GIÁO TRÌNH MÁY ĐIỆN 1 CHƯƠNG 10 MÁY PHÁT ĐIỆN MỘT CHIỀU

Chia sẻ: Nguyen Van Phu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

209
lượt xem 60
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'giáo trình máy điện 1 chương 10 máy phát điện một chiều', kỹ thuật - công nghệ, điện - điện tử phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: GIÁO TRÌNH MÁY ĐIỆN 1 CHƯƠNG 10 MÁY PHÁT ĐIỆN MỘT CHIỀU

Ch−¬ng 10 M¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu 10.1 §¹i c−¬ng. 1. M¸y ph¸t ®iÖn 1 chiÒu kÝch thÝch ®éc lËp Gåm: m¸y ph¸t 1 chiÒu kÝch thÝch b»ng nam ch©m vÜnh cöu, chÕ t¹o víi c«ng suÊt rÊt bÐ. M¸y ph¸t ®iÖn 1 chiÒu kÝch thÝch ®iÖn tõ, nguån kÝch thÝch chñ yÕu lÊy tõ ¾c quy, c«ng suÊt lín, ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p dÓ dμng vμ d·i réng, h×nh 6.1a. 2. M¸y ph¸t ®iÖn 1 chiÒu tù kÝch thÝch. - MF1C kÝch thÝch song song, h×nh 6.1b. M¹ch kÝch thÝch nèi song song víi m¹ch phÇn øng. Dq kÝch thÝch cã sè vßng d©y nhiÒu, tiÕt diÖn d©y bÐ. - MF1C kÝch thÝch nèi tiÕp, h×nh 6.1c. Dq kÝch thÝch nèi nèi tiÕp víi dq phÇn øng. Dq kÝch thÝch cã sè vßng d©y Ýt, tiÕt diÖn d©y lín. H×nh 6.1 Nguyªn lý kÝch thÝch cña c¸c lo¹i - MF1C kÝch thÝch hæn hîp, h×nh 6.1d. 10.2 C¸c ®Æc tÝnh cña m¸y ph¸t ®iÖn 1 chiÒu. M¸y ph¸t ®iÖn 1 chiÒu cã 4 ®¹i l−îng ®Æc tr−ng lμ: U, I−, It vμ n. Trong ®ã n th−êng ®−îc gi÷ kh«ng ®æi cßn l¹i 3 ®¹i l−îng x¸c ®Þnh cho ta 5 ®−êng ®Æc tÝnh. khi I = 0, n = Cte; U0 = E = f(It) 1) §Æc tÝnh kh«ng t¶i khi U = 0, n = Cte; In = f(It) 2) §Æc tÝnh ng¾n m¹ch khi It = Cte; n = Cte; U = f(I) 3) §Æc tÝnh ngoμi khi U = Cte, n = Cte; I = f (It) 4) §Æc tÝnh ®iÒu chØnh khi I = Cte, n = Cte; U = f(It) 5) §Æc tÝnh t¶i Trong 5 ®Æc tÝnh trªn th× ®Æc tÝnh kh«ng t¶i lμ tr−êng hîp ®Æc biÖt cña ®Æc tÝnh t¶i, khi I = 0; §Æc tÝnh ng¾n m¹ch lμ tr−êng hîp ®Æc biÖt cña ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh khi U = 0. §Æc tÝnh kh«ng t¶i vμ ng¾n m¹ch cña c¸c lo¹i m¸y ph¸t 1 chiÒu c¬ b¶n gièng nhau, nªn ta xÐt chung. C¸c ®Æc tÝnh kh¸c ta xÐt riªng cho tõng lo¹i m¸y. a) §Æc tÝnh kh«ng t¶i §Ó lÊy ®Æc tÝnh kh«ng t¶i ta lμm thÝ nghiÖm kh«ng t¶i. Lóc ®ã cÇu dao nèi víi t¶i bªn ngoμi ®Ó hë, cho m¸y quay lªn ®Õn tèc ®é n = n®m = const. T¨ng dÇn dßng kÝch tõ It tõ 0 ®Õn Itm lóc ®ã ®iÖn ¸p ®Çu cùc m¸y ®¹t kho¶ng U = (1,15 - 1,25)U®m. Gi¶m It cho ®Õn lóc U = 0. Víi m¸y kÝch tõ ®éc lËp ®æi chiÒu H×nh 6.2 §Æc tÝnh kh«ng dßng ®iÖn kÝch tõ l¹i t¨ng vμ gi¶m theo chiÒu (-) ta t¶i cña ®−îc toμn bé chñ tr×nh tõ trÔ BABA'B'A nh− h×nh 6.2. M¸y ®iÖn 2 46
§o¹n OB lμ s.®.® Ed− = (2 - 3)%U®m øng víi It = 0 lμ do tõ d− g©y nªn. §−êng trung b×nh cña chu tr×nh tõ trÔ lμ ®Æc tÝnh kh«ng t¶i cña m¸y. §©y còng chÝnh lμ ®Æc tÝnh tõ hãa ®· x¸c ®Þnh ë phÇn tÝnh to¸n tõ tr−êng kh«ng t¶i. b) §Æc tÝnh ng¾n m¹ch In = f(It), khi U = 0, n = Cte; §Ó cã ®Æc tÝnh ng¾n m¹ch tÊt c¶ c¸c lo¹i m¸y ph¸t ®Òu ph¶i ®−îc kÝch tõ ®éc lËp. Nèi ng¾n m¹ch c¸c chæi than, quay m¸y lªn tèc ®é n = n®m, ®iÒu chØnh It ta ®−îc c¸c gi¸ trÞ I t−¬ng øng. Khi ng¾n m¹ch, E−=R−.I− v× R− rÊt bÐ nªn ®Ó I−=(1,25-1,5)I®m th× It rÊt bÐ nªn m¹ch tõ kh«ng b¶o hßa do vËy quan hÖ I− = f(It) lμ ®−êng th¼ng. §−êng 1 m¸y ch−a khö tõ; ®−êng 2 m¸y ®· khö tõ. c) Tam gi¸c ®Æc tÝnh. Trªn cïng 1 trôc täa ®é vÏ c¸c ®−êng ®Æc tÝnh kh«ng t¶i (1) vμ ®Æc tÝnh ng¾n m¹ch (2), h×nh 6.4. Tõ Inm = I®m chiÕu sang (2) vμ chiÕu xuèng trôc It, ta ®−îc It = OC. Dßng It nμy H×nh 6.4 Dùng tam gi¸c ®Æc tÝnh: a) khi ph¶n H×nh 6.3 §Æc tÝnh ng¾n øng phÇn gåm 2 phÇn: OD ®Ó sinh ra Enm = AD = BC, phÇn cßn l¹i DC = AB ®Ó kh¾c phôc ph¶n øng phÇn øng lóc ng¾n m¹ch. Ta gi¸c ABC cã c¹nh AB vμ BC ®Òu tû lÖ víi I gäi lμ tam gi¸c ®Æc tÝnh h×nh 6.4a. Víi m¸y kÝch thÝch hæn hîp d©y quÊn kÝch thÝch nèi tiÕp ®−îc nèi thuËn, bï thõa th× c¹nh AB n»m bªn ph¶i c¹nh BC, h×nh 6.4b. 1. M¸y ph¸t ®iÖn 1 chiÒu kÝch tõ ®éc lËp. a) §Æc tÝnh ngoμi U=f(I) khi It=Cte, n=Cte. Theo ph−¬ng tr×nh ®iÖn ¸p m¸y ph¸t ®iÖn 1 chiÒu U = E - R−I− nªn khi I t¨ng, R−I− t¨ng vμ ph¶n øng phÇn øng t¨ng, nªn E gi¶m xuèng, cuèi cïng lμ U gi¶m xuèng. U 0 − U dm ΔU dm % = 100 = (5 − 10)% U dm - X©y dùng ®Æc tÝnh ngoμi b»ng ph−¬ng ph¸p vÏ: Trªn hÖ trôc täa ®é UOIt vÏ ®Æc tÝnh U = f(It). Trªn trôc It lÊy It = OP = Cte, ®Æt tam gi¸c ®Æc tÝnh H×nh 6.5 §Æc tÝnh ngoμi m¸y ph¸t ABC cã c¸c c¹nh AB vμ BC tû lÖ víi I®m , sao cho ®Ønh A n»m trªn ®Æc tÝnh kh«ng t¶i, c¹nh BC n»m trªn M¸y ®iÖn 2 47
®−êng PP' th× ®o¹n PC = U khi I = I®m. Dãng sang hÖ trôc UOI ta ®−îc ®iÓm D' cña ®Æc tÝnh ngoμi. Tõ ®©y ta t×m tiÕp ®−îc c¸c ®iÓm D''.. kh¸c, h×nh 6.6. Chøng minh: Khi kh«ng t¶i I = 0, dßng kÝch tõ It = OP ®Ó sinh ra E = U0 = PP' = OD. Khi t¶i ®Þnh møc I = I®m , dßng kÝch tõ chØ cßn l¹i phÇn It0 = OQ v× nã ®· mÊt ®i phÇn QP = AB ®Ó kh¾c phôc ph¶n øng phÇn øng. Nh− vËy s.®.® c¶m øng ®−îc trong dq phÇn øng b©y giê lμ E− = QA = PB. §iÖn ¸p trªn ®Çu cùc sÏ lμ U = E− - R−I− = PB - BC = PC. Thùc tÕ do m¹ch tõ cã b¶o hßa H×nh 6.6 §Æc tÝnh ngoμi x©y dùng theo ph−¬ng nªn ®−êng ®Æc tÝnh ngoμi thùc nghiÖm lμ ®−êng ®øt nÐt, n»m d−íi. b) §Æc tÝnh ®iÒu chØnh It = f(I) khi U=Cte, n = Cte. §Æc tÝnh ®iÒu chØnh cho biÕt h−íng cÇn ph¶i ®iÒu chØnh It nh− thÕ nμo ®Ó gi÷ cho U = Cte. Th−êng tõ kh«ng t¶i ®Õn t¶i I®m ®Ó gi÷ U = U®m dßng It ph¶i t¨ng tõ (15-25)%, h×nh 6.7. X©y dùng ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh b»ng ph−¬ng ph¸p vÏ: VÏ ®Æc tÝnh kh«ng t¶i, trªn trôc OU lÊy U = U®m = OF. KÎ ®−êng FD song song víi trôc hoμnh, c¾t ®Æc tÝnh kh«ng t¶i t¹i ®iÓm M. Tõ M h¹ vu«ng gãc víi H×nh 6.7 §Æc tÝnh ®iÒu trôc hoμnh x¸c ®Þnh ®−îc ®iÓm M' øng víi dßng kÝch tõ It0 khi kh«ng t¶i I = 0. Trªn ®−êng FD ta ®Æt tam gÝac ®Æc tÝnh øng víi I = I®m, sao cho ®Ønh A n»m trªn ®Æc kh«ng t¶i, ®Ønh C n»m trªn ®−êng FD vμ BC// OU. Tõ ®iÓm C ta x¸c ®Þnh ®−îc ®iÓm N, th× ON = It®m, øng víi I®m. Cø lμm nh− vËy ta x©y dùng ®−îc ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh, h×nh 6.8. §−êng ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh thùc nghiÖm lμ ®−êng ®øt nÐt do cã ¶nh h−ëng cña b¶o hßa. 2. M¸y ph¸t ®iÖn 1 chiÒu kÝch tõ song song. a) §iÒu kiÖn tù kÝch thÝch. Tõ ®−êng ®Æc tÝnh kh«ng t¶i ta thÊy, khi m¸y ®iÖn 1 chiÒu ngõng ho¹t ®éng, trong lái thÐp cùc tõ chÝnh, H×nh 6.8 Dùng tam gi¸c g«ng tõ vÉn cßn mét l−îng tõ th«ng d−. Khi quay m¸y ®Õn tèc ®é ®Þnh møc n = n®m, ban ®Çu It = 0, lóc nμy ®Çu cùc cña m¸y ph¸t vÉn cã mét ®iÖn ¸p do φd− c¶m øng nªn, U = Ed− = (2-3)%U®m. NÕu m¹ch kÝch tõ ®−îc nèi kÝn trong nã sÏ M¸y ®iÖn 2 48
cã dßng ®iÖn kÝch tõ It0 ch¹y qua. Dßng It0 sinh ra tõ th«ng kÝch tõ ®Çu tiªn φd−. NÕu φt0 cïng chiÒu víi φd− th× ®iÖn ¸p ®Çu cùc cña m¸y ph¸t sÏ t¨ng tr−ëng, qu¸ trÝnh thμnh lËp ®iÖn ¸p sÏ ®−îc thiÕt lËp. NÕu φt0 ng−îc chiÒu víi φd− chóng sÏ triÖt tiªu nhau vμ m¸y kh«ng tù kÝch ®−îc. §iÖn ¸p x¸c lËp ®Çu cùc m¸y ph¸t lμ giao ®iÓm cña ®−êng ®Æc tÝnh tõ hãa cña m¹ch tõ vμ ®−êng ®Æc tÝnh Vol- Ampe cña m¹ch kÝch thÝch, h×nh 6.9. Tõ ®ã ta cã tgα = U/It = Rt. NÕu Rt qu¸ lín th× ®iÖn ¸p sÏ x¸c lËp t¹i ®iÓm øng víi Ed−. VËy ®iÒu kiÖn ®Ó m¸y tù kÝch lμ: H×nh6.9 qu¸ tr×nh - M¸y ph¶i cã tõ d− - ChiÒu quay cña m¸y ph¶i phï hîp ®Ó φt0 cïng chiÒu víi φd− - Rt ®ñ nhá ®Ó U ®¹t gi¸ trÞ yªu cÇu. b) §Æc tÝnh ngoμi U=f(I) khi Rt=Cte, n=Cte. D¹ng cña ®Æc tÝnh ngoμi nh− h×nh 6.10, ®−êng 1 cña m¸y ph¸t kÝch thÝch song song, ®−êng 2 cña m¸y kÝch thÝch ®éc lËp. Ta thÊy ®−êng 1 dèc h¬n ®−êng 2 ®ã lμ v×, víi m¸y ph¸t kÝch thÝch song song, khi t¶i t¨ng (I t¨ng), ngoμi 2 nguyªn nh©n lμ cho ®iÖn ¸p ®Çu cùc gi¶m xuèng lμ: - Sôt ¸p trªn R−I t¨ng - Ph¶n øng phÇn øng t¨ng lμm E gi¶m Nã cßn nguyªn nh©n thø 3 lμ khi U gi¶m th× It = U/Rt H×nh 6.10 §Æc tÝnh sÏ gi¶m, dÉn tíi φt gi¶m vμ E gi¶m nhiÒu. Tõ ®−êng ®Æc tÝnh ta thÊy khi t¶i t¨ng ®Õn mét gi¸ trÞ tíi h¹n Ith øng víi ®iÓm K th× sau ®ã ®iÖn ¸p tôt nhanh vÒ zÐro, víi dßng ®iÖn ng¾n m¹ch x¸c lËp I0 øng víi Ed−. §iÓm K lμ ®iÓm øng víi ®iÓm chím b¶o hßa trªn ®−êng ®Æc tÝnh kh«ng t¶i, sau ®ã lμ phÇn tuyÕn tÝnh nªn ®iÖn ¸p sÏ gi¶m nhanh. §Æc tÝnh ngoμi cña m¸y ph¸t kÝch thÝch song song x©y dùng theo ph−¬ng ph¸p vÏ nh− trªn h×nh 6.11. V× ë m¸y ph¸t kÝch thÝch song song It H×nh 6.11 §Æc tÝnh ngoμi x©y dùng theo ph−¬ng phô thuéc vμo U nªn ®−êng U = RtIt lμ ®−êng 0P ®i qua gèc täa ®é. b) §Æc tÝnh ®iÒu chØnh It = f(I) khi U=Cte, n = Cte. V× viÖc ®iÒu chØnh dßng ®iÖn It kh«ng phô thuéc nguån kÝch tõ lÊy tõ ®©u nªn ®−êng ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh cña m¸y ph¸t kÝch thÝch song song còng gièng nh− m¸y ph¸t kÝch thÝch nèi tiÕp, tuy nhiªn do ®iÖn ¸p cña MF kÝch thÝch song song thay ®æi nhiÒu h¬n nªn It ph¶i ®iÒu chØnh nhiÒu h¬n. M¸y ®iÖn 2 49
3. M¸y ph¸t ®iÖn 1 chiÒu kÝch thÝch hæn hîp. M¸y ph¸t ®iÖn 1 chiÒu kÝch thÝch hæn hîp cã 2 d©y quÊn kÝch thÝch lμ song song vμ nèi tiÕp. Tuú theo c¸ch nèi d©y quÊn nèi tiÕp mμ tõ tr−êng kÝch thÝch cña 2 d©y quÊn cã thÓ cïng chiÒu (nèi thuËn) hoÆc ng−îc chiÒu (nèi ng−îc). Nèi ng−îc chØ dïng cho m¸y ph¸t hμn ®iÖn 1 chiÒu. a) §Æc tÝnh ngoμi U = f(I) khi n = Cte Cuén d©y kÝch tõ nèi tiÕp cã thÓ nèi thuËn hoÆc nèi ng−îc, nªn d¹ng c¸c ®Æc tÝnh ngoμi nh− H×nh 6.12 §Æc tÝnh ngoμi MF- h×nh 6.12. §−êng 1, nèi thuËn, bï thõa; ®−êng 2, nèi thuËn, bï ®ñ; ®−êng 3, kÝch thÝch song song; ®−êng 4, nèi ng−îc Ph−¬ng ph¸p dùng ®Æc tÝnh ngoμi tõ ®Æc tÝnh kh«ng t¶i vμ tam gi¸c ®Æc tÝnh t−¬ng tù nh− m¸y ph¸t kÝch thÝch song song. Trªn h×nh 6.13, ®−êng (1) lμ ®Æc tÝnh kh«ng t¶i, ®−êng (2) lμ lμ quan hÖ U = rtIt, ®−êng (3) lμ ®iÖn ¸p r¬i trªn R−I−. Giao ®iÓm cña ®−êng (1) vμ (2) lμ ®iÓm M øng víi I− = 0 dãng sang trôc tung ta ®−îc U0, ®iÖn ¸p lóc kh«ng t¶i. Tam gi¸c ABC øng víi I®m vμ tr−êng H×nh 6.13 §Æc tÝnh ngoμi theo ph−¬ng hîp bï thõa. Cho ABC tÞnh tiÕn theo ®−êng th¼ng 2, sao cho A' n¨m trªn ®−êng (1), C' n»m trªn ®−êng (2) th× G0C' = U®m, dãng sang bªn tr¸i c¾t ®−êng I®m cho ta ®iÓm D lμ ®iÓm cña ®Æc tÝnh ngoμi øng víi I®m. Lμm t−¬ng tù víi tam gi¸c A1B1C1 øng víi I®m/2 ta B ®−îc ®iÓm D1 Nèi c¸c ®iÓm U0, D1, D ta ®−îc ®Æc tÝnh ngoμi. Khi cÇn bï ®iÖn ¸p trªn ®−êng d©y t¶i ta t¨ng dßng kÝch tõ nèi tiÕp vμ ®Æc tÝnh ngoμi lμ ®−êng ®øt nÐt (øng víi ®iÓm D') b) §Æc tÝnh ®iÒu chØnh It = f(I) khi U=Cte, n = Cte. §Æc tÝnh ®iÒu chØnh cña m¸y kÝch tõ hæn hîp nh− h×nh H×nh 6.14 §Æc tÝnh 6.14 víi ®−êng 1, nèi thuËn, bï ®ñ; ®−êng 2, nèi thuËn, bï ®iÒu chØnh m¸y P§1C kÝch thõa; ®−êng 3, nèi ng−îc 10.3 M¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu lμm viÖc song song. 1. §iÒu kiÖn ghÐp song song c¸c m¸y ph¸t. Gi¶ sö m¸y ph¸t 1 ®ang ph¸t ®iÖn lªn thanh c¸i, ta cÇn ghÐp m¸y ph¸t 2 vμo lμm viÖc song song víi m¸y 1, h×nh 6.15. §Ó viÖc ghÐp ®−îc thuËn lîi th× ph¶i ®¶m b¶o c¸c ®iÒu kiÖn sau: 1. Cùc tÝnh cña m¸y ph¸t ph¶i nèi ®óng cùc tÝnh cña thanh c¸i 2. S.®.® cña m¸y ph¸t b»ng ®iÖn ¸p cña thanh c¸i (E2 = U) 3. Víi m¸y kÝch tõ hæn hîp cÇn ph¶i cã d©y c©n b»ng ®iÖn thÕ M¸y ®iÖn 2 50
§iÒu kiÖn thø nhÊt b¾t buéc ph¶i ®¶m b¶o: nÕu kh«ng khi nèi m¸y 2 vμo l−íi th× c¶ hai m¸y ®Òu bÞ ng¾n m¹ch. §iÒu kiÖn thø 2 nÕu kh«ng ®¶m b¶o: khi ghÐp m¸y 2 vμo l−íi th× hoÆc lμ m¸y 2 sÏ ph¶i nhËn t¶i ®ét ngét (nÕu E2 > U), hoÆc lμ m¸y 2 sÏ chuyÓn sang lμm viÖc theo chÕ ®é ®éng c¬ (nÕu E2 < U). §iÒu kiÖn thø 3 nÕu kh«ng ®¶m b¶o: M¸y kÝch tõ hæn hîp, cuén kÝch tõ nèi tiÕp th−êng ®−îc nèi thuËn. Do ®ã nÕu khi H×nh 6.15 M¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu lμm viÖc vËn hμnh v× mét lý do nμo ®ã gi¶ sö tèc ®é cña m¸y 1 t¨ng lªn, lóc ®ã s.®.® E1 t¨ng lªn, th× I1 t¨ng lªn vμ E1 tiÕp tôc t¨ng. Cø nh− thÕ cho ®Õn khi m¸y 1 dμnh hÕt t¶i vμ bÞ qu¸ t¶i, cßn m¸y 2 chuyÓn sang lμm viÖc ë chÕ ®é ®éng c¬. 2. Ph©n phèi vμ chuyÓn t¶i gi÷a c¸c m¸y ph¸t. Gi¶ sö m¸y ph¸t 1 ®ang lμm viÖc víi t¶i I, cã ®Æc tÝnh ngoμi, ®−êng (1) trªn h×nh vÏ. NÕu m¸y ph¸t 2 cã ®Æc tÝnh ngoμi d¹ng nh− ®−êng (2), ta cÇn chuyÓn t¶i tõ m¸y 1 qua m¸y 2, qu¸ tr×nh ®−îc tiÕn hμnh nh− sau: T¨ng kÝch tõ cña m¸y 2 ®Ó ®Èy ®−êng (2) lªn phÝa trªn, ®ång thêi gi¶m kÝch tõ cña m¸y (1) ®Ó h¹ thÊp ®−êng (1) xuèng, sao cho U = Cte vμ I = I1 + I2. NÕu muèn chuyÓn toμn bé t¶i sang m¸y 2 ta cø tiÕn hμnh nh− trªn, cho ®Õn khi E1 = U, th× c¾t h¼n m¸y 1 ra khái l−íi vμ m¸y 2 sÏ mang t¶i toμn bé, h×nh 6.16 Chó ý r»ng:NÕu ta gi¶m It1 qua nhanh mμ E1 < U th× m¸y 1 sÏ chuyÓn sang lμm viÖc ë chÕ H×nh 6.16 Ph©n phèi t¶i gi÷a ®é ®éng c¬. §iÒu nμy rÊt nguy hiÓm nÕu c¸c m¸y ph¸t ®−îc kÐo b»ng ®éng c¬ nhiÖt. Tõ h×nh 6.16 ta nhËn thÊy r»ng muèn sù ph©n phèi t¶i gi−òa c¸c m¸y hîp lý vμ thuËn lîi th× c¸c m¸y ph¶i cã ®Æc tÝnh ngoμi cã ®é dèc nh− nhau. M¸y ®iÖn 2 51