Kỹ thuật điện đại cương - Chương 6

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:12

Thêm vào BST

Báo xấu

100
lượt xem 24
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Máy điện đồng bộ(ĐB) Mục tiêu: Cấu tạo và nguyên lý, các ph-ơng trình cân bằng, công suất, và đặc tính của máy điện đồng bộ. . Định nghĩa và công dụng 1. Định nghĩa máy điện đồng bộ. Là máy điện xoay chiều có tốc độ quay của rôto bằng tốc độ quay của từ tr-ờng quay. ở chế độ xác lập máy điện đồng bộ có tốc độ quay rôto không đổi khi tải thay đổi. 2. Công dụng Máy điện đồng bộ đ-ợc chế tạo làm máy phát, làm động cơ và làm máy bù đồng bộ. Máy phát điện đồng...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Kỹ thuật điện đại cương - Chương 6

Ch−¬ng 6. M¸y ®iÖn ®ång bé(§B) Môc tiªu: CÊu t¹o vµ nguyªn lý, c¸c ph−¬ng tr×nh c©n b»ng, c«ng suÊt, vµ ®Æc tÝnh cña m¸y ®iÖn ®ång bé. § 6-1. §Þnh nghÜa vµ c«ng dông 1. §Þnh nghÜa m¸y ®iÖn ®ång bé. Là m¸y ®iÖn xoay chiÒu cã tèc ®é quay cña r«to b»ng tèc ®é quay cña tõ tr−êng quay. ë chÕ ®é x¸c lËp m¸y ®iÖn ®ång bé cã tèc ®é quay r«to kh«ng ®æi khi t¶i thay ®æi. 2. C«ng dông M¸y ®iÖn ®ång bé ®−îc chÕ t¹o lµm m¸y ph¸t, lµm ®éng c¬ vµ lµm m¸y bï ®ång bé. M¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé lµ nguån ®iÖn chÝnh cña c¸c l−íi ®iÖn quèc gia. C«ng suÊt cña m¸y ph¸t cã thÓ ®¹t ®Õn 500MW hoÆc lín h¬n vµ chóng th−êng lµm viÖc song song. §éng c¬ ®ång bé ®−îc sö dông khi truyÒn ®éng c«ng suÊt lín, cã thÓ ®¹t ®Õn vµi chôc MW, ®−îc sö dông trong c«ng nghiÖp luyÖn kim, khai th¸c má, thiÕt bÞ l¹nh. §éng c¬ ®ång bé c«ng suÊt nhá ®−îc sö dông trong c¸c thiÕt bÞ nh− ®ång hå ®iÖn, dông cô tù ghi, thiÕt bÞ ®iÖn sinh ho¹t... Trong hÖ thèng ®iÖn, m¸y bï ®ång bé ph¸t c«ng suÊt ph¶n kh¸ng cho l−íi ®iÖn, ®Ó bï hÖ sè c«ng suÊt vµ æn ®Þnh ®iÖn ¸p. § 6-2. CÊu t¹o m¸y ®iÖn ®ång bé CÊu t¹o m¸y ®iÖn ®ång bé trªn h×nh 6-1. M¸y ®iÖn ®ång bé cã 2 phÇn chÝnh: lµ stato 1 vµ r«to 2. H.6-1 2 1 MÆt c¾t ngang m¸y §B http://www.ebook.edu.vn 90
1. Stato Stato cña m¸y ®iÖn ®ång bé vÏ trªn h×nh 6- H6 -2 2, gièng nh− stato cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé, gåm hai bé phËn chÝnh lµ lâi thÐp stato vµ d©y quÊn stato. Trong m¸y ®iÖn ®b stato th−êng lµ phÇn øng, cã nhiÖm vô c¶m øng ra c¸c s®®. 2. R«to R« to m¸y ®iÖn ®ång bé cã hai lo¹i: r«to cùc Èn vµ r«to cùc lçi. H×nh 6-3, vÏ r«to m¸y ®iÖn ®ång bé. R«to cùc låi dïng ë c¸c m¸y cã H6-3a tèc ®é chËm, cã nhiÒu cùc tõ lé ra mét c¸ch râ rÖt. R«to cùc Èn th−êng dïng ë m¸y cã tèc ®é cao ≥ 1500vg/ph, cã mét hoÆc 2 ®«i cùc tõ. §Ó cã suÊt ®iÖn ®éng h×nh sin, tõ tr−êng cña cùc tõ r«to ph¶i ph©n bè h×nh sin däc theo khe hë kh«ng khÝ gi÷a stato vµ r«to, ë ®Ønh c¸c cùc tõ cã tõ c¶m cùc ®¹i. §èi víi r«to cùc Èn, d©y quÊn kÝch tõ ®−îc ®Æt H6-3b trong c¸c r·nh, cßn r«to cùc låi d©y quÊn kÝch tõ quÊn xung quang th©n cùc tõ. Hai ®Çu cña d©n quÊn kÝch tõ ®i luån trong trôc vµ nèi víi 2 vßng tr−ît ®Æt ë ®Çu trôc, th«ng qua hai chæi ®iÖn ®Ó nèi víi nguån kÝch tõ . http://www.ebook.edu.vn 91
§ 6-3. Nguyªn lý lµm viÖc m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé 1. S¬ ®å khèi ABCO 2 -+ 3 1 Ikt Rkt 1- §éng c¬ c¬ së 2- M¸y ph¸t ®ång bé 3- M¸y ph¸t 1 chiÒu H6- 4a S¬ ®å khèi nhµ m¸y thuû ®iÖn 2- Nguyªn lý lµm viÖc cña m¸y ph¸t ®ång bé. Dïng ®éng c¬ s¬ cÊp quay roto m¸y ph¸t ®ång bé cho ®Õn khi m¸y ph¸t DC thiÕt lËp ®−îc ®iÖn ¸p vµ cung cÊp dßng ®iÖn kÝch thÝch cho cuén d©y kÝch tõ , phÇn c¶m trë thµnh nam ch©m ®iÖn. V× r«to quay cïng ®éng c¬ s¬ cÊp nªn tõ tr−êng cña r«to sÏ biÕn thiªn trong d©y quÊn phÇn øng vµ c¶m øng søc ®iÖn ®éng xoay chiÒu h×nh sin, cã trÞ sè hiÖu dông lµ: E0= 4,44fW1kgqΦ0 Trong ®ã: E0, w1, kgq, Φ0: s®® pha, sè vßng d©y mét pha, hÖ sè d©y quÊn, tõ th«ng cùc tõ r«to. Gi¶ sö r«to cã p ®«i cùc, khi r«to quay ®−îc mét vßng th× s®® phÊn øng sÏ biÕn thiªn p chu kú. NÕu tèc ®é cña r«to lµ n (v/s) th× tÇn sè cña s®® sÏ lµ: f = pn pn Khi tèc ®é r«to tÝnh b»ng v/ph th×: f = Hz 60 D©y quÊn ba pha stato cã trôc lÖch nhau trong kh«ng gian mét gãc 1200 ®iÖn, cho nªn s®® c¸c pha lÖch pha 1200. Khi d©y quÊn stato nèi víi t¶i, trong c¸c d©y quÊn stato sÏ cã dßng ®iÖn ba pha. Gièng nh− m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé, dßng ®iÖn ba pha trong 3 d©y quÊn http://www.ebook.edu.vn 92
stato sÏ t¹o ra tõ tr−êng quay, víi tèc ®é lµ n1 = 60f/p, ®óng b»ng tèc ®é n cña r«to. Do ®ã kiÓu m¸y ®iÖn nµy ®−îc gäi lµ m¸y ®iÖn ®ång bé. § 6-4. Ph¶n øng phÇn øng cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé Khi m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé lµm viÖc tõ th«ng chÝnh Φo biÕn thiªn trong d©y quÊn stato, lµm c¶m øng trong d©y nµy s®® Eo r chËm pha so víi tõ th«ng Φo gãc 900 (H6-4a). NÕu Eo r Φu r nèi d©y quÊn stato víi t¶i sÏ cã dßng ®iÖn I ch¹y I trªn t¶i. Dßng ®iÖn I trong d©y quÊn stato t¹o nªn tõ th«ng phÇn øng Φu,vµ quay ®ång bé víi tõ r th«ng cña cùc tõ Φo, do ®ã tõ th«ng trong m¸y lµ: Φ o Φ = Φo+Φu. H6- 4a Gãc lÖch pha ψ gi÷a Eo vµ I do tÝnh chÊt cña r Eo t¶i quyÕt ®Þnh. Tr−êng hîp t¶i thuÇn trë (h×nh 6-4a) gãc lÖch pha ψ = 0, Eo vµ I cïng pha. Dßng ®iÖn I sinh ra tõ r r Φu I th«ng phÇn øng Φu cïng pha víi dßng ®iÖn. T¸c r dông cña tõ th«ng Φu lªn tõ th«ng Φo theo h−íng Φ o ngang trôc, lµm mÐo tõ tr−êng cùc tõ, ta gäi lµ H6- 4b r ph¶n øng phÇn øng ngang trôc. Eo Tr−êng hîp t¶i thuÇn c¶m (h×nh 6-4b) gãc lÖch pha ψ = 90o, dßng ®iÖn I sinh ra tõ th«ng Φu r r ng−îc chiÒu víi Φo vµ ph¶n øng däc trôc khö tõ, I Φu r cã t¸c dông lµm gi¶m tõ th«ng tæng. Φo Tr−êng hîp t¶i thuÇn dung ψ = -90 (h×nh 6- 0 4c) dßng ®iÖn sinh ra tõ th«ng phÇn øng Φu cïng H6- 4c chiÒu víi Φo, vµ ph¶n øng phÇn øng däc trôc trî r Eo tõ, cã t¸c dông lµm t¨ng tõ th«ng tæng. r Φq Tr−êng hîp t¶i bÊt kú (h×nh 6-4d), ph©n tÝch r r I Iq dßng ®iÖn I lµm 2 thµnh phÇn: Thµnh phÊn däc ψr r r trôc Id = Isinϕ vµ thµnh phÇn ngang trôc Iq = Φo Φd Id Icosϕ, dßng ®iÖn I sinh ra tõ tr−êng phÇn øng võa H6- 4d cã tÝnh chÊt ngang trôc võa cã tÝnh chÊt däc trôc khö tõ hoÆc trî tõ tuú theo tÝnh chÊt cña t¶i ®iÖn c¶m hay cã ®iÖn dung. http://www.ebook.edu.vn 93
§ 6-5. Ph−¬ng tr×nh ®iÖn ¸p cña m¸y ph¸t ®iÖn cùc låi Khi m¸y ph¸t ®iÖn lµm viÖc, tõ tr−êng cùc tõ Φo sinh ra s®® Eo ë d©y quÊn stato. Khi m¸y cã t¶i trªn t¶i cã dßng ®iÖn I vµ ®iÖn ¸p U. ë m¸y cùc lçi v× khe hë däc trôc vµ ngang trôc kh¸c nhau nªn ¶nh h−ëng cña ph¶n øng phÇn øng däc trôc vµ ngang trôc lµ kh¸c nhau. Tõ tr−êng ph¶n øng phÊn øng ngang trôc t¹o nªn s®® ngang trôc: E uq = − j& q X uq , trong ®ã Xuq lµ ®iÖn kh¸ng ph¶n øng phÊn øng & I ngang trôc. Tõ tr−êng ph¶n øng phÇn øng däc trôc t¹o nªn s®® däc trôc E uq = − j& q X uq , & I trong ®ã Xud lµ ®iÖn kh¸ng ph¶n øng phÊn øng däc trôc. Tõ th«ng t¶n cña d©y quÊn stato ®Æc tr−ng b»ng ®iÖn kh¸ng t¶n Xt kh«ng phô thuéc thuéc vµo ph¶n øng phÇn øng vµ ®−îc tÝnh: E t = − j& X t = − j& d X t − j& q X t & I I I (6-3) §iÖn ¸p trªn t¶i lµ: U = E o − &R u − j& d (X ud + X t ) − j& q (X uq + X t ) && I I I (6-4) Gäi: Xud + Xt = Xd lµ ®iÖn kh¸ng ®ång bé däc trôc. Xuq + Xt = Xq lµ ®iÖn kh¸ng ®ång bé ngang trôc.V× &R u rÊt nhá ®−îc bá qua I nªn ph−¬ng tr×nh 6-4 cã thÓ viÕt: U = E o − j& d X d − j& q X q && I I (6-5) Eo j& d X d & I & j& X ® b Ph−¬ng tr×nh (6-5) t−¬ng øng víi ®å thÞ Eo I vÐct¬ cña m¸y ph¸t ®ång bé cùc låi(h×nh 6-5a). j& q X q I & ψ Tõ ph−¬ng tr×nh ®iÖn ¸p vµ ®å thÞ vect¬ ta U & U & & thÊy gãc lÖch pha gi÷a ®iÖn ¸p U vµ s®® E 0 do θ θ θ t¶i quyÕt ®Þnh. ϕ & ψ Iq I ϕ & ψ Tõ ph−¬ng tr×nh ®iÖn ¸p vµ ®å thÞ vect¬ ta I & & thÊy gãc lÖch pha gi÷a ®iÖn ¸p U vµ s®® E 0 do o o Id H6-5b H6-5a t¶i quyÕt ®Þnh. §èi víi m¸y ph¸t cùc Èn lµ tr−êng hîp ®Æc biÖt cña m¸y cùc låi cã: Xq = Xd = Xdb , vµ X®b gäi lµ ®iÖn kh¸ng ®ång bé. Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng ®iÖn ¸p cña m¸y ph¸t ®ång bé cùc Èn cã thÓ viÕt: U = E − j&X && I (6-6) o db §å thÞ vect¬ cña nã ®−îc vÏ trªn h×nh 6-5b http://www.ebook.edu.vn 94
§ 6-6. C«ng suÊt ®iÖn tõ cña m¸y ®iÖn ®ång bé cùc låi 1. C«ng suÊt t¸c dông. C«ng suÊt t¸c dông cña m¸y ph¸t cung cÊp cho t¶i lµ: P = mUIcosϕ (6-7) Trong ®ã m lµ sè pha. Theo ®å thÞ vect¬ h×nh 6-5a ta thÊy ϕ = ψ - θ do ®ã: P = mUIcosϕ = mUIcos (ψ - θ) = mUIcosψcosθ + mUIsinψsinθ (6-8) V× I cosψ = Iq vµ Isinψ = Id, tõ ®å thÞ vect¬ h×nh 6-5a rót ra: E - Ucosθ Usinθ vµ I d = 0 Iq = xd xq ThÕ biÓu thøc cña Id vµ Iq vµo ph−¬ng tr×nh 6-8 ta cã: U2 1 1 E0 Pdt = mU sinθ + m ( - )sin2θ (6-9) 2 xq xd xd Ta nhËn thÊy c«ng suÊt ®iÖn tõ gåm 2 thµnh phÇn: mUE 0 sin θ do dßng ®iÖn kÝch tõ t¹o nªn tû lÖ víi sinθ. §ã lµ - Thµnh phÇn Xd thµnh phÇn c«ng suÊt chñ yÕu cña m¸y ph¸t. - Thµnh phÇn mU 2 1 1 ( − )sin2θ 2 xq xd A & , kh«ng phô thuéc j & X db P®t Eo I UE 0 P®t m sinθ vµo dßng ®iÖn kÝch tõ Xd C vµ chØ xuÊt hiÖn khi B & U xd ≠ xq. §èi víi m¸y θ cùc Èn xd = xq thµnh & I ψϕ phÇn nµy b»ng π 2π t o kh«ng. o H6-5b - Trong kü thuËt H6-5a 2 1 1 U ng−êi ta chÕ t¹o ®éng − )sin2θ ( m 2 Xq Xd c¬ r«to cùc låi cã khe hë däc trôc vµ ngang trôc kh¸c nhau, kh«ng cÇn dßng ®iÖn kÝch tõ, do ¶nh h−ëng cña thµnh phÇn c«ng http://www.ebook.edu.vn 95
mU 2 1 1 ( − )sin2θ còng t¹o nªn ®−îc m«men quay, ®ã lµ ®éng c¬ ph¶n suÊt 2 xq xd kh¸ng. §Æc tÝnh P = f(θ) gäi lµ ®Æc tÝnh gãc c«ng suÊt. M¸y ph¸t lµm viÖc æn ®Þnh khi θ trong kho¶ng 0 ÷ π/2, khi t¶i ®Þnh møc θ = 200 ÷ 300. 2. C«ng suÊt ph¶n kh¸ng C«ng suÊt ph¶n kh¸ng cña m¸y ph¸t ®ång bé lµ: Q = mUIsinϕ = mUIsin (ψ-θ) = m[UIsinψcosθ - UIcosψsinθ] (6-9) Tõ ®å thÞ vect¬ h×nh 6-5b ta cã: IXdbsinψ = AB = OA - OB = E0 - Ucosθ E - Ucosθ do ®ã: Isinψ = 0 (6-10) X db IXdbcosψ = BC = Usinθ Usinθ do ®ã Icosψ = (6-11) X db Thay (6-10), (6-11) vµo (6-9) ta cã: mUE 0 cosθ mU 2 Q= - (6-12) X db X db BiÓu thøc (6-12) lµ c«ng suÊt ph¶n kh¸ng cña m¸y ph¸t ®ång bé viÕt theo c¸c th«ng sè cña m¸y. 3. §iÒu chØnh c«ng suÊt t¸c dông vµ c«ng suÊt ph¶n kh¸ng a. §iÒu chØnh c«ng suÊt t¸c dông M¸y ph¸t ®iÖn biÓn ®æi c¬ n¨ng thµnh ®iÖn n¨ng, v× thÕ muèn ®iÒu chØnh c«ng suÊt t¸c dông P, ph¶i ®iÒu chØnh c«ng suÊt c¬ cña ®éng c¬ s¬ cÊp. b. §iÒu chØnh c«ng suÊt ph¶n kh¸ng Tõ biÓu thøc c«ng suÊt ph¶n kh¸ng (6-12): mU(E 0 cos θ - U) Q= (6-13) X db Khi gi÷ U, f vµ P kh«ng ®æi th×: E0cosθ < U th× Q < 0 NÕu E0cosθ = U th× Q = 0 http://www.ebook.edu.vn 96
E0cosθ > U th× Q > 0 Khi Q< 0 nghÜa lµ m¸y kh«ng ph¸t c«ng suÊt ph¶n kh¸ng, mµ nhËn c«ng suÊt ph¶n kh¸ng cña l−íi ®iÖn ®Ó t¹o ra tõ tr−êng, m¸y thiÕu kÝch tõ ph¶i t¨ng Ikt. Khi Q > 0 m¸y ph¸t c«ng suÊt ph¶n kh¸ng cung cÊp cho t¶i, m¸y qu¸ kÝch tõ, ph¶i gi¶m Ikt Tõ c«ng thøc 6-13, ®Ó thay ®æi c«ng suÊt ph¶n kh¸ng, ph¶i thay ®æi Eo, nghÜa lµ ph¶i ®iÒu chØnh dßng ®iÖn kÝch tõ. Muèn t¨ng c«ng suÊt ph¶n kh¸ng ph¸t ra, ph¶i t¨ng kÝch tõ. ThËt vËy, khi t¨ng dßng ®iÖn kÝch tõ, Eo sÏ t¨ng, cosθ t¨ng do ®ã Q t¨ng. § 6-7. §Æc tÝnh ngoµi vµ ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh 1. §Æc tÝnh ngoµi cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé. §Æc tÝnh ngoµi cña m¸y ph¸t lµ quan hÖ ®iÖn ¸p U trªn cùc m¸y ph¸t vµ dßng ®iÖn phô t¶i (I) khi cosϕt, tÇn sè vµ U U T¶i RC Uo L dßng ®iÖn kÝch tõ Uo R T¶i RL kh«ng ®æi. H×nh 6- U®m 7 lµ ®−êng dÆc tÝnh C T¶i L ngoµi cña m¸y ph¸t I I O O ®ång bé øng víi I®m I®m b) a) c¸c lo¹i t¶i kh¸c H6-7 nhau. NhËn xÐt: - Víi t¶i ®iÖn c¶m vµ ®iÖn trë, ®iÖn ¸p gi¶m khi t¶i t¨ng. Khi t¶i cã tÝnh chÊt ®iÖn c¶m ph¶n øng phÇn øng däc trôc khö tõ lµm tõ th«ng gi¶m, do ®ã ®Æc tÝnh ngoµi dèc h¬n t¶i ®iÖn trë. §Ó gi÷ ®iÖn ¸p U b»ng ®Þnh møc, ph¶i thay ®æi Eo b»ng c¸ch ®iÒu chØnh dßng ®iÖn kÝch tõ. - Víi t¶i ®iÖn dung, t¶i t¨ng th× ®iÖn ¸p t¨ng. - Tõ ®å thÞ, ta thÊy r»ng, ®iÖn ¸p m¸y ph¸t phô thuéc vµo dßng diÖn vµ ®Æc tÝnh cña t¶i. §−êng ®Æc tÝnh ngoµi øng víi ®iÒu chØnh kÝch tõ sao cho I= I®m vµ U - U®m vÏ trªn h×nh 6-7b. §é biÕn thiªn ®iÖn ¸p ®Çu cùc cña m¸y ph¸t khi m¸y lµm viÖc ®Þnh møc so víi khi kh«ng t¶i x¸c ®Þnh nh− sau: http://www.ebook.edu.vn 97
U 0 − U dm E − U dm ∆U% = 100% = 0 100% (6-14) U dm U dm §é biÕn thiªn ®iÖn ¸p ∆U% cña m¸y ph¸t ®ång bé cã thÓ ®¹t ®Õn vµi chôc phÇn tr¨m v× ®iÖn kh¸ng ®ång bé Xdb kh¸ lín. Ikt cos ϕ
Z db = R + jX db ; U = E o + j&X db && I (6-16) §å thÞ vect¬ vÏ trªn h×nh 6-9b. 2. §iÒu chØnh hÖ sè c«ng suÊt cosϕ cña ®éng c¬ ®iÖn ®ång bé Trªn h×nh 6-9b vÏ ®å thÞ vect¬ øng víi tr−êng hîp thiÕu kÝch tõ, dßng ®iÖn & I & chËm pha sau ®iÖn ¸p U , trong thùc tÕ kh«ng ®Ó ®éng c¬ lµm viÖc ë chÕ ®é &' I nµy, v× ®éng c¬ tiªu thô c«ng suÊt ph¶n ϕ & ∆' U O kh¸ng cña l−íi ®iÖn, lµm cho hÖ sè c«ng & θ I suÊt l−íi ®iÖn gi¶m xuèng. Trong c«ng Eosinθ = const j&' X db I j&X db I nghiÖp, ng−êi ta cho ®éng c¬ lµm iÖc ë chÕ ®é qu¸ kÝch tõ, dßng ®iÖn & v−ît I & tr−íc ®iÖn ¸p U , ®éng c¬ võa t¹o ra c¬ n¨ng, ®ång thêi ph¸t ra c«ng suÊt ph¶n & ∆' E' 0 & E0 kh¸ng nh»m n©ng cao hÖ sè c«ng suÊt ∆ cosϕ cña l−íi ®iÖn. §ã lµ −u ®iÓm rÊt H6-10 cosϕ = const lín cña ®éng c¬ ®ång bé. §Ó thÊy râ sù ®iÒu chØnh cosϕ, vÏ ®å thÞ vect¬ cña ®éng c¬ ®ång bé cho 2 &I tr−êng hîp (h×nh 6-10): Khi cosϕ = 1 øng víi E 0 , & vµ khi qu¸ kÝch tõ cosϕ' = 0,9 (v−ît tr−íc) øng víi E' 0 , & '. &I V× U, f, p kh«ng ®æi, nªn Icosϕ = const, E0sinθ = const, khi vÏ cÇn l−u ý, ®iÓm ®Çu cña vect¬ & vµ E ch¹y trªn ®−êng ∆ vµ ∆'. & I 3. Më m¸y ®éng c¬ ®iÖn ®ång bé. Khi lµm viÖc ®éng c¬ ®b kh«ng tù më m¸y ®−îc. V× khi më m¸y r«to cßn ®øng yªn, xÐt lùc ®iÖn tõ t¸c dông lªn 1 thanh dÉn trong 1 chu kú dßng ®iÖn. Gi¶ sö nöa chu kú ®Çu, dßng ®iÖn ®i vµo, vµ tõ tr−êng d−íi thanh dÉn nµy lµ N, dïng qui t¾c bµn tay tr¸i x¸c ®Þnh ®uîc lùc t¸c dông lªn thanh dÉn, tõ ®ã t×m ®−îc lùc t¸c dông lªn r«to cã ph−¬ng vµ chiÒu ng−îc l¹i(h×nh 6-11a). Nöa chu kú sau dßng ®iÖn ®æi chiÒu vµ i ®i ra, nh−ng tõ tr−êng d−íi thanh dÉn nµy vÉn lµ N, dïng qui t¾c bµn tay tr¸i x¸c ®Þnh ®uîc lùc t¸c dông lªn thanh dÉn, tõ ®ã t×m ®−îc lùc t¸c dông lªn r«to cã ph−¬ng vµ chiÒu ng−îc l¹i h×nh 6- 11b. http://www.ebook.edu.vn 99
Nh− vËy chiÒu lùc t¸c dông lªn r«to cø sau nöa chu kú l¹i ®æi chiÒu, nªn m¸y kh«ng thÓ tù quay ®−îc. §Ó ®éng c¬ tù quay th× ph¶i b¶o ®¶m ®iÒu kiÖn: Khi dßng ®iÖn ®æi chiÒu th× tõ tr−êng ë dø¬i thanh dÉn ®ã ph¶i ®æi cùc tÝnh. Trong kü thuËt thùc hiÖn ®iÒu nµy cã c¸c ph−¬ng ph¸p më m¸y sau: Trªn c¸c mám cùc cña r«to, ng−êi ta ®Æt c¸c thanh dÉn, vµ ®−îc nèi ng¾n m¹ch thµnh r«to lång sãc nh− ®éng c¬ kh«ng ®ång bé. Khi më m¸y th× më ë chÕ ®é ®éng c¬ K§B, lóc r«to ®· quay ®Õn tèc ®é gÇn b»ng tèc ®é ®ång bé, th× ®ãng nguån ®iÖn mét chiÒu vµo d©y quÊn kÝch tõ, ®éng c¬ sÏ lµm viÖc ®ång bé. Trong qu¸ tr×nh më m¸y ë d©y quÊn kÝch tõ sÏ c¶m øng ®iÖn ¸p rÊt lín, cã thÓ ph¸ háng d©y quÊn kÝch tõ, v× thÕ d©y quÊn kÝch tõ sÏ ®−îc khÐp m¹ch qua ®iÖn trë phãng ®iÖn cã trÞ sè b»ng 6 ÷10 lÇn ®iÖn trë d©y quÊn kÝch tõ, Khi ®ãng nguån ®iÖn mét chiÒu vµo d©y quÊn kÝch tõ ®ång thêi c¾t ®iÖn trë nµy khái m¹ch ®éng c¬. Víi ®éng c¬ c«ng suÊt nhá, khi më m¸y cã thÓ ®ãng trùc tiÕp d©y quÊn stato vµo l−íi ®iÖn. Víi ®éng c¬ c«ng suÊt lín kho¶ng 3 ÷ 5MW, ph¶i h¹n chÕ dßng më m¸y b»ng c¸ch gi¶m ®iÖn ¸p ®Æt vµo stato, nh− dïng ®iÖn kh¸ng hay m¸y tù biÕn ¸p nèi vµo m¹ch stato ®Ó gi¶m U. Nh−îc ®iÓm cña ®éng c¬ ®iÖn ®ång bé lµ më m¸y vµ cÊu t¹o phøc t¹p nªn gi¸ thµnh ®¾t so víi ®éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé. 4. C¸c m¸y ®iÖn ®ång bé 1 pha. M¸y ®iÖn ®ång bé 1 pha th−êng cã r«to lµ nam ch©m vÜnh cöu hoÆc r«to cùc låi kh«ng nam ch©m (®éng c¬ ph¶n kh¸ng). C¸c §C lo¹i nµy cã c«ng suÊt nhá. Fx Fx Fx N N S Fr Bo Fr Bo Bo Fr H6-11 a, b, c Bµi tËp m¸y ®iÖn ®ång bé C©u 1. Mét m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé ba pha cùc Èn ®Êu sao cã S®m= 10000kVA; U®m= 6300V; cosϕ®m = 0,8; sè ®«i cùc tõ p =2; ®iÖn trë R = 0,04Ω; ®iÖn kh¸ng http://www.ebook.edu.vn 100
®ång bé X®b=1Ω; tæn hao kÝch tõ ∆Pkt= 2%P®m,; c¸c tæn hao c¬, s¾t vµ phô ∆Pcsf= 2,4%P®m a) TÝnh tèc ®é quay roto vµ I®m. b) TÝnh P, Q m¸y ph¸t ra, c«ng suÊt ®éng c¬ s¬ cÊp vµ hiÖu suÊt cña m¸y ph¸t. §¸p sè n =1500 vßng / phót; I ®m= 916,5 A; P®m = 8000 kW; Q®m = 6000 kVAr P1= P®m+∆Pkt+ ∆Pcsf+ ∆P® = 8452,9 kW; η = 0,946 C©u 2: Mét ®éng c¬ ®ång bé 3 pha ®Êu sao cã th«ng sè: P®m =575 kW; U®m= 6000V; η = 0,95; cosϕ®m= 1; p =3; f = 50Hz a) TÝnh M®m; I®m b) NÕu m«men c¶n chØ ®¹t 75%M®m th× c«ng suÊt ph¶n kh¸ng tèi ®a ®éng c¬ cã thÓ bï cho m¹ng ®iÖn lµ bao nhiªu? Muèn ®¹t ®iÒu ®ã ph¶i lµm thÕ nµo? §¸p sè: a) M®m = P®m /ω®m 5491 Nm; I®m =58,2A; S®m = 605 kVA b) Qmax = 391,9 kVAr Muèn t¨ng c«ng suÊt ph¶n kh¸ng ph¶i t¨ng dßng Ikt. C©u 3: Mét nhµ m¸y tiªu thô c«ng suÊt ®iÖn P1= 700 kW víi cosϕ = 0,7. Nhµ m¸y cã thªm 1 t¶i c¬ víi c«ng suÊt 100 kW. §Ó kÐo t¶i vµ n©ng cao cosϕ ng−êi ta chän ®éng c¬ ®ång bé cã η = 0,88. X¸c ®Þnh c«ng suÊt biÓu kiÕn S®m cña ®éng c¬ ®ång bé ®Ó n©ng hÖ sè c«ng suÊt nhµ m¸y lªn 0,8. H−íng dÉn S® = Pd2 + Q d = 154 kVA; S® ≥ 154 kVA 2 C©u 4: Hai m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé lµm viÖc song song cung cÊp cho 2 t¶i : T¶i 1 : S1= 5000kVA; cosϕ1 = 0,8 T¶i 1 : S2= 3000kVA; cosϕ2 = 1 M¸y thø nhÊt ph¸t ra P1= 4000 kW; Q1 = 2500kVAr. TÝnh c«ng suÊt cña m¸y 2 vµ hÖ sè cosϕ cña mçi m¸y. §¸p sè: P2= 3000 kW; Q2= 500 kVAr; cosϕ1= 0,848; cosϕ2= 0,986 C©u 5. M¸y ph¸t ®ång bé 3 pha cùc Èn cã: S®m = 1500kVA; U®m= 6600V; cosϕ = 0,8; d©y stato ®Êu sao; ®iÖn trë d©y quÊn stato R = 0,45Ω; ®iÖn kh¸ng ®ång bé X®b= 6Ω. a) T¶i cã U®m = 6600V; cosϕ = 0,8. TÝnh dßng ®iÖn, c«ng suÊt t¸c dông vµ ph¶n kh¸ng cña t¶i ë chÕ ®é ®Þnh møc. b) TÝnh ®iÖn ¸p kh«ng t¶i ë dÇu cùc m¸y khi gi÷ nguyªn dßng kÝch tõ. §¸p sè: a) I®m = 131,2A; P =1200 kW; Q = 900 kVAr b) Dùa vµo ®å thÞ vect¬ ®Ó tÝnh: U0= 7659 V http://www.ebook.edu.vn 101