Giáo trình Máy điện (Nghề: Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí - Cao đẳng): Phần 2 - Trường CĐ nghề Việt Nam - Hàn Quốc thành phố Hà Nội

(NB) Giáo trình Máy điện cung cấp cho người học những kiến thức như: Khái niệm chung về máy điện; Máy biến áp; Máy điện không đồng bộ; Máy điện đồng bộ; Máy điện một chiều. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung giáo trình phần 2 dưới đây.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Máy điện (Nghề: Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí - Cao đẳng): Phần 2 - Trường CĐ nghề Việt Nam - Hàn Quốc thành phố Hà Nội Bài 4 Máy điện đồng bộ 4.1. Định nghĩa và công dụng 4.1.1. Định nghĩa Những máy điện xoay chiều có tốc độ quay rôto n bằng tốc độ quay của từ trường n1 gọi là máy điện đồng bộ. Ở chế độ xác lập máy điện đồng bộ có tốc độ quay rôto luôn không đổi khi tải thay đổi. 4.1.2. Công dụng Máy phát điện đồng bộ là nguồn điện chính của các lưới điện công nghiệp, trong đó động sơ cấp là các tuabin hơi, hoặc tuabin nước. Công suất của mỗi máy phát có thể đạt đến 500MW hoặc lớn hơn và chúng thường làm việc song song. Ở các lưới điện công suất nhỏ, máy phát điện đồng bộ được kéo bởi các động cơ diêzen hoặc các tuabin khí, có thể làm việc đơn lẻ hoặc hai ba máy làm việc song song. Động cơ đồng bộ được sử dụng khi truyền động công suất lớn, có thể đạt đến vài chục MW. Trong công nghiệp luyện kim, khai thác mỏ, thiết bị lạnh động cơ đồng bộ được sử dụng để truyền động các máy bơm, nén khí, quạt gió v.v… với tốc độ không đổi. Động cơ đồng bộ công suất nhỏ được sử dụng trong các thiết bị như đồng hồ điện, dụng cụ tự ghi, thiết bị lập chương trình, thiết bị điện sinh hoạt v.v… Trong hệ thống điện, máy bù đồng bộ làm việc phát công suất phản kháng cho lưới điện để bù hệ số công suất và ổn định điện áp. 4.2. Cấu tạo máy điện đồng bộ Cấu tạo máy điện đồng bộ gồm hai bộ phận chính là Stato và rôto. Trên hình 4.1 vẽ mặt cắt ngang trục máy bao gồm: lá thép Stato; dây quấn Stato; dây quấn rôto. Hình 4.1. Mặt cắt ngang trục máy 92 * Stato Stato của máy điện đồng bộ , giống như stato của máy điện không đồng bộ, gồm hai bộ phận chính là lõi thép stato và dây quấn ba pha stato. Dây quấn stato gọi là dây quấn phần ứng. * Rôto Rô to máy điện đồng bộ có các cực từ và dây quấn kích từ. Có hai loại: rôto cực ẩn và rôto cực lồi. Rôto cực lồi dùng ở các máy có tốc độ chậm, có nhiều đôi cực. Rôto cực ẩn thường dùng ở các máy có tốc độ cao 3000 vg/ph, có một đôi cực. Để có sức điện động hình sin, từ trường của cực từ rôto phải phân bố hình sin dọc theo khe hở không khí giữa stato và rôto, ở đỉnh các cực từ có từ cảm cực đại. Đối với rôto cực ẩn, dây quấn kích từ được đặt trong các rãnh. Đối với rôto cực lồi dây quấn kích từ quấn xung quanh thân cực từ. Hai đầu của dây quấn kích từ đi luồn vào trong trục và nối với 2 vòng trượt đặt ở đầu trục, thông qua hai chổi điện để nối với nguồn kích từ (hình 4.2) Ikt + - Hình 4.2. Nguồn kích từ 4.3. Nguyên lý làm việc của máy phát điện đồng bộ Cho dòng điện kích từ (dòng điện không đổi) vào dây quấn kích từ sẽ tạo nên từ trường rôto. Khi quay rôto bằng động cơ sơ cấp, từ trường của rôto sẽ cắt dây quấn phần ứng stato và cảm ứng sức điện động xoay chiều hình sin, có trị số hiệu dụng là: E0= 4,44.f.W1.kdq.Φ0 (4-1) Trong đó: E0, W1, kdq, Φ0: sức điện động pha, số vòng dây một pha, hệ số dây quấn, từ thông cực từ rôto. 93 Nếu rôto có P đôi cực, khi rôto quay được một vòng, sức điện động phần ứng sẽ biến thiên P chu kỳ. Do đó nếu tốc độ quay rôto là n (v/s), tần số f của sức điện động sẽ là: f1=P.n (Hz) (4-2) Nếu tốc độ rôto tính bằng v/ph thì: P.n f1 = (Hz) (4-3) 60 Dây quấn ba pha stato có trục lệch nhau trong không gian một góc 120o điện, cho nên sức điện động các pha lệch nhau góc pha 120o. Khi dây quấn stato nối với tải, trong các dây quấn sẽ có dòng điện ba pha. Giống như ở máy điện không đồng bộ, dòng điện ba pha trong 3 dây quấn sẽ tạo 60 f1 nên từ trường quay, với tốc độ là n1= , đúng bằng tốc độ n của rôto. Do đó P kiểu máy điện này được gọi là máy điện đồng bộ. 4.4. Phản ứng phần ứng của máy điện đồng bộ Khi máy phát điện làm việc, từ trường của cực từ rôto Φ0 cắt dây quấn stato cảm ứng ra sức điện động E0 chậm pha so với từ thông Φ0 góc 900. Dây quấn stato nối với tải sẽ quay tạo nên dòng điện I cung cấp cho tải. Dòng điện I trong dây quấn stato tạo nên từ trường quay gọi là từ trường phần ứng Φ quay đồng bộ với từ trường của cực từ Φ0. Góc lệch pha giữa E0 và I do tính chất của tải quyết định. Trường hợp tải thuần trở (hình 4.3a) góc lệch pha φ=0, E0 và I cùng pha. Dòng điện I sinh ta từ trường phần ứng Φ cùng pha với dòng điện. Tác dụng của từ trường phần ứng Φ lên từ trường cực từ Φ0 theo hướng ngang trục, làm méo từ trường cực từ, ta gọi là phản ứng phần ngang trục. Trường hợp tải thuần cảm (hình 4.3b) góc lệch pha φ=900, dòng điện I sinh ra từ trường phần ứng Φ ngược chiều với Φ0 ta gọi là phản ứng phần ứng dọc trục khử từ, có tác dụng làm giảm từ trường tổng. Trường hợp tải thuần dung φ= - 900 (hình 4.3c) dòng điện sinh ta từ trường phần ứng Φ cùng chiều với Φ0, ta gọi là phản ứng phần ứng dọc trục trợ từ, có tác dụng làm tăng từ trường tổng. Trường hợp tải bất kỳ (hình 4.3d) ta phân tích dòng điện I làm 2 thành phần: Thành phần dọc trục Id= Isinφ và thành phần ngang trục Iq= Icosφ, dòng điện I sinh ta từ trường phần ứng vừa có tính chất ngang trục vừa có tính chất dọc trục trợ từ hoặc khử từ tùy theo tính chất của tải có tính chất điện cảm hoặc có tính chất điện dung. 94 E 0 E 0 ...