Chương 5
MÁY PHÁT ĐIỆN MỘT CHIỀU
5.1. ĐẠI CưƠNG
Mặc dù sử dụng phổ biến bộ biến đổi tĩnh và hệ thống điều khiển đã giảm đi
máy phát điện một chiều, nhưng nó vẫn còn được sử dụng làm nguồn trong một
số lãnh vực đòi hỏi phải dùng máy phát điện một chiều làm nguồn như nhà máy
luyện thép, tàu phá băng, công nghiệp điện cơ và máy chải trong ngành dệt và
một vài hệ thống truyền động.
Sau đây ta sẽ nghiên cứu các đặc tính, sự vận hành và quá trình thành lập
điện áp của các loại máy phát điện một chiều.
30 trang |
Chia sẻ: nguyenlinh90 | Lượt xem: 1125 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Giáo trình Máy điện 1 - Phần 5: Máy điện một chiều - Chương 5 Máy phát điện một chiều, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
133
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA ĐIỆN
BỘ MÔN: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP
MÁY ĐIỆN 1
2008
134
Chƣơng 5
MÁY PHÁT ĐIỆN MỘT CHIỀU
5.1. ĐẠI CƢƠNG
Mặc dù sử dụng phổ biến bộ biến đổi tĩnh và hệ thống điều khiển đã giảm đi
máy phát điện một chiều, nhưng nó vẫn còn được sử dụng làm nguồn trong một
số lãnh vực đòi hỏi phải dùng máy phát điện một chiều làm nguồn như nhà máy
luyện thép, tàu phá băng, công nghiệp điện cơ và máy chải trong ngành dệt và
một vài hệ thống truyền động.
Sau đây ta sẽ nghiên cứu các đặc tính, sự vận hành và quá trình thành lập
điện áp của các loại máy phát điện một chiều.
5.2. MÁY PHÁT ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP
Máy phát điện một chiều kích từ độc lập có dòng điện kích từ It do nguồn
một chiều ngoài máy tạo ra, không phụ thuộc dòng điện phần ứng Iư như trên
hình 5.1. Nguồn cung cấp cho mạch kích từ này có thể là một máy phát điện một
chiều khác, bộ chỉnh lưu không điều khiển hoặc chỉnh lưu có điều khiển hoặc
nguồn accqui (nguồn E).
5.2.1. Mạch điện tƣơng đƣơng và các phƣơng trình cân bằng
Các phương trình của máy phát một chiều kích từ độc lập :
Phương trình dòng điện : II æ (5.1a)
Phương trình điện áp :
+ Mạch kích từ : tmttt IREU (5.1b)
+ Mạch phần ứng : nkIRUE Eæmææ Φ (5.1c)
U
Iư
Rmư
Et
+
_
I
Nt
It
Rđc
Rt
Hình 5.1 Mạch tương dương của máy phát kích từ độc lập
Eư
T
ả
i
n
ĐC sơ cấp
135
Trong đó : I = dòng điện phụ tải
tE = sđđ kích thích để tạo ra dòng kích từ.
tR = điện trở của dây quấn kích thích.
âcR = Biến trở để điều chỉnh dòng điện kích thích.
âctt RRR : điện trở của mạch kích thích.
mæR = điện trở mạch phần ứng.
Chú ý: Khi không có điện trở điều chỉnh dòng điện kích từ Rđc thì điện trở dây
quấn kích từ là điện trở mạch kích từ.
Cho rằng máy không có từ dư và được thiết kế kích từ độc lập, từ thhong cực từ
có thể xác định là:
μ
Φ
tt
IN
(5.2)
Trong đó: It = dòng điện kích từ (A)
Nt = số vòng dây của quấn trên một cực từ
= từ trở của mạch từ (A-t/Wb)
= từ thông cực từ (Wb)
Từ công thức (5.1c) và (5.2), ta có:
μ
.
nINk
E ttEæ (5.3)
Chú ý, từ trở của vật liệu sắt từ không phải là hằng số, như vậy biểu thức (5.2) là
không tuyến tính.
Dòng điện trong cuộn dây kích thích được xác định từ định luật Ohm:
đct
t
t
RR
E
I
(5.4)
Trong đó: It = dòng điện kích từ (A)
Et = Sđđ nguồn kích thích (V)
Rt = điện trở của dây quấn kích thích ()
Rđc = điện trở điều chỉnh dòng điện kích thích ()
Từ biểu thức (5.4) cho ta thấy khi giảm điện trở kích từ làm tăng dòng kích
thích giống như tăng số vòng dây trên cực từ, sẽ tăng sđđ phần ứng.
VÍ DỤ 5.1
Máy phát điện một chiều kích từ độc lập công suất 100kW cung cấp 50kW
cho tải ở điện áp 125V. Nếu cắt tải và giữ nguyên tốc độ thì điện áp ra trên đầu
cực máy phát là 137V. Hãy tính:
a. Dòng điện tải.
b. Điện trở mạch phần ứng
136
Bài giải
Công suất của tải P = 50kW = 50.000W, điện áp tải U = 125V.
Dòng điện tải là :
A400
125
000.50
U
P
I
Khi không tải, điện áp trên đầu cực mát phát U = sđđ phần ứng Eư.=137 V.
Điện trở mạch phần ứng :
03,0
400
125137
I
UE
R ææ
5.2.2. Đặc tính không tải
Đặc tính không tải là quan hệ của đường cong giữa sđđ cảm ứng và dòng
điện kích thích E = f(It) khi máy làm việc không tải (I = 0) và tốc độ quay của
máy n = const như trên hình 5.2. Nó là dạng của đường cong từ hóa. Đây là đặc
tính rất quan trọng vì hầu hết các đặc tính làm việc khác phụ thuộc vào nó.
Từ hình 5.2, ta lưu ý các điểm sau:
Lúc dòng điện tI = 0 vẫn có một sđđ nhỏ Edư do từ dư của lõi thép.
Trong đoạn tuyến tính từ Edư đến A. sđđ E tỷ lệ dòng điện tI .
Trong đoạn chuyển tiếp AB, sđđ E tăng chậm hơn tI .
Trong đoạn bão hòa BC, sđđ Eư tăng không đáng kể. Điểm làm việc bình
thường của máy nằm trên đoạn chuyển tiếp vì nếu trên đoạn tuyến tính sđđ Eư sẽ
thay đổi nhiều theo dòng điện tI nên điện áp ra của máy bị dao động; còn trên
đoạn bão hòa dòng điện tI lớn làm tăng tổn hao kích thích.
VÍ DỤ 5.2
Máy phát điện một chiều kích từ độc lập có điện trở của dây quấn kích từ và
mạch phần ứng tương ứng là 10,4 và 0,014. Đường cong từ hóa của máy trên
hình 5.2. Xác định điện trở điều chinh dòng điện kích từ để sđđ cảm khi không
tải là 290V, nếu được nối vào nguồn 240V.
Bài giải
Từ đường cong từ hóa hình 5.2, ta tìm được dòng điện kích từ để sđđ cảm ứng khi
không tải được 290V là 8,9A.
Dòng điện kích từ là :
đc
t
t
đc
đct
t
t R
I
E
R
RR
E
I
Ω57,164,10
9,8
240
đcR
137
5.2.3. Đặc tính ngoài
Đặc tính ngoài của máy phát điện
một chiều là quan hệ giữa điện áp trên
dầu cực máy và dòng điện tải U = f(I),
khi tốc độ n = const và dòng điện kích
từ tI = const (hình 5.3).
Phương trình cân bằng điện áp của
của máy phát :
æmææ IREU (5.5)
Khi dòng điện tải I tăng, nếu bỏ
qua phản ứng phần ứng thì sđđ Eư và
từ thông không đổi, nên điện áp U giảm xuống (hình 5.3, đường 1) do điện áp
Hình 5.3 Đặc tính ngoài máy phát DC
E
U
RưIư
I
Sụt áp do phản
ứng phần ứng
1
2
0
0 2 4 6 8 10 12
50
100
150
300
350
Dòng điện kích từ It (A)
S
đ
đ
E
(
V
)
Hình 5.2. Đường cong đặc tính không tải của máy phát điện một chiều
200
Edư
Bão hòa
Chuyển tiếp
Tuyến tính
A
B
C
138
rơi trong mạch phần ứng RưIư tăng, còn khi có xét phản ứng phần ứng thì điện áp
U giảm xuống (đường 2) do cả hai nguyên nhân sau:
Tác dụng của phản ứng phần ứng làm cho từ thông tổng giảm, kéo theo
sức điện động Eư giảm và,
Điện áp rơi trong mạch phần ứng RmưIư tăng.
Hiệu số điện áp lúc không tải Uo và lúc có tải định mức Uđm với điều kiện
dòng điện kích từ bằng dòng điện kích từ định mức được qui định là độ biến đổi
điện áp định mức của máy phát một chiều :
100
U
UU
%U
âm
âmo
âm
(5.6)
Điện áp không tải có được bằng cách cho máy làm việc trong điều kiện định
mức rồi giảm tải dần về không, và quan sát thấy điện áp không tải.
VÍ DỤ 5.3
Máy phát điện một chiều kích từ độc lập có công suất định mức Pđm = 5kW,
điện áp Uđm = 125V, điện trở mạch phần ứng Rư = 0,2.
a. Hãy tính dòng điện định mức và điện áp lúc không tải. Suy ra độ biến
đổi điện áp định mức của máy.
b. Tính điện áp khi máy phát làm việc bằng nửa tải. Cho là dòng kích từ và
tốc độ quay của máy không đổi.
Bài giải
1. Điện áp lúc không tải và Uđm%
Công suất Pđm = 5kW = 5000W, điện áp tải Uđm = 125V.
Dòng điện định mức của máy là :
A
U
P
I
âm
âm
âm 40
125
000.5
Sđđ cảm ứng trong máy khi tải định mức :
Eư = Uđm + Rmư Iđm = 125 + 0,2 x 40 = 133 V
Độ biến đổi điện áp định mức của máy phát một chiều:
%4,6%100
125
125133
%100
U
UU
%U
âm
âmo
âm
Khi không tải, điện áp trên đầu cực mát phát U.= sđđ phần ứng Eư.=133 V.
Điện áp khi máy phát làm việc bằng nửa tải :
Khi máy phát làm việc bằng nửa tải thì dòng điện phần ứng lúc này Iư = 20A. Do
dòng điện kích từ và tốc độ quay của máy không đổi, nên Eư = 133 V.
Vậy điện áp trên đầu cực máy là:
U = Eư - Rư Iư = 133 - 0,2. 20 = 129 V
139
Máy phát điện một chiều có dây quấn bù
Hình 5.4 trình bày hình máy phát điện một chiều kích từ độc lập có đặt cực từ
phụ và dây quấn bù. Máy đang cung cấp nguồn cho tải trong điều kiện định mức.
Áp dụng định luật Kirchhoff về áp cho mạch phần ứng, ta có:
æmææ IRUE (5.7)
bfæmæ RRRR (5.8)
Trong đó: U = điện áp của máy khi có tải (V)
Eư = Sđđ cảm ứng trong dây quấn phần ứng (V)
Rư = điện trở của dây quấn phần ứng ()
Rf = điện trở dây quấn cực từ phụ ()
Rb = điện trở dây quấn bù ()
Do trong máy có dây quấn bù, nên phản ứng phần ứng bị triệt tiêu và sđđ Eư là
sđđ sinh ra không đổi từ lúc không tải cho đến đầy tải. Như vậy, trong trường
hợp đặc biệt của máy phát điện một chiều kích từ độc lập có dây quấn bù, điện áp
khi không tải U0 = Eư.
Máy phát điện một chiều không có dây quấn bù
Nếu máy phát điện một chiều như trên hình 5.4 được thiết kế không có dây quấn
bù nhưng có cực từ phụ, ta có phương trình cân bằng điện áp:
)( fæææ RRIUE (5.9)
Công thức (5.9) không tính đến phản ứng phần ứng và sự bão hòa từ. Ảnh hưởng
của phản ứng phần ứng đến sđđ như trình bày trên hình 5.5. Trên hình 5.5, lúc
máy không tải, dòng điện kích từ thực It (Ft) sinh ra sđđ là Eưo. Khi máy có dòng
điện tải I, sđđ cảm ứng trong dây quấn phần ứng là Eư = U + IưRư. Nếu Eư < Eưo,
U
Iư
Rmư
P+B
+
_
K
Nt
It
Rt
Hình 5.4 Mạch tương dương của máy phát kích từ độc lập có cực từ phụ và dây quấn bù
Eư
Rđc
T
ả
i
n
ĐC sơ cấp
I
Ut
140
tức là từ thông trong máy giảm do phản ứng phần ứng, mặc dù dòng điện kích từ
It vẫn không đổi. Vì vậy ta cho rằng, sđđ Eư cảm ứng trong máy là do dòng điện
kích thích hiệu dụng It.hd (Ft,hd) sinh
ra. Do vậy, phản ứng phần ứng được
coi như làm khử một phần dòng điện
khích thích. Sự khác nhau giữa dòng
điện kích thích thực và dòng điện
kích thích hiệu dụng là do phản ứng
phần ứng và có dòng điện kích từ
tương ứng It.pư. (Ft,pư)
Do đó ta có :
It.hd = It - It.pư (5.10a)
Ft.hd = Ft - Ft.pư (5.10b)
Trong đó It.pư (Ft,pư) là dòng điện
kích từ tương ứng với phản ứng
phần ứng.
5.2.4. Đặc tính điều chỉnh
Đó là quan hệ giữa dòng điện kích từ và
dòng điện tải It =f(I) khi giữ điện áp và tốc
độ máy phát không đổi, được trình bày trên
hình 5.6. Để giữ cho điện áp máy phát không
đổi khi tải tăng, phải tăng dòng điện kích từ
It, như vậy dòng điện kích từ tăng là để bù lại
phản ứng phần ứng và điện áp rơi trên dây
quấn phần ứng.
VÍ DỤ 5.4
Một máy phát điện một chiều kích từ song song có Pđm = 12kW, điện áp
Uđm = 240V, nđm = 1000vòng/ph, Rư = 0,24. Dây quấn kích từ có điện trở Rt
=160 và số vòng của dây quấn kích thích Nt = 1200vòng/cực từ, dòng kích từ là
6,7A (đặc tính không tải của máy hình 5.3, ứng với tốc độ 1000vòng/ph).
Máy đang vận hành thành máy phát kích từ độc lập với dòng điện kích từ
định mức.
1. Bỏ qua phản ứng phần ứng, xác định điện áp trên đầu cực máy phát khi
dòng điện định mức ?.
2. Phản ứng phần ứng khi tải định mức tương đương dòng kích từ là 0,6A:
a. Xác định điện áp trên đầu cực máy phát ?
b. Xác định dòng điện kích từ, cho rằng điện áp trên đầu cực máy phát
khi tải định mức là 240V.
Hình 5.6 Đặc tính điều chỉnh
It0
It
I
Eư0
E
It(A)
Hình 5.5 Ảnh hưởng phản ứng phần ứng
0 It.hd
Eư
It
It.pư
Eư0= U0
U + Iư.Rmư
141
Bài giải
1. Xét khi bỏ qua phản ứng phần ứng lúc dòng điện định mức ?
Dòng điện định mức của máy là :
A
U
P
I
âm
âm
âm 50
240
12000
Từ đặc tính không tải của máy hình 5.3, khi It = 6,7A, ta có Eư = 250V
Điện áp trên đầu cực máy phát khi dòng điện định mức:
U = Eư - Rư Iđm = 250 - 0,24 x 50 = 238 V
2. Xét khi có phản ứng phần ứng:
Dòng điện kích từ hiệu dụng :
It.hd = It – It.pư = 6,7 - 0,6 = 6,2 A
Từ hình đặc tính không tải trên 5.3 với dòng điện kích từ 1,84 A, ta có Sđđ Eư =
240V.
Điện áp trên đầu cực máy phát khi tải dòng điện tải định mức :
Uđm = Eư - Rư Iđm = 240 - 0,24 x 50 = 228 V
Sđđ cảm ứng trong máy khi tải định mức và điện áp U = 240V :
Eư = Uđm + Rư Iđm = 240 + 0,24.50 = 252 V
Từ đặc tính không tải trên hình 5.3, với Sđđ Eư = 252V, ta có dòng điện kích từ
hiệu dụng là:
It.hd = 6,9 A,
Dòng điện kích từ thực tế là :
It = It.hd + It.pư = 6,9 + 0, 6 = 7,5 A
VÍ DỤ 5.5
Một máy phát điện một chiều kích từ độc lập có Pđm = 300kW, điện áp Uđm
= 240V, nđm = 900vòng/ph, Rư = 0,00243, Rf = 0,0008 không có dây quấn bù.
Dây quấn kích từ song song có điện trở Rt =18,1 và số vòng của dây quấn kích
thích Nt = 1020vòng/cực từ, được nối vào nguồn 120V qua điện trở điều chỉnh.
Mạch điện tương đương và đường cong từ hóa của máy trình bày trên hình 5.7.
Stđ phản ứng phần ứng khử từ tương đương 12,1% stđ của dây quấn kích từ song
song khi máy làm việc trong điều kiện định mức.
Hãy xác định:
1. Điện áp trên đầu cực máy phát khi không tải.
2. Độ thay đổi điện áp định mức.
3. Điện trở điều chỉnh nối vào mạch kích từ để cho điện áp trên đầu cực
máy phát khi tải định mức là 240V.
142
Bài giải
1. Điện áp không tải
Dòng điện định mức của máy là :
A
U
P
I
âm
âm
âm 1250
240
300000
Điện áp trên đầu cực máy phát khi dòng điện định mức:
Eư = U + Rmư Iđm = 240 + 0,0,00323 x 1250 = 243,9 V
Với Rmư = Rư + Rf = 0,00243 + 0,0008 = 0,00323
Từ đặc tính hình 5.7, khi Eư = 243,9V, ta có Ft = 5100A-t/cực từ
0 1 2 3 4 5 6
40
80
120
240
280
Stđ Ft (At/cực từ x 1000)
S
đ
đ
E
ư
(V
)
Hình 5.7. Đường cong từ hóa và sơ đồ mạch điện của VD 5.5
160
Edư
255
U
Iư
Rmư
P
+
_
K
It
Rt
Eư
Rđc
T
ả
i
n
I
Ut =120V
143
Ft.hd = Ft - Ft.pư = Ft (1- 0,121)
5802
121,01
5100
tF A-t/cực từ
Từ đặc tính của máy trên hình 5.7, khi Ft = 5802A-t/cực từ, ta có Eư = 255V. Như
vậy điện áp không tải:
U0 = Eư0 = 255V
2. Độ biến đổi điện áp định mức:
Ta có:
%25,6100
240
240255
100%Δ
âm
âmo
âm
U
UU
U
3. Điện trở điều chỉnh dòng kích từ:
A
N
F
IINF
t
t
tttt 69,5
1020
5802
đc
t
t
đc
đct
t
t R
I
U
R
RR
U
I
Ω0,31,18
69,5
120
đcR
5.3. MÁY PHÁT ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ SONG SONG
5.3.1. Mạch điện tƣơng đƣơng và các phƣơng trình
Hình 5.9, trình bày mạch điện tương đương của máy phát điện một chiều
kích từ song song. Ta thấy điện áp kích thích tU được lấy từ mạch phần ứng,
như vậy UU t .
Các phương trình cân bằng của máy phát kích thích song song:
Phương trình dòng diện : III tæ (5.11a)
Mạch phần ứng : æmææ IREU (5.11b)
Mạch kích thích : tđcttmtt IRRIRU )( (5.11c)
5.3.2. Quá trình thành lập điện áp và Điều kiện tự kích
Giả thiết trên hình 5.8a, công tắc ở mạch kích từ mở, máy phát quay với tốc
độ định mức ở tình trạng không tải (I = 0) và không được kich từ (It = 0). Nhờ có
từ dư dæ máy phát sẽ có sđđ cảm ứng dæE là 7V trên đầu cực của máy, như
trình bày ở đường cong từ hóa trên hình 5.8b. Khi công tắc ở mạch kích từ được
đóng lại, dây quấn kích từ được nối với đầu cực của máy phát sẽ có dòng điện It
= 0,6A chạy qua dây quấn do sđđ Edư = 7V sinh ra, sẽ có hai trường hợp xảy ra:
1. Nếu Edư = 7V tạo ra dòng kích thích It = 0,6A, dòng điện nầy tạo ra từ
thông t cùng chiều với æd . Lúc đó từ thông cực từ ædt tăng lên,
sđđ Eư tăng lên 13V như trên đường cong từ hóa. Điện áp 13V tạo nên dòng kích
144
từ 1,1A trong dây quấn kích từ và cho điện áp 19V và cứ thế tăng lên, điện áp
tăng thì từ thông tăng cho đến điểm giao nhau của đường cong từ hóa và đường
thẳng điện trở cảm gọi là điểm làm việc M, như vậy máy có thể tự kích được. Sự
thành lập điện áp bị giới hạn bởi sự bão hòa từ và điện trở của mạch kích từ.
2. Nếu Edư = 7V tạo ra dòng kích thích It = 0,6A, mà dòng điện nầy tạo ra từ
thông t ngược chiều và triệt tiêu æd , tức là từ thông cực từ ædt
giảm và sđđ Eư của máy sẽ giảm dần về không và máy không tự kích được.
0
M
Dòng điện kích từ It
Điểm làm việc
S
đ
đ
p
h
ần
ứ
n
g
E
ư
7 Edư
E=f(It)
(Đường thẳng
điện trở)
Hình 5.8 Quá trình thành lập điện áp máy phát kích từ song song
0,6
1,1
1,6
U=RmtIt
(Đườngcong
từ hóa)
13
19
(b)
Cực
đầu
ra
Rmư
P+B
+
_
K
KTs
It
Rt
Eư
n
ĐC sơ cấp
+
(a)
145
Giả sử máy đã tự kích được và chưa mang tải, bỏ qua điện áp rơi trên mạch
phần ứng vì dòng điện kích từ nhỏ, lúc đó E và It chính là nghiệm của hệ sau
(hình 5.9):
E = f(It) (5.12a)
U = E = RmtIt = (Rt+ Rđc) It (5.12b)
Đường E = f(It) là đặc tính không tải của máy phụ thuộc tốc độ n; còn
đường E = RtIt là đường thẳng điện trở phụ thuộc vào điện trở mạch kích từ
Rmt và tạo với trục ngang It một góc mtarctgRα . Hai đường này cắt nhau
tại điểm làm việc M (hình 5.9a). Nếu giả thiết giữ tốc độ quay của máy
không đổi, và tăng Rđc tức là Rmt tăng, sẽ có một đường thẳng điện trở tiếp
xúc với đặc tính không tải ứng với điện trở kích thích tới hạn Rt.th, lúc đó
điện áp không ổn định. Nếu tiếp tục tăng điện trở mạch kích thích, máy sẽ
làm việc với sđđ Edư.
Tóm lại điều kiện tự kích là :
1. Phải có từ dư trong hệ thống mạch từ (máy).
2. Từ thông do sđđ Edư tạo ra cùng chiều từ dư.
3. Biến trở mạch kích từ phải đủ bé (Rmt < Rt.th).
VÍ DỤ 5.6
Một máy phát điện một chiều kích từ song song như hình VD 5.6. Máy
đang vận hành ở chế độ máy phát và không tải.
1. Xác định trị số điện áp cực đại trên đầu cực máy ?.
2. Xác định điện trở điều chỉnh Rđc dòng kích từ khi điện áp trên đầu cực
máy phát lúc không tải bằng điện áp máy phát lúc tải định mức ?
3. Xác định trị số điện trở tới hạn Rth của mạch kích thích ?
Hình 5.9 Điều kiện tự kích và Mạch tương đương của máy phát kích từ song song
0
M
It
It
Rt1 Rt.th Rt3 Eư
E
Edư
E=f(It)
U=RmtIt
U
Rmư
P+B
+
_
Rđc
KTs
It
Rt
Eư
n
ĐC
sơ cấp
+
(b)
(a)
146
Bài giải
1. Xác định điện áp trên đầu cực máy phát khi dòng kích từ định mức :
Điện áp cực đại máy sẽ phát khi điện trở điều chỉnh bé nhất, Rđc = 0. Trên
hình VD 5.6b, vẽ đường điện trở mạch kích thích lúc Rt = dây quấn kích từ =
80. Điện áp cực đại máy phát là :
Eư = U = 111 V
2. Xác định trị số điện trở điều chỉnh:
Điện áp trên đầu cực máy phát khi không tải:
U = Eư - Rmư Iđm Eư = 100 V
Điện trở của mạch kích từ :
Ω100
1
100
t
mt
I
U
R = Rt + Rđc
Điện trở điều chỉnh ở mạch kích từ :
Rđc = Rmt - Rt = 100 - 80 = 20
3. Xác định trị số điện trở tới hạn Rt.th
Từ gốc tọa độ đặc tính không tải của hình V 5.5b, ta vẽ đường thẳng tiếp tuyến
phát xuất từ gốc tọa độ tiếp xúc với đoạn tuyến tính. Từ dòng kích từ 0,5 A, tìm
được điện áp 85 V trên đường thẳng này. Vậy trị số điện trở tới hạn là :
Ω170
5,0
85
.
t
tht
I
U
R
Điện trở điều chỉnh ở mạch kích từ :
Rđc = Rt.th - Rt = 170 - 80 = 90
0
M
It(A)
Rt.th E(V)
(b)
Edư
Rt=80
U=RtIt
1,4 1,0 0,5
111V
100
85
111V
Hình VD 5.6
U
Iư
0,1.
+
_
It
Rt
KTs
(a)
Eư
+
80
Rđc
147
Ảnh hƣởng của tốc độ đến sự thành lập điện áp
Điện trở tới hạn của mạch kích thích liên quan mật thiết đến tốc độ quay của
máy. Cùng một điện trở mạch kích từ, máy làm việc ở tốc độ thấp không thể
thành lập được điện áp bằng điện áp khi làm việc ở tốc độ cao. Do đó, điện trở
tới hạn của mạch kích thích khác nhau ở những tốc độ khác nhau. Điều đó được
trình bày trên hình 5.10. Ta thấy đường thẳng điện trở đã trình bày giao với
đường cong từ hóa tốc độ cao với điện áp cao (điểm M), và giao với đường cong
từ hóa tốc độ thấp ở điện áp nhỏ gần bằng sđđ cảm ứng do từ dư.
VÍ DỤ 5.7
Đường cong từ hóa của một máy phát điện một chiều kích từ song song 125V,
50kW, 1750 vòng/phút được trình bày trên hình VD 5.7. Điện áp không tải khi
Rđc = 0 là 156V. Hãy xác định (a) trị số điện trở dây quấn kích thích Rt; (b) điện
trở điều chỉnh dòng kích từ sẽ cung cấp cho máy khi điện áp không tải 140V; (c)
sđđ phần ứng nếu trị số điện trở tới hạn Rth của mạch kích thích là 14,23; (d)
điện trở điều chỉnh dòng kích từ để có điện trở tới hạn; (e) sđđ phần ứng khi tốc
độ còn 80% định mức và trị số điện trở tới hạn Rđc = 0; (f) điện trở điều chỉnh
dòng kích từ để có sđđ phần ứng 140V ở tốc độ 1750 vòng/phút nếu kích từ song
song chuyển về kích từ độc lập nối vào nguồn một chiều 120V.
Bài giải
a. Xác định điện trở dây quấn kích từ:
Đường cong từ hóa trên hình VD 5.7, dòng điện kích thích để có sđđ phần ứng
156V là 4,7A. Như vậy:
Ω19,33
7,4
156
t
æ
t
I
E
R
0
M
It(A)
Đường cong từ
hóa tốc độ cao
E(V)
Hình 5.10 Ảnh hưởng tốc độ đến sự thành lập điện áp
Edư
1,4 1,0 0,5
Đường cong từ hóa
tốc độ thấp
Đường thẳng điện trở
148
b.