕt cÊu cña m¸y ®iÖn ®ång bé trôc ®øng kiÓu treo (a) vµ kiÓu dï (b): 1. r«to; 2. æ trôc ®ì; 3. æ trôc ®Þnh h­íng; 4. xµ ®ì trªn; 5. xµ ®ì d­íi; 6. nèi trôc; 7. tuabin; 8. nÒn m¸y. 115 Nguyễn Văn Đô - ĐHĐL
  7. Trªn cïng trôc víi m¸y ph¸t tua bin th­êng cã ®Æt thªm c¸c m¸y phô - m¸y kÝch thÝch, ®Ó cung cÊp dßng ®iÖn mét chiÒu cho cùc tõ cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé vµ m¸y ph¸t ®iÒu chØnh ®Ó lµm nguån cung cÊp ®iÖn cho bé ®iÒu chØnh tù ®éng cña tuabin. KÕt cÊu cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé tuabin n­íc (kiÓu cùc låi) ®­îc tr×nh bµy trªn h×nh 20-11. 1 7 2 6 3 5 4 H×nh 20 -11 . M¸y ph¸ t ®iÖn tuabin n­íc 1. phÇn kÝch tõ; 2. vá stato; 3. lâi thÐp stato; 4. cùc cña r«to; 5. l­ng r«to; 6. èng lãt r«to; 7. xµ ®ì 20-3. C¸c ®¹i l­îng ®Þnh møc cña m¸y ®iÖn ®ång bé C«ng suÊt cã Ých nghÜa lµ c«ng suÊt ®Çu ra cña m¸y tÝnh to¸n theo c¸c ®iÒu kiÖn ph¸t nãng vµ lµm viÖc l©u dµi mµ kh«ng bÞ h­ háng ®­îc gäi lµ c«ng suÊt ®Þnh møc cña m¸y. C¸c ®¹i l­îng cã liªn quan biÓu thÞ cho chÕ ®é lµm viÖc ®ã còng ®­îc gäi lµ c¸c l­îng ®Þnh møc vµ ®Òu ®­îc ghi trªn nh·n m¸y. Trªn nh·n m¸y ®iÖn ®ång bé cã ghi c¸c sè liÖu sau ®©y: 1. KiÓu m¸y; 2. Sè pha; 3. TÇn sè (Hz); 4. C«ng suÊt ®Þnh møc (kW hay kVA); 5. §iÖn ¸p d©y (V, kV); 6. S¬ ®å nèi c¸c pha cña phÇn tÜnh; 7. C¸c dßng ®iÖn stato vµ r«to (A); 8. HÖ sè c«ng suÊt; 9. Tèc ®é quay (vg/ph); 10. CÊp c¸ch ®iÖn cña d©y quÊn stato vµ r«to. Ngoµi ra trªn nh·n m¸y cßn ghi tªn nhµ m¸y chÕ t¹o, n¨m chÕ t¹o. C©u hái 1. Nguyªn lý lµm viÖc cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé vµ ®éng c¬ ®iÖn ®ång bé? 2. Ph©n lo¹i m¸y ®iÖn ®ång bé theo chøc n¨ng? 3. V× sao lâi thÐp r«to cña m¸y ®iÖn ®ång bé cã thÓ chÕ t¹o ®­îc b»ng khèi thÐp rÌn hoÆc b»ng c¸c l¸ thÐp dµy mµ kh«ng cÇn ph¶i dïng ®Õn t«n silic nh­ ë lâi thÐp stato? 116 Nguyễ n Văn Đô - ĐHĐL
  8. Ch­¬ng 21 Tõ tr­êng trong m¸y ®iÖn ®ång bé 21-1. §¹i c­¬ng Tõ tr­êng trong m¸y ®iÖn ®ång bé lµ do dßng ®iÖn trong c¸c d©y quÊn stato vµ r«to sinh ra. Khi m¸y ®iÖn lµm viÖc kh«ng t¶i, trong d©y quÊn phÇn øng (d©y quÊn stato) kh«ng cã dßng ®iÖn (I = 0), tõ tr­êng trong m¸y ®iÖn chØ do dßng ®iÖn mét chiÒu it ch¹y trong d©y quÊn kÝch thÝch ®Æt trªn c¸c cùc tõ sinh ra. NÕu r«to quay, tõ tr­êng cña c¸c cùc tõ nµy quÐt c¸c d©y quÊn cña stato vµ c¶m øng trong d©y quÊn nµy s.®.®. kh«ng t¶i E cña m¸y ®iÖn. Khi m¸y lµm viÖc cã t¶i (I ≠ 0) th× ngoµi tõ tr­êng cña cùc tõ cßn cã tõ tr­êng do dßng ®iÖn t¶i I sinh ra. NÕu lµ m¸y ba pha th× tõ tr­êng dßng ®iÖn t¶i ba pha ch¹y trong d©y quÊn ba pha sinh ra lµ tõ tr­êng quay. Tõ tr­êng quay nµy cã thÓ ph©n tÝch thµnh tõ tr­êng c¬ b¶n vµ tõ tr­êng bËc cao cã chiÒu quay vµ tèc ®é quay kh¸c nhau. Trong sè c¸c tõ tr­êng nµy, tõ tr­êng c¬ b¶n lµ quan träng nhÊt v× cã tèc ®é vµ chiÒu quay gièng nh­ c¸c tõ tr­êng cùc tõ. T¸c dông cña nã víi tõ tr­êng cùc tõ gäi lµ ph¶n øng phÇn øng. Ph¶n øng phÇn øng trong m¸y ®iÖn ®ång bé cã ¶nh h­ëng rÊt nhiÒu ®Õn tõ tr­êng cña cùc tõ vµ møc ®é ¶nh h­ëng ®ã phô thuéc vµo tÝnh chÊt cña phô t¶i còng nh­ cÊu t¹o cùc Èn hoÆc cùc låi cña m¸y. KÕt qu¶ lµ khi m¸y lµm viÖc cã t¶i, däc khe hë tån t¹i mét tõ tr­êng thèng nhÊt. ChÝnh tõ tr­êng ®ã sÏ sinh ra søc ®iÖn ®éng lóc cã t¶i ë c¸c d©y quÊn cña stato. Tuy nhiªn, trong tr­êng hîp m¹ch tõ cña m¸y kh«ng b·o hoµ, lóc ph©n tÝch ta cã thÓ xÐt riªng rÏ tõ tr­êng cña cùc tõ, tõ tr­êng cña phÇn øng vµ c¸c søc ®iÖn ®éng do c¸c tõ tr­êng ®ã sinh ra, sau ®ã dïng nguyªn lý xÕp chång ®Ó cã tõ tr­êng tæng ë khe hë, søc ®iÖn ®éng cña d©y quÊn phÇn øng khi m¸y lµm viÖc cã t¶i. Trong ch­¬ng nµy ta sÏ nghiªn cøu riªng rÏ c¸c tõ tr­êng nãi trªn vµ c¸c tham sè t­¬ng øng víi c¸c tõ tr­êng ®ã. V× ë m¸y ®iÖn ®ång bé, tõ tr­êng cña cùc tõ lµ do dßng ®iÖn mét chiÒu sinh ra, cßn tõ tr­êng phÇn øng lµ do dßng ®iÖn xoay chiÒu sinh ra, nªn ®Ó ®¸nh gi¸ ph¶n øng cña phÇn øng ta còng nªu lªn c¸ch quy ®æi tõ tr­êng cña d©y quÊn xoay chiÒu vÒ tõ tr­êng cña cùc tõ hoÆc ng­îc l¹i. 21-2. Tõ tr­êng cña d©y quÊn kÝch thÝch (cña cùc tõ) D©y quÊn kÝch thÝch cña m¸y ®iÖn ®ång bé cùc Èn vµ cña m¸y ®iÖn ®ång bé cùc låi cã cÊu t¹o kh¸c nhau nªn tõ tr­êng do chóng sinh ra cã d¹ng kh¸c nhau, v× vËy d­íi ®©y ta chia thµnh hai tr­êng hîp ®Ó xÐt riªng biÖt. 21.2.1. §èi víi m¸y ®iÖn cùc låi Ta h·y xÐt mét m¸y ®iÖn ®ång bé cã p ®«i cùc. NÕu gäi Wt lµ sè vßng d©y quÊn trªn c¸c cùc tõ vµ it lµ dßng ®iÖn kÝch thÝch, th× søc tõ ®éng cña mét cùc tõ lµ: Wt it Ft = (21-1) 2p 117 Nguyễn Văn Đô - ĐHĐL
  9. Tõ th«ng do søc tõ ®éng ®ã sinh ra trong tr­êng hîp p = 2 ®­îc tr×nh bÇy trªn h×nh 21-1, trong ®ã Φ t - tõ th«ng chÝnh ®i qua khe hë δ v µ mãc vßng víi d©y quÊn stato, Φ σt - tõ th«ng t¶n cña cùc tõ. Sù ph©n bè cña c¸c ®­êng tõ lùc ë mÆt cùc ®­îc tr×nh bµy trªn h×nh 21-2a. Do khe hë gi÷a mÆt cùc vµ phÇn øng kh«ng ®Òu: nhá ë gi÷a cùc vµ lín ë mám cùc, nªn mËt ®é tõ th«ng ë gi÷a mÆt cùc lín h¬n ë mám cùc. Dïng ph­¬ng ph¸p chia tõ th«ng ë khe hë thµnh c¸c ®¬n vÞ èng tõ, cã thÓ chøng minh r»ng tõ c¶m Bt ë tõng ®iÓm däc mÆt cùc tû lÖ nghÞch víi chiÒu H×nh 21-1. Tõ tr­êng cña d©y quÊn dµi khe hë δ ë ®iÓm ®ã vµ vÏ ®­îc t­¬ng ®èi kÝch thÝch cña m¸y ®iÖn ®ång bé chÝnh x¸c ®­êng biÓu diÔn cña Bt däc theo b­íc cùc τ nh­ trªn h×nh 21-2b. Do nh÷ng khã kh¨n vÒ gia c«ng ®é cong cña mÆt cùc, nªn kh«ng thÓ t¹o ®­îc sù ph©n bè cña tõ c¶m Bt theo h×nh sin, nh­ng ®­êng ph©n bè tõ c¶m kh«ng sin ®ã cã thÓ ph©n tÝch thµnh sãng c¬ b¶n vµ sãng bËc cao. Trong m¸y ®ång bé, sãng c¬ b¶n lµ chñ yÕu vµ sÏ t¹o nªn c¸c s.®.®. cã tÇn sè c¬ b¶n ë d©y quÊn stato, cßn c¸c tõ tr­êng bËc cao cña cùc tõ th­êng rÊt nhá, h¬n n÷a s.®.®. do chóng sinh ra cßn bÞ gi¶m ®i nÕu chän thÝch ®¸ng b­íc ng¾n y vµ sè r·nh cña mét pha d­íi mét cùc q cña d©y quÊn stato. Sù kh¸c nhau gi÷a sãng c¬ b¶n vµ tõ δm c¶m Bt ®­îc biÓu thÞ b»ng hÖ sè d¹ng sãng δ cña tõ tr­êng: B tm1 bc = α τ (21-2) Kt = Btm τ a) trong ®ã: Btm1- biªn ®é cña sãng c¬ b¶n; Bt Btm- trÞ sè cùc ®¹i cña tõ c¶m. Bt 1 δm TrÞ sè cña Kt phô thuéc vµo tû sè Btm1 δ 2 Btm b vµ vµo hÖ sè mÆt cùc α = c . τ b) δm π/2 α -π/2 = 1 ÷ 2,5 , Th«ng th­êng 0 δ α = 0,67 ÷ 0,75 vµ Kt = 0,95 ÷ 1,15. H×nh 21-2. Tõ tr­êng do d©y quÊn kÝch thÝch ë khe hë cña M§§B bé cùc låi Tõ biÓu thøc (21-2) ta cã: µ 0 .Ft µ0 W .i Btm1 = K t .Btm = .K t = (21-3) . t t .K t K δ .K µd .δ Kδ .K µd .δ 2 p trong ®ã: Kδ - hÖ sè khe hë; Kµd - hÖ sè b·o hoµ däc trôc cùc tõ. Sau ®©y ta h·y tÝnh c¸c hÖ sè hç c¶m vµ tù c¶m cña d©y quÊn kÝch thÝch trong m¸y ®iÖn ®ång bé cùc låi. 118 Nguyễ n Văn Đô - ĐHĐL
  10. HÖ sè hç c¶m M­d ®­îc suy ra tõ s.®.®. hç c¶m trong d©y quÊn stato do tõ th«ng mãc vßng cña cùc tõ. Nh­ ®· biÕt, tõ th«ng øng víi sãng c¬ b¶n cña tõ c¶m cùc tõ b»ng: µ τlδ wk 2 Φ t1 = Btm1 .τ .lδ = 0 . (21-4) . t t it π π kδ .k µd .δ p Khi r«to quay víi tèc ®é ω = 2πf th× tõ th«ng mãc vßng víi d©y quÊn stato cã w vßng d©y vµ hÖ sè d©y quÊn kdq øng víi sãng c¬ b¶n cña tõ tr­êng kÝch tõ ®ã sÏ biÕn ®æi theo quy luËt h×nh sin: ψt­d = wkdqΦ t1cosωt VËy s.®.®. hç c¶m trong d©y quÊn stato sÏ lµ: dψ tud e0 = − = ωwk dq Φ t1 sin ωt = E0 m sin ωt dt µ 0τlδ wt k t E0 m = ωwk dq it = ωM ud .it = x­dit trong ®ã: (21-5) πk δ k µd δ p HÖ sè hç c¶m cña d©y quÊn kÝch thÝch vµ d©y quÊn phÇn øng lµ: µ 0τlδ wk dq wt k t M ud = (21-6) . πkδ k µd δ p vµ ®iÖn kh¸ng hç c¶m t­¬ng øng: x­d = ω.M­d (21-7) HÖ sè tù c¶m cña d©y quÊn kÝch thÝch ®­îc suy ra tõ toµn bé tõ th«ng mãc vßng víi b¶n th©n d©y quÊn kÝch thÝch vµ b»ng: Lt = Ltδ + Lσt (21-8) trong ®ã: Lσt - hÖ sè tù c¶m cña d©y quÊn kÝch thÝch øng víi tõ th«ng t¶n cña cùc tõ. BiÓu thøc cña nã cho trong c¸c tµi liÖu thiÕt kÕ. Ltδ - hÖ sè tù c¶m cña d©y quÊn kÝch thÝch øng víi tõ th«ng khe hë Φtδ cña cùc tõ. NÕu gäi kΦ lµ hÖ sè cã trÞ sè b»ng tû sè gi÷a c¸c diÖn tÝch giíi h¹n bëi c¸c ®­êng cong 1 vµ 2 trªn h×nh 21-2 víi trôc ngang th×: Φ tδ = kΦ.Φt1 (21-9) KÕt hîp (21-9) víi (21-4) cã thÓ suy ra: wt Φ tδ µ 0τlδ wt2 Ltδ = = (21-10) kt k Φ πkδ k µd δ p it 21.2.2. §èi víi m¸y ®iÖn cùc Èn ë tr­êng hîp m¸y ®ång bé cùc Èn, ®­êng biÓu diÔn tõ c¶m Bt cña cùc tõ cã d¹ng h×nh thang nh­ trªn h×nh 21-3. Biªn ®é sãng c¬ b¶n cña tõ tr­êng ®ã b»ng: 119 Nguyễn Văn Đô - ĐHĐL
  11. γπ π (1−γ )π π sin π  2 2 2 2 4 4 2 4 = ∫ Bt cosαdα = ∫ Btm cosαdα + π (1−∫)π γπ Btm  2 − α  cosαdα = π γπ Btm 2 Btm1 ππ π0   γ − 2 2 2 (21-11) γπ sin Do ®ã: (21-12) B 4 2 K t = tm 1 = γπ π B tm 2 trong ®ã γ lµ tû sè gi÷a phÇn cã quÊn d©y a) cña b­íc cùc vµ b­íc cùc. Th­êng γ = 0,6 ÷ 0,85, vËy Kt = 1,065 ÷ 0,965. τ HÖ sè hç c¶m M­d cña d©y quÊn kÝch thÝch cña m¸y ®ång bé cùc Èn còng ®­îc Bδ tÝnh theo c«ng thøc (21-6). Bt HÖ sè tù c¶m cña d©y quÊn kÝch thÝch øng víi tõ th«ng khe hë Ltδ trong biÓu thøc Btm1 B tm (21-8) còng cã thÓ tÝnh ®­îc theo biÓu thøc b) α (21-10), trong ®ã kt tÝnh theo (21-12) vµ kΦ cã trÞ sè: dα ∆α (1-γ)π γπ γπ 2 1− γ 2 π 2 3 kΦ = (21-13) 2 kt H×nh 21-3. Tõ tr­êng ë khe hë cña M§§B cùc Èn vµ c¸ch x¸c ®Þnh biªn ®é sãng c¬ b¶n cña tõ tr­êng ®ã 21-3. Tõ tr­êng cña phÇn øng Khi m¸y ®iÖn lµm viÖc cã t¶i dßng ®iÖn trong d©y quÊn stato sÏ sinh ra tõ tr­êng, tõ tr­êng ®ã cßn gäi lµ tõ tr­êng phÇn øng. Tuú theo tÝnh chÊt cña t¶i mµ trôc tõ tr­êng phÇn øng sÏ lµm thµnh mét gãc nhÊt ®Þnh víi trôc tõ tr­êng cùc tõ. Nh­ vËy t¸c dông cña tõ tr­êng phÇn øng víi tõ tr­êng cùc tõ hay ph¶n øng phÇn øng sÏ mang tÝnh chÊt kh¸c nhau tuú theo tÝnh chÊt trë, dung hay c¶m cña t¶i. Ngoµi ra v× trong m¸y ®iÖn cùc Èn khe hë lµ ®Òu, cßn trong m¸y ®iÖn cùc låi khe hë däc trôc vµ ngang trôc kh¸c nhau nªn s.®.®. c¶m øng trong d©y quÊn phÇn tÜnh do tõ tr­êng phÇn øng vµ c¸c ®iÖn kh¸ng cña tõ tr­êng phÇn øng ë hai lo¹i m¸y ®ã hoµn toµn kh«ng gièng nhau vµ cÇn ®­îc nghiªn cøu riªng biÖt. 21.3.1. Ph¶n øng phÇn øng ngang trôc vµ däc trôc Khi t¶i lµ ®èi xøng vµ thuÇn trë th× dßng ®iÖn ba pha trong d©y quÊn stato sÏ trïng pha víi c¸c s.®.®. t­¬ng øng (ψ = 0). Gi¶ thö c¸c s.®.®. vµ dßng ®iÖn trong ba pha lµ h×nh sin vµ nÕu xÐt ë thêi ®iÓm iA = Im th× ®å thÞ vect¬ dßng ®iÖn vµ s.®.®. nh­ ë h×nh 21-4a. Ta h·y xÐt t­¬ng quan vÒ kh«ng gian gi÷a tõ tr­êng phÇn øng vµ tõ tr­êng cùc 120 Nguyễ n Văn Đô - ĐHĐL
  12. tõ trong tr­êng hîp m¸y ®iÖn 2 cùc cã sè pha m = 3 vµ mçi & EA Y pha t­îng tr­ng bëi mét C F­ F­ vßng d©y. TrÞ sè cña c¸c & dßng ®iÖn b»ng: IA A Ft X N S Ft Im iA = Im; iB = ic = − & IB n 2 & Z & EB & EC B IC vµ chiÒu cña chóng trong c¸c d©y quÊn A - X, B - Y, C - Z nh­ trªn h×nh 21-4b. Nh­ vËy a) b) vÞ trÝ kh«ng gian cña tõ H×nh 21-4. §å thÞ vect¬ s.®.® (a) vµ quan hÖ vÒ tr­êng quay cña phÇn øng F­ kh«ng gian gi÷a c¸c tõ tr­êng cùc tõ vµ tõ trong tr­êng hîp ®ã cã chiÒu tr­êng phÇn øng (b) ë t¶i thuÇn trë (ψ = 0) trïng víi trôc cña d©y quÊn pha A lµ pha cã dßng ®iÖn cùc ®¹i. V× tõ th«ng xuyªn qua pha A cùc ®¹i tr­íc s.®.®. trong pha ®ã mét phÇn t­ chu kú nªn khi s.®.®. cña pha A cùc ®¹i (eA = Em) th× cùc tõ ®· quay ®­îc gãc π/2 so víi vÞ trÝ trôc cùc tõ trïng víi trôc pha A lµ lóc tõ th«ng xuyªn qua pha A cã trÞ sè cùc ®¹i. Nh­ vËy, vÞ trÝ kh«ng gian cña trôc cùc tõ lµ th¼ng gãc víi trôc cña pha A, tøc lµ th¼ng gãc víi chiÒu cña tõ tr­êng F­ (h×nh 21-4b). Ta kÕt luËn r»ng ë t¶i thuÇn trë, ph­¬ng cña F­ th¼ng gãc víi ph­¬ng cña Ft & Fu EB Y C & vµ ph¶n øng phÇn øng lµ ngang IA Su F trôc. H×nh 21-4a còng tr×nh bµy E ψ = 90 o &A c¸c vect¬ kh«ng gian F­, Ft cïng X A vÏ trªn ®å thÞ vect¬ thêi gian cña & &B IC I N dßng ®iÖn vµ s.®.®. & ë t¶i thuÇn c¶m, s.®.®. E EC B Z F t v­ît tr­íc dßng ®iÖn I mét gãc ψ Ft b) = + 900, nªn ë thêi ®iÓm iA = Im a) th× cùc tõ ®· quay thªm gãc π/2 H×nh 21-5. §å thÞ vÐct¬ s.®.®. (a) vµ quan so víi vÞ trÝ cña nã ë tr­êng hîp hÖ vÒ kh«ng gian gi÷a c¸c tõ tr­êng cùc tõ t¶i thuÇn trë vµ ®­îc tr×nh bµy vµ tõ tr­êng phÇn øng(b) khi t¶i thuÇn c¶m trªn h×nh 21-5b. Ta thÊy ë ®©y F­ vµ Ft cïng ph­¬ng (nghÜa lµ däc Ft Ft theo trôc cùc tõ) nh­ng ng­îc & EC C chiÒu nhau vµ ph¶n øng phÇn F­ Y øng lµ däc trôc khö tõ. §å thÞ & F­u N F IA vect¬ thêi gian I, E vµ kh«ng ψ = 90o & EA gian F­, Ft ë tr­êng hîp nµy tr×nh A X bµy trªn h×nh 21-5a. & & IC IB S NÕu t¶i lµ thuÇn dung, s.®.®. & EB B Z E chËm sau I gãc 900 nghÜa lµ ψ a) b) = - 900, nªn khi iA = Im th× cùc tõ cßn ph¶i quay thªm mét gãc π/2 H×nh 21-6. §å thÞ vect¬ (a) vµ quan hÖ kh«ng n÷a míi ®Õn vÞ trÝ cña nã ë h×nh gian gi÷a tõ tr­êng cùc tõ vµ tõ tr­êng phÇn øng (b) ë t¶i thuÇn dung (ψ = =900) 21-4b, nghÜa lµ cã vÞ trÝ nh­ trªn 121 Nguyễn Văn Đô - ĐHĐL
  13. h×nh 21-6b. & EA Fu C ë ®©y chiÒu cña F­ trïng víi Y F uq chiÒu Ft vµ ph¶n øng lµ däc trôc & F Fu ­ IA trî tõ. §å thÞ vect¬ t­¬ng øng Fud S & EB A nh­ trªn h×nh 21-6a. X & IC Trong tr­êng hîp t¶i hçn hîp & IB N Ft cã thÓ ph©n tÝch F­ thµnh hai Ft thµnh phÇn däc trôc vµ ngang B & Z EC trôc gåm: b) a) F­d = F­sinψ H×nh 21-7. §å thÞ vect¬ (a) vµ quan hÖ kh«ng F­q = F­cosψ gian gi÷a tõ tr­êng cùc tõ vµ tõ tr­êng phÇn øng (b) ë t¶i hçn hîp (0 < ψ < 900) nh­ trªn h×nh 21-7. Ta thÊy r»ng khi t¶i cã tÝnh c¶m (0 < ψ < π/2) ph¶n øng võa ngang trôc võa khö tõ. Còng ph©n tÝch t­¬ng tù ta thÊy, khi t¶i cã tÝnh chÊt dung (0 > ψ > -π/2) th× ph¶n øng phÇn øng lµ ngang trôc vµ trî tõ. 21.3.2. Tõ c¶m do tõ tr­êng phÇn øng vµ ®iÖn kh¸ng t­¬ng øng ë tr­êng hîp m¸y ®ång bé cùc Èn, khe hë gi÷a stato vµ r«to lµ ®Òu vµ nÕu m¹ch tõ kh«ng b·o hoµ th× tõ trë lµ h»ng sè. Nh­ vËy nÕu s.t.®. cña d©y quÊn phÇn øng ph©n bè h×nh sin th× tõ c¶m däc khe hë còng theo h×nh sin. Ta cã: µ0 µ 0 m 2 wk dq B­m = F­ = (21-14) I kδ k µδ kδ k µ δ π p vµ tõ th«ng t­¬ng øng: 2 µ 0τlδ m 2 Wk dq 2 Φ­ = B­mτlδ = (21-15) I π kδ k µ δ π 2 p Tõ th«ng Φ ­ nµy quay ®ång bé víi r«to vµ c¶m øng trong b¶n th©n d©y quÊn phÇn øng s.®.®: E ­ = π 2 fwk dqφ ­ vµ ®iÖn kh¸ng t­¬ng øng: µ 0τlδ w k dq 22 E­ x­ = = 4mf (21-16) πk δ k µ δ p I Th­êng x­ = 1,1 ÷ 2,3 ë m¸y ®ång bé cùc låi, khe hë gi÷a stato vµ r«to kh«ng ®Òu nªn tuy søc tõ ®éng cña phÇn øng lµ h×nh sin nh­ng tõ c¶m ph©n bè däc khe hë lµ kh«ng sin. Sù ph©n bè kh«ng sin ®ã cßn phô thuéc vµo gãc ψ gi÷a E vµ I nghÜa lµ phô thuéc vµo tÝnh chÊt cña t¶i, v× víi mçi gãc ψ khe hë däc theo sãng søc tõ ®éng F­ cã kh¸c nhau. §Ó viÖc nghiªn cøu ®­îc dÔ dµng, ta ph©n tÝch s.t.®. F­ ë t¶i bÊt kú cã gãc ψ nµo ®ã thµnh hai 122 Nguyễ n Văn Đô - ĐHĐL
  14. thµnh phÇn däc trôc vµ ngang trôc vµ xÐt tõ c¶m theo hai h­íng cã tõ trë x¸c ®Þnh ®ã. Ta cã: m 2 wk dq m 2 wk dq F­d = F­ sin ψ = I sin ψ = (21-17) Id π π p p m 2 wk dq m 2 wk dq F­q = F­ cosψ = I cosψ = (21-18) Iq π π p p trong ®ã: Id = I sinψ vµ Iq = I.cosψ. Biªn ®é cña F­d vµ F­q trïng víi trôc däc vµ trôc ngang cña cùc tõ nh­ trªn h×nh 21- 8. NÕu khe hë lµ ®Òu th× tõ c¶m do chóng sinh ra sÏ ph©n bè h×nh sin (®­êng 1 trªn h×nh 21-8) vµ cã biªn ®é: µ0 B­dm = (21-19) F­d kδ k µδ µ0 B­qm = (21-20) F­q kδ k µ δ d q 1 1 F­q F­d Buqm Budm 2 Budm1 2 Buqm1 0 δ δ δm δm απ απ/2 απ/2 π π b) a) H×nh 21-8. Tõ tr­êng phÇn øng dä c trôc (a) vµ ngang trôc (b) trong m¸y ®iÖn cùc låi. Trªn thùc tÕ do khe hë kh«ng ®Òu, tõ c¶m däc vµ ngang trôc B­d vµ B­q ph©n bè kh«ng sin (®­êng 2 trªn h×nh 21-8) vµ cã thÓ ph©n tÝch thµnh c¸c sãng c¬ b¶n vµ c¸c sãng bËc cao. Trong m¸y ®ång bé, c¸c sãng bËc cao nµy rÊt nhá vµ cã thÓ bá qua. C¸c sãng c¬ b¶n cã biªn ®é B­dml, B­dqml nhá h¬n B­dm, B­qm vµ ®­îc biÓu thÞ b»ng c¸c hÖ sè sãng tõ tr­êng däc vµ ngang trôc phÇn øng: B­dml k ­d = (21-21) B­dm B­qml k ­q = (21-22) B­qm 123 Nguyễn Văn Đô - ĐHĐL
  15. δm δ TrÞ sè cña k­d, k­q phô thuéc hÖ sè mÆt cùc α, , ®· ®­îc tÝnh s½n vµ cho trong δτ c¸c tµi liÖu thiÕt kÕ. Còng tÝnh to¸n nh­ ®èi víi ®iÖn kh¸ng cña m¸y cùc Èn ta cã: µ 0τlδ w kdq 22 E­d x­d = = 4mf (21-23) k ­d πkδ k µd δ p Id µ 0τlδ w k dq 22 E ­q x ­q = = 4mf (21-24) k ­q πk δ k µq δ p Iq Th­êng x­d = 0,5 ÷ 1,5; x­q = 0,3 ÷ 0,9. 21-4. Quy ®æi c¸c s.t.®. trong m¸y ®iÖn ®ång bé Nh­ ®· biÕt, ë chÕ ®é x¸c lËp cña t¶i ®èi xøng, s.t.®. cña phÇn øng do dßng ®iÖn t¶i I sinh ra cã t¸c dông khö tõ hoÆc trî tõ ®èi víi tõ tr­êng lóc kh«ng t¶i cña cùc tõ do dßng ®iÖn it sinh ra. T¸c dông khö tõ hoÆc trî tõ t­¬ng ®­¬ng víi mét s.t.®. nhÊt ®Þnh cña cùc tõ. §Ó xÐt vÊn ®Ò nãi trªn, ta quy ®æi s.t.®. phÇn øng vÒ s.t.®. cùc tõ vµ nh­ vËy khi xÐt ®Õn ®Æc tÝnh cña m¸y, ta cã thÓ dïng chung ®­êng cong kh«ng t¶i E = f(it). Ng­îc l¹i trong qu¸ tr×nh qu¸ ®é, s.t.®. ph¶n øng thay ®æi theo thêi gian, d©y quÊn stato vµ r«to cã quan hÖ hç c¶m nh­ trong m¸y biÕn ¸p. Lóc ®ã d©y quÊn stato cã thÓ coi nh­ d©y quÊn s¬ cÊp vµ d©y quÊn kÝch thÝch nh­ d©y quÊn thø cÊp vµ nh­ vËy cÇn ph¶i quy ®æi d©y quÊn kÝch thÝch vÒ d©y quÊn phÇn øng. D­íi ®©y ta xÐt tr­êng hîp qui ®æi s.t.®. cña phÇn øng vÒ s.t.®. cùc tõ. ViÖc qui ®æi dùa trªn c¬ së tõ c¶m h×nh sin do s.t.®. phÇn øng vµ s.t.®. cùc tõ sinh ra ph¶i b»ng nhau: Btm1 = B­m1 (21-25) §èi víi m¸y cùc Èn ta cã: µ0 Btml = k t Btm = k t (21-26) Ft kδ k µ δ µ0 B­ml = B­ m = (21-27) F­ kδ k µδ KÕt hîp (21-25) ÷ (21-27) cã thÓ suy ra s.t.® phÇn øng ®· qui ®æi vÒ s.t.®. cùc tõ (cã thªm dÊu phÈy): F­ F­' = = k ­ F­ = Ft (21-28) kt 1 trong ®ã k ­ = kt §èi víi m¸y cùc låi theo h­íng däc trôc ta cã: 124 Nguyễ n Văn Đô - ĐHĐL
  16. µ0 Btml = k t Btm = k t (21-29) Ft kδ k µd δ µ0 B­dml = k ­d B­dm = k ­d (21-30) F­d kδ k dµ δ ë tr­êng hîp nµy, s.t.®. phÇn øng däc trôc ®· qui ®æi vÒ s.t.®. cùc tõ lµ: k ­d F­d = Fud = F­d k d = Ft (21-31) ' kt k ­d kd = trong ®ã (21-32) kt Còng nh­ vËy, s.t.®. phÇn øng ngang trôc ®· qui ®æi vÒ s.t.®. cña cùc tõ lµ: k ­q F­q = F­q = F­q k q = Ft (21-33) ' kt k ­q kq = trong ®ã (21-34) kt C¸c ®¹i l­îng kd, kq ®­îc gäi lµ c¸c hÖ sè qui ®æi ph¶n øng phÇn øng. C¸c hÖ sè δm δ nµy cã thÓ biÓu thÞ ®­îc b»ng c¸c biÓu thøc gi¶i tÝch cã liªn quan víi α, , ®· ®­îc δτ tÝnh to¸n s½n vµ lËp thµnh c¸c ®­êng cong trong c¸c tµi liÖu thiÕt kÕ. C©u hái 1. Ph¶n øng phÇn øng trong m¸y ®iÖn ®ång bé lµ g×, nã phô thuéc vµo nh÷ng yÕu tè nµo? T¸c dông cña nã? So s¸nh nã víi ph¶n øng phÇn øng trong m¸y ®iÖn mét chiÒu. 2. V× sao ph¶i qui ®æi s.t.®. phÇn øng vÒ s.t.®. cùc tõ? ý nghÜa cña viÖc quy ®æi ®ã? 3. C¸ch tÝnh hÖ sè hç c¶m vµ hÖ sè tù c¶m cña d©y quÊn kÝch thÝch trong m¸y ®iÖn ®ång bé cùc låi vµ cùc Èn? 4. C¸ch tÝnh ®iÖn kh¸ng cña d©y quÊn phÇn øng trong m¸y cùc Èn vµ m¸y cùc låi? 125 Nguyễn Văn Đô - ĐHĐL
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2428 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
15=>0