Bài giảng Kỹ thuật điện - Chương 4 Máy điện đồng bộ

KỸ THUẬT ĐIỆN CHƯƠNG 4 – MÁY ĐiỆN ĐỒNG BỘ Định nghĩa, công dụng, cấu tạo1 Nguyên lý làm việc của máy phát đồng bộ2 Phản ứng phần ứng trong máy điện đồng bộ3 Phương trình điện trong máy điện đồng bộ4 5 Công suất điện từ và mômen điện từ Sự làm việc song song của máy phát đồng bộ6 Bộ môn TBĐ - ĐT 1 Động cơ đồng bộ7 KỸ THUẬT ĐIỆN 4.1 – Định nghĩa, công dụng, cấu tạo Bộ môn TBĐ - ĐT 2 1. Định nghĩa n = n1 2. Công dụng Chủ yếu dùng làm máy phát 3. Cấu tạo * Stator (phần ứng): Giống stator máy điện KĐB KỸ THUẬT ĐIỆN 4.1 – Định nghĩa, công dụng, cấu tạo Bộ môn TBĐ - ĐT 3 3. Cấu tạo - Dây quấn rotor: dây quấn kích từ  dòng 1 chiều Ikt từ thông chính trong máy * Rotor (phần cảm): Là 1 nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện 1 chiều - Lõi thép rotor : thép khối a. Roto cực ẩn p = 1 b. Roto cực lồi p  2 KỸ THUẬT ĐIỆN 4.1 – Định nghĩa, công dụng, cấu tạo Bộ môn TBĐ - ĐT 4 3. Cấu tạo * Nguồn kích từ: máy phát 1 chiều / chỉnh lưu có điều khiển / acqui KỸ THUẬT ĐIỆN 4.2 – Nguyên lý hoạt động của máy phát đồng bộ Bộ môn TBĐ - ĐT 5 Roto quay với tốc độ n.  Từ trường quay với tốc độ n. Thanh dẫn dqkwfE ....44,4 00  60 .np f  Dây quấn stator nối với tải  dòng điện  sinh ra từ thông quay với tốc độ n1 n = n1 KỸ THUẬT ĐIỆN 4.3 – Phản ứng phần ứng trong máy điện ĐB Bộ môn TBĐ - ĐT 6 * Phản ứng phần ứng (pưpư) là tác động của từ trường phần ứng lên từ trường tổng trong khe hở kk. * Từ trường dọc trục (d): là từ trường dọc theo trục của từ trường chính roto * Từ trường ngang trục (q): là từ trường vuông góc với trục của từ trường chính roto - Xét mô hình máy điện ĐB: d q ư N S KỸ THUẬT ĐIỆN 4.3 – Phản ứng phần ứng trong máy điện ĐB Bộ môn TBĐ - ĐT 7 a. Tải thuần trở  = 0 N S d q nfnđc S 0 ư E0Iưq  Phản ứng phần ứng ngang trục khử từ 0  Sđđ E0 giảm b. Tải thuần cảm N S 0 ư E0 Iưd  = 90  Phản ứng phần ứng dọc trục khử từ 0  Sđđ E0 giảm nhiều hơn trường hợp tải thuần trở KỸ THUẬT ĐIỆN 4.3 – Phản ứng phần ứng trong máy điện ĐB Bộ môn TBĐ - ĐT 8 a. Tải thuần trở  = 0 N S d q nfnđc S 0 ư E0Iưq  Phản ứng phần ứng ngang trục khử từ 0  Sđđ E0 giảm KỸ THUẬT ĐIỆN 4.3 – Phản ứng phần ứng trong máy điện ĐB Bộ môn TBĐ - ĐT 9 b. Tải thuần cảm  = 90 N S d q nfnđc S 0 ư E0 Iưd  Phản ứng phần ứng dọc trục khử từ 0  Sđđ E0 giảm nhiều hơn trường hợp tải thuần trở KỸ THUẬT ĐIỆN 4.3 – Phản ứng phần ứng trong máy điện ĐB Bộ môn TBĐ - ĐT 10 c. Tải thuần dung  = -90 N S d q nfnđc S 0 ư E0 Iưd  Phản ứng phần ứng dọc trục trợ từ 0  Sđđ E0 tăng d. Tải điện cảm 0 <  < 90  Phản ứng phần ứng vừa dọc trục vừa ngang truc khử từ N S 0 ư E0 Iư Iưd Iưq 0  Sđđ E0 giảm KỸ THUẬT ĐIỆN 4.3 – Phản ứng phần ứng trong máy điện ĐB Bộ môn TBĐ - ĐT 11 c. Tải thuần dung  = -90 N S d q nfnđc S 0 ư E0 Iưd  Phản ứng phần ứng dọc trục trợ từ 0  Sđđ E0 tăng KỸ THUẬT ĐIỆN 4.3 – Phản ứng phần ứng trong máy điện ĐB Bộ môn TBĐ - ĐT 12 d. Tải điện cảm 0 <  < 90 N S d q nfnđc S 0 ư E0 Iư  Phản ứng phần ứng vừa dọc trục vừa ngang truc khử từ 0  Sđđ E0 giảm Iưd Iưq KỸ THUẬT ĐIỆN 4.5 – Phương trình điện trong máy điện đồng bộ Bộ môn TBĐ - ĐT 13 Dây quấn stato: d q nfnđc S dqkwfE ....44,4 00  qd III   dI  sinh ra từ thông ud đặc trưng bởi udX qI  sinh ra từ thông uq đặc trưng bởi uqX I  sinh ra từ thông t đặc trưng bởi tX RIXIjXIjXIjEU tuqqudd   uduq XXR , )()( tuqqtudd XXIjXXIjEU   tudd XXX  Điện kháng tản đồng bộ dọc trục tuqq XXX  Điện kháng tản đồng bộ ngang trục KỸ THUẬT ĐIỆN Bộ môn TBĐ - ĐT 14 d q nfnđc S qqdd XIjXIjEU   Phương trình điện của máy điện ĐB cực lồi Với máy điện ĐB cực ẩn: dbd qX X X  đbXIjEU   Phương trình điện của máy điện ĐB cực ẩn 4.4 – Phương trình điện trong máy điện ĐB KỸ THUẬT ĐIỆN Bộ môn TBĐ - ĐT 15 a. Công suất điện từ: cos...3 IUPdt  - Đồ thị véctơ của máy điện ĐB  E dd XjI qq XjI  U     I qI  qI   Là góc phụ tải (giữa e và u) )cos(cos    sin.sincos.cos  )sinsincoscos(3  IIUPdt  q q X U II   sin cos  d d X UE II   cos sin    2sin 11 2 3sin3 2          dqd dt XX U X UE P 4.5 – Công suất điện từ và mômen điện từ KỸ THUẬT ĐIỆN Bộ môn TBĐ - ĐT 16 Gọi:  E dd XjI qq XjI  U     I qI  qI   2sin 11 2 3sin3 2          dqd dt XX U X UE P sin3 d coban X UE P  2sin 11 2 3 2          dq phu XX U P MF 020đm ĐC 030đm 4.5 – Công suất điện từ và mômen điện từ cos...3 IUPdt   Là góc phụ tải (giữa e và u) KỸ THUẬT ĐIỆN Bộ môn TBĐ - ĐT 17 b. Mômen điện từ: 1 đt đt P M  p f.2 1        2sin 11 2 3sin3 1 2 1          dqd dt XX U X UE M 4.5 – Công suất điện từ và mômen điện từ KỸ THUẬT ĐIỆN Bộ môn TBĐ - ĐT 18 1. Điện áp các pha phải bằng nhau 4.6 – Sự làm việc song song của máy phát ĐB 2. Cùng tần số f1 = f2 3. Cùng thứ tự pha MF2 VF fF VL fL MF1 AL CL BL AF CF BF L F KỸ THUẬT ĐIỆN Bộ môn TBĐ - ĐT 19 1. Nguyên lý làm việc: 4.7 – Động cơ đồng bộ .. 2. Mở máy động cơ đồng bộ - Động cơ đồng bộ không tự mở máy được  Cần có biện pháp mở máy (1) Dựa vào nguyên lý động cơ không đồng bộ (2) Mở máy bằng động cơ phụ KỸ THUẬT ĐIỆN Bộ môn TBĐ - ĐT 20 3. Điều chỉnh hệ số công suất cos của đc ĐB: 4.7 – Động cơ đồng bộ  E   U  I 3. . .cosdtP U I const  đbU E j I X      Thiếu kích từ Quá kích từ .cosI const  sin3 d coban X UE P 