GIÁO TRÌNH MÁY ĐIỆN I - Phần I: Máy điện một chiều - Chương 8

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:15

Thêm vào BST

Báo xấu

209
lượt xem 78
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

CHƯƠNG 7 CÁC MÁY PHÁT ĐIỆN MỘT CHIỀU § 7.1. Đại cương Trên thực tế các trạm phát điện hiện đại chỉ phát ra điện năng xoay chiều 3 pha, phần lớn năng lượng đó được dùng dưới dạng điện xoay chiều trong công nghiệp, để thắp sáng và dùng cho các nhu cầu trong đời sống. Trong những trường hợp do điều kiện sản xuất bắt buộc phải dùng điện 1 chiều (xí nghiệp hóa học, công nghiệp luyện kim, giao thông vận tải v.v…) thì người ta thường biến điện xoay chiều thành một chiều nhờ các bộ chỉnh...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: GIÁO TRÌNH MÁY ĐIỆN I - Phần I: Máy điện một chiều - Chương 8

ø CHÖÔNG 7 CAÙC MAÙY PHAÙT ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU § 7.1. Ñaïi cöông Treân thöïc teá caùc traïm phaùt ñieän hieän ñaïi chæ phaùt ra ñieän naêng xoay chieàu 3 pha, phaàn lôùn naêng löôïng ñoù ñöôïc duøng döôùi daïng ñieän xoay chieàu trong coâng nghieäp, ñeå thaép saùng vaø duøng cho caùc nhu caàu trong ñôøi soáng. Trong nhöõng tröôøng hôïp do ñieàu kieän saûn xuaát baét buoäc phaûi duøng ñieän 1 chieàu (xí nghieäp hoùa hoïc, coâng nghieäp luyeän kim, giao thoâng vaän taûi v.v…) thì ngöôøi ta thöôøng bieán ñieän xoay chieàu thaønh moät chieàu nhôø caùc boä chænh löu hoaëc chænh löu kieåu maùy ñieän, caùch thöù hai laø duøng maùy phaùt ñieän moät chieàu ñeå laø nguoàn ñieän moät chieàu. Phaân loaïi caùc maùy phaùt ñieän moät chieàu theo phöông phaùp kích thích. Chuùng ñöôïc chia thaønh: Iö Iö Iö Iö It Ut It It Hình 7.1 Sô ñoà nguyeân lyù cuûa maùy phaùt ñieän moät chieàu a.Maùy phaùt ñieän moät chieàu kích thích ñoäc laäp. b.Maùy phaùt ñieän moät chieàu töï kích Trong ñoù: -Maùy phaùt ñieän moät chieàu kích thích ñoäc laäp goàm + Maùy phaùt ñieän moät chieàu kích thích baèng ñieän töø: duøng nguoàn DC, aéc qui... v.v. + Maùy phaùt ñieän moät chieàu kích thích baèng nam chaâm vónh cöûu. - Theo caùch noái daây quaán kích thích, caùc maùy phaùt ñieän moät chieàu töï kích ñöôïc chia thaønh: + Maùy phaùt ñieän moät chieàu kích thích song song + Maùy phaùt ñieän moät chieàu kích thích noái tieáp + Maùy phaùt ñieän moät chieàu kích thích hoãn hôïp 68
ø § 7.2. Caùc ñaëc tính cô baûn cuûa caùc MFÑDC Baûn chaát cuûa maùy phaùt ñieän ñöôïc phaân tích nhôø nhöõng ñaëc tính quan heä giöõa 4 ñaïi löôïng cô baûn cuûa maùy : - Ñieän aùp ñaàu cöïc maùy phaùt ñieän: U - Doøng ñieän kích töø : It - Doøng ñieän phaàn öùng Iö - Toác ñoä quay : n Trong ñoù n = Cte coøn 3 ñaïi löôïng taïo ra moái quan heä chính vaø caùc ñaëc tính chính laø: Ñaëc tính phuï taûi (ñaëc tính taûi): U = f(It) khi I = Iñm = Cte , n = nñm = Cte . Khi I = 0 ñaëc tính phuï taûi chuyeån thaønh ñaëc tính khoâng taûi Uo = Eo = f(It). Ñaëc tính naøy coù yù nghóa quan troïng trong vieäc ñaùnh giaù maùy phaùt vaø ñeå veõ caùc ñaëc tính khaùc cuûa maùy phaùt ñieän. Ñaëc tính ngoaøi: U = f(I) khi Rñc = Cte (It = Cte) Ñaëc tính ñieàu chænh : It = f(I) khi U = Cte . Trong tröôøng hôïp rieâng khi U = 0, ñaëc tính ñieàu chænh chuyeån thaønh ñaëc tính ngaén maïch It = f(In). Chuùng ta haõy xeùt caùc ñaëc tính cuûa maùy phaùt ñieän theo phöông phaùp kích töø vaø coi ñoù laø nhaân toá chuû yeáu ñeå xaùc ñònh caùc baûn chaát cuûa caùc maùy phaùt ñieän. § 7.2.1 Caùc ñaëc tính cuûa maùy phaùt ñieän kích thích ñoäc laäp 1. Ñaëc tính khoâng taûi Uo = f(It) khi I = 0 vaø n = Cte. sô ñoà laáy ñaëc tính ñoù trình baøy treân hình 7-2a, ñaëc tính ñöôïc bieåu thò treân h7-2b. Rt → Uñm + U0max - It + It → Rmm It Rñc Ut It Rñc Rñc Iö Iö Ñ b a KT Hình 7.2 Sô ñoà laáy caùc ñaëc tính vaø ñaëc tính khoâng taûi cuûa MFÑMCKTÑL 69
ø Vì trong maùy thöôøng coù töø thoâng dö neân khi It = 0 treân cöïc cuûa maùy phaùt coù ñieän aùp U/oo = OA (h7-2b), thöôøng U/oo = (2 ÷ 3)% Uñm. Khi bieán ñoåi It töø It = 0 ÷ +Itmax = OC ñieän aùp U seõ taêng theo ñöôøng cong 1 ñeán + Uomax = Cc. Thöôøng Uomax = (1,1 ÷ 1,25) Uñm. Luùc khoâng taûi phaàn öùng cuûa MFÑKTÑL chæ noái vôùi voltmet neân : Uo = Eo = Ce.n.Φ = C’e.Φ Neân quan heä Uo = f(It) laëp laïi quan heä Φ = f(It) theo 1 thöôùc tæ leä nhaát ñònh. Baây giôø chuùng ta haõy bieán ñoåi It töø + Itmax = OC ÷ It = 0 sau ñoù ñoåi noái ngöôïc chieàu doøng ñieän trong maïch kích thích roài tieáp tuïc bieán ñoåi It töø It = 0 ÷ - Itmax = Od → veõ ñöôïc ñöôøng cong 2. Laëp laïi söï bieán ñoåi cuûa doøng ñieän theo thöù töï ngöôïc laïi töø – Itmax = Od ÷ +Itmax = OC thì ta veõ ñöôïc ñöôøng 3. Ñöôøng cong 3 vaø 2 taïo thaønh chu trình töø treã xaùc ñònh tính chaát theùp cuûa cöïc töø vaø goâng töø. Veõ ñöôøng 4 trung bình giöõa caùc ñöôøng treân chuùng ta ñöôïc ñaëc tính khoâng taûi ñeå tính toaùn. 2. Caùc ñaëc tính phuï taûi U = f(It) khi I = Cte, n = Cte. Khi MF coù doøng ñieän taûi I thì ñieän U aùp treân ñaàu cöïc bò haï thaáp do : Iö = 0 → - Ñieän aùp rôi treân phaàn öùng IöRö. Iö = Cte - Phaûn öùng phaàn öùng ε. Caùc ñöôøng 1, 2 treân h7-3 bieåu thò caùc ñaëc tính khoâng taûi vaø phuï taûi. Neáu coäng theâm ñieän aùp rôi IöRö vaøo ñöôøng cong phuï taûi thì →I t ta coù ñaëc tính phuï taûi trong Hình 7.3 Ñaëc tính phuï taûi cuûa MFÑDCKTÑL U + IöRö = Eö = f(It) Khi I = Cte , n = Cte laø ñöôøng cong 3. Ñaëc tính phuï taûi cuøng vôùi ñaëc tính khoâng taûi cho pheùp thaønh laäp ∆ ñaëc tính cuûa maùy phaùt ñieän moät chieàu. Tam giaùc naøy moät maët cho pheùp ñaùnh giaù aûnh höôûng cuûa ñieän aùp rôi vaø phaûn öùng phaàn öùng ñoái vôùi ñieän aùp cuûa maùy phaùt ñieän moät chieàu maët khaùc coù theå duøng ñeå veõ ñaëc tính ngoaøi vaø ñaëc tính ñieàu chænh cuûa maùy phaùt ñieän moät chieàu. 70
ø Caùch veõ ∆ ñaëc tính nhö sau : Qua ñieåm D laáy tuøy yù treân truïc hoaønh, veõ 1 ñöôøng thaúng // vôùi truïc tung caét caùc ñöôøng cong 2, 3 vaø 1 ôû caùc ñieåm C, B vaø F. Theo caùch veõ ñoù ñoaïn BC = IöRö. Luùc khoâng taûi vôùi It = OD ta coù Uo = FD cho neân toaøn boä ñieän aùp rôi CF khi coù doøng ñieän taûi I seõ lôùn hôn ñieän aùp rôi BC = IöRö 1 trò soá BF do phaûn öùng phaàn öùng sinh ra. Luùc khoâng taûi Eö = BD = AG laø do doøng ñieän Ito = OG sinh ra coù trò soá nhoû hôn OD 1 ñoaïn DG = OD – OG. Töø ñoù ta thaáy trò soá S.t.ñ phaûn öùng phaàn öùng bieåu thò theo thöôùc ño doøng ñieän kích thích baèng GD. Ñeå veõ ñöôïc ∆ ñaëc tính chæ caàn keû qua B 1 ñoaïn BA = GD // vôùi truïc hoaønh. 3. Ñaëc tính ngoaøi U = f(I) khi It = Cte (Rñc = Cte) , n = Cte. Ñaëc tính ngoaøi ñöôïc laáy theo sô ñoà 7-2a luùc caàu dao P ñöôïc ñoùng maïch. Ñieän aùp Ut treân ñaàu cöïc kích thích ñöôïc giaû thieát laø khoâng lôùn, do ñoù : Ut It = = Cte Rt Ñeå laáy ñaëc tính ngoaøi chuùng ta quay MFÑ ñeán n = nñm vaø thieát laäp doøng ñieän kích thích Itñm sao cho I = Iñm = 1 vaø U = Uñm = 1 (h7-4). Sau ñoù giaûm daàn phuï taûi cuûa MFÑ ñeán Hình 7.4 Ñaëc tính ngoaøi cuûa MFÑDCKTÑL khoâng taûi. Ñieän aùp cuûa MFÑ taêng theo ñöôøng cong 1 vì phuï taûi giaûm ñieän aùp rôi treân phaàn öùng IöRö vaø phaûn öùng phaàn öùng giaûm luùc khoâng taûi Uo = OA, do ñoù : U − Uñm OA − OB ∆U% = 100 = 0 100 OB Uñm Vì Rö = Cte neân IöRö = f(Iö ) bieåu dieãn baèng ñöôøng thaúng 2. Ñöôøng cong 3 laø quan heä cuûa U + IöRö = Eö = f(Iö ) goïi laø ñaëc tính trong cuûa maùy phaùt ñieän. Töø ñaëc tính khoâng taûi Uo = f(It ) vaø ∆ ñaëc tính veõ ñaëc tính ngoaøi vôùi giaû thieát caùc caïnh cuûa ∆ bieán ñoåi tæ leä vôùi doøng ñieän I. Tröôùc heát ta laáy Uñm = 1 veõ treân ñoà thò ∆ AñmBñmCñm töông öùng vôùi Iñm = 1 sao cho ñænh Añm naèm treân ñöôøng ñaëc tính khoâng taûi, coøn caïnh AñmBñm vaø BñmCñm song song vôùi truïc hoaønh vaø truïc tung, vò trí cuûa ñieåm Cñm xaùc ñònh baèng caùch ño töông öùng vôùi ñieän aùp Uñm = 1. Keùo daøi caïnh BñmCñm ta ñöôïc Itñm = OCn = 1 vaø ñieåm Ao töông öùng ñieän aùp khoâng taûi Uo. Ta ñem ñieåm Cñm sang beân traùi truïc tung ñöôïc ñieåm Dñm töông öùng vôùi doøng ñieän Iñm = 1 coøn 71
ø ñieåm AI thì ñeán ñieåm Do treân truïc ñöùng. Ñeå coù ñaëc tính ngoaøi töông öùng vôùi I = ½Iñm thì ∆ ñaëc tính coù caùc caïnh = ½ caùc caïnh ∆ AñmBñmCñm. Añm Bñm Dñm Cñm It Cn Hình 7.5 Döïng ñaëc tính ngoaøi cuûa MFÑKTÑL töø ñaëc tính khoâng taûi vaø tam giaùc ñaëc tính 4. Ñaëc tính ñieàu chænh It = f(I) khi U = Cte, n = Cte Vì khi It = Cte thì U treân cöïc maùy phaùt haï thaáp It khi I taêng vaø ngöôïc laïi (h7-4). Neáu muoán U = Cte thì phaûi taêng It khi I taêng vaø giaûm It khi I giaûm. Sô ñoà thí nghieäm nhö h7-2a, cho maùy phaùt laøm vieäc vaø mang taûi ñeán ñònh möùc I = Iñm , U = Uñm , It = Itñm sau ñoù giaûm daàn taûi nhöng phaûi giöõ cho n = Cte vaø ñieàu chænh It ñeå cho U = Uñm laàn löôït ghi caùc trò soá cuûa I vaø It ta Hình 7.6 Ñaëc tính ñieàu chænh cuûa MFÑKTÑL coù daïng ñaëc tính ñieàu chænh nhö h7-6. Xaây döïng ñaëc tính ñieàu chænh baèng ñaëc tính Añm khoâng taûi vaø ∆ ñaëc tính : vôùi vò trí xaùc ñònh Uo Bñm = Uñm = 1 = Aoao khi I = 0 ta ñöôïc ñieåm ao Cñm töông öù ng vôù i I to = o ao. Neáu ñaët 1 = ∆ Uñm=1 AñmBñmCñm töông öùng vôùi taûi I = Iñm sao cho Itñm It ñieåm Añm naèm treân ñöôøng ñaëc tính khoâng taûi vaø ñænh Cñm naèm treân ñöôøng thaúng DC öùng vôùi U = Uñm = Cte. Haï ñöôøng thaúng ñöùng BñmCñm ta ñöôïc Itñm = oa töông öùng vôùi Iñm ta ñöôïc ñieåm N.Muoán coù ñieåm M töông öùng vôùi I = ½ Iñm thì caùc caïnh cuûa ∆A1B1C1 = ½ caùc caïnh cuûa ∆ AñmBñmCñm vôùi ñieåm A1 tröôït treân ñöôøng Hình 7.7 Döïng ñaëc tính ñieàu chænh cuûa ñaëc tính khoâng taûi, C1 tröôït treân ñöôøng DC. MFÑKTÑL töø ñaëc tính khoâng taûi vaø tam giaùc ñaëc tính Noái 3 ñieåm aoMN ta ñöôïc ñaëc tính ñieàu chænh. 72
ø 5. Ñaëc tính ngaén maïch In = f(It ) khi U = 0 , n = Cte In In =f(It) Noái ngaén maïch caùc choåi than qua ampe meùt → cho maùy chaïy vôùi n = Cte, ño caùc trò soá It vaø In In = Iñm töông öùng ta ñöôïc ñaëc tính ngaén maïch. Khi ngaén maïch : U = Eö – IöRö = 0 → It ⇒ Eö = IöRö do Rö
ø Khi töï kích phöông trình S.ñ.ñ trong maïch kích töø coù theå vieát : d(L tIt ) dI U0 = ItRt + hay U0 − ItRt = L t t dt dt vôùi Uo: ñieän aùp bieán ñoåi treân ñaàu cöïc MFÑ vaø cuõng laø treân ñaàu maïch kích töø. Rt: ñieän trôû cuûa maïch kích töø. Lt: Ñieän caûm cuûa maïch kích töø. Neáu Rt = Cte thì ñieän aùp rôi ItRt bieán ñoåi tæ leä thuaän vôùi It , ñoà thò cuûa noù ñöôïc ItRt bieåu thò baèng ñöôøng thaúng 2 vaø laøm vôùi truïc ngang 1 goùc tgα = = Rt It Cho neân moãi giaù trò cuûa Rt thì coù 1 ñöôøng thaúng töông öùng xaùc ñònh bôûi coâng thöùc treân. Treân h7-9 ñöôøng cong 1 cho ta ñaëc tính khoâng taûi. Caùc ñoaïn thaúng giöõa dIt ñöôøng cong 1 vaø 2 laø hieäu soá U0 − ItRt = L t duøng ñeå taêng cöôøng quaù trình töï dt kích. Quaù trình ñoù keát thuùc khi U0 − ItRt = 0 , noùi khaùc ñi caùc ñöôøng 1 vaø 2 caét nhau. Neáu chuùng ta taêng Rt nghóa laø taêng goùc α thì ñieåm M seõ tröôït treân ñöôøng ñaëc tính khoâng taûi veà O. Vôùi 1 ñieän trôû nhaát ñònh goïi laø Rth thì ñöôøng thaúng 2 seõ tieáp xuùc vôùi ñoaïn ñaàu cuûa ñaëc tính khoâng taûi (ñöôøng thaúng 4 treân h7-9). Trong caùc ñieàu kieän ñoù maùy khoâng töï kích ñöôïc. 2. Ñaëc tính ngoaøi U = f(I) khi Rt = Cte , n = Cte. U U Khi KTÑL thì It = t = C te coøn khi KT// thì ∆ Uñm Rt U U I.t = t = ≅U Uñm Rt Rt Sau khi maùy ñaõ phaùt ñöôïc ñieän aùp a vieäc thaønh laäp ñaëc tính ngoaøi ñöôïc tieán haønh nhö maùy phaùt ñieän kích thích ñoäc laäp. b Ñaëc ñieåm ñaëc bieät ôû MFÑKT// laø → In Imax Iñm doøng ñieän taûi chæ taêng ñeán 1 trò soá nhaát Hình 7.10 Ñaëc tính ngoaøi cuûa MFÑDCKT// ñònh I = Ith = (2 ÷ 2,5)Iñm. Sau ñoù neáu tieáp (1) vaø KHTÑL (2) tuïc giaûm Rt cuûa taûi ôû maïch ngoaøi thì I khoâng taêng maø giaûm nhanh ñeán trò soá Io xaùc ñònh bôûi töø dö cuûa maùy. Caùch thaønh laäp ñaëc tính ngoaøi töø ñaëc tính khoâng taûi vaø ∆ ñaëc tính tieán haønh nhö ôû maùy phaùt ñieän kích thích ñoäc laäp. Ñieàu khaùc nhau cô baûn laø ôû maùy phaùt ñieän kích thích ñoäc laäp It = Cte, coøn ôû ñaây It phuï thuoäc vaøo U vaø ñöôøng ItRt laø ñöôøng thaúng OP ñi qua goác toïa ñoä. ∆ ñaëc tính ABC ôû ñaây seõ tònh tieán trong vuøng giôùi haïn giöõa ñaëc tính khoâng taûi vaø ñöôøng OP. ÔÛ goùc phaàn tö thöù 2 ta coù ñaëc tính ngoaøi. Vôùi caùc tröôøng hoïp I = ½ Iñm ; I = Iñm ; I = 0 vôùi ñieàu kieän 74
ø D0 A0 A1 D1 Añm Dñm Uñm C1 Bñm Cñm U At h Ith Cth I0 → → It It I Iñm 0 Iñm Hình 7.11 Döïng ñaëc tính ngoaøi cuûa MFÑDCKT// baèng ñaëc tính khoâng taûi vaø tam giaùc ñaëc tính caùc caïnh cuûa ∆ ≈ I. Ñeå coù Ith ta keû tieáp tuyeán MN vôùi ñaëc tính khoâng taûi vaø song song OP. Töø ñieåm tieáp xuùc Ath ta keû AthCth // AC cuûa ∆ ñaëc tính cô baûn ABC öùng vôùi doøng I th = I ñm A th C th . AC 3. Ñaëc tính ñieàu chænh It = f(I) khi U = Cte , n = Cte Gioáng nhö ñaëc tính ñieàu chænh cuûa maùy phaùt ñieän kích thích ñoäc laäp. § 7.2.3 Ñaëc tính cuûa maùy phaùt ñieän kích thích noái tieáp Trong maùy phaùt ñieän kích thích noái tieáp: It = Iö = I cho neân chæ coù theå laáy ñöôïc caùc ñaëc tính khoâng taûi, ñaëc tính phuï taûi, vaø ñaëc tính ngaén maïch. Theo sô ñoà KTÑL (h7-2a), caùc ñaëc tính coù daïng nhö maùy phaùt ñieän kích thích ñoäc laäp. Khi maùy phaùt ñieän kích thích noái tieáp laøm vieäc ôû n = Cte chæ coøn 2 ñaïi löôïng bieán ñoåi U vaø I neân maùy phaùt ñieän naøy veà thöïc chaát coù 1 ñaëc tính ngoaøi U = f(I) khi n = Cte. Rt U 1 4 Añm → Bñm A1 B1 2 Cñm C1 3 → Ñ 0 I 1 0,5 Hình 7.12 Sô ñoà MFÑDCKTNT Hình 7.13 Caùch veõ ñaë c tính ngoaø i cuû a MFÑDCKTNT Caùch thaønh laäp ñaëc tính ngoaøi theo ñaëc tính khoâng taûi vaø ∆ ñaëc tính: ñaàu tieân veõ ∆ABC töông öùng vôùi I = Iñm, tònh tieán ∆ABC ñeán vò trí A1B1C1 sao cho A1 naèm treân ñaëc tính khoâng taûi thì ñieåm C1 seõ naèm treân ñaëc tính ngoaøi. Thay ñoåi caùc caïnh cuûa ∆ tæ leä vôùi I ta veõ ñöôïc ñaëc tính ngoaøi cuûa maùy. 75
ø § 7.2.4 Ñaëc tính cuûa maùy phaùt ñieän kích thích hoãn hôïp maùy phaùt ñieän kích thích hoãn hôïp coù ñoàng thôøi 2 daây quaán kích thích song song vaø noái tieáp cho neân noù taäp hôïp caùc tính chaát cuûa caû 2 loaïi maùy naøy. Tuøy theo caùch noái, s.t.ñ cuûa 2 daây quaán kích töø coù theå cuøng chieàu hoaëc ngöôïc chieàu nhau. Caùch noái caùc daây quaán kích töø ngöôïc chieàu nhau thöôøng ñöôïc duøng trong caùc sô ñoà ñaëc bieät, thí duï trong 1 soá kieåu cuûa maùy phaùt haøn ñieän. Khi noái thuaän 2 daây quaán kích töø thì daây quaán song song ñoùng vai troø chính coøn daây quaán noái tieáp ñoùng vai troø buø laïi taùc duïng cuûa phaûn öùng phaàn öùng vaø ñieän aùp rôi IöRö . Nhôø ñoù maø maùy coù khaû naêng ñieàu chænh ñieän aùp trong 1 phaïm vi taûi nhaát ñònh. Rt ñm ñm Itn ñm F Its Rñc It Hình 7.15 Caùch veõ ñaëc tính phuï taûi cuûa maùy phaùt Hình 7.14 Sô ñoà MFÑDCKTHH ñieän kích thích hoãn hôïp Caùc ñaëc tính : - Ñaëc tính khoâng taûi cuûa maùy phaùt ñieän kích thích hoãn hôïp: Uo = f(It ) khi I = 0, n = Cte gioáng maùy phaùt ñieän kích thích song song vì trong tröôøng hôïp ñoù Itn = 0. - Ñaëc tính phuï taûi cuûa maùy phaùt ñieän kích thích hoãn hôïp : U = f(It ) khi I = Cte , n = Cte cuõng coù daïng nhö maùy phaùt ñieän kích thích song song nhöng khi daây quaán noái tieáp ñuû maïnh thì chuùng coù theå cao hôn caùc ñaëc tính khoâng taûi vì daây quaán noái tieáp laøm töø hoùa tæ leä vôùi Iö neân taùc duïng cuûa daây quaán ñoù xem nhö phaûn öùng töø hoùa cuûa phaàn öùng (nghóa laø s.t.ñ cuûa noù sinh ra trieät tieâu ñöôïc s.t.ñ phaûn öùng phaàn öùng vaø coøn thöøa s.t.ñ ñeå trôï töø) neân caïnh AB seõ naèm beân phaûi caïnh BC. Neáu ta xeâ dòch ∆ABC // vôùi baûn thaân noù sao cho ñænh A tröôït doïc ñaëc tính khoâng taûi thì ñænh C veõ thaønh ñaëc tính phuï taûi nhö maùy phaùt ñieän kích thích ñoäc laäp (h7- 15) thay ñoåi caùc caïnh ∆ABC tæ leä vôùi I ta coù theå veõ ñöôïc 1 loaït ñaëc tính phuï taûi ví duï I = Iñm vaø I = 0,5Iñm. 76
ø - Ta coù theå duøng ñaëc tính khoâng taûi vaø ∆ ñaëc tính ñeå veõ ñaëc tính ngoaøi U = f(I) khi Rt = Cte. ñm ñm ñm ñm ñm Uñm ñm ñm It n ñm 0,5Iñm ñm Hình 7.16 Caùch veõ ñaëc tính ngoaøi cuûa MFÑKTHH U Keû ñöôøng thaúng OA töø goác toïa ñoä bieåu thò cho quan heä It = ≅ U . Ñaët ∆ A’1B’1C’1 Rt töông öùng vôùi I = 0,5Iñm ôû tröôøng hôïp buø thöøa (phaûn öùng phaàn öùng trôï töø) ôû goác toïa ñoä, roài tònh tieán ∆ ñoù ñeán vò trí A1B1C1 doïc theo ñöôøng 1 sao cho A1 naèm treân ñaëc tính khoâng taûi, C1 treân ñöôøng thaúng OA thì C1G1 seõ xaùc ñònh ñieän aùp cuûa maùy phaùt khi I = 0,5Iñm, cuõng baèng phöông phaùp ñoù ta coù theå veõ ñoái vôùi doøng ñieän I = Iñm (∆A’ñmB’ñmC’ñm vaø ∆AñmBñmCñm) Coù theå tính daây quaán noái tieáp sao cho ñieåm Cñm cuûa ∆AñmBñmCñm truøng vôùi ñieåm A thì ta coù tröôøng hôïp Uo = Uñm. Noái caùc ñieåm DoD1Dñm baèng 1 ñöôøng cong ta seõ coù ñaëc tính ngoaøi cuûa maùy. § 7.3. Maùy phaùt ñieän moät chieàu laøm vieäc song song Trong thöïc teá nhaèm ñaûm baûo an toaøn cho cung caáp ñieän vaø söû duïng kinh teá nhaát caùc maùy phaùt thì haàu heát caùc nhaø maùy ñieän ñeàu gheùp caùc maùy phaùt laøm vieäc song song vôùi nhau. Sau ñaây ta seõ xeùt caùc ñieàu kieän caàn thieát ñeå gheùp caùc maùy phaùt ñieän laøm vieäc song song vaø söï phaân phoái cuõng nhö chuyeån coâng suaát giöõa caùc maùy. 1. Ñieàu kieän laøm vieäc song song cuûa caùc MFÑDC : Giaû söû ta coù 2 MFÑDC I vaø II, trong ñoù maùy phaùt ñieän I ñang laøm vieäc vôùi 1 phuï taûi I naøo ñoù vaø phaùt ra 1 ñieän aùp u treân hai thanh ñoàng ñaáu. Muoán gheùp MFÑII vaøo laøm vieäc // vôùi MFÑ I caàn phaûi giöõ ñuùng caùc ñieàu kieän sau : 1) Cöïc tính cuûa MFÑ II phaûi cuøng cöïc tính cuûa thanh ñoàng ñaáu. 2) S.ñ.ñ cuûa MFÑ II treân thöïc teá phaûi baèng ñieän aùp u. 3) Neáu MFÑ laøm vieäc // thuoäc MFÑKTHH thì caàn coù ñieàu kieän thöù 3 : noái daây 77
ø 5 4 1 2 a b Eö2 Eö1 I ö2 Iö1 I t2 It1 I t2 It1 Hình 7.18 Sô ñoà laøm vieäc // cuûa caùc MFKTHH Hình 7.17 Sô ñoà laøm vieäc // cuûa caùc MFKT// cb giöõa 2 ñieåm a vaø b nhö hình 7.18õ. Giaûi thích caùc ñieàu kieän treân : Ñieàu kieän 1: Caàn phaûi ñaûm baûo chaët cheõ neáu khoâng 2 maùy phaùt ñieän seõ bò noái noái tieáp vôùi nhau gaây neân tình traïng ngaén maïch cuûa caû 2 maùy. Ñieàu kieän 2 : Neáu khoâng thoûa thì sau khi gheùp vaøo maùy 2 hoaëc phaûi nhaän taûi ñoät ngoät neân E > u vaø laøm cho löôùi ñieän thay ñoåi hoaëc laøm vieäc theo cheá ñoä ñoäng cô E < u. Ñieàu kieän 3 : Coù theå ñöôïc giaûi thích nhö sau, giaû söû toác ñoä quay cuûa moät trong caùc maùy phaùt ví duï maùy phaùt I taêng thì nI taêng → EöI taêng vaø chuù yù raèng daây quaán kích thích // cuûa maùy phaùt I sinh ra Φ1 coøn daây quaán noái tieáp sinh ra Φ2 vaø Φ2 = C2I1 trong tröôøng hôïp ñoù : E ö1 − u C e n (φ1 + φ 2 ) − u C e n (φ1 + C 2 I1 ) − u I1 = = = R ö1 R ö1 R ö1 C e nφ 1 − u töø ñoù I1 = R ö1 − C e C 2 n Vì vaäy neân khi Eö1 = Cen Φ1 taêng → I1 taêng → Φ1 taêng → Eö1 taêng → I1 taêng. Cöù nhö vaäy maùy phaùt I seõ giaønh laáy heát taûi vaø bò quaù taûi vaø buoäc maùy phaùt II chuyeån töø cheá ñoä maùy phaùt sang cheá ñoä ñoäng cô (vôùi caùch noái ngöôïc caùc daây quaán // vaø noái tieáp). Taûi ñoät ngoät taêng ôû maùy phaùt I laøm toác ñoä quay cuûa ñoäng cô sô caáp noái vôùi noù giaûm do ñoù daãn ñeán söï chuyeån toaøn boä phuï taûi sang maùy phaùt II vaø maùy phaùt I laïi chuyeån sang laøm vieäc ôû cheá ñoä ñoäng cô. Sau ñoù ñoäng cô sô caáp cuûa maùy phaùt I laïi taêng toác ñoä vaø noù laïi nhaän toaøn boä phuï taûi v.v…Nhö vaäy coù theå xuaát hieän quaù trình dao ñoäng chuyeån ñoåi tuaàn hoaøn doøng ñieän phuï taûi töø maùy 78
ø naøy qua maùy kia do ñoù caùc maùy phaùt ñieän khoâng theå laøm vieäc oån ñònh ñöôïc. Khi coù daây noái caân baèng, caùc daây quaán kích töø noái tieáp ñöôïc noái song song (h7- 18). Do ñoù caùc doøng ñieän cuûa chuùng thay ñoåi theo cuøng moät tæ leä xaùc ñònh bôûi ñieän trôû cuûa caùc daây quaán ñoù. Neáu vì 1 lyù do naøo ñoù Iö1 taêng → Iö2 taêng theo cuøng möùc ñoä laøm cho s.ñ.ñ vaø doøng ñieän phuï taûi cuûa 2 maùy taêng ñoàng thôøi khoâng coù hieän töôïng treân. Caùch gheùp maùy phaùt song song: Quay maùy phaùt II khoâng kích töø ñeán nñm vaø ñoùng caàu dao 4, neáu boû qua töø dö cuûa maùy thì V2 chæ ñieän aùp u. Baét ñaàu kích töø maùy II, neáu cöïc tính cuûa maùy khoâng cuøng vôùi cöïc tính cuûa thanh ñoàng ñaáu thì V2 chæ ñieän aùp u + Eö II , khoâng theå ñoùng 5. Neáu cöïc tính cuûa noù ñuùng cöïc tính cuûa thanh ñoàng ñaáu thì V2 chæ u – Eö II vaø khi hieäu soá naøy baèng 0 thì ta coù theå ñoùng 5 ñeå gheùp maùy II vaøo laøm vieäc // vôùi maùy I. Muoán cho maùy II mang taûi thì taêng kích töø. 2. Phaân phoái vaø chuyeån phuï taûi : Töø caùc phöông trình s.ñ.ñ cô baûn cuûa maùy phaùt ñieän moät chieàu ta coù : E öI − I öI R öI = E öII − I öII R öII = u Neáu Rc laø ñieän trôû cuûa maïch ngoaøi u = (I öI + I öII ) R c Giaûi caùc phöông trình ñoù ñoái vôùi Iö I vaø Iö II ta coù : E öI (R c + R öII ) − E öII R c (1) I öI = R c (R öI + R öII ) + R öI R öII E öII (R c + R öI ) − E öI R c (2) I öII = R c (R öI + R öII ) + R öI R öII R c (E öI R öII + E öII R öI ) u= Do ñoù (3) R c (R öI + R öII ) + R öI R öII Töø caùc coâng thöùc treân ta thaáy neáu ñaõ bieát Rö I , Rö II , Rc thì söï phaân phoái doøng ñieän phuï taûi giöõa caùc MF phuï thuoäc vaøo s.ñ.ñ Eö I vaø Eö II , nghóa laø vaøo toác ñoä quay cuûa caùc MF: n , n vaø töø thoâng toång cuûa chuùng Φ , Φ ( E = CenΦ ). I II I II Neáu chuùng ta muoán phaân phoái laïi phuï taûi giöõa caùc maùy vôùi u = Cte thì phaûi ñoàng thôøi thay ñoåi toác ñoä quay hoaëc kích thích cuûa caû 2 MF theo chieàu ngöôïc nhau sao cho toång soá E öI R öII + E öII R öI ôû tæ soá cuûa coâng thöùc (3) khoâng ñoåi. Neáu chuùng ta muoán taùch 1 trong caùc MF, thí duï MF I thì phaûi giaûm kích thích cuûa noù vaø ñoàng thôøi taêng kích thích cuûa MF II cho ñeán khi doøng ñieän II = 0. 79
ø Thí duï 1 Cho moät maùy phaùt ñieän kích thích song song 25kW , 230V,1800V/ph,Rö = 0,09Ω , ñieän aùp giaùng treân choåi than ∆U tx = 2V phaûn öùng phaàn öùng luùc taûi ñaày (Iö = Iñm boû qua It) töông ñöông vôùi doøng ñieän It = 0,05A.Ñöôøng cong töø hoùa töông ñöông vôùi toác ñoä ñònh möùc nhö sau : It , A 1 1,5 2 3 4 5 6 U0, V 134 180 209 237 256 268 279 Tính : a) Ñieän trôû cuûa maïch kích töø b) Ñieän aùp khoâng taûi (ñieän trôû maïch kích töø giöõ khoâng ñoåi) Giaûi a. Khi taûi ñaày 25000 Iñm ≈ Iö = = 108,7A 230 Eö = U + IöRö = 230 + 108,7x0,09 + 2 = 241,8 V Töø ñöôøng cong töø hoaù suy ra: It = 3,25 A. Tuy nhieân ñeå khaéc phuïc phaûn öùng phaàn öùng treân thöïc teá phaûi coù: It/ = 3,25 + 0,05 = 3,3A Vaäy: U 230 Rt = = 69 ,6 = It/ 3, 3 b)Ñieän aùp luùc khoâng taûi U0 laø giao ñieåm cuûa ñöôøng thaúng U0=Rt.It = 69,6 It vaø ñaëc tính khoâng taûi.Baèng phöông phaùp veõ ta suy ra giao ñieåm ñoù öùng vôùi It= 3,56 A vaø U0 = 247,6 V Thí duï 2 Cho moät maùy phaùt ñieän kích thích ñoäc laäp coù caùc soá lieäu luùc taûi ñaày U = 220 V, It = 2,5 A =Cte, Iö = 10 A, n = 1000 V/ph. Soá voøng daây cuûa daây quaán kích thích wt = 850. Ñöôøng töø hoùa ôû 750 Vg/ph coù caùc trò soá : It , A 1 1,6 2 2,5 2,6 3 3,6 4,4 U0, V 78 120 150 176 180 193,5 206 225 Tính : a) Ñieän aùp khoâng taûi ôû n = 1000 V/ph b) Soá ampe voøng khöû töø cuûa phaûn öùng phaàn öùng khi taûi ñaày c) Ñieän aùp ñaàu cöïc khi quaù taûi 25% Giaûi a) Vì s.ñ.ñ tyû leä vôùi toác ñoä neân : 80
ø E(1000 ) 1000 = E( 750 ) 750 1000 E(1000 ) = 176 = 235V 750 b. S.ñ.ñ cuûa maùy phaùt khi taûi ñaày ôû toác ñoä 1000 vg/ph Eö = U + IöRö = 220 + 10x0,4 = 224 V Vaø ôû toác ñoä 750 vg/ph 224 E( 750 ) = 750 = 168V 1000 Töø ñöôøng cong töø hoaù tìm ñöôïc doøng ñieän kích töø töông öùng It = 2,35 A. Vaäy soá am pe voøng khöû töø baèng: 850.(2,5 - 2,35) = 127,5 A.vg c. Khi quaù taûi 25% phaûn öùng phaàn öùng seõ taêng 25% töông öùng vôùi: It = (2,5 - 2,35).1,25 = 0,1875 A Vaø doøng ñieän kích thích coù hieäu quaû baèng: It = 2,5 - 0,1875 = 2,315 A. Töø ñöôøng töø hoaù suy ra E(750) = 165 V. Do ñoù: 165 E(1000 ) = 1000 = 220V 750 Ñieän aùp ñaàu cöïc seõ baèng: U = E - IöRö = 220 - (10x1,25).0,4 = 215 V Caâu hoûi 1. Khi laáy ñaëc tính khoâng taûi, trong quaù trình taêng ñieän aùp coù neân giaûm doøng ñieän kích töø roài taêng tieáp tuïc khoâng? taïi sao? 2. Vôùi moät ñieän trôû nhoû hôn ñieän trôû tôùi haïn rt(th) neáu n
ø Baøi taäp 1. Cho moät maùy ñieän moät chieàu coù :Pñm = 215kW,Uñm = 115 V vaø n = 450 v/ph .Ñieän trôû cuûa daây quaán phaàn öùng vaø cöïc töø phuï baèng 0,002 Ω , 2∆Utx = 2V.Caùc soá lieäu cuûa ñaëc tính khoâng taûi vaø ñaëc tính ngaén maïch nhö sau: It , A 5 10 15 20 25 30 35 U0, V 49 87 108 119,3 125,2 129,5 135 It , A 0 6 Inm, V 0 Iñm a. Veõ tam giaùc ngaén maïch. b. Duøng kích thích ngoaøi sao cho maùy ñaày taûi U = Uñm, I = Iñm, n = nñm. Neáu boû taûi ñi tính ∆U%. c. Duøng kích thích ngoaøi khieán cho khi khoâng taûi U = Uñm, giöõ cho It = Cte thì khi I = Iñm, ∆U% baèng bao nhieâu? Ñaùp soá : b. 20%; C. 5% 2. Hai maùy phaùt ñieän song song laøm vieäc song song vôùi nhau U = 220 V, ∆U1 = 4,8%, ∆U2 = 5,5%. Hoûi maùy phaùt ñieän naøo choùng ñaày taûi, luùc moät maùy ñaày taûi thì maùy kia coù taûi baèng bao nhieâu ? Ñaùp soá: Maùy I choùng ñaày taûi, khi ñoù maùy II coù taûi baèng 0,87 taûi ñònh möùc. 3. Hai maùy phaùt ñieän song song coù caùc soá lieäu sau : Maùy Pñm, Kw n, vg/ph U0, V Uñm, V I 20 1000 230 210 II 15 1200 240 210 Giaû thöû quan heä U = f(I) laø ñöôøng thaúng.Tính : a) Coâng suaát cuûa moãi maùy khi taûi toång laø 20 kW vaø ñieän aùp luùc ñoù ? b) Taûi toång lôùn nhaát vôùi ñieàu kieän khoâng maùy naøo bò quaù taûi . Ñaùp soá: P1 = P2 =10Kw ∑ P = 35Kw 82