GT KHÁI QUÁT VỀ MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ XOAY CHIỀU&VỀ HỆ THỐNG KÍCH TỪ.doc

ThiÕt bÞ ®iÖn- ®iÖn tö §å ¸n cthiÕt bÞ ®iÒu khiÓn

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:

1. §Þnh nghÜa:

M¸y ph¸t ®iÖn xoay chiÒu cã tèc ®é quay r«to n b»ng tèc ®é quay cña tõ

trêng 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.

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.

Vò c«ng Lîng TB§-§T 1_K42 1

E

0

Iq I

ψ

φ

o

I

d

N S

d)

E

0

ψ=900

φ

0

N I S

φ

c) ψ=-900

Eo

ψ=900

φ

o

I

N φ S

b) ψ=900

Eo

I φ

φ

o

90o

N S

a) ψ=00

ThiÕt bÞ ®iÖn- ®iÖn tö §å ¸n cthiÕt bÞ ®iÒu khiÓn

R«to cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé cùc tõ cùc låi.

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 trêng r«to. Khi quay r«to b»ng ®éng c¬ s¬ cÊp, tõ trêng 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 = 4,44fW1kgqΦo

Trong ®ã: Eo , w1, kdq, Φo : 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 trêng 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.

Vò c«ng Lîng TB§-§T 1_K42 2

E

0

Iq I

ψ

φ

o

I

d

N S

d)

E

0

ψ=900

φ

0

N I S

φ

c) ψ=-900

Eo

ψ=900

φ

o

I

N φ S

b) ψ=900

Eo

I φ

φ

o

90o

N S

a) ψ=00

A

E

0

jIXdb

B C

I

ϕ

θ

0

(b)

E

0

jIdXd

JiqXq

U

θ

Iq I

φ

ψ

I

d

(a)

ThiÕt bÞ ®iÖn- ®iÖn tö §å ¸n cthiÕt bÞ ®iÒu khiÓn

4. Ph¶n øng phÇn øng cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé

Khi m¸y ph¸t ®iÖn lµm viÖc, tõ trêng cña cùc tõ r«to Φ0 c¾t d©y quÊn stato

c¶m øng ra s®® E0 chËm pha so víi tõ th«ng Φ0 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 trêng quay gäi lµ tõ trêng phÇn øng Φ quay ®ång bé víi tõ

trêng cña cùc tõ Φ0. Gãc lÖch pha gi÷a E0 vµ I do tÝnh chÊt cña t¶i quyÕt ®Þnh.

H×nh I-4a:pha ψ = 0, E0 vµ I cïng pha. Dßng ®iÖn I sinh ra tõ trêng phÇn

øng Φ cïng pha víi dßng ®iÖn. T¸c dông cña tõ trêng phÇn øng Φ lªn tõ trêng

cùc tõ Φ0 theo híng ngang trôc, lµm mÐo tõ trêng cùc tõ, ta gäi ph¶n øng phÇn

øng ngang trôc.

Trêng hîp t¶i thuÇn c¶m(h×nh I-4b) gãc lÖch pha ψ = 900

, dßng ®iÖn I

sinh ra tõ trêng phÇn øng Φ ngîc chiÒu víi Φ0 ta gäi lµ ph¶n øng phÇn øng däc

trôc khö tõ, cã t¸c dông lµm gi¶m tõ trêng tæng.

Vò c«ng Lîng TB§-§T 1_K42 3

E

0

Iq I

ψ

φ

o

I

d

N S

d)

E

0

ψ=900

φ

0

N I S

φ

c) ψ=-900

Eo

ψ=900

φ

o

I

N φ S

b) ψ=900

Eo

I φ

φ

o

90o

N S

a) ψ=00

H×nh I-4

A

E

0

jIXdb

B C

I

ϕ

θ

0

(b)

E

0

jIdXd

JiqXq

U

θ

Iq I

φ

ψ

I

d

(a)

ThiÕt bÞ ®iÖn- ®iÖn tö §å ¸n cthiÕt bÞ ®iÒu khiÓn

Trêng hîp t¶i thuÇn dung ψ = -900

(h×nhI-4c) dßng ®iÖn sinh ra tõ trêng

phÇn øng Φ, cïng chiÒu víi Φ0, ta gäi lµ ph¶n øng phÇn øng däc trôc trî tõ, cã

t¸c dông lµmg t¨ng tõ trêng tæng. Trêng hîp t¶i bÊt kú (h×nhI-4d) ta ph©n tÝch

dßng ®iÖn I lµm 2 thµnh phÇn : thµnh phÇn däc trôc Id = Isinψ vµ thµnh phÇn

ngang trôc Iq = Icosψ, dßng ®iÖn I sinh ra tõ trêng 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.

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 trêng cùc tõ Φ0 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 - jidXd - jidXt - jidXq - jiqXt

= E0 – jid(Xd + Xt) – jiq(Xq + Xt)

Gäi Xq + Xt = Xd lµ ®iÖn kh¸ng ®ång bé däc trôc.

Xq + 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.

Vò c«ng Lîng TB§-§T 1_K42 4

A

E

0

jIXdb

B C

I

ϕ

θ

0

(b)

E

0

jIdXd

JiqXq

U

θ

Iq I

φ

ψ

I

d

(a)

H×nh I-5

P

®t

P

®t

0 900

1800

θ

ThiÕt bÞ ®iÖn- ®iÖn tö §å ¸n cthiÕt bÞ ®iÒu khiÓn

§èi víi m¸yph¸t cùc Èn lµ trêng 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

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 = mUIcosϕ

Trong ®ã m lµ sè pha.Theo ®å thÞ vect¬ h×nh I-5a ta thÊy ϕ = ψ - θ do ®ã:

Ta cã c«ng suÊt ®iÖn tõ:

P®t = θ

















θ + − sin 2

x

1

x

1

2

U

sin m

X

E

mU

q d

2

d

0

Ta nhËn thÊy c«ng suÊt ®iÖn tõ gåm hai thµnh phÇn(h×nhI-6)

Vò c«ng Lîng TB§-§T 1_K42 5

P

®t

P

®t

0 900

1800

θ

U

U

0

U

®m

0

I

®m

U

t¶i R-C

U

0

T¶i R-L

0 I

I®m

(a)