GIÁO TRÌNH MÁY ĐIỆN II - PHẦN V MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ - CHƯƠNG 1

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Thêm vào BST

Báo xấu

194
lượt xem 65
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

CHƯƠNG I: ĐẠI CƯƠNG VỀ MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ § 1.1. KHÁI NIỆM Máy điện đồng bộ được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp chủ yếu là dùng làm máy phát điện. Ngoài ra máy điện đồng bộ còn được dùng làm động cơ, nhất là trong các thiết bị lớn vì chúng có khả năng phát ra công suất phản kháng. Thông thường các máy đồng bộ được tính toán sao cho chúng có thể phát ra công suất phản kháng gần bằng công suất tác dụng. Đôi khi việc đặt máy đồng bộ ở gần các trung...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: GIÁO TRÌNH MÁY ĐIỆN II - PHẦN V MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ - CHƯƠNG 1

PHAÀN V MAÙY ÑIEÄN ÑOÀNG BOÄ 101
CHÖÔNG I: ÑAÏI CÖÔNG VEÀ MAÙY ÑIEÄN ÑOÀNG BOÄ § 1.1. KHAÙI NIEÄM Maùy ñieän ñoàng boä ñöôïc söû duïng roäng raõi trong coâng nghieäp chuû yeáu laø duøng laøm maùy phaùt ñieän. Ngoaøi ra maùy ñieän ñoàng boä coøn ñöôïc duøng laøm ñoäng cô, nhaát laø trong caùc thieát bò lôùn vì chuùng coù khaû naêng phaùt ra coâng suaát phaûn khaùng. Thoâng thöôøng caùc maùy ñoàng boä ñöôïc tính toaùn sao cho chuùng coù theå phaùt ra coâng suaát phaûn khaùng gaàn baèng coâng suaát taùc duïng. Ñoâi khi vieäc ñaët maùy ñoàng boä ôû gaàn caùc trung taâm coâng nghieäp chæ phaùt ra coâng suaát phaûn khaùng ñuû buø heä soá coâng suaát cos ϕ cho löôùi ñieän. Khi ñoù maùy ñoàng boä ñöôïc goïi laø maùy buø ñoàng boä. Caùc ñoäng cô ñoàng boä coâng suaát nhoû (ñaëc bieät laø caùc ñoäng cô kích töø baèng nam chaâm vónh cöûu) cuõng ñöôïc duøng raát roäng raõi trong trang bò töï ñoäng vaø ñieàu khieån. § 1.2. PHAÂN LOAÏI VAØ KEÁT CAÁU CUÛA MAÙY ÑIEÄN ÑOÀNG BOÄ 1. Phaân loaïi - Theo keát caáu coù theå chia maùy ñieän ñoàng boä laøm 2 loaïi: + Maùy ñieän ñoàng boä cöïc aån thích hôïp vôùi toác ñoä cao (2p = 2). + Maùy ñieän ñoàng boä cöïc loài thích hôïp khi toác ñoä thaáp (2p ≥ 4) . - Theo chöùc naêng coù theå chia maùy ñieän ñoàng boä thaønh: + Maùy phaùt ñieän ñoàng boä: • Maùy phaùt turbin hôi coù n cao thöôøng ñöôïc cheá taïo cöïc aån coù truïc maùy naèm ngang. • Maùy phaùt turbin nöôùc: Vì toác ñoä thaáp, thöôøng cheá taïo theo cöïc loài. • Maùy phaùt Diezen: Keùo bôûi ñoäng cô Diezen thöôøng caáu taïo cöïc loài. + Ñoäng cô ñieän ñoàng boä: Thöôøng ñöôïc cheá taïo cöïc loài, ñeå keùo caùc taûi khoâng ñoøi hoûi phaûi thay ñoåi toác ñoä. + Maùy buø ñoàng boä: Ñeå caûi thieän heä soá cos ϕ cuûa löôùi. 2. Keát caáu a) Maùy ñoàng boä cöïc aån: Rotor laøm baèng theùp hôïp kim chaát löôïng cao ñöôïc reøn thaønh khoái truï, gia coâng phay raõnh ñeå ñaët daây quaán kích töø, phaàn khoâng phay raõnh hình thaønh maët cöïc töø. Maùy coù theå ñöôïc cheá taïo vôùi soá cöïc töø 2p = 2 vaø 2p = 4 neân coù toác ñoä quay cao. Maùy ñoàng boä hieän ñaïi cöïc aån thöôøng 2p = 2, D = (1,1 ÷ 1,15)m, chieàu daøi toái ña cuûa rotor l ≤ 6,5m . Daây quaán kích töø ñaët trong raõnh cuûa rotor ñöôïc cheá taïo baèng daây ñoàng traàn tieát dieän chöõ nhaät quaán theo chieàu moûng thaønh caùc boái daây ñoàng taâm. Caùc 102
voøng daây ñöôïc caùch ñieän vôùi nhau. Hai ñaàu cuûa daây quaán thì ñi luoàn vaøo trong truïc noái vôùi 2 vaønh tröôït vaø choåi than. Stator töông töï nhö cuûa maùy ñieän khoâng ñoàng boä, loõi theùp ñöôïc gheùp baèng caùc laù toân silic E41 daøy 0,5 mm coù phuû sôn caùch ñieän 2 maët. b) Maùy ñoàng boä cöïc loài: Caùc cöïc loài ñöôïc cheá taïo vôùi soá cöïc 2p ≥ 4 . Ñöôøng kính rotor D coù theå lôùn tôùi 15m . Chieàu daøi l nhoû laïi vôùi tæ leä l/D = 0,15 ñeán 0,2. Rotor cuûa maùy ñieän ñoàng boä cöïc loài coâng suaát nhoû vaø trung bình coù loõi theùp ñöôïc cheá taïo baèng theùp ñuùc vaø gia coâng thaønh khoái laêng truï hoaëc khoái hình truï, treân coù ñaët caùc cöïc töø. Cöïc töø treân loõi theùp rotor ñöôïc gheùp baèng caùc laù theùp daøy (1 ÷ 1,5)mm (hình 1.1), coá ñònh cöïc töø treân loõi theùp nhôø ñuoâi hình T, ñai oác,… Hình 1.1 Coá ñònh cöïc töø treân loõi theùp Daây quaán kích töø ñöôïc cheá taïo töø daây ñoàng traàn tieát dieän chöõ nhaät, caùc cuoän daây sau khi gia coâng ñöôïc loàng vaøo caùc thaân cöïc. Daây quaán caûn (tröôøng hôïp maùy phaùt ñieän ñoàng boä) hoaëc daây quaán môû maùy (tröôøng hôïp ñoäng cô ñieän ñoàng boä) ñöôïc ñaët treân caùc ñaàu cöïc. Ñöôïc laøm baèng caùc thanh ñoàng hoaëc nhoâm, hai ñaàu cöïc ñöôïc noái baèng hai vaønh ngaén maïch. Daây quaán môû maùy coù ñieän trôû lôùn hôn daây quaán caûn. Daây quaán caûn muïc ñích ñeå caûn dòu söï dao ñoäng cuûa rotor khi xaûy ra quaù trình quaù ñoä (ñoái vôùi maùy phaùt) vaø daây quaán môû maùy ñeå môû maùy ñoäng cô ñoàng boä baèng phöông phaùp khoâng ñoàng boä (ñoái vôùi ñoäng cô). Hình 1.2 Daây quaán caûn hoaëc daây quaán môû maùy cuûa maùy ñieän ñoàng boä. 103
Stator cuûa maùy ñieän ñoàng boä cöïc loài gioáng nhö stator cuûa maùy ñieän ñoàng boä cöïc aån. Truïc cuûa maùy ñoàng boä cöïc loài coù theå ñaët naèm ngang nhö caùc ñoäng cô ñoàng boä, maùy buø ñoàng boä, maùy phaùt ñieän Diezen, maùy phaùt turbin nöôùc coâng suaát nhoû. Ñoái vôùi maùy phaùt tuabin nöôùc coâng suaát lôùn, toác ñoä chaäm , truïc cuûa maùy ñöôïc ñaët thaúng ñöùng. § 1.3. NGUYEÂN LYÙ LAØM VIEÄC CÔ BAÛN a. Cöïc loài 2p = 4 b. Cöïc aån 2p = 2 Hình 1.3 Caáu taïo cuûa maùy ñieän ñoàng boä. 1. Stator (phaàn öùng); 2. Rotor (phaàn caûm); 3. Cuoän kích töø Stator cuûa maùy ñieän ñoàng boä coù caáu taïo gioáng nhö stator cuûa maùy ñieän khoâng ñoàng boä. Daây quaán ba pha hay m pha noùi chung cuûa stator cuõng coù soá ñoâi cöïc nhö rotor. Stator coù daây quaán goïi laø phaàn öùng. Rotor cuûa maùy ñieän ñoàng boä coù cuoän daây kích töø, ñöôïc cung caáp doøng ñieän moät chieàu töø nguoàn qua 2 vaønh tröôït vaø choåi than. Coâng duïng cuûa cuoän kích töø laø taïo ra trong maùy moät töø tröôøng. Rotor cuøng cuoän kích töø goïi laø phaàn caûm. Nguyeân lyù laøm vieäc nhö sau: Cho doøng ñieän kích töø moät chieàu vaøo daây quaán kích töø treân rotor thì seõ taïo ra töø tröôøng rotor. Khi quay rotor baèng ñoäng cô sô caáp vôùi toác ñoä n, töø tröôøng cuûa rotor seõ caét daây quaán phaàn öùng stator vaø caûm öùng treân ñoù s.ñ.ñ xoay chieàu hình sin (neáu töø tröôøng phaân boá trong khe hôû khoâng khí laø hình sin), coù trò soá hieäu duïng laø: E 0 = 4,44 fw1 k dq1Φ Trong ñoù: E0, w1, kdq, Φ laø s.ñ.ñ pha, soá voøng daây moät pha, heä soá daây quaán, töø thoâng trung bình döôùi moãi cöïc töø rotor. Neáu rotor coù p ñoâi cöïc thì taàn soá cuûa s.ñ.ñ seõ laø. f = p.n(Hz), n tính baèng voøng/giaây. 104
p.n (Hz), n tính baèng voøng/phuùt. f= 60 Söùc ñieän ñoäng stator bao goàm moät heä thoáng s.ñ.ñ ba pha ñoái xöùng, coù caùc truïc leäch nhau trong khoâng gian 1200 ñieän, cho neân s.ñ.ñ caùc pha leäch nhau 1200 ñieän. Khi noái daây quaán stator vôùi caùc taûi 3 pha ñoái xöùng thì trong caùc cuoän daây naøy seõ mang 1 heä thoáng doøng ñieän ñoái xöùng luùc ñoù seõ taïo neân töø tröôøng quay cuõng nhö daây quaán stator cuûa maùy ñieän khoâng ñoàng boä. Töø tröôøng quay cuûa stator seõ quay theo chieàu quay cuûa rotor vôùi toác ñoä: 60 f n1 = p thay f1 vaøo coâng thöùc treân ta coù n = n1. Nghóa laø toác ñoä quay cuûa rotor baèng toác ñoä töø tröôøng quay. Chính vì vaäy ñöôïc goïi laø maùy ñieän ñoàng boä. Maùy ñieän ñoàng boä coù theå laøm vieäc nhö moät ñoäng cô, neáu ñaët vaøo cuoän daây stator cuûa noù moät doøng ñieän 3 pha töø löôùi vaø ñaët nguoàn ñieän moät chieàu vaøo cuoän daây kích töø ôû rotor. Khi laøm vieäc bình thöôøng rotor quay theo chieàu töø tröôøng quay vaø baèng vôùi toác ñoä cuûa tröôøng quay stator. Löu yù raèng ñoäng cô ñoàng boä khoâng töï môû maùy ñöôïc. Muoán môû maùy ñoäng cô ñoàng boä ngöôøi ta phaûi duøng ñoäng cô phuï trôï hoaëc môû maùy theo phöông phaùp khoâng ñoàng boä. § 1.4. CAÙC TRÒ SOÁ ÑÒNH MÖÙC Coâng suaát coù ích laø coâng suaát ñaàu ra cuûa maùy tính toaùn theo caùc ñieàu kieän phaùt noùng vaø laøm vieäc laâu daøi ñöôïc goïi laø coâng suaát ñònh möùc cuûa maùy, sñm (VA). Caùc ñaïi löôïng ñònh möùc ñeàu ñöôïc ghi treân nhaõn maùy: kieåu maùy, soá pha, taàn soá, ñieän aùp daây stator ñònh möùc, doøng ñieän daây stator ñònh möùc, caùch ñaáu daây stator, ñieän aùp kích töø ñònh möùc, doøng ñieän kích töø ñònh möùc, … Coâng duïng cuûa maùy ñieän ñoàng boä Maùy phaùt ñieän ñoàng boä laø nguoàn ñieän chính cuûa caùc löôùi ñieän quoác gia, trong ñoù ñoäng cô sô caáp laø caùc turbin nöôùc, turbin khí, turbin hôi,… Coâng suaát cuûa caùc maùy phaùt coù theå ñaït ñeán 600 MVA hoaëc lôùn hôn vaø chuùng thöôøng laøm vieäc song song. ÔÛ caùc löôùi ñieän coâng suaát nhoû, maùy phaùt ñieän ñoàng boä ñöôïc keùo bôûi caùc ñoäng cô Diezen hoaëc caùc turbin khí, coù theå laøm vieäc ñôn leû hoaëc nhieàu maùy laøm vieäc song song. Ñoäng cô ñoàng boä ñöôïc söû duïng trong truyeàn ñoäng coâng suaát lôùn, coù theå ñaït ñeán vaøi chuïc MW. Trong coâng nghieäp luyeän kim, khai thaùc moû, thieát bò laïnh, ñoäng cô ñoàng boä ñöôïc söû duïng ñeå truyeàn ñoäng caùc maùy bôm, neùn khí, quaït gioù,… vôùi toác ñoä khoâng ñoåi. Ñoäng cô ñoàng boä coâng suaát nhoû ñöôïc söû duïng trong caùc thieát bò nhö ñoàng hoà ñieän, duïng cuï töï ghi, thieát bò laäp trình, thieát bò ñieän sinh hoaït,… Maùy buø ñoàng boä duøng ñeå phaùt coâng suaát phaûn khaùng cho löôùi ñieän ñeå buø heä soá coâng suaát vaø oån ñònh ñieän aùp. 105