Chương 24 Máy phát điện đồng bộ làm việc ở tải không đối xứng

Chia sẻ: Nguyenvan Do | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

113
lượt xem 19
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

24-1. Đại cương Trong khi cung cấp điện có thể xảy ra trường hợp tải của các pha không bằng nhau, hộ dùng điện của một pha nào đó có thể rất lớn, ví dụ như khi cung cấp điện cho các tuyến đường sắt, công nghiệp điện phân, ... và như vậy máy phát điện đồng bộ sẽ làm việc với tải không đối xứng, trong máy điện đồng bộ sẽ sinh ra một số hiện tượng bất lợi như điện áp không đối xứng, các sóng điều hoà s.đ.đ. và dòng điện bậc cao xuất hiện làm...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Chương 24 Máy phát điện đồng bộ làm việc ở tải không đối xứng

Ch¬ng 24 M¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé lµm viÖc ë t¶i kh«ng ®èi xøng 24-1. §¹i c¬ng Trong khi cung cÊp ®iÖn cã thÓ x¶y ra trêng hîp t¶i cña c¸c pha kh«ng b»ng nhau, hé dïng ®iÖn cña mét pha nµo ®ã cã thÓ rÊt lín, vÝ dô nh khi cung cÊp ®iÖn cho c¸c tuyÕn ®êng s¾t, c«ng nghiÖp ®iÖn ph©n, ... vµ nh vËy m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé sÏ lµm viÖc víi t¶i kh«ng ®èi xøng, trong m¸y ®iÖn ®ång bé sÏ sinh ra mét sè hiÖn tîng bÊt lîi nh ®iÖn ¸p kh«ng ®èi xøng, c¸c sãng ®iÒu hoµ s.®.®. vµ dßng ®iÖn bËc cao xuÊt hiÖn lµm tæn hao t¨ng lªn, r«to nãng vµ m¸y rung, ... Gíi h¹n t¶i kh«ng ®èi xøng cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé x¶y ra khi cã ng¾n m¹ch trong hÖ thèng ®iÖn lùc, hoÆc ë ®Çu cùc m¸y ph¸t (ng¾n m¹ch mét pha víi d©y trung tÝnh; ng¾n m¹ch hai pha víi d©y trung tÝnh). Tuy dßng ®iÖn ng¾n m¹ch kh«ng ®èi xøng chØ tån t¹i trong mét thêi gian ng¾n v× c¸c r¬le b¶o vÖ m¸y ph¸t ®iÖn ®· sÏ t¸c ®éng, nhng còng g©y ra nh÷ng lùc ®iÖn tõ hoÆc hiÖu øng nhiÖt rÊt lín, cã thÓ lµm h háng m¸y ph¸t ®iÖn. §Ó nghiªn cøu chÕ ®é lµm viÖc ë t¶i kh«ng ®èi xøng cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé, ta dïng ph¬ng ph¸p ph©n lîng ®èi xøng, chia c¸c dßng ®iÖn, ®iÖn ¸p kh«ng ®èi xøng thµnh ba thµnh phÇn ®èi xøng: thø tù thuËn, thø tù ngîc vµ thø tù kh«ng. Ia 1 1 1 I1 = a2 (24-1) Ib a 1 I2 2 Ic a a 1 I0 Ua 1 1 1 U1 = a2 (24-2) Ub a 1 U2 2 Uc aa 1 U0 trong ®ã a = e j 2π / 3 ; a 2 = e j 4π / 3 ; 1 + a + a2 = 0. Tham sè cña m¸y ph¸t ®iÖn øng víi c¸c thµnh phÇn ®èi xøng lµ z1, z2 vµ z0. §Ó thµnh lËp ph¬ng tr×nh ®iÖn ¸p cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé lµm viÖc ë t¶i kh«ng ®èi xøng cÇn chó ý r»ng dßng ®iÖn kÝch thÝch it vµ tõ trêng cña cùc tõ chØ sinh ra s.®.®. thø tù thuËn E1 = E, cßn c¸c s.®.®. thø tù ngîc vµ thø tù kh«ng ®Òu kh«ng tån t¹i (E2 = E0 = 0), v× vËy ta cã: & & & E1 = U 1 + I 1 z1 & & 0 =U + I z (24-3) 2 2 2 & & 0 = U 0 + I 0 z0 Tõ c¸c ph¬ng tr×nh (24-1), (24-2) vµ (24-3) cã thÓ suy ra: & && & & U a = E − I1 z1 − I 2 z 2 − I 0 z 0 & 2& & & & U b = a ( E − I1 z1 ) − aI 2 z 2 − I 0 z 0 (24-4) & && & & U = a( E − I z ) − a 2 I z − I z c 11 2 2 0 0 144 Nguyễ n Văn Đô - ĐHĐL
C¸c ph¬ng tr×nh (24-4) cho thÊy ®iÖn ¸p cña m¸y ph¸t ®iÖn ë t¶i kh«ng ®èi xøng b»ng s.®.®. ë c¸c pha E, a2E, aE trõ ®i c¸c ®iÖn ¸p gi¸ng trªn c¸c tæng trë thø tù thuËn, thø tù ngîc vµ thø tù kh«ng do c¸c dßng ®iÖn thø tù t¬ng øng g©y ra. C¸c ph¬ng tr×nh (24-1), (24-2) vµ (24-4) lµ c¬ së ®Ó ph©n tÝch chÕ ®é lµm viÖc kh«ng ®èi xøng nãi chung vµ ng¾n m¹ch kh«ng ®èi xøng nãi riªng cña m¸y ph¸t ®iÖn. Trong chÝn ph¬ng tr×nh kh«ng ®èi xøng nãi trªn, E, z1, z2, z0 ®· cho biÕt vµ cã chøa mêi hai Èn sè. Tuú theo c¸c trêng hîp t¶i kh«ng ®èi xøng cô thÓ, ®Ó t×m lêi gi¶i, cÇn thªm ba ph¬ng tr×nh bæ xung n÷a. Díi ®©y tríc khi ph©n tÝch mét sè trêng hîp ng¾n m¹ch kh«ng ®èi xøng, ta xÐt c¸c tham sè cña m¸y ph¸t ®iÖn khi lµm viÖc kh«ng ®èi xøng. 24-2. C¸c tham sè cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé khi lµm viÖc ë t¶i kh«ng ®èi xøng 24.2.1. Tæng trë thø tù thuËn z1 = r1 + jx1 HÖ thèng dßng ®iÖn thø tù thuËn sinh ra trong m¸y ®iÖn ®ång bé ba pha s.t.®. quay cã sãng c¬ b¶n quay ®ång bé víi r«to gièng nh ë trêng hîp m¸y ph¸t ®iÖn lµm viÖc ë t¶i ®èi xøng, nªn kh«ng sinh ra dßng ®iÖn c¶m øng ë r«to, do ®ã tæng trë thø tù thuËn z1 chÝnh lµ tæng trë cña m¸y khi lµm viÖc ë t¶i ®èi xøng, trong ®ã ®iÖn kh¸ng thø tù thuËn x1 cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé cùc Èn chÝnh lµ ®iÖn kh¸ng ®ång bé xdb vµ cña m¸y cùc låi cã trÞ sè b»ng xd theo híng däc trôc, xq theo híng ngang trôc. Cßn ®iÖn trë thø tù thuËn chÝnh lµ ®iÖn trë cña d©y quÊn phÇn øng. 24.2.2. Tæng trë thø tù ngîc z2 = r2 + jx2 d HÖ thèng dßng ®iÖn thø tù ngîc sinh ra s.t.®. quay ngîc chiÒu quay r«to víi tèc ®é ®ång bé, v× & & Ud vËy tèc ®é quay t¬ng ®èi cña nã so víi r«to b»ng Id 2n1 vµ trong c¸c d©y quÊn ®Æt trªn r«to sÏ sinh ra 2n1 dßng ®iÖn cã tÇn sè 2f. & Iq §èi víi m¸y cùc låi, ®Ó thÊy râ ý nghÜa vµ trÞ q sè cña z2 ta xem nh r«to ®øng yªn vµ tõ trêng quay ngîc víi tèc ®é 2n1 trªn lµ do dßng ®iÖn hai & Uq pha tÇn sè 2f lÖch nhau vÒ thêi gian 900 ch¹y trong hai d©y quÊn däc trôc vµ ngang trôc lÖch nhau 900 H×nh 24-1. M« h×nh cña m¸y vÒ kh«ng gian ë stato sinh ra (h×nh 24-1). Trong ph¸t ®ång bé øng víi dßng ®iÖn trêng hîp ®ã sÏ kh«ng cã hiÖn tîng hç c¶m gi÷a thø tù ngîc hai pha, c¸c hiÖn tîng theo c¸c híng däc trôc d vµ ngang trôc q kh«ng cã liªn quan víi nhau vµ cã thÓ xÐt riªng rÏ. Nh vËy gièng nh ®èi víi m.b.a. (hoÆc ®éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé khi r«to ®øng yªn), nÕu bá qua ®iÖn trë th× m¹ch ®iÖn thay thÕ theo híng däc trôc trªn ®ã cã d©y quÊn phÇn øng, d©y quÊn kÝch thÝch vµ d©y quÊn c¶n däc trôc nh ë h×nh 24- 2a, hoÆc nÕu kh«ng cã d©y quÊn c¶n däc trôc th× nh ë h×nh 24-2b. Còng nh vËy, m¹ch ®iÖn thay thÕ híng ngang trôc sÏ nh ë h×nh 24-3a nÕu cã d©y quÊn c¶n ngang trôc, hoÆc nh ë h×nh 24-3b nÕu kh«ng cã d©y quÊn c¶n ®ã. C¨n cø vµo c¸c m¹ch ®iÖn thay thÕ ®ã, ®iÖn kh¸ng däc trôc vµ ngang trôc øng víi tõ trêng cña dßng ®iÖn thø tù ngîc khi cã d©y quÊn c¶n b»ng: 145 Nguyễ n Văn Đô - ĐHĐL
1 x d, = xσu + (24-5) , 1 1 1 + + xud xσt xσcd 1 xσ x q, = xσu + (24-6) , 1 1 + xuq xσcq xd xσ t xσcd a) vµ khi kh«ng cã d©y quÊn c¶n b»ng: xσ 1 x d = xσu + (24-7) , 1 1 + b) xd xσ t xud xσt x q = xσu + xuq = xq (24-8) , H×nh 24-2. M¹ch ®iÖn thay thÕ V× tõ trêng ngîc quÐt qua r«to víi hai lÇn híng däc trôc khi cã d©y quÊn tèc ®é ®ång bé nªn trÞ sè cña ®iÖn kh¸ng thø tù c¶n (a) vµ khi kh«ng cã d©y quÊn ngîc x2 lu«n thay ®æi lÆp l¹i c¸c trÞ sè däc vµ c¶n (b) cña m¸y ®iÖn ®ång bé. ngang trôc, do vËy khi cã d©y quÊn c¶n cã thÓ xem nh: xσ x d, + x q, , , x2 = (24-9) 2 xq xσcq a) Thêng khi cã d©y quÊn c¶n th× x,,d = x,,q do ®ã: xσ x2 = x,,d = x,,q Khi m¸y kh«ng cã d©y quÊn c¶n cã thÓ xem: b) xq x + xq , x2 = (24-10) d 2 H×nh 24-3. M¹ch ®iÖn thay thÕ Th«ng thêng ®iÖn kh¸ng thø tù ngîc cã híng ngang trôc khi cã d©y quÊn giíi h¹n nh sau: c¶n (a) vµ khi kh«ng cã d©y quÊn c¶n (b) cña m¸y ®iÖn ®ång bé. xσ < x2 < x1 §èi víi m¸y cùc Èn x2 = 0,12 ÷ 0,25. §èi víi m¸y cùc låi cã d©y quÊn c¶n th× x2 = 0,15 ÷ 0,35, cßn kh«ng cã d©y quÊn c¶n th× x2 = 0,3 ÷ 0,6. §iÖn trë thø tù ngîc bao gåm ®iÖn trë cña d©y quÊn phÇn øng r vµ ®iÖn trë cña d©y quÊn r«to qui ®æi vÒ phÇn øng r,r nghÜa lµ: rr, (24-11) r2 = ru + 2 C¸c gi¸ trÞ cña x2, r2 cã thÓ x¸c ®Þnh ®îc theo thÝ nghiÖm b»ng c¸ch ®Æt vµo d©y quÊn phÇn øng ®iÖn ¸p thÊp U2 vµ quay r«to ngîc víi chiÒu tõ trêng quay víi tèc ®é ®ång bé. §o dßng ®iÖn I2 vµ c«ng suÊt P2 ë phÝa d©y quÊn stato ta tÝnh ®îc: U2 P z2 = ; r2 = 2 ; x 2 = z 2 − r22 2 2 I2 I2 trong ®ã c¸c trÞ sè I2, U2, P2 ®Òu øng víi mét pha. 146 Nguyễ n Văn Đô - ĐHĐL
24.2.3. Tæng trë thø tù kh«ng z0 = r0 + jx0 Dßng ®iÖn thø tù kh«ng I0 cïng pha vÒ thêi gian ch¹y trong d©y quÊn ba pha lÖch nhau 1200 trong kh«ng gian sÏ sinh ra ë khe hë c¸c s.t.®. ®Ëp m¹ch cïng pha vÒ thêi gian vµ lÖch nhau 1200 trong kh«ng gian. Khi ph©n tÝch chóng thµnh c¸c sãng ®iÒu hoµ th× tæng cña c¸c s.t.®. c¬ b¶n vµ s.t.® cã bËc kh¸c béi ba ®Òu b»ng kh«ng. V× vËy ë khe hë chØ tån t¹i tõ trêng ®Ëp m¹ch do c¸c sãng ®iÒu hoµ béi ba nh 3, 9, 15, ... sinh ra. C¸c dßng ®iÖn c¶m øng trong d©y quÊn kÝch thÝch vµ d©y quÊn c¶n g©y ra bëi c¸c tõ trêng bËc cao ®ã thêng cã trÞ sè nhá kh«ng ®¸ng kÓ. V× tõ trêng c¬ b¶n kh«ng tån t¹i trong khe hë nªn ®iÖn kh¸ng thø tù kh«ng x0 ®îc x¸c ®Þnh bëi c¸c tõ trêng t¶n ë r·nh, ë ®Çu nèi vµ c¸c tõ trêng bËc cao nãi trªn. Còng v× vËy mµ trÞ sè cña nã thêng nhá. §èi víi m¸y cùc Èn x0 = 0,02 ÷ 0,10, cßn ®èi víi m¸y cùc låi x0 = 0,02 ÷ 0,20. §iÖn trë thø tù kh«ng r0 thêng lín h¬n r do trong d©y quÊn phÇn øng cã thªm tæn hao phô g©y nªn bëi c¸c tõ trêng bËc cao, nhng v× c¸c tõ trêng ®ã rÊt nhá nh ®· nãi ë trªn nªn c¸c tæn hao phô ®ã kh«ng lín vµ cã thÓ cho r»ng r0 ≈ r. C¸c tham sè z0, r0, x0 cã thÓ x¸c ®Þnh b»ng thÝ nghiÖm nÕu cho r«to quay víi tèc ®é ®ång bé vµ ®Æt ®iÖn ¸p U h¹ thÊp vµo ba pha d©y quÊn nèi tiÕp cña stato. Tõ c¸c trÞ sè U0, P0, I0 ®o ®îc ë d©y quÊn stato ta suy ra: U0 P ; r0 = 02 ; x0 = z 0 − r02 z0 = 2 3I 0 3I 0 24-3. ¶nh hëng cña t¶i kh«ng ®èi xøng ®èi víi m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé Khi lµm viÖc víi t¶i kh«ng ®èi xøng, trong m¸y ®iÖn chØ cã c¸c dßng ®iÖn thø tù thuËn vµ ngîc, cßn dßng ®iÖn thø tù kh«ng hoÆc cã trÞ sè rÊt nhá hoÆc kh«ng tån t¹i, v× d©y quÊn phÇn øng thêng nèi h×nh sao cã ®iÓm trung tÝnh nèi ®Êt qua ®iÖn trë lín (víi môc ®Ých b¶o vÖ) hoÆc kh«ng nèi ®Êt. Tõ trêng quay do dßng ®iÖn thø tù ngîc sinh ra trong m¸y ®iÖn ®ång bé nh÷ng hiÖn tîng bÊt lîi khiÕn cho m¸y ph¸t ®iÖn lµm viÖc trong nh÷ng ®iÒu kiÖn khã kh¨n h¬n nh ®iÖn ¸p kh«ng ®èi xøng, tæn hao t¨ng vµ r«to nãng h¬n, m¸y rung nhiÒu. Díi ®©y ta lÇn lît xÐt c¸c c¸c hiÖn tîng ®ã. 24.3.1. §iÖn ¸p cña m¸y ph¸t ®iÖn khi lµm viÖc ë t¶i kh«ng ®èi xøng Khi lµm viÖc ë t¶i kh«ng ®èi xøng dßng ®iÖn thø tù ngîc sÏ g©y nªn nh÷ng ®iÖn ¸p r¬i z2I2 biÓu thÞ b»ng nh÷ng vÐct¬ cã c¸c gãc kh¸c nhau víi ®iÖn ¸p thø tù thuËn ë c¸c pha. NÕu vÏ ®å thÞ vÐct¬ riªng rÏ cho tõng pha theo c¸c ph¬ng tr×nh (24-4) sÏ suy ra ®îc ®iÖn ¸p Ua, Ub, Uc ë ®Çu m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé. C¸c ®iÖn ¸p ®ã kh«ng ®èi xøng, nghÜa lµ trÞ sè cña chóng kh¸c nhau vµ gãc lÖch pha víi nhau kh¸c 1200. T×nh tr¹ng ®ã ¶nh hëng xÊu ®Õn c¸c hé dïng ®iÖn, ®Æc biÖt ®èi víi c¸c ®éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé vµ ®éng c¬ ®iÖn ®ång bé. Ta chó ý r»ng nÕu trong m¸y cã ®Æt d©y quÊn c¶n hoÆc r«to vµ cùc tõ b»ng thÐp nguyªn khèi th× z2 cã trÞ sè nhá nªn ®iÖn ¸p kh«ng ®èi xøng Ýt h¬n. §iÒu ®ã cã thÓ gi¶i thÝch ®îc nh sau: dßng ®iÖn c¶m øng trong d©y quÊn c¶n vµ thÐp r«to nguyªn khèi t¬ng ®èi lín sÏ sinh ra tõ th«ng lµm gi¶m bít tõ trêng quay ngîc khiÕn cho z2 nhá h¬n, kÕt qu¶ lµ ®iÖn ¸p ®îc c¶i thiÖn. 147 Nguyễ n Văn Đô - ĐHĐL
24.3.2. Tæn hao vµ r«to nãng Khi lµm viÖc ë t¶i kh«ng ®èi xøng, tõ trêng quay ngîc sinh ra dßng ®iÖn cã tÇn sè 2f ë r«to g©y thªm tæn hao ë r«to, ®ång thêi còng khiÕn cho r«to bÞ nãng thªm vµ hiÖu suÊt cña m¸y bÞ gi¶m. Trong d©y quÊn c¶n hoÆc r«to thÐp nguyªn khèi cña m¸y ph¸t tuabin h¬i, dßng ®iÖn nãi trªn rÊt lín, mÆt kh¸c do hiÖu øng bÒ mÆt, ®iÖn trë cña d©y quÊn c¶n còng t¨ng, kÕt qu¶ lµ nÕu t¶i kh«ng ®èi xøng nhiÒu th× d©y quÊn c¶n vµ r«to nguyªn khèi sÏ nãng d÷ déi. Nh vËy th©n r«to sÏ bÞ biÕn d¹ng vµ cã kh¶ n¨ng lµm h háng c¸ch ®iÖn cña d©y quÊn kÝch thÝch. CÇn chó ý r»ng trong d©y quÊn kÝch thÝch, dßng ®iÖn nãi trªn kh«ng lín v× ®iÖn kh¸ng t¶n cña d©y quÊn ®ã t¬ng ®èi lín, nªn phÇn t¨ng thªm nhiÖt ®é cña r«to m¸y cùc låi do d©y quÊn kÝch thÝch coi nh kh«ng ®¸ng kÓ. 24.3.3. HiÖn tîng m¸y rung Khi t¶i kh«ng ®èi xøng, do t¸c dông t¬ng hç gi÷a tõ trêng cña cùc tõ víi tõ trêng quay ngîc cña stato, còng nh tõ trêng quay thuËn cña stato víi tõ trêng cña c¸c dßng ®iÖn tÇn sè 2f c¶m øng ë r«to sÏ sinh ra m«men quay cã dÊu thay ®æi vµ cã lùc ®Ëp m¹ch víi tÇn sè 2f t¸c dông theo híng tiÕp tuyÕn ë mÆt r«to vµ t¸c dông theo híng t©m gi÷a stato vµ r«to. KÕt qu¶ lµ stato vµ r«to cã khuynh híng bÞ biÕn d¹ng, khèi l¸ thÐp Ðp cña stato kh«ng chÆt, c¸c mèi hµn khung d©y bÞ h háng, m¸y bÞ rung m¹nh vµ ån, ... C¸c hiÖn tîng ®iÖn ¸p mÊt ®èi xøng, r«to ph¸t nãng d÷ déi vµ m¸y rung nãi trªn cµng nghiªm träng nÕu møc ®é kh«ng ®èi xøng cña t¶i cµng nhiÒu. §Ó h¹n chÕ c¸c hiÖn tîng bÊt lîi nãi trªn, trong ®ã chñ yÕu lµ h¹n chÕ ®é t¨ng nhiÖt cña r«to vµ møc ®é rung m¸y, thêng chØ cho phÐp m¸y ph¸t ®iÖn lµm viÖc l©u dµi víi t¶i kh«ng ®èi xøng nÕu dßng ®iÖn c¸c pha kh«ng vît qu¸ ®Þnh møc vµ sù chªnh lÖch dßng ®iÖn gi÷a c¸c pha kh«ng qu¸ 10% dßng ®iÖn ®Þnh møc ®èi víi m¸y ph¸t ®iÖn tuabin h¬i vµ 20% ®èi víi m¸y ph¸t ®iÖn tuabin níc. 24-4. Ng¾n m¹ch kh«ng ®èi xøng ë môc nµy sÏ ph©n tÝch c¸c trêng hîp ng¾n m¹ch kh«ng ®èi xøng cña m¸y ph¸t ®iÖn, thÝ dô nh ng¾n m¹ch mét pha, ng¾n m¹ch hai pha. 24.4.1. Ng¾n m¹ch mét pha Gi¶ thö pha a bÞ ng¾n m¹ch nh tr×nh bµy trªn h×nh 24-4, ta cã: Ua = 0 (24-12) a Ib = Ic = 0 (24-13) & Ia Ba ph¬ng tr×nh bæ sung ®ã hîp víi c¸c ph¬ng tr×nh & & Ua I n1 (24-1), (24-2), (24-4) thµnh hÖ thèng mêi hai ph¬ng & Uc tr×nh víi mêi hai Èn sè. ë ®©y ta h·y x¸c ®Þnh dßng ®iÖn & Ib ng¾n m¹ch mét pha In1. b c & & Ic Ub Tríc hÕt ta cã: Ia = In1 (24-14) H×nh 24-4. S¬ ®å ng¾n Tõ (24-13) vµ (24-1) suy ra ®îc: m¹ch mét pha cña I1 = I2 (24-15) m¸y ph¸t ®ång bé 148 Nguyễ n Văn Đô - ĐHĐL
1 1 I a = I n1 I0 = I1 = I2 = (24-16) 3 3 Thay (24-16) vµo (24-4) ta cã: E I0 = I1 = I2 = (24-17) z1 + z 2 + z 0 vµ dßng ®iÖn ng¾n m¹ch mét pha cã trÞ sè: 3E In1 = Ia = 3I0 = (24-18) z1 + z 2 + z 0 §iÖn ¸p cña c¸c pha b vµ c sÏ x¸c ®Þnh ®îc theo hai biÓu thøc cuèi cña (24-4). & EB & & & I a 0 = I b0 = I c 0 & − jI b 0 x0 & & I a2 I a1 & − jI b 2 x 2 & − jI b1 x1 − j I& a 2 x 2 − jI x & & &x − jI a1 1 a0 0 Ub & & EA & && & Uc I c1 I b1 I b 2 I c2 & − jI c 2 x 2 & − jI c1 x1 & − jI c 0 x0 & EC H×nh 24 -5. §å thÞ vÐct¬ ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn khi ng¾n m¹ch mét pha NÕu bá qua ®iÖn trë th× ®å thÞ vÐct¬ dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p khi ng¾n m¹ch mét pha sÏ nh ë h×nh 24-5. Tõ nh÷ng kÕt qu¶ ph©n tÝch ë trªn ta cã thÓ thµnh lËp m¹ch ®iÖn thay thÕ øng víi trêng hîp ng¾n m¹ch mét pha nh h×nh 24-6, trong ®ã m¸y ph¸t ®ång bé ®îc biÓu thÞ b»ng nguån s.®.®. E víi tæng trë thø tù thuËn z1 vµ chç ng¾n m¹ch ®îc biÓu thÞ b»ng c¸c tæng trë z2 vµ z0 gi÷a c¸c ®iÓm M vµ N. z1 M M¹ch ®iÖn thay thÕ nh vËy hoµn toµn phï hîp víi biÓu thøc (24-17). §iÖn ¸p U1 t¸c dông & & I1 gi÷a c¸c ®iÓm M, N ®Æc trng cho chç ng¾n z2 U 2 I2 & m¹ch, cßn c¸c ®iÖn ¸p U2 vµ U0 lµ ®iÖn ¸p r¬i & & U1 E ~ trªn c¸c tæng trë z2 vµ z0. Chó ý r»ng m¹ch ®iÖn thay thÕ trªn còng cã thÓ ¸p dông ®îc khi x¶y ra & z0 U I0 & ng¾n m¹ch mét pha trong líi ®iÖn phøc t¹p. 0 Trong trêng hîp ®ã z1, z2 vµ z0 lµ c¸c tæng trë N thø tù thuËn, thø tù ngîc vµ thø tù kh«ng cña c¶ líi ®iÖn. H×nh 24-6. M¹ch ®iÖn thay thÕ khi ng¾n m¹ch mét pha 24.4.2. Ng¾n m¹ch hai pha cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé Gi¶ sö ng¾n m¹ch x¶y ra gi÷a c¸c pha b vµ c nh trªn h×nh 24-7, ta cã: Ub = Uc (24-19) Ia = 0 (24-20) 149 Nguyễ n Văn Đô - ĐHĐL
Ib + Ic = 0 (24-21) b §Ó t×m trÞ sè cña dßng ®iÖn ng¾n m¹ch hai pha & Ib tríc hÕt ®em céng c¸c ph¬ng tr×nh (24-1) kÕt & & I n2 Ub hîp víi (24-20), (24-21) vµ (24-3) ta ®îc: & Ua & I0 = 0; Ic U0 = 0; c a & & Ia Uc I1 + I2 = 0. Tõ ®iÒu kiÖn (24-19) Ub - Uc = 0 ®em vµo c¸c H×nh 24-7. S¬ ®å ph¬ng tr×nh (24-2) ta cã U1 = U2. ng¾n m¹ch hai pha §a kÕt qu¶ ®ã vµo (24-3) sÏ suy ra ®îc: cña m¸y ph¸t ®ång bé E = (z1 + z2)I1 E I1 = − I 2 = hay: z1 + z 2 − j 3E In2 = Ib = - Ic = a2I1 + aI2 = (a2 – a)I1 = -j 3I1 = vµ sau cïng: (24-22) z1 + z 2 §å thÞ vÐct¬ dßng ®iÖn vµ & I a1 & ®iÖn ¸p khi bá qua ®iÖn trë cña EB d©y quÊn phÇn øng øng víi & − jI b1 x1 trêng hîp ng¾n m¹ch hai pha &x − jI a1 x1 − j I a 2 2 tr×nh bµy trªn h×nh 24-8. M¹ch & & − jI b 2 x 2 ®iÖn thay thÕ øng víi trêng & & I c1 I b1 hîp ng¾n m¹ch hai pha nh & & & − jI c 2 x 2 EA U a h×nh 24-9. & & Ub = Uc & Tõ nh÷ng kÕt qu¶ cã ®îc & & − jI c1 x1 I c2 Ib2 khi ph©n tÝch c¸c trêng hîp & ng¾n m¹ch mét pha, ng¾n m¹ch EC hai pha ë trªn vµ trêng hîp & Ia2 ng¾n m¹ch ba pha ®èi xøng ë môc 23-2 ta cã nhËn xÐt r»ng, v× H×nh 24-8. §å thÞ vÐct¬ ®iÖn ¸p vµ z1 > z2 > z0 nªn theo c¸c biÓu dßng ®iÖn khi ng¾n m¹ch hai pha thøc (24-18), (24-22) vµ (23-1) th× víi trÞ sè E nh nhau sÏ cã In1 > In2 > In3. Nh vËy z1 lµ dßng ®iÖn ng¾n m¹ch mét pha cã trÞ sè lín nhÊt. Së dÜ nh vËy lµ v× trong trêng hîp ng¾n m¹ch mét pha & & E I1 t¸c dông khö tõ cña ph¶n øng phÇn øng chØ do mét I 2 z2 & pha t¹o nªn, do ®ã dßng ng¾n m¹ch mét pha sÏ lín. ~ Khi sè pha bÞ ng¾n m¹ch t¨ng lªn th× t¸c dông khö tõ & & U1 = U 2 cña ph¶n øng phÇn øng còng t¨ng vµ dßng ®iÖn ng¾n m¹ch sÏ gi¶m xuèng. C©u hái H×nh 24-9. M¹ch ®iÖn thay thÕ khi ng¾n m¹ch hai pha 1. ý nghÜa vËt lý cña c¸c tham sè x1, x2, x0. cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé 2. Cho hÖ thèng vÐct¬ c¸c dßng ®iÖn thø tù thuËn, thø tù ngîc vµ thø tù kh«ng cña t¶i kh«ng ®èi xøng. VÏ ®å thÞ vÐct¬ ®iÖn ¸p cña ba pha cã t¶i kh«ng ®èi xøng ®ã cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé. 150 Nguyễ n Văn Đô - ĐHĐL