Giới thiệu khái quát về máy phát điện đồng bộ xoay chiều& về hệ thống kích từ

Chia sẻ: Nguyen Van Dau | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

Thêm vào BST

Báo xấu

1.889
lượt xem 845
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Máy phát điện xoay chiều có tốc độ quay rôto n bằng tốc độ quay của từ tr-ờng n1 gọi là máy phát điện đồng bộ. ở chế độ xác lập máy phát điện đồng bộ có tốc độ quay rôto luôn không đổi khi tải thay đổi. I.2 Cấu tạo máy phát điện đồng bộ Cấu tạo máy phát điện đồng bộ gồm hai bộ phận chính là xtato và rôto. Trên hình I-1 vẽ mặt cắt ngang trục máy. Trong đó 1: lá thép xtato; 2: dây quấn xtato; 3: lá thép rôto; 4: dây quấn rôto. Xtato và Roto...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giới thiệu khái quát về máy phát điện đồng bộ xoay chiều& về hệ thống kích từ

Giíi thiÖu kh¸I qu¸t vÒ m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé xoay chiÒu& vÒ hÖ thèng kÝch tõ . I. Giíi thiÖu vÒ m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé xoay chiÒu: I.1 §Þnh nghÜa: M¸y ph¸t ®iÖn xoay chiÒu cã tèc ®é quay r«to n b»ng tèc ®é quay cña tõ tr-êng n1 gäi lµ m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé. ë chÕ ®é x¸c lËp m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé cã tèc ®é quay r«to lu«n kh«ng ®æi khi t¶i thay ®æi. I.2 CÊu t¹o m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé CÊu t¹o m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé gåm hai bé phËn chÝnh lµ xtato vµ r«to. Trªn h×nh I-1 vÏ mÆt c¾t ngang trôc m¸y. Trong ®ã 1: l¸ thÐp xtato; 2: d©y quÊn xtato; 3: l¸ thÐp r«to; 4: d©y quÊn r«to.
Xtato vµ Roto cña m¸y ®ång bé cùc Èn. R«to cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé cùc tõ cùc låi. I.3 Nguyªn lÝ lµm viÖc cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé Cho dßng ®iÖn kÝch tõ (dßng ®iÖn mét chiÒu) vµo d©y quÊn kÝch tõ sÏ t¹o nªn tõ tr-êng r«to. Khi quay r«to b»ng ®éng c¬ s¬ cÊp, tõ tr-êng cña r«to sÏ c¾t d©y quÊn phÇn øng xtato vµ c¶m øng søc ®iÖn ®éng xoay chiÒu h×nh sin, cã trÞ sè hiÖu dông lµ: Eo = 4,44fW1kgqo
Trong ®ã: Eo , w1, kdq, o : Søc ®iÖn ®éng pha, sè vßng d©y mét pha, hÖ sè d©y quÊn, tõ th«ng cùc tõ roto. NÕu r«to cã p ®«i cùc, khi r«to quay ®-îc mét vßng, s®® phÇn øng sÏ biÕn thiªn p chu kú. Do ®ã nÕu tèc ®é quay cña r«to lµ n (v/s), tÇn sè f cña s®® sÏ lµ: f = p.n 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 nhau gãc pha 1200. Khi d©y quÊn stato nèi víi t¶i, trong c¸c sÏ cã dßng ®iÖn ba pha. Gièng nh- ë m¸y ph¸t ®iÖn kh«ng ®ång bé, dßng ®iÖn ba pha trong ba d©y quÊn sÏ t¹o nªn 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 lµ m¸y ®iÖn ®ång bé. I.4 Ph¶n øng phÇn øng cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé Khi m¸y ph¸t ®iÖn lµm viÖc, tõ tr-êng cña cùc tõ r«to 0 c¾t d©y quÊn stato c¶m øng ra s®® E0 chËm pha so víi tõ th«ng 0 gãc 900 (h×nh A-4a). D©y quÊn stato nèi víi t¶i sÏ t¹o nªn dßng ®iÖn I cung cÊp cho t¶i. Dßng ®iÖn I trong d©y quÊn stato t¹o nªn tõ tr-êng quay gäi lµ tõ tr-êng phÇn øng  quay ®ång bé víi tõ tr-êng cña cùc tõ 0. Gãc lÖch pha gi÷a E0 vµ I do tÝnh chÊt cña t¶i quyÕt ®Þnh. Eo Eo I  =900 o o 90o I N S N  S a) =00 b) =900
H×nh I-4a:pha  = 0, E0 vµ I cïng pha. Dßng ®iÖn I sinh ra tõ tr-êng phÇn øng  cïng pha víi dßng ®iÖn. T¸c dông cña tõ tr-êng phÇn øng  lªn tõ tr-êng cùc tõ 0 theo h-íng ngang trôc, lµm mÐo tõ tr-êng cùc tõ, ta gäi ph¶n øng phÇn øng ngang trôc. Tr-êng hîp t¶i thuÇn c¶m(h×nh I-4b) gãc lÖch pha  = 900, dßng ®iÖn I sinh ra tõ tr-êng phÇn øng  ng-îc chiÒu víi 0 ta gäi lµ ph¶n øng phÇn øng däc trôc khö tõ, cã t¸c dông lµm gi¶m tõ tr-êng tæng. Tr-êng hîp t¶i thuÇn dung  = -900(h×nhI-4c) dßng ®iÖn sinh ra tõ tr-êng phÇn øng , cïng chiÒu víi 0, ta gäi lµ ph¶n øng phÇn øng däc trôc trî tõ, cã t¸c dông lµmg t¨ng tõ tr-êng tæng.
Tr-êng hîp t¶i bÊt kú (h×nhI-4d) ta ph©n tÝch dßng ®iÖn I lµm 2 thµnh phÇn : thµnh phÇn däc trôc Id = Isin vµ thµnh phÇn ngang trôc Iq = Icos, dßng ®iÖn I sinh ra tõ tr-êng phÇn øng võa cã tÝnh chÊt ngang trôc võa cã tÝnh chÊt däc trôc trî tõ hoÆc khö tõ tuú theotÝnh chÊt cña t¶i cã tÝnh chÊt ®iÖn c¶m hoÆc cã tÝnh chÊt ®iÖn dung. I.5 Ph-¬ng tr×nh ®iÖn ¸p cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé cùc låi Khi m¸y ph¸t ®iÖn lµm viÖc, tõ tr-êng cùc tõ 0 sinh ra s®® E0 ë d©y quÊn stato.Khi cã t¶i sÏ cã dßng ®iÖn I vµ ®iÖn ¸p U trªn t¶i. Ta cã ph-¬ng tr×nh c©n b»ng ®iÖn ¸p cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé cùc låi: U = E0 - jidX-d - jidXt - jidX-q - jiqXt = E0 – jid(X-d + Xt) – jiq(X-q + Xt) Gäi X-q + Xt = Xd lµ ®iÖn kh¸ng ®ång bé däc trôc. X-q + Xt = Xq lµ ®iÖn kh¸ng ®ång bé ngang trôc, ta cã thÓ viÕt gän l¹i; U = E0 – jidXd - jiqXq Ph-¬ng tr×nh trªn t-¬ng øng víi ®å thÞ vect¬ ta thÊy gãc lÖch pha ®iÖn ¸p U vµ s®® E0 do t¶i quyÕt ®Þnh.
E0 jIdXd A E0 jIXdb JiqXq U B C  I Iq I      0 0 Id (a) (b) H×nh I-5 §èi víi m¸yph¸t cùc Èn lµ tr-êng hîp ®Æc biÖt cña cùc låi X®b = X® = Xq gäi lµ ®iÖn kh¸ng ®ång bé X®b th× ph-¬ng tr×nh c©n b»ng ®iÖn ¸p cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé cùc Èn cã thÓ viÕt : U = E0 – jiX®b ®å thÞ vect¬ cña nã ®-îc vÏ trªn h×nh I-5b I.6 C«ng suÊt ®iÖn tõ cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé cùc låi I.6.1 C«ng suÊt t¸c dông:
C«ng suÊt t¸c dông cña m¸y ph¸t cung cÊp cho t¶i lµ: P = mUIcos Trong ®ã m lµ sè pha.Theo ®å thÞ vect¬ h×nh I-5a ta thÊy  =  -  do ®ã: Ta cã c«ng suÊt ®iÖn tõ: E0 U2  1 1  P®t = mU sin   m  x   sin 2 Xd 2  q xd   Ta nhËn thÊy c«ng suÊt ®iÖn tõ gåm hai thµnh phÇn(h×nhI-6) mUE 0 Thµnh phÇn sin  do dßng ®iÖnkÝch tõ t¹o nªn tû lÖ víi sin  . Xd §ã lµ thµnh phÇn c«ng suÊt chñ yÕu cña m¸y ph¸t. mU 2  1 1  Thµnh phÇn  x   sin 2 , kh«ng phô thuéc vµo dßng ®iÖnkÝch 2  q xd   tõ vµ chØ xuÊt hiÖn khi xd P®t  xq. §èi víi m¸y cùc Èn P®t Xd = Xq thµnh phÇn nµy b»ng kh«ng. UE 0 m sin  Xd §Æc tÝnh P = f() gäi lµ ®Æc tÝnh gãc c«ng suÊt. M¸y ph¸t lµm viÖc 0 900 1800  æn ®Þnh khi  trong U2 1 1 m (  ) sin 2 kho¶ng 0  /2; khi t¶i H×nh I-6 2 Xq Xd
®Þnh møc  = 200  300. §iÒu chØnh c«ng suÊt t¸c dông. M¸y ph¸t biÕn ®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 (tuabin h¬i hoÆc tuabin khÝ v.v...) I.6.2 C«ng suÊt ph¶n kh¸ng: C«ng suÊt ph¶n kh¸ng cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé lµ: Q = mUIsin = mUIsin(-) = m[UIsin cos - UIcossin] mUE 0 cos  mU 2 Q  X db X db §iÒu chØnh c«ng suÊt ph¶n kh¸ng. Tõ biÓu thøc c«ng su¸t ph¶n kh¸ng trªn mU (E 0 cos   U ) Q X db Gi÷ U, f vµ P kh«ng ®æi th×: Khi Q < 0 (E0cos 0 (E0cos > U) m¸y ph¸t c«ng suÊt ph¶n kh¸ng cung cÊp cho t¶i, m¸y qu¸ kÝch tõ. Nh×n c¸c c«ng thøc trªn, muèn thay ®æi c«ng suÊt ph¶n kh¸ng, ph¶i thay ®æi E0, 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. I.7 §Æc tÝnh ngoµi vµ ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh I.7.1 §Æc tÝnh ngoµi cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé: §Æc tÝnh ngoµi cña m¸y ph¸t ®iÖn lµ quan hÖ ®iÖn ¸p U trªn cùc m¸y ph¸t vµ dßng ®iÖn t¶i I khi tÝnh chÊt t¶i kh«ng ®æi (cost = const) tÇn sè vµ dßng ®iÖn kÝch tõ m¸y ph¸t kh«ng ®æi. Tõ ph-¬ng tr×nh c©n b»ng ®iÖn ¸p (I-5), ta vÏ ®å thÞ vect¬ m¸y ph¸t øng víi c¸c lo¹i t¶i kh¸c nhau. Ta thÊy khi t¶i t¨ng, ®èi víi t¶i c¶m vµ trë, ®iÖn ¸p gi¶m (t¶i c¶m ®iÖn ¸p gi¶m nhiÒu h¬n), ®èi víi t¶i dung ®iÖn ¸p t¨ng. B»ng ®å thÞ ta thÊy r»ng, ®iÖn ¸p m¸y ph¸t phô thuéc vµo dßng ®iÖn vµ ®Æc tÝnh cña t¶i. U U t¶i R-C U0 U0 T¶i R-L U®m 0 I 0 I®m I®m (a) (b) H×nh I-7
H×nh I-7a vÏ ®Æc tÝnh ngoµi cña m¸y ph¸t khi Ikt = const(E0 = const) vµ cost kh«ng ®æi, øng víi c¸c hÖ sè c«ng suÊt kh¸c nhau. Khi t¶i cã tÝnh chÊt c¶m ph¶n øng phÇn øng däc trôc khö tõ lµm tõ th«ng tæng 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 E0 b»ng c¸ch ®iÒu chØnh dßng ®iÖn kÝch tõ vÏ trªn h×nh I-7b. §é biÕn thiªn ®iÖn ¸p ®Çu cùc cña m¸y ph¸t khi lµm viÖc ®Þnh møc so víi khi kh«ng t¶i x¸c ®Þnh nh- sau: U 0  U dm mU dm U%   100% U db 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 X®b kh¸ lín. I.7.2 §Æc tÝnh ®iÒu chØnh: Ikt cos=0,8 §Æc tÝnh ®iÒu chØnh lµ cos=1 quan hÖ gi÷a dßng ®iÖn kÝch I kt®m tõ vµ dßng ®iÖn t¶i khi: cos=-0,8 U = U®m = const. H×nh I-7.c vÏ ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh cña I m¸y ph¸t ®ång bé víi c¸c hÖ H×nh I-7.c sè c«ng suÊt kh¸c nhau. §-êng ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh cho biÕt h-íng ®iÒu chØnh ikt cña m¸y ph¸t ®ång bé ®Ó gi÷ ®iÖn ¸p U ë ®Çu m¸y ph¸t kh«ng ®æi. VÝ dô, t¶i c¶m khi I t¨ng, t¸c dông khö tõ cña ph¶n øng phÇn øng t¨ng
dÉn ®Õn U gi¶m. §Ó gi÷ cho U = const ph¶i t¨ng ikt . Ng-îc l¹i ë t¶i cã tÝnh dung khi I t¨ng muèn U = const ta ph¶i gi¶m ikt . I=0 I.7.3 §Æc tÝnh t¶i U I = I®m §Æc tÝnh t¶i lµ quan hÖ gi÷a ®iÖn ¸p ®Çu cùc m¸y ph¸t víi dßng kÝch tõ khi dßng ®iÖn t¶i I = const, cos=const vµ f = f®m . Víi c¸c trÞ Ikt sè kh¸c nhau cña I vµ cos sÏ cã H×nh I-8 c¸c ®Æc tÝnh t¶i kh¸c nhau. H×nh I-8 tr×nh bµy c¸c ®-êng ®Æc tÝnh t¶i øng víi c¸c gi¸ trÞ cña dßng t¶i I cña m¸y ph¸t ®ång bé.