Giáo trình Máy điện 1 - Chương 3: Quá trình quá độ trong máy điện đồng bộ

Giáo trình "Máy điện 1 - Chương 3: Quá trình quá độ trong máy điện đồng bộ" giới thiệu tới người đọc các nội dung: Những khái niệm và giả thiết, ngắn mạch đột nhiên ba pha máy phát đồng bộ. Cuối chương có phần bài tập để người đọc tự ôn tập và củng cố kiến thức.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Máy điện 1 - Chương 3: Quá trình quá độ trong máy điện đồng bộ 86TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN BỘ MÔN: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP MÁY ĐIỆN 1 2008 87 Chương 3 QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ TRONG MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ3.1. NHỮNG KHÁI NIỆM VÀ GIẢ THIẾT Khi có những sự thay đổi đột ngột về chế độ làm việc của máy điện đồng bộnhư nhận tải, mất tải, ngắn mạch trong hệ thống điện …thì trong máy điện đồngbộ sẽ xuất hiện quá trình quá độ khác nhau. Nếu các máy điện đồng bộ cùng làmviệc trong hệ thống điện, các quá trình quá độ xảy ra trong một máy có thể ảnhhưởng rất nhiều đến sự làm việc của các máy khác. Khi có ngắn mạch xảy ra tronghệ thống điện, thì thời gian xảy ra ngắn mạch rất ngắn, đó là ngắn mạch đột nhiên,vậy ngắn mạch đột nhiên là sự ngắn mạch xảy ra trong hệ thống điện, mà qúa trìnhqúa độ xảy ra trong thời gian rất ngắn khoảng vài giây hoặc ít hơn từ khi xảy rangắn mạch đến khi thành lập chế độ ngắn mạch xác lập. Khi ngắn mạch dòng điệnxung và lực điện từ rất lớn có thể gây ra các sự cố nghiêm trọng đến các máy phátđiện cùng các thiết bị điện khác và có thể dẫn đến tai hại là ngừng cung cấp điện. Hiện tượng xảy ra trong máy điện đồng bộ trong quá trình quá độ lúc ngắnmạch đột nhiên khác với khi ngắn mạch xác lập, vì lúc đó dòng điện ba pha ởstator và các dòng điện ở rotor đều thay đổi và có liên quan chặt chẽ với nhau vàtốc độ quay của rotor thường không phải là hằng số. Các quá trình quá độ nóichung cũng như ngắn mạch đột nhiên nói riêng của máy điện đồng bộ đều đượcbiểu diễn bằng hệ phương trình vi phân phức tạp. Như vậy việc phân tích sẽ gặpkhó khăn, ở đây dùng phương pháp phân tích dựa trên hiện tượng vật lý kết hợpphương pháp giải tích toán. Trong khi phân tích quá trình quá độ lúc ngắn mạch đột nhiên cần chú ý rằng,điện trở của các dây quấn máy điện là rất nhỏ so với điện kháng, nên thườngkhông có tác dụng quyết định đến trị số ban dầu của dòng điện stator và rotor màkhiến thành phần tự do của dòng điện đó giảm dần theo thờì gian của quá trình quáđộ. Vì vậy khi xác định trị số ban đầu của dòng điện có thể giả thiết. Các giả thiết để thuận tiện việc phân tích: + điện trở phần ứn Rư = 0, nghĩa là mạch siêu dẫn, như vậy từ thông mócvòng với mạch siêu dẫn là không đổi; + tốc độ quay của rôto là không đổi; + ngắn mạch xảy ra ở đầu cực máy phát điện đang làm việc không tải vàdòng điện kích từ It = const. Chú ý: Nếu ngắn mạch xảy ra trên đường dây dẫn điện thì đưa về đầu cựcmáy phát bằng cách cộng thêm điện kháng đường dây.3.2. NGẮN MẠCH ĐỘT NHIÊN BA PHA MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ3.2.1. Hiện tượng vật lý xảy ra trong FĐB khi ngắn mạch đột nhiên ba pha 88 Giả thiết ở thời điểm xảy ra ngắn mạch đột nhiên (t=0), vị trí cực từ đối vớicác dây quấn AX, BY, CZ như trên hình 3.1. Lúc xảy ra ngắn mạch trục cực từ vàtrục a của dây quấn pha A làm thành một góc  như trên hình 3.1a. n iA= n iA d d A d A A t  Y Z  Y Z  Y Z ư ư a a a iB= iB C B C B C B iC= iC ưt X X X a) b) c) Hình 3.1 a) Từ trường cực từ ; b) Thành phần dòng điện không chu kỳ; c) thành phần dòng điện chu kỳ của phần ứng lúc bắt đầu ngắn mạch tự nhiên. Từ thông móc vòng xuyên qua các pha: A  t cos  B  t cos(120 o   ) (3.2) C  t cos(240 o   )trong đó: t là từ thông móc vòng của cực từ với dây quấn khi trục cực từ trùngvới trục dây quấn. Ta sẽ phân tích qui luật biến đổi của dòng điện ở dây quấn stato và các ...