Bài giảng Biến đổi năng lượng điện cơ: Bài giảng 8 - TS. Nguyễn Quang Nam

Bài giảng Biến đổi năng lượng điện cơ: Bài giảng 8 giới thiệu máy điện đồng bộ, máy điện quay 1 pha, máy điện quay 2 pha, máy đồng bộ 3 pha, khái niệm về từ trường quay và các nội dung khác.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Biến đổi năng lượng điện cơ: Bài giảng 8 - TS. Nguyễn Quang Nam 408001 Biến đổi năng lượng điện cơ Giảng viên: TS. Nguyễn Quang Nam 2013 – 2014, HK2 http://www4.hcmut.edu.vn/~nqnam/lecture.php Bài giảng 8 1Máy điện đồng bộ – Giới thiệu Máy điện đồng bộ được sử dụng chủ yếu làm máy phát 3pha trong hệ thống điện. Công suất từ vài kVA đến hơn1000 MVA. Một dây quấn 3 pha được đặt trên stato (phần đứng yên)và một rôto (phần quay) với một dây quấn kích từ DC đượckéo quay bởi một động cơ sơ cấp. Các máy nhỏ hơn có thểdùng nam châm vĩnh cửu để tạo ra từ trường rôto. Tốc độ của máy tỷ lệ trực tiếp với tần số của điện áp haydòng điện stato, và độc lập với điều kiện tải. Bài giảng 8 2Máy điện đồng bộ – Giới thiệu Bài giảng sẽ chỉ đề cập đến các khái niệm nền tảng nhưrút ra biểu thức mômen và sự vận hành xác lập hình sinbằng một mạch tương đương. Các máy điện quay 1 pha và 2 pha sẽ được giới thiệu sơlược như nền tảng cho việc phân tích sự hoạt động củamáy 3 pha. Bài giảng 8 3Máy điện quay 1 pha Xét máy trong hình 6.1, với các dây quấn phân bố trênstato và rôto. Từ thông móc vòng là (từ ví dụ 4.2) λ s = N s2 L0 i s + N s N r L0 (1 − 2θ π )ir = Ls i s + Lsr (θ )ir λ r = N s N r L0 (1 − 2θ π )i s + N r2 L0 ir = Lsr (θ )i s + Lr ir Hai dây quấn có thể được coi như hai cuộn dây đượcghép, với đồng năng lượng cho bởi Ls i s2 + Lr ir2 + Lsr (θ )i s i r 1 1 Wm = 2 2 Bài giảng 8 4Máy điện quay 1 pha (tt) Mômen có thể được tính ∂Wm dL (θ ) T = e = is ir sr = −is ir M sin (θ ) ∂θ dθNếu chỉ xét thành phần cơ bản của Lsr(θ) là Mcos(θ). Mô hình động học của máy (hình 6.3) dλ dλ d 2θ dθ v s = i s Rs + s v r = i r Rr + r J 2 + Kθ + B =Te +T m dt dt dt dtvới Tm là mômen bên ngoài đặt vào cùng chiều dương với θ. Bài giảng 8 5Máy điện quay 1 pha (tt.) Ở trạng thái xác lập hình sin, công suất cơ là pm = T eω m = −ω m I s I r M cos(ω s t ) cos(ω r t )sin (θ ) Giả thiết điều kiện tần số được thỏa mãn, công suất trungbình là, pm (av ) = − ωm I s I r sin (γ ) 4 γ là một hằng số sao cho θ = ωmt + γ. Mômen sinh ra códạng đập mạch, với công suất thay đổi giữa 0 và một giá trịđỉnh. Điều này có thể được loại bỏ bằng cách thêm vào 1dây quấn nữa trên cả stato và rôto, tạo thành máy 2 pha. Bài giảng 8 6Máy điện quay 2 pha Xét máy 2 pha trong hình 6.4, với các dây quấn đơn giảnhóa trên stato và rôto như được thể hiện. Hai dây quấn stato hoàn toàn không bị ghép, tương tựvới hai dây quấn rôto. Đồng năng lượng có thể được xác định theo từ thôngmóc vòng (xem giáo trình). Mômen sinh ra được cho bởi ∂Wm T = e = M [(iar ibs − ias ibr ) cos(θ ) − (ias iar + ibr ibs )sin (θ )] ∂θ Bài giảng 8 7Máy điện quay 2 pha Khi các dòng điện 2 pha cân bằng được đưa vào các dâyquấn 2 pha cân bằng, một công suất hằng được tạo ra(không có thành phần xoay chiều nào). p m = T eω m = −ω m I r I s M sin [(ω m − ω s + ω r )t + γ ] Bằng cách đặt hai cuộn dây lệch 900 và các dòng điệnlệch pha 900 (điện), điều kiện một tần số được tạo ra, và p m = −ω m I r I s M sin (γ ) Bài giảng 8 8Máy đồng bộ 3 pha Xét một máy 3 pha cực lồi có 2 cực (hình 6.7). Các máycực lồi được dùng trong các máy phát thủy điện tốc độ thấpvà động cơ đồng bộ 1 pha công suất thấp. Các cuộn dâystato phân bố được dùng để tạo ra sức từ động hình sin dọctheo chu vi khe hở. Bài giảng 8 9Dây quấn stato 3 pha Cận cảnh dây quấn Dây quấn stato 3 pha Bài giảng 8 10Khái niệm về từ trường quay Các cuộn dây stato được làm lệch cơ học 1200 trong một dâyquấn 3 pha. Khi được cung cấp một hệ dòng điện 3 pha, dây quấn3 ...