Điện - Điện Tử - Chương 8: Máy phát điện đồng bộ 3 pha

CHƯƠNG 8MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ 3 PHA8.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ BA PHA.Một số thông số của máy phát điện 3 pha.- S (kVA)- nđm (vòng/phút)- fđm (Hz)- Uđm(V, kV)- Iđm(A, kA)- Cosj- Iktđm(A,)Điện áp định mức được viết theo điện áp dâyDòng điện định mứcTần số định mứcHệ số công suất định mứcDòng điện kích từ định mức Công suất - được viết theo công suất biểu kiếnTốc độ quay định mức- Uktđm(V)Điện áp kích từ định mức8.2 CẤU TẠO MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ8.2.1 Stator:8.2.2 Rotor:giống như stator của máy điện không đồng bộ Có hai loại rotor: rotor cực ẩn và rotor cực lồi Mặt cắt của rotorRotorb) Rôto cực ẩnLoại rôto cực ẩn được dùng trong máy phát kéo bởi tuốc bin vận tốc nhanh (tuốc bin nhiệt điện). Máy phát rotor cực ẩnRotora) Rôto cực lồi Loại rôto cực lồi được dùng trong máy phát kéo bởi tuốc bin vận tốc chậm (tuốc bin thủy điện). Máy phát rotor cực lồic) Bộ kích từ Dây quấn kích từ trên rôto được cung cấp dòng một chiều để tạo ra từ thông không đổi theo thời gian 8.2 CẤU TẠO MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ8.2 CẤU TẠO MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘc) Bộ kích từ 8.3 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ.Eo= 4,44fkdqw1o f tần số của sức điện động 8.3 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ.Sức điện động phaw1 số vòng dây một phakdq hệ số dây quấn, fo từ thông cực từ rotor.Tần số được tính theo công thức8.4 PHẢN ỨNG PHẦN ỨNG CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ f0E0Sức điện động được sinh ra bởi từ thông, thì sức điện động sẽ trễ pha so với từ thông một góc 900f1I1Từ thông được sinh ra bởi dòng điện, thì từ thông sẽ cùng phương với dòng điện8.5.2 Phương trình điện áp của máy phát điện cực ẩn. Đối với máy phát điện cực ẩn là trường hợp đặc biệt của cực lồi trong đó Xd = Xq gọi là điện kháng đồng bộ Xdb Đặc tính góc – công suất ở trạng thái xác lập máy cực từ ẩnĐặc tính góc – công suất ở trạng thái xác lập máy cực từ ẩnĐặc tính góc – công suất ở trạng thái xác lập máy cực từ ẩn8.5 MÔ HÌNH TOÁN CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ8.5.1 Phương trình điện áp của máy phát điện đồng bộ cực lồiIqIdjqysđđ đồng bộ ngang trục sđđ đồng bộ dọc trục f0=8.6 CÔNG SUẤT ĐIỆN TỪ CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ CỰC LỒI.8.6.1 Công suất tác dụng - Công suất tác dụng của máy phát cung cấp cho tải làP = mUIcosj Trong đó: U,I là điện áp pha, dòng điện pha, m là số pha Theo đồ thị hình 8.5 ta thấy j = y - q do đó: P = mUIcosj = mUIcos(y- q) = mUIcosy.cosq + mUIsiny.sinq Vì I.cosy = Iq và I.siny = Id theo đồ thị véctơ hình 8.5 a rút ra Hình 8.5Thế biểu thức của Id và Iq vào phương trình công suất điện từ, bỏ qua tổn hao và sau một vài biến đổi đơn giản ta có:Ta nhận thấy công suất điện từ gồm 2 thành phần Thành phần do dòng điện kích từ tạo nên tỷ lệ với sinq. Đó là thành phần công suất chủ yếu của máy phát Thành phần không phụ thuộc vào dòng điện kích từ và chỉ xuất hiện khi 8.6 CÔNG SUẤT ĐIỆN TỪ CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ CỰC LỒI.Đặc tính P = f(q) gọi là đặc tính góc công suất - Máy phát làm việc ổn định khi q trong khoảng - khi tải định mức 8.6 CÔNG SUẤT ĐIỆN TỪ CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ CỰC LỒI.8.6.2 Công suất phản kháng Công suất phản kháng của máy phát đồng bộ:Q = mUIsinj = mUIsin(y- q) = mUIsiny.cosq - mUIcosy.sinq Từ đồ thị véctơ hình 8.5 ta có Thay các phương trình vào ta có 8.6 CÔNG SUẤT ĐIỆN TỪ CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ CỰC LỒI.8.6.3 Điều chỉnh công suất tác dụng và công suất phản kháng a) Điều chỉnh công suất tác dụng. Máy phát biến đổi cơ năng thành điện năng, vì thế muốn điều chỉnh công suất tác dụng P, phải điều chỉnh công suất cơ của động cơ sơ cấp (tuabin hơi hoặc tuabin khí)b) Điều chỉnh công suất phản kháng Ta có công suất phản kháng tính theo điện áp phát ra, sức điện động, điện kháng đồng bộ và góc công suất: Nếu giữ U, f và P không đổi thì - Eo­cosq U thì Q > 0 Khi Q 0 máy phát phát công suất phản kháng cho lưới điện, máy quá kích từ hay kích từ dư. 8.6.3 Điều chỉnh công suất tác dụng và công suất phản kháng Khi Q = 0 máy phát không nhận cũng không phát công suất phản kháng cho lưới điện, máy phát kích từ vừa đủ. Nếu8.7 ĐẶC TUYẾN CỦA MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ.8.7.1 Đặc tuyến không tải Mối quan hệ giữa dòng kích từ và điện áp phát raIktE00Đặc tuyến ngoài và đặc tuyến điều chỉnhĐặc tuyến ngoài miêu tả mối quan hệ giữa điện áp phát ra và dòng tải.EE0It0IktIt0Đặc tuyến điều chỉnh miêu tả mối quan hệ giữa dòng kích từ và dòng tải.Tải CTải RTải LTải CTải RTải LĐộ biến thiên điện áp %Máy phát đồng bộ làm việc song songHoà đồng bộ máy phát vào hệ thốngĐúng thứ tự pha, đúng điện áp nhưng khác tần số.R’T’S’RTSR’T’S’RTSR’T’S’RTSR’T’S’RTSĐúng điện áp, khác thứ tự pha và khác tần sốR’S’T’RTSR’S’T’RTSR’S’T’RTS2 hay nhiều máy phát kết nối song song cùng cung cấp cho tải.QtPtStjtP2Q2P1Q1Tải Z có các thông số:Theo định luật bảo toàn công suất:Tính công suất biểu kiến và hệ số công suất cho mỗi máyQtPtStjtP2Q2P1Q1j1P1Q1S1P2Q2S2j2Tính hệ số công suất cho máy 1Tính hệ số công suất cho máy 2