Giáo Trình Máy Điện
- PHẦN MỞ ĐẦU
§1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN – Máy : Vật sản xuất từ nhiều bộ phận phức tạp dùng thực thi đúng mực việc làm trình độ nào đó. – Máy điện : → Máy điện tử : cơ → điện, điện cơ, AC → DC → Máy quay : Máy điện xoay chiều Máy điện một chiều U ~ 1 → U ~ 2 có f = const : Máy biến áp § 2. CÁC ĐỊNH LUẬT THƯỜNG DÙNG ĐỂ NGHIÊN CỨU MÁY ĐIỆN 1. Định luật cảm ứng điện từ Định luật Farađây l. v. b dt d e = Φ − = Sức điện động tạo ra trong 1 mạch điện tỉ lệ với đạo hàm tổng từ thông biến thiên trong mạch đó. 2. Định luật toàn dòng điện ∫ ∑ = = FW.idl.H F – sức từ động Tích phân vòng của cường độ từ trường quanh một vòng kín bất kể quanh 1 số vòng điện bằng tổng dòng điện trong W vòng dây của mạch. 3. Định luật lực điện từ MfM Bdl. id × = Lực điện từ đặt lên 1 đoạn dây có từ cảm Bm có từ cảm i. B dl.sin. i. Bf l 0 = ϕ ϕ = ∫ Nếu từ trường đều dây dẫn thẳng ϕ = sinil. Bf 4. Năng lượng của điện từ ∫ = µ = 2 2 i. L 2 1 dV. 2. H W L.i 2 = Ψ từ thông móc vòng L : thông số điện cảm Nếu thiết bị điện từ có 2 hoặc nhiều mạch có hỗ cảm với nhau : 2112 2 22 2 11 2 12 i. i. M 2 i. L 2 i. L dV. 2 H. W + + = µ = ∫ 5. Phương trình cân đối điện áp i. ZU = Z : tổng trở của mạch jwC 1 j. w. LrZ + + = 6. Momen điện từ sinh ra ở máy điện i .. kM ψ = k : thông số Ψ : từ thông móc vòng 7. Đơn vị tương đối 1 - dmU
U
U =∗
dmI
I
I =∗
§3. SƠ LƯỢC VẬT LIỆU CHẾ TẠO THIẾT BỊ ĐIỆN 1. Vật liệu dẫn từ Các loại thép kĩ thuật điện → sản xuất 1511 1512 1513 Máy biến áp 3404 3405 3408 → Chế tạo 1211 1311 1411 1412 1511 1512 động cơ 2211 2312 • Số đầu bộc lộ hình thức cán số 1 : Cán nóng số 2 : cán nguội đẳng hướng số 3 : cán nguội dị hướng • Số thứ hai chỉ hàm lượng Silic • Số thứ ba phân loại theo suất tổn hao • Số thứ tư phân loại mã hiệu theo số sảm xuất 2. Vật dẫn điện đa phần là Al, Cu Al có điện trở suất 0,0282 Ωmm2 / m ở 200 C Cu có điện trở suất 0,0172 Ωmm2 / m ở 200 C 3. Vật liệu cấu trúc sắt kẽm kim loại – chất dẻo 4. Vật liệu cách điện : cách ly phần dẫn điện và dẫn từ hoặc giữa phần dẫn điện với nhau < vật cách điện tốt : cách điện tốt và dẫn nhiệt tốt, chịu ẩm, độ bền điện cao và có độ bền có tính nhất định > PHẦN MỘT MÁY BIẾN ÁP 2 - CHƯƠNG 1
KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP § 1.1 ĐẠI CƯƠNG Máy biến áp là thiết bị đứng yên thao tác trên nguyên tắc cảm ứng điện từ dùng đổi khác mạng lưới hệ thống dòng điện xoay chiều này thành mạng lưới hệ thống xoay chiều khác tần số không đổi. Công dụng : Dùng đa phần truyền tải điện năng, máy hàn giám sát – Ký hiệu + Trong truyền tải điện năng + Trong sơ đồ điện năng thường kí hiệu Chú ý : Tổng hiệu suất của MBA >> tổng hiệu suất của MFĐ Do có tổn hao MBA. Hãy tính hiệu suất để từ đó quyết định hành động xem kWh ở đâu → do có sự tổn hao trên MBA sự tổn hao này tương ứng với 1 nhà máy sản xuất phát điện § 1.2. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY BIẾN ÁP Khi U1 là điện áp hình sin φ = φm. sinwt Theo định luật cảm ứng điện từ ) 2 tsin ( E2e ) 2 tsin ( E2e tcos .. We dt t.sin. d. We dt d. We 22 11 m11 m 11 11 π − ω = π − ω = ⇔ ωωφ − = ⇔ ωφ − = ⇔ φ − = S.B. fW44, 4 2 W E W.f. 44,4 2 W. E m2 mét vuông 2 m1 m1 1 = φ φ = φω = φ = φω = B = ( 1 ÷ 1,5 ) T Hệ số biến áp 2 1 2 1 2 1 U U W W E E k ≈ = = E = U + I.R khi R ∼ 0 thì E lúc đó là U R ≠ 0 thì E là sức điện động § 1.3. CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐỊNH MỨC – Dung lượn máy S ( VA, KVA, MVA ) 3 - – Điện áp
định mức sơ cấp U1
– Điện áp định mức thứ cấp U2
+ nếu MBA ba pha là điện áp dây
+ nếu là MBA một pha là điện áp pha
– Dòng điện áp định mức sơ cấp I1 (Dòng điện dây)
– Dòng điện áp định mức thứ cấp I2
)pha3(
U3
S
I
1
1 = )pha1(
U
S
I
1
1 =
– Tần số f
– Un% là điện áp đặt vào phía sơ cấp khi phía thứ cấp bị nối ngắn mạch mà còn
điện trong các cuộn dây bằng dòng điện định mức
– Tổ nối dây: là cách nối dây của dòng sơ cấp và thứ cấp
Số 12, 11 thể hiện góc lệch pha suất điện động dây sơ cấp và suất điện động thứ cấp
§1.4. CÁC LOẠI MÁY BIẾN ÁP CHÍNH
1.MBA điện lực: truyền tải và phân phối điện năng đi xa nhằm giảm tổn thất đường
dây
P=U.I phải tăng P thì Pd giảm mà Pd=∆U.I = I2
.R thì I2
giảm thì U tăng thì P
tăng
– Không truyền tải dòng điện một chiều vì không sinh ra từ trường biến thiên ⇒
không tồn tại từ thông
2. Máy biến áp chuyên dùng
– Máy biến áp tự ngẫu
– Máy biến áp chỉnh lưu xoay chiều thành một chiều
§1.5 CẤU TẠO CỦA MÁY BIẾN ÁP
• Máy biến áp: – lõi thép
– dây quấn
– vỏ máy
1. Lõi thép: chế tạo bằng thép kỹ thuật điện thường cán lạnh
a. Máy 1 pha
Tm
T
W.f.B.S.44,4W..f.44,4E
SkS
=φ=
=
ST: tiết diện trụ bằng cm2
K : hệ số (1÷1,4) tôn tốt k nhỏ, tôn xấu k lớn
S: Dung lượng máy VA
b. Máy ba pha
– Mạch từ kiểu lõi 3 pha – 3 trụ
+ Trụ: lõi thép có dây quấn
+ Gông: phần nối giữa các trụ
tiết diện gông lớn hơn tiết diện trụ → giảm tổn hao sắt từ
→ Mạc từ kiểu bọc 3 pha- 5 trụ
2. Dây quấn
a. Dây quấn kiểu đồng tâm: – ống trụ
– xoắn: + xoắn đơn
4Bạn đang đọc: Giáo Trình Máy Điện
- + xoắn kép
+ Các vòng → ống trụ, giữu những lớp cách điện bằng tổng điện áp 2 lớp dừng lại có công dụng cho máy hiệu suất cho cả cuộn cao thế và hạ thế Thường dùng cho máy trung bình và cao thế + Đường dây hạ thế dùng dây quấn chữ nhật, số sợi chập lớn dùng dây xoắn với nhau, với mục tiêu chiều dài dây quấn bằng nhau – Để những dây dài bằng nhau ta hoán vị dây – Xoắn kép tiết kiệm ngân sách và chi phí dây, tăng cường dây quấn, tiết kiệm ngân sách và chi phí diện tích quy hoạnh b. Dây quấn xoáy ốc liên tục Dùng cho cao thế lớn hơn 110KV dây quấn thành những bánh dây ghép lại theo hình xoáy ốc và có nửa đường kính dây nếu số sợi dây chập nhiều c. Dây quấn xoáy ốc : Dùng làm dây quấn hạ thế thay cả trụ và xoắn cắt tấm đồng có chiều cao bằng chiều cao ống d. Dây quấn xen kẽ < ít dùng > 3. Vỏ máy – Chức năng : che đậy MBA, chứa dầu, làm mát, trên vỏ máy gắn bộ phận tản nhiệt được thống kê giám sát đến sự tổn hao : gắn quạt làm mát, mát dầu, bộ chuyển mạch, rơle, áp lực đè nén, bình dầu phụ, sứ v.v… CHƯƠNG 2 TỔ NỐI DÂY Để MBA thao tác được những dây quấn phải nối theo một tổng hợp nhất định và việc định ra kiểu nối dây phải tương thích mạch từ § 2.1. TỔ NỐI DÂY CỦA MBA Quy ước đầu dây 1. Cách ký hiệu đầu dây Cao thế Trung thế Hạ thế Đầu đầu ABC Am Bm Cm abc Đầu cuối XYZ Xm Ym Zm xyz Đầu trung tính O, N O, Nm o, n 2. Các kiểu nối dây – Kiểu sao Υ, tam giác ∆, đấu ZicZăc + Đấu Υ ba đầu cuối hoặc ba đầu đấu chập lại fd U3U = fd II = + Đấu tam giác fd fd I3I UU = = 3. Tổ nối dây Là sự tổng hợp kiểu nối sơ cấp và thứ cấp bộc lộ góc lệch sóng suất điện động sơ và thứ cấp + Phụ thuộc chiều quấn, cách ký hiệu đầu dây, kiểu đấu dây 5 - Υ ∆ 11
Caothế sơ cấp hạ thế thứ cấp góc lệch pha Edsc và Edtc
VD: Máy pha kí hiệu I6, I12
Phạm vi ứng dụng của tổ nối dây
Tổ nôi dây cao áp Hạ áp Dung lượng
Yy-12 ≤ 35kV 400/230 V ≤ 630kVA
Y∆-11 ≤ 35kV 400/230 V ≤ 2500kVA
≥ 110kV < 100V ≤ 2500kVA ≥ 3150 V Y0∆-11 ≥ 6,3kV ≥ 3300V ≥ 10000kVA §2.2. MẠCH TỪ CỦA MBA 1.Các kiểu mạch từ - Mạch từ lõi, kiểu bọc - Mạch từ chung, mạch từ riêng (3 pha) Ba pha chung một mạch gọi là mạch từ chung Mỗi pha một mạch gọi là mạch từ riêng 2. Sự xuất hiện từ hoá ở lõi thép a. Máy một pha )H(fB)i(f ) 2 tsin( dt d .WEu tsinUu 0 m 1 m =↔=φ π −ωφ=φ φ =−= ω= - Mạch từ chung φ3 không tồn tại (3 pha, 3 trụ) → Mạch từ sau thì φ3 tồn tại - Mạch từ: 5 trụ, 3 pha độc lậpnên tồn tại φ3 do từ trở lõi thép nhỏ
suy ra φ3 khá lớn (15÷20% φ1)
⊕ Tổ nối dây Yy hạn chế tổn thất máy, hạn chế dung lượng, công suất máy → ít dùng
⊕ Tổ nối dây ∆y dòng từ hoá i03 khép kín mạch nên dòng từ hoá không hình sin và có
dạng nhọn đầu thì φ hình sin → do đó suất điện động ở sơ cấp và thứ cấp hình sin ⇒
không có gì bất lợi → ứng dụng rộng rãi
⊕ Tổ nối dây Υ∆ ở phía sơ cấp không tồn tại dòng điện bậc 3 nên tổ nối dây sơ cấp có
dạng ban đầu. Khi có tải dòng bậc 3 thứ cấp sinh ra suất điện động bậc E23→ i23 → φ3∆
nó ngược với φ3Y. φ3∆ và φ3Y triệt tiêu ⇒ ảnh hưởng không đáng kể
Kết luận: Đối với tổ nối dây Y∆ ta tránh được ảnh hưởng của từ thông và sđđ bậc 3
§2.3.TÍNH TOÁN MẠCH TỪ CỦA MÁY BIẾN ÁP
– Xác định dòng từ hoá i0 và tổn hao sắt từ trong đó
İo = İor + İox
İor : thành phần đốt nóng lõi thép
İox : sinh ra từ thông chính
1. Tính Ior căn cứ tổn hao sắt từ
6
- )W(
50
f
].G.BG.B.[PP
3,1
g
2
gt
2
t1150Fe
+=
P1150: suất tổn hao thép ở tỷ lệ từ cảm 1T, f = 50H z Bt, Bg tỷ lệ từ cảm ở trụ và gông Gt, Gg : khối lượng của trụ, gông 1 FE or U.m P. I = m : là số pha U1 : điện áp pha 2. Tính Iox ∑ = = l. HFW.I 2 X0 Iox. W : sức từ động W số vòng dây W. 2 F Iox = Cách 1 : Máy một pha δ µ + + =. B nl. H2l. H. 2F o t kggtt ( nk = 4 ) Ht : cường độ từ trong trụ lt : chiều dài trụ Cách 1 : Máy 3 pha trường hợp hai trụ ngoài δ µ + + = ′. B nl. H2l. HF 0 t kggtt ( nk = 3 ) Trụ giữa : δ µ + = ′ ′. B nl. HF o t ktt ( nk = 1 ) δ µ + + = ′ ′ + ′ = o t ‘ kggtt B. nlH 3 2 l. H 3 FF2 F ( nk ’ = 7/3 ) W2 F Iox = Cách 2 : 1 gtgttt 1 o ox U.m s. q. nG. qG. q U.m Q I δ + + = = S : diện tích quy hoạnh khe hở không khí Qtt, Qtg : suất từ hóa trong trụ và gông ) % 101 ( % 100. I I % i III dm 0 2 ox 2 oro ÷ ≈ = + = Bài tập : Tính những dòng điện định mức của 1 máy biến áp ba pha khi biết những số liệu Sđm = 100 kVA, U1đm / U2đm = 6000 / 230 V Ta có : ) A ( 62,9 6000.3 10 U3 S I 5 dm1 dm1 = = = ) A ( 251 230.3 10 U3 S I 5 dm2 dm2 = = = 7 - CHƯƠNG 3
MỐI QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MBA § 3.1. CÁC PHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN 1. Phương trình cân đối sức điện động φ = ψ ψ − = φ = ψ ψ − = φ − =. w ; dt d e. w dt d dt d we 22 2 2 11 1 11 21, ψψ là từ thông móc vòng φδ ⇒ eδ dt d dt d. we dt d dt d. we 22 22 11 11 ψ − = φ − = ψ − = φ − = δ δ δδ δ – Từ thông tải hầu hết đi qua môi trường tự nhiên phi từ tính → tỉ lệ dòng điện sinh ra nó trải qua thông số điện cảm ( điện tải cảm ) dt dI .. Lei .. L 1 11111 δ − = → δ = ψ δ dt dI .. Lei .. L 2 22222 δ − = → δ = ψ δ Theo Kirchoff 2 : 11 21 111111 11111 r. i dt di M dt di Lr. ieeu r.ieeu + + = + − − = = + + δ δ 22222 ur.iee + = + δ 22 12 211222 r. i dt di M dt di Lr. ieeu − − − = − + − = δ Trong đó : L1 = L11 + Lδ1 ; L2 = L22 + Lδ2 ; M = L12 = L21 Dạng phức : 221 111 22222122 1111111111111 x. I.jE x. I.jE ZIEr. IEEU ZIEr. Ix. I.jEr.IEEU • • δ • • δ • • • • δ • • • • • • • • • δ • • − = − = − − = − + = + − = + + − = + − − = 2. Phương trình sức từ động U1 ≈ E1 = 4,44 f. W1. φm φm = const kể cả khi có tải và khi không tải → sức từ động ( i1w1 + i2 w2 ) sinh ra φm lúc có tải i0 w1 sinh ra φm lúc không tải ( i1w1 + i2 w2 ) = io wo 8 - 021
021
002211
III
III
w.Iw.Iw.I
•••
•••
•••
=′+⇔
=+⇔
=+
(
1
2
22
w
w
.II =′
•
)
Kết luận: Khi có máy có tải sơ cấp gồm hai thành phần 120 I ) I ( I • • • = ′ − + oI • sinh ra từ thông chính 2I • ′ − : bù lại tính năng dòng thứ cấp do đó khi tải tăng thì I2 tăng ⇒ 2I • ′ − tăng → I1 tăng để giữ I0 bảo vệ sinh ra từ thông chính § 3.2 MẠCH THAY THẾ CỦA MBA – Mục đích : Đơn giản trong quy trình đo lường và thống kê, sửa chữa thay thế mạch điện và mạch từ bằng mạch tương tự và đặc trưng cho MBA ⇒ Mạch sửa chữa thay thế nối trực tiếp sơ cấp và thứ cấp thành mạch điện thì dây quấn nọ thành dây quấn kia, việc quy đổi thuận tiện cho giám sát không ảnh hưởng tác động đến quy trình vật lý 1. Quy đổi MBA a. Quy đổi suất điện động, điện áp thứ cấp về sơ cấp E2 quy đổi E2 ’ U2 quy đổi U2 ’ do có sự quy đổi W1 = W2 ( E2 ’ = E1 ) 22 2 1 11 2 1 2 1 EE.k w w. EE w w E E ′ = = = ⇒ = ⇒ b. Dòng điện quy đổi I2 ’ 22 2 2 2 I k 1 I. E E I = ′ = ′ k = w1 / w2 c. Điện trở của điện kháng quy đổi r2 ’, x2 ’ 2 2 2 2 ‘ 2 2 ‘ 2 ‘ 2 2 ‘ 22 2 2 r.kr. I I rr. Ir. I = = ⇒ = ttt 2 2 ‘ 2 t 2 ‘ t 2 2 ‘ 2 x. jrZ x.kx Z.kZ Z.kZ + = = = = d. Các phương trình quy đổi từ phương trình cũ → phương trình mới. Phương trình quy đổi ′ − + = ′ ′ − ′ = ′ + − = • • • • • • • • • ) I ( II Z.IEU Z.IEU 201 2222 1111 2. Sơ đồ sửa chữa thay thế của MBA 9 - dt
di
.Me
dt
di
.M.ke
i.M.k
i.M
o
2
o
1
o1
o2
−=
−=
=ψ
=ψ
m0021 x.I.jI.M.k..jEE
••••
−=ω=′= ω=. m.kxm mmm2 o FE m jxrZ ; I P r + = = Zm : tổng trở từ hóa MBA 3. Mạch điện sửa chữa thay thế đơn thuần 21 n rrr ′ + = 21 n xxx + = nnn jxrZ + = Tổng trở ngắn mạch MBA § 3.3. ĐỒ THỊ VECTO CỦA MÁY BIẾN ÁP Mục đích : Thấy rõ quan hệ trị số và góc pha giữa đại lượng của MBA và thấy được sự biến thiên giữa những đại lượng § 3.4. CÁCH XÁC ĐỊNH THAM SỐ CỦA MÁY BIẾN ÁP BẰNG THỰC NGHIỆM 1. Thí nghiệm không tải 2 o 2 o0 o o o 0 1 o rZx I P r ; I U Z − = ⇒ ′ = = 2 1 2 1 U U w w k = = 01 0 0 2 I.U P S P cos = = ϕ – Khi máy chạy không tải cosϕ rất thấp ⇒ tối kị không chạy không tải 2. Thí nghiệm ngắn mạch + Nối a-b-c 2 n 2 nn2 n n n n n rZx I P r ; I U Z − = ⇒ = = Bài tập chương 3 : Bài 1 ( 62 ) : máy BA 1 pha có S = 5 kVA ; U1đm = 11000V ; U2đm = 110V. Thay đổi cách nối dây quấn với nhau sẽ có những tỉ số biến hóa điện áp khác nhau. Với mỗi cách nối hãy tính những dòng điện định mức sơ và thứ cấp Bài làm : Dây sơ cấp và thứ cấp đều nối tiếp nối đuôi nhau ) A ( 227,0 11000.2 5000 II.US dm1dm1dm1 = = ⇒ ′ = ) A ( 7,22 110.2 5000 II.US dm2dm2dm2 = = ⇒ ′ = Dây sơ cấp và thứ cấp nối song song ) A ( 454,0 11000 5000 II.US dm1dm1dm1 = = ⇒ ′ ′ = 10 - )A(4,45
110
5000
II.US dm2dm2dm2 ==⇒′′=
Bài 2 : Máy biến áp có Sđm = 20000 kVA ; U1 = 126,8 kV ; U2 = 11 kV ; f = 50 kHz. Diện tích lõi thép là 3595 cm2 ; B = 1,5 T. Tính W1 ; W2 CHƯƠNG 4 CÁC ĐẶC TÍNH CỦA MÁY BIẾN ÁP LÀM VIỆC VỚI TẢI ĐỐI XỨNG § 4.1. GIẢN ĐỒ NĂNG LƯỢNG Trong quy trình truyển tải nguồn năng lượng qua MNA phần tổn hao cho MBA tổn hao đồng, tổn hao sắt ⇒ phần hiệu suất điện từ truyền qua máy Pđt = P1 – Pcu1 – PFE = E2 ’. I2 ’. cosΨ2 P1 : Công suất phần sơ cấp P1 = U1. I1. cosϕ1 1 2 1 cu r. IP = : tổn hao điện trở sơ cấp 2 omFE I.rP = : tổn hao sắt từ 222 cudt2 cos. I.UPPP ϕ = − = Công suất công dụng 1111 sinI. UQ ψ = 2 111 I.xq = 2 omm I.xq = 222 m11dt sin. I.EqqQQ ψ ′ ′ = − − = 2 2.22 Ixq = + Đối với tải cảm do ϕ2 > 0 → Q2 > 0, Q1 > 0 ⇒ hiệu suất phản kháng truyền từ sơ cấp đến thứ cấp + Đối với tải dung ϕ2 < 0 → Q2 < 0 Nếu Q1 > 0 hàng loạt hiệu suất phản kháng dùng từ hóa lõi thép Q1 < 0 hàng loạt hiệu suất phản kháng truyền ngược lại thứ cấp sang sơ cấp § 4.2. ĐỘ THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP CỦA MÁY BIẾN ÁP VÀ CÁCH ĐIỀU CHỈNH ∗ ∗ ′ − = ′ − = ′ ′ − ′ = − = ∆ 2 dm1 2 dm1 20 220 20 220 U1 U UU U UU U UU U Độ biến hóa điện áp gọi hiệu số học giữa trị số điện áp lúc không tải và có tải trong điện áp sơ cấp không đổi - Thay đổi tùy theo giãn tải dm2 2 I I = β Tải cảm : 202 UU0U < → > ∆ Tải dung : 202 UU0U > → < ∆ U20 : điện áp thứ cấp lúc không tải 11 - U2: điện áp thứ cấp lúc có tải ∗ Cách tinh chỉnh và điều khiển : – Cân đối giữa tải dung và tải cảm → ∆ U giảm – Thay đổi tỷ số điện áp : 2 1 w w k = Nếu thay dổi W1 hoặc W2 ⇒ k2 khác – Điện áp dưới tải nhỏ biến thiên tỉ số biến áp khi tải đang thao tác – Điện áp không tải cắt điện khi biến hóa tỉ số biến áp ∗ Hiệu suất của máy biến áp 100. P. P. % 1 2 = η P1, P2 hiệu suất có ích Fecu1 Fecu 1 PPP PP 1100. P. P. 1 % + + + − = − = η ∑ ∑ P. : Tổng tổn hao P2 ≈ β – Sđm. cosϕ2 = P0 β : Hệ số tải Tổn hao đồng : n 2 2 dm2 22 dm2nn 2 2C u P. I I. I.rr.IP β = = = β + + ϕβ β + − = η ⇒ n 2 o2dm n 2 o P.Pcos.S. P.P 1 % Nếu cosϕ2 = const thì η là hàm β hay η = f ( β ) Cực đại khi n o P P 0 d d = β ⇒ = β η hay on 2 PP. = β Chú ý : Hiệu suất của máy biến áp sẽ cực lớn ở một tải nhất định ứng với khi tổn hao không đổi bằng tổn hao biến hóa hay tổn hao sắt bằng tổn hao đồng § 4.4. MÁY BIẾN ÁP LÀM VIỆC SONG SONG – Đơn giản phong cách thiết kế, dễ bảo trì, tăng hiệu suất cao kinh tế tài chính, người ta ghép máy biến áp song song – Điều kiện : + Cùng tổ nối dây + Cùng điện áp và tỉ số đổi khác + Cùng điện áp ngắn mạch Un % ( lao lý độ phân phối tải trong máy ) – Một số công thức : ∑ = = β ni dmi n dmI 1 1 U S %. U S S S S : tải chung của i máy ∑ = = β ni dmi n dmI 2 2 U S %. U S S S ∑ ∑ ∑ ∑ + + + = ÷ = nN dmN 2 n 2 dm 1 n 1 dm N1i ni dmi U S … U S U S U S Bài tập : Cho 3 máy biến áp ba pha thao tác song song Máy I : S = 560 kVA 22/0, 4 kV ; Y ∆ – 11 ; UnI = 5 % ; P0 = 800W ; Pn = 800 W 12
- Máy II : S = 1000 kVA 22/0, 4 kV ; Y ∆ – 11 ; UnI = 5,6 % ; P0 = 1200W ; Pn = 1300 W Máy III : S = 800 kVA 22/0, 4 kV ; Y ∆ – 11 ; UnI = 6,5 % ; P0 = 1080W ; Pn = 11080 W 1 ) Tính dòng điện thứ cấp định mức của mỗi máy 2 ) Cho 3 máy thao tác hiệu suất chung cho tải S = 2300 kVA 2.1. Tính thông số tải mỗi máy 2.2. Tính tổn hao của mỗi máy ứng với thông số tải 2.3. Tính dòng điện mỗi máy để ηmax Bài làm : 1. Từ dm1 dm1 U. 3 S II.U. 3S = ⇒ = ; dm2 dm2 U. 3 S I = 2.1. Từ ∑ = β ni dmi ni i u S %. u S 2.2. Tổn hao của mỗi máy : CuFedm1n 2 01I PPP.PP + = β + = 2.3. dm dmn 0 max I.I I I P P β = → = β → = β ⇔ η CHƯƠNG 5 MÁY BIẾN ÁP LÀM VIỆC VỚI TẢI KHÔNG ĐỐI XỨNG § 5.1. ĐẠI CƯƠNG – Máy biến áp thao tác không đối xứng khi tải phân phối không đều cho 3 pha, dòng không bằng nhau ⇒ ảnh hưởng tác động xấu đến thực trạng thao tác thông thường của MBA như Ud, Uf, tổn hao phụ trong dây quấn và lõi thép tăng lên, độ chênh lệch trong dây quấn quá pháp luật – Nghiên cứu ta dùng chiêu thức phân lượng đối xứng. Hệ thống dòng điện không đổi cba I, I, I • • • → phân ra thành 3 mạng lưới hệ thống dòng điện đối xứng : Thứ tự thuận 1 c1b1a I, I, I • • • ; Thứ tự ngược 2 c2b2a I, I, I • • • ; Thứ tự không coboao I, I, I • • • Quan hệ + + = + + = + + = • • • • • • • • • • • • 2 a 2 1 aaoc 2 a1a 2 aob 2 a1aaoa I.aI.aII I.aI.aII IIII 13
-
++=
++=
++=
⇔
••••
••••
••••
)I.aI.aI(
3
1
I
)IaI.aI(
3
1
I
)III(
3
1
I
cb
2
a2a
c
2
ba1a
cbaao
Trong đó :
0aa1
ea
ea
2
240.j2
120.j
0
0
=++
=
=
– Hệ thống thứ tự thuận và mạng lưới hệ thống thứ tự ngược xét như trong phần tải đối xứng. – Dòng thứ tự không chỉ sống sót khi tổ nối dây Y ∆. Để nghiên cứu và phân tích giả sử từ không bão hòa. Hệ số thứ cấp quy đổi về sơ cấp. § 5.2. MÁY ĐIỆN THAY THẾ VÀ TỔNG TRỞ CỦA MÁY BIẾN ÁP ĐỐI VỚI CÁC THÀNH PHẦN KHÔNG ĐỐI XỨNG Chỉ xét thành phần thứ tự không → thành phần này sinh ta từ thông thứ tự không gọi là φto trùng pha về thời hạn ∗ Xảy ra trường hợp + Trong tổ MBA 3 pha φto khép mạch trong lõi thép và do từ trở lõi thép nhỏ dù IA0, IB0, IC0 nhỏ nhưng φ lớn + Đối với MBA 3 pha 5 trụ thì φto không đáng kể ghép mạch qua lõi thép mà phải khép mạch qua vách thùng dầu → sinh ra trong cuộn sơ cấp và thứ cấp tự cảm. ∗ Tổ nối dây : Yoyo Tổng trở thứ tự không là Zto : là tổng trở có được khi đo ở một phía MBA với điều kiện kèm theo phía kia ngắn mạch có trị số giả thiết ( Z1 ÷ Zo ) 2 o 2 toto2toto rZx ; I. 3 P r ; I. 3 U Z − = = = 2 o 2 toto2toto rZx ; I. 3 P r ; I. 3 U Z − = = = § 5.3. TẢI KHÔNG ĐỐI XỨNG CỦA MÁY BIẾN ÁP 1. Khi có dòng điện thứ tự không a. Tổ nối dây : Yy0 không đối xứng ; Dòng thứ cấp cân đối dòng sơ cấp. Dòng thứ tự không không cân đối ⇒ sinh ra rừ thông φto → moE • 0III CBA = + + • • • dcba IIII • • • • = + + Vì 0III CBA = + + • • • và 0EEE CBA = + + • • • ta suy ra được : momomoCBA Z.I. 3E. 3UUU • • • • • = − = + + 14 - ∗ Do sơ cấp nối Y nên : ACCA CBBC BAAB UUU UUU UUU • • • • • • • • • − = − = − = Ta tìm được điện áp pha sơ cấp mocoCmocoBCCAC moboBmoboABBCB moaoAmoaoCAABA Z.IUZ.IUU 3 1 U Z.IUZ.IUU 3 1 U Z.IUZ.IUU 3 1 U • • • • • • • • • • • • • • • • • • + ′ = + − = + ′ = + − = + ′ = + − = – Sự tác động ảnh hưởng của thứ tự không làm cho điểm trung tính xê dịch moao Z.I • → làm cho điện áp không đối xứng ∗ Thứ cấp yo – Dòng thứ tự không làm lệch điểm trung tính một đoạn moaototo Z.IZ.I • • > do 2 moto ZZZ + =. Tuy nhiên sự khác nhau không đáng kể toconCCc tobonBBb toaonAAa Z.IZ.IUU Z.IZ.IUU Z.IZ.IUU • • • • • • • • • • • • + − ′ = − + − ′ = − + − ′ = − Kết luận : Sự xê dịch điểm trung tính làm điện áp pha mất đối xứng bất lợi cho phụ tải không được cho phép và hạn chế sử dụng tổ nối dây Yyo đối máy ba pha, ba trụ b. Tổ nối dây Yoyo ; Yo ∆ Do thứ tự không sống sót hai phía thứ và sơ cấp MBA mà nó cân đối nhau ⇒ không sinh ra φto, Eto ảnh hưởng tác động của dòng thứ tự không làm điểm trung tính xê dịch không đáng kể. 2. Khi không có thành phần thứ tự không Y / Y, ∆ / ∆, ∆ / Y, Y / ∆ Trong trường hợp này khi tải mất cân đối ∆ U ở những pha không bằng nhau, do Zn nhỏ nên sự mất cân đối không đáng kể § 5.4. NGẮN MẠCH KHÔNG ĐỐI XỨNG CỦA MÁY BIẾN ÁP CHƯƠNG 6 QUÁ ĐỘ CỦA MÁY BIẾN ÁP § 6.1. ĐẠI CƯƠNG Quá trình quá độ : + Quá dòng điện + Quá điện áp § 6.2. QUÁ ĐỘ DÒNG ĐIỆN 15
- Quá dòng điện xảy ra khi đóng MBA không tải của dòng điện ngắn mạch đùng một cái. 1. Đóng MBA không tải vào lưới Khi đóng MBA tải vào lưới dt d. wr. i ) tsin (. U 11 om1 φ + = ψ + ω Giả thiết Ψ ∼ i → 1 1 o L. w i φ = → dt d. L r ) tsin (. w U 1 1 1 m1 φ + φ = ψ + ω Nối đất : α α α = sh xch. U. dx dU A x Không nối đất : α α α = ch xsh. U. dx dU A x 0 > α ở đầu dây quấn 1 cthtg = α = α A 1 x x U.x dx dU = = ở đầu dây quấn tiên phong thì điện áp lớn gấp 2 lần trường hợp phân bổ đều ⇒ tăng cường cách điện ở vòng dây tiên phong của MBA. ⇒ Nghiệm của phương trình vi phân φ ′ ′ + φ ′ = φ φ ′ : thành phần xác lập φ ′ ′ : thành phần tự do ) tcos (. ) 2 tsin (. mm ψ + ωφ − = π − ψ + ωφ = φ ′ 2 1 2 11 m11 m ) L. ( r. w U.L ω + − = φ ′ 1 1 L t. r e. c − = φ ′ ′ Khi t = 0 → sống sót từ thông dư trong lõi thép [ ] dum0tot Ccos. φ ± = + ψφ − = φ ′ ′ + φ ′ = φ = = dum cosC φ ± ψφ = 1 1 L t. r dum e ). cos. ( − φ ± ψφ = φ ′ ) cos ( ) tcos (. dumm φ ± ψφ + ψ + ωφ − = φ ⇒ – Tại thời gian 2 π = ψ là thời gian đóng MBA vào lưới điện là thuận tiện nhất vì ) tsin (. m ωφ = φ – Bất lợi nhất khi 0 = ψ ; φdư có dấu dương lúc đó 1 1 L t. r dumm e ). ( ) tcos (. − φ + φ + ωφ − = φ Từ thông maxφ vào thời hạn nửa chu kỳ luân hồi sau. Khi đóng mạch và dummax. 2 φ + φ = φ dòng quá độ hoàn toàn có thể gấp 5 lần dòng định mức ⇒ xảy ra hiện tượng kỳ lạ đứt mạch ( quấn dây tròn để từ trường đều ) 2. Ngắn mạch đùng một cái dt di. Li. r ) tsin (. U n nnnnm1 + = ψ + ω 16
- t.
L
r
n
22
n
m1
n
22
n
m1
nnn
n
n
e).cos(.
)L(r
U
)tcos(.
)L(r
U
iii
−
ψ
ω+
+ψ+ω
ω+
−=′′+′=
n
n
L
t.r
nnnn e.cos.I.2)tcos(.I.2
−
ψ+ψ+ω−=
n
n
L
t.r
nnn e.I.2)tcos(.I.2
−
+ψ−=ψ⇒
xgn
L
r.
nxg k. I. 2 ) e1. ( I. 2 i n n = + = π − Máy có dung tích càng lớn thì kxg càmg lớn và ixg gấp vài chục lần dòng định mức. § 6.3. QUÁ ĐIỆN ÁP Do thao tác bấm cắt những đường dây, do ngắn mạch nối đất kèm hồ quang, quá điện áp do khí quyển ( sét đánh ). Sóng điện áp do khí quyển tạo ra không chu kỳ luân hồi đầu sóng dốc, đuôi sóng thẳng thời hạn tác động ảnh hưởng ngắn vài phần triệu và coi 1/4 chu kỳ luân hồi sóng điện áp có tần số từ 10000 ÷ 50000H z Cd : điện dung những vòng dây Cq ’ : điện dung giữa vòng dây và cuộn dây nối đất ∑ ′ = d d C 1 1 C điện dung dọc ∑ ′ = qq CC điện dung ngang Do có Cq ’ sóng xung kích truyền vào dây quấn trong quy trình nạp bắt đầu trong những điện tích phân bổ không đều trên những điện tích C’q giảm dần A → X theo quy luật α α = ch xsh. UU Ax ( dây nối đất ) α α = ch xch. UU Ax ( dây quấn không nối đất ) d q C C = α với quy ước chiều dài dây quấn bằng một CHƯƠNG 7 CÁC LOẠI BIẾN ÁP ĐẶC BIỆT § 7.1. MÁY BIẾN ÁP BA PHA DÂY QUẤN Các tổ nối dây tiêu chuẩn : Yo / Yo / ∆ ; Yo / ∆ / ∆ § 7.2. MÁY BIẾN ÁP TỰ NGẪU Hai dây quấn nối nhau nên ngoài liên hệ từ còn có liên hệ điện Ưu điểm : tận dụng hiệu suất truyền tải VD : 100 kVA → hai dây quấn phải tính 100 kVA → tự ngẫu theo cấp điện áp 22/15 kV Ptt = k. Ptr ⇒ 22 15 k = 17 - ∗Cách tính đường kính dây 1 1 U S I = 2 2 U S I = ( một pha ) chọn J = 2,5 ÷ 7 A / mm2 ⇒ 4 d J I S 2 day π = = Bài tập : Uvào = 220V ; Ura = 150V ; S = 5 kVA klợi dụng = 32,0 22 1522 = − Stính toán = 0,32. 5 = 1,6 kVA ( Stt ) Strụ = ) kVA ( 404,06,1. 32,0 S.k tt = = ) A ( 7,22 220 5000 I1 = = ) A ( 3,33 150 5000 I2 = = chọn J = 2,5 ÷ 7 A / mm2 ( J = 4A / mm2 ) 4 d 4 5,22 J I S 2 11 day π = = = → ) mm ( 7,2 5,22 d1 = π = ⇒ d2 = 3,25 ( mm ) I1 + I3 = I2 ( hình 1 ) ở hình bên → I3 = I2 – I1 = 33,3 – 22,7 = 10,6 ( A ) ) mm ( 84,1 6,10 d3 = π = chọn lõi thép hình xuyến E – I § 7.3. MÁY BIẾN ÁP ĐO LƯỜNG – Cần độ đúng chuẩn sao cho 2 1 2 1 U U w w ≈, bảo đảm an toàn Máy biến dòng điện ( TY ; BI ; CT ) 3000 / 5 ; 2000 / 5 500 / 5 100 / 5 50/5 – Biến dòng phải ngắn mạch ; không khi nào hở mạch – Máy biến áp hở mạch § 7.4. MÁY BIẾN ÁP HÀN Luôn thao tác trong trạng thái chập mạch 18
- PHẦN HAI
NHỮNG VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG CỦA MÁY ĐIỆN QUAY CHƯƠNG 8 ĐẠI CƯƠNG VỀ CÁC MÁY ĐIỆN QUAY § 8.1. KẾT CẤU CHUNG CỦA CÁC MÁY ĐIỆN QUAY Kết cấu gồm hai bộ phận chính : Mạch từ và dây quấn. Ở đó diễn ra sự biến thiên nguồn năng lượng diện từ, điện – cơ. Ngoài ra còn có những bộ phận khác như vỏ, bộ phận làm mát. + Mạch từ được cấu trúc gồm hai khối thép đồng trục và cách nhau một đoạn sao cho chúng hoàn toàn có thể hoạt động tương đối được ⊕ Khối tĩnh : lõi thép stato khối quay lõi thép rôto ⊕ Dây quấn : được đặt ở hai phía của khe hở trong những rãnh của stao và rôto § 8.2. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY ĐIỆN QUAY – Dựa trên hai định luật cơ bản : + Định luật cảm ứng điện từ dt d l. v. Be φ − = = + Định luật lực điện từ l. B.iF = Vì hai định luật cơ bản trên có tính thuận nghịch nên bất kể một máy điện quay nào cũng hoàn toàn có thể thao tác thuận nghịch – Có 4 loại máy điện 1. Máy điện không đồng bộ Máy điện không đồng nhất loại máy thông dụng nhất, nguyên tắc thao tác như sau : Khi có dòng trong dây quấn tạo ra từ trường quay P. f. 60 n1 = từ trường này quét qua dây quấn rôto và tạo ra suất điện động do Rôto nối ngắn mạch → dòng điện rôto → từ thông rôto, từ thông này tích hợp nới từ thông stato tạo nên từ thông tổng Sự tương tác giữa dòng điện rôto và từ thông tổng tạo nên mômen quay làm cho Rôto quay với vận tốc n ≠ n1 ⇒ gọi là máy điện không đồng điệu – thông số trượt : 19 - 1
1
n
nn
s
−
=
∗Một số trườnghợp cụ thể
2.Máy điện đồng bộ
Rôto quay tạo ra từ trường Ft quay với tốc độ n, Ft cảm ứng nên suất điện động
eA, eB. eC có tần số
60
n.P
f 1
=
Dòng iA, iB, iC sinh ra từ trường phần ứng quay với tốc độ n1 Do n = n1 nên gọi là máy
điện đồng bộ
3. Máy điện một chiều
Thực chất là máy điện đồng bộ trong đó suất diện động xoay chiều chỉnh lưu
thành suất điện động một chiều chỉnh lưu bằng vành góp
4. Máy xoay chiều có vành góp
Là máy điện không bộ dùng hệ thống vành góp đưa dây quấn vào suất điện
động phụ mục đích diều chỉnh tốc độ và cosϕ
§8.3.MÔ TẢ TOÁN HỌC CÁC QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG CƠ
ĐIỆN TRONG CÁC MÁY ĐIỆN QUAY
Phương trìn Kirrchoff viết cho các mạch vòng dây quấn và phương trình chuyển động
của Rôto
giả thiết mạch từ không bão hoà. Thí dụ mạch vòng k (1 - kn
kn
n
n
k
k
dL.
L
W
di.
i
W
di.
i
W
dW
∂
∂
+
∂
∂
+
∂
∂
=⇒
∑∑∑∑
==== α
+=
s
1n
kn
n
s
1k
kn
s
1n
nkn
s
1k
k
d
dL
.i.i.
2
1
di.L.i
Vì vậy để đổi khác nguồn năng lượng từ trường phải tiêu tốn hiệu suất ∑ ∑ ∑ ∑ = = = = α ω + = = s 1 n s 1 n kn n s 1 k k n kn s 1 k kw d dL. i. i. 2 dt di. L.i dt dW P. – Công suất còn lại là hiệu suất cơ truyền qua trụ máy ∑ ∑ ∑ = = = α ω = − − = s 1 n kn n s 1 k kwd s 1 k kco d dL. i. i. 2 PPPP Kết luận : Công suất phản kháng được hiểu là hiệu suất tức thời cực lớn lấy từ lưới tạo nên từ trường trong máy ( từ trường này không được phép mất đi ) maxdt dW Q = Mômen điện từ α = α = ω = ∑ ∑ = = d dW d dL. i. 2 1P M s 1 n kn s 1 k k co dt d. jMM C ω + = MC : mômen cản ω : tốc độ góc J : mômen quán tính CHƯƠNG 9 DÂY QUẤN CỦA MÁY ĐIỆN QUAY § 9.1. ĐẠI CƯƠNG DÂY QUẤN PHẦN CẢM DÂY QUẤN PHẦN ỨNG Mục đích : tạo ra khe hở một từ trường phân bổ hình sin ở dây quấn phần cảm bảo vệ có một sức điện động, một dòng điện tương ứng hiệu suất điện từ của máy. – Đảm bảo độ bền về nhiệt, cơ, lý, hóa, phải tiết kiệm chi phí sắt kẽm kim loại màu – Chế tạo, lắp ráp thuận tiện. § 9.2. DÂY QUẤN PHẦN CẢM Là dây quấn mà dòng trong đó là dòng một chiều hoặc dòng xoay chiều có tần số thấp ( chỉ có ở máy không đồng nhất ) → dây quấn tập trung chuyên sâu trên những cực từ Máy có cực từ xen kẽ : cực lồi và cực ẩn. 21 - – Cực lồi thường nối với máy một chiều, máy đồng nhất ( xạc điện tua bin nước ) – Cực ẩn nối với máy phát đồng điệu, tua bin hơi. Máy có cực tính không đổi. § 9.3 DÂY QUẤN PHẦN ỨNG 1. Máy có cực tính xen kẽ ab, cd : cạnh tính năng, phần trong lõi thép bc, ad : phần đầu nối y : bước dây nối ws : số vòng trong một bối dây – Bước dây nối y có 3 dạng : y = τ : bước đủ y > τ : bươc dài y < τ : bước ngắn với bước cực τ = p2 Z Nguyên tắc triển khai dây quấn phần ứng địa thế căn cứ vao : - số pha : m - số rãnh : z = 2 mpq - số đôi cực : p - số mạch nhánh song song : a - số sợi chập : n - số rãnh của một pha dưới một cực : q Dây 3 pha tạo ra từ trường quay codien. p α = α Vẽ sơ đồ trải dây quấn một lớp : Z = 24 ; m = 3 ; 2 p = 4 → 2 mp2 Z q = = ; 6 p2 Z = = τ Dây quấn một lớp là dây quấn bước đủ Dây quấn hai lớp hoàn toàn có thể là dây quấn bước ngắn VD : Z = 24 ; m = 3 ; 2 p = 4 → 2 mp2 Z q = = ; τ = 6 Dây quấn một lớp bước ngắn : y = 5 ; 6 5 y = τ = β Đông khuôn phân tán 22
- Z=24; 2p=4; m=3; a = 1 → q = 2 VD : Z = 36 ; 2 p = 4 ; m = 3 ; a = 1 → 3 mp2 Z q = = ; 9 p2 Z y = = Dây quấn hai lớp : Z = 24 ; m = 3 ; 2 p = 4 ; a = 1 → q = 2 ; τ = 6 ; lấy y = 5 thì sao ? ∗ Dây quấn có q là phân số : nếu số rãnh nhiều thì răng nhỏ và yếu, nếu số rãnh ít thì suất điện động yếu đặt d N q = với q là số rãnh một pha dưới d cặp cực d ) 1 b ( cb ) cd ( d cbd d c b d N q + + − = + = + = = sắp xếp : ( d-c ) cực có b bối dây c cực có ( b + 1 ) bối dây VD : Z = 15 ; 2 p = 4 ; m = 3 → 12 3 1 12 15 q + = = Phân tích ra : 5 bối dây trên một pha dưới 4 cực b = 3 ( 3 bối dây ) dưới 3 cực b = 1 + 1 ( 2 bối dây ) dưới 1 cực lậy y = 3 ∗ Dây quấn ngắn mặch kiểu lồng sóc – Dùng trong những loại máy điện không đồng điệu, trong những máy phát điện đồng nhất – Cấu tạo : trong mỗi rãnh đặt một thanh dẫn ; số pha bằng số thanh dẫn và bằng số rãnh ; số vòng 2 1 w = Hai đầu thanh dẫn nối tiếp bằng hai vòng ngắn mạch m = Z = N ; 2 1 wf = 2. Dây quấn phần ứng của máy điện một chiều bối dây nối vào phiến góp – Rãnh nguyên tố : U.ZZnt = Znt = S = G ; S la sô thành phần ε ± = p2 Z y nt ε = 0 : bước đủ ε > 0 : bước dài 23
- ε < 0: bước ngắn ∗ Dây quấn xếp Bước vành góp : ... ) 3,2,1 m ( myG = ± m = 1 : dây qúân xếp đơn m ≥ 2 : dây quấn xếp phức Dấu + : quấn thụân - : quấn ngược VD : Z = ntZ = S = G = 16 ; 2 p = 4 ; 1 yG + = → ε ± = p2 Z y nt = 4 0 ± Sơ đồ Góc điện : o o 45 Z 360. p = = α Dây quấn xếp đơn → xếp phức : tạo ra càng nhiều đa giác sức điện động, giảm bớt độ nhấp nhô ∗ Dây quấn xếp phức ( SGK ) CHƯƠNG 10 SỨC ĐIỆN ĐÔNG DÂY QUẤN PHẦN ỨNG MÁY ĐIỆN QUAY § 10.1 KHÁI NIỆM Khi từ thông từ cảm xuyên qua phần ứng biến thiên sẽ sinh ra sức điện động ∗ Hai cách tạo từ thông biến thiên : - Cho dây quấn phần ứng hoạt động đều Nếu điện trường có phần cảm xen kẽ sẽ sinh sức điện động xoay chiều Nếu điện trường có phần cảm không đổi sẽ sinh ra sức điện động một chiều - Cho xuyên qua dây quấn phần ứng đứng yên một điện trường đập mạch hoặc từ trường không biến hóa và từ dẫn đổi khác Sức điện động xoay chiều hình sin Sức điện đông một chiều phẳng - Nếu trong một rãnh đặt ws vòng dây thì suất điện động : φ =. k. w. f. 44,4 E nss Hệ số bước ngắn : ) 2. sin ( kn π β = Vì sao trong máy điện quay lại có thông số kn ? 24
- Eq = q.Es.kr
Hệ số rải : 2 sinq 2 q sin kr α α = Eq = 4,44. wq.kdq. φ với : wq = q.ws kdq = kn.kr → Ef = 4,44. f.wf.kdq. φ ∗ Sức điện động dây quấn do từ trường bậc cao Hệ số bước ngắn bậc ν : ) 2 .. sin ( kn π βν = ν Hệ số rải bậc ν : 2 sinq 2 q sin kr υα αυ = ν Hệ số dây quấn bậc ν : kdqν = knν. krν Eν = 4,44. f. ν. w. kdqν. φν ννννν τ πν = τ π = φ l … 2 l .. B. 2 n Suất điện động tổng : 22 2 2 1 E. .. EEE υ + + + = ∗ Cải thiện dạng sóng sức điện động ν • • • • Σ • + + + = E. .. EEEE 321 – Cải thiện nghĩa là đưa nó về dạng gần hình sin nhất đồng nghĩa tương quan với việcloại trừ sóng bậc cao nếu được hoặc phải làm yếu sóng bậc cao + Cách 1 : Rút ngắn bước dây quấn làm triệt tiêu hoặc yếu sóng bậc cao. VD : 5 4 y = τ = β ⇒ 0 ) 2. 5 4. 5 sin ( k 5 n = π = ⇒ 0E5 = 0E 7 6 5 = ⇒ = β ; 259,0 k ; 259,0 k 6 5 7 n5n = = ⇒ = β 966,0 k 1 n = + Cách 2 : Quấn rải Ta có : 2 sinq 2 q. sin kr υα α υ = ν 25 - Nếu tăng q thì νrk giảm ⇒ νdqk giảm do đó νE giảm + Cách 3 : Làm rãnh chéo : thường chọn nghiêng một bước rãnh § 10.2. MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU E. 2 2. a2 N E. 2. a2 N E. a2 N E mtbu π = π = = Φ π =. f. 2 E với 60 n. p f = ⇒ Φ π π =. 60 n. p. 2. 2. 2. a2 N Eu = Φ. n. a. 60 N.p = n .. Ce Φ với eC là thông số cấu trúc § 10.3 SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG KHI TỪ THÔNG PHẦN CẢM XUYÊN QUA PHẦN ỨNG BIẾN THIÊN 1. Từ thông phần cảm biến thiên theo thời hạn a ) Suất điện động biến áp Ebiến ápβ = Ebiến áp. cosβ mdqba. k. w. f. 2 2 E φ π = Máy điện có vành góp : a2. 2 N w = π = 2 kdq β φ = β = cos. 2. a N. fcos. EE m baAB Khi β = 0 : 2. a N. f. EE m baAB φ = o 90 = β : 0EAB = b ) Sức điện động quay Khi o 90 = β : 0E ba = Lúc này sống sót suất điện động quay Eq Eq = 4,44. wq.kdq. φm a2. 2 N w = ; π = 2 kdq 26
- ⇒ mq .n.
a2
N.p
E φ = với p là số đôi cực 2. Sức điện động cảm ứngkhi từ thông không đổi, từ dẫn mạch từ biến hóa ). ( w. f. 22,2 E minmax φ − φ = n 60 Z f 2 = CHƯƠNG 11 SỨC TỪ ĐỘNG CỦA DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN QUAY § 11.1 ĐẠI CƯƠNG – Dòng điện chạy trong dây quấn tạo ra sức điện động sinh ra từ trường bao quanh dây quấn – Từ trườngdây quấn gồm có từ trường khe hở, từ trường rãnh và từ trường gần đầu nối, trong đó từ trường khe hở quan trọng nhất – Khi xem xét từ trường khe hở coi khe hở là đều, từ trở của máy không đáng kể nên sự phân bổ từ trường khe hở chính là sự phân bổ sức từ động dây quấn mà sức từ động dây quấn phụ thuộc vào vào kiểu dây quấn và dòng điện chạy trong dây quấn ( khe hở là nơi chuyển giao điện và cơ ) – Đối với dòng một chiều sức từ động trong khe hở không đổi và nó sẽ đập mạch nếu từ dẫn biến hóa – Đối với dòng xoay chiều một pha sức từ động đập mạch – Đối với dòng xoay chiều m pha sức từ động quay tròn – Đối với dòng xoay chiều m pha không đối xứng sức từ động quay theo hình e líp ⇒ Kết luận : + Sức từ động đập mạch là tổng hai sức từ động quay tròn theo chiều thuận và chiều ngược với vận tốc ω và – ω + Sức từ động quay tròn là tổng hai sức từ động đập mạch khác pha nhau về thời hạn ( 2 π ) và lệch nhau trong khoảng trống một góc 2 π + Sức từ động e líp sinh ra khi đặt hai dây dẫn lệch nhau một góc 2 π, khi đó sức từ động sinh ra cũng lệch nhau một góc 2 π nhưng về thời hạn thì lệch nhau một góc β 2 π ≠ hoặc hai sức từ động đập mạch lệch nhau góc 2 π nhưng khác nhau về biên độ 27 - hoặc hai sức từ động lệch nhau góc β 2 π ≠ trong khoảng trống nhưng lại lệch nhau một góc 2 π về thời hạn. CHƯƠNG 12 ĐIỆN KHÁNG CỦA DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU § 12.1. ĐẠI CƯƠNG ∗ Dòng điện xoay chiều m pha chạy trong dây quấn của máy điện xoay chiều sẽ sinh ra từ trường quay. Từ trường đó có sóng lưu lạc quay với vận tốc đồng nhất ; quay thuận hoặc quay ngược ∗ Tính điện kháng trong ba vùng từ trường 1. Từ trường ở khe hở : do sức từ động bậc một và bậc cao sinh ra I. p. . k. w2. m. . k. k F.. k. k dqoo m ν ν = πδ µ = δ µ = β δµδµ với ν ν δ ′ = m m B B k với ν ′ mB : trị số cực lớn của từ cảm không hình sin νB νmB : biên độ sóng νB I. p. k. w. 2. m. . k. k l .. l .. B 2 dq a o tb νπδ τµ = τ = φ ν δ δ νν Tác dụng hầu hết là thành phần bậc nhất ( υ = 1 ) 1 φ : sinh ra sức điện động tự cảm trong bản thân dây quấn và những sức điện động hỗ cảm trong dây quấn khác. Tương ứng với nó tự cảm 1 x và hỗ cảm 2 x Từ trường bậc cao trong khe hở rất yếu gọi là từ trường tạp : chinht EEE − = Σ 2. Từ trường rãnh : do dòng điện chạy trong những rãnh tính năng của dây quấn, vì chạy trong rãnh nên đường sức từ thẳng góc với mặt rãnh Ứng với từ trường rãnh ta có điện kháng rãnh x rδ 3. Từ trường đầu nối : do móc vòng cả cuộn dây rôto và stato sinh ra sức từ động tự cảm và hỗ cảm nhưng trị số rất nhỏ, có một điện kháng tương ứng xdn 28
- Sự trao đổi
năng lượng điện cơ chủ yếu dựa vào từ trường chính của khe hở.Các từ
trường còn lại như rãnh, đầu nối gọi chung là từ trường tản trương ứng có điện kháng
tản xδ
§12.2.ĐIỆN KHÁNG CHÍNH CỦA DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU
∗ Từ thông 1φ biến thiên sinh ra suất điện động 1E
1dq11 .k.w.f.2.E φπ=
1
2
1dq
2
1o1
I.
p
k.w
.
.k.k
l..
.
f.m.4
δ
τµ
π
=
δµ
δ
p
k.w
.
.k.k
l..
.
I
f.m.4
I
E
x
2
1dpq
2
1o
1
1
1
1
1
δ
τµ
==⇒
νµ
δ
∗Suất điện động hỗ cảm: 11dq212 .k.w.f.2.E φπ=
1
2dq21dq1o2
I.
p
k..w.k..w
.
.k.k
l..
.
f.m.4
δ
τµ
π
=
δµ
δ
1
12
12
I
E
x =⇒
∗Kết luận: Điện kháng tỉ lệ với bình phương số vòng dây và tỉ lệ nghịch với khe hở
không khí, điều này đúng với mọi máy điện
§12.3. ĐIỆN KHÁNG TẢN DÂY QUẤN MÁY
ĐIỆN XOAY CHIỀU
1.Điện kháng tản rãnh
δδ λµπ= .l.
q.p
w
.f..4x
2
or
r.b
h
r.b.3
h 21
R +=λ
Xr : phụ thuộc kích thước và hùnh dạng rãnh
2. Điện kháng tản phần đầu nối
( ) 2
nđnđn k…64,0l.
l
q
.34,0 τβ−=λ
δ
3.Điện kháng tản tạp
29Xem thêm: Sửa bếp từ Đức – Hotline: O9O4.O4O.O9O
- ∑
∑∑
≠γ
δµ
δ
≠γ
γ
δµ
δ
≠γ
γ
=
δπ
τ
=λ
λµπ=
γδ
τµ
π
==
1
2
2
1dq
2
1dq
t
t2
2
dq
t
t
2
ot
1
2
2
dq
2
o
1
t
t
h
.
k
1
k
k.
.k.k
.k.q.m
.l.
q.p
w
.f…4x
h
.
p
w
.
.k.k
l..
.
f.m.4
I
E
x
4.Điện kháng tản dây quấn xΣ = xđn + xt + xr ( ) rđnt 2 o. l. q. p w. f … 4 λ + λ + λπµ δ CHƯƠNG 13 MẠCH TỪ CỦA MÁY ĐIỆN QUAY § 13.1 ĐẠI CƯƠNG Nghiên cứu mạch từ lúc không tải xác lập sức từ động thiết yếu tạo ra từ thông khe hở. Làm sinh ra trong dây quấn 1 suất điện động điện từ 1. Từ trường chính và từ trường tản Từ trường chính là từ trường khe hở gọi là Ψo Từ trường tản Ψб Từ trường tổng Ψc : Ψc = Ψo + Ψб = Ψo ( 1 + oφ φσ ) = бt Ψo бt : thông số tản ( 1,15 ÷ 1,28 ) 2. Sức từ động ∑ ∫ = dl. Hw. I Fo = 2. Hδ lδ + 2. Hr. hr + Hư. lư + 2. Hc. lc + Hg. lg = Fδ + Fr + Fư + Fc + Fg § 13.1 TÍNH TOÁN MẠCH TỪ ( sgk ) CHƯƠNG 14 PHÁT NÓNG VÀ LÀM LẠNH CỦA CÁC MÁY ĐIỆN § 14.1 ĐẠI CƯƠNG 30 - Nhiệt độ của máy phải số lượng giới hạn ở mức độ được cho phép thế cho nên phải tăng hiệu suất và hiệu suất của máy. 1. Sự truyền nhiệt trong máy điện Tuyền dẫn, bức xạ và đối lưu. 2. Chế độ thao tác và nhiệt độ được cho phép của máy điện và những giải pháp làm lạnh. – Chế độ thao tác liên tục : S1 ( nhiệt độ của máy hoàn toàn có thể tăng đến trị số xác lập ). Biện pháp làm mát : quạt gió, khí nén, bức xạ thong thường hiệu suất làm mát tính vào tổn hao của máy. – Chế độ thao tác thời gian ngắn tức là máy thao tác với thời hạn không đủ để cụ thể đạt tới nhiệt độ xác lập. – Chế độ thao tác thời gian ngắn lặp lại : máy thao tác chưa đến nhiệt độ xác lập đã dừng nhưng khi dừng chưa đạt đến nhiệt độ xác lập lại chạy. Tchu kỳ = Tlàm việc + Tnghỉ % … 30 %, 25 %, 15 T T ck lv = § 14.2 SỰ PHÁT NÓNG VÀ LÀM LẠNH CỦA MÁY ĐIỆN Được bộc lộ bằng hệ phương trình phát nóng và làm lạnh ứng với chính sách thao tác § 14.3 VẤN ĐỂ LÀM LẠNH CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN 1. Các kiểu sản xuất : Chủ yếu biểu lộ qua vỏ máy IPXX IP ( Ingress Protection ) chữ số thứ nhất chỉ mức độ bảo vệ chống sự tiếp xúc của người và máy có 7 cấp từ 0 ÷ 6. Chữ số thứ nhất : chống nước vào có 9 Lever từ 0 ÷ 8. + Chữ số thứ nhất : Cấp 0 : Kiểu hở không có vỏ bảo vệ Cấp 1 : Kiểu bảo vệ tránh vật rắn xâm nhập có size 50 mm Cấp 2 : Kiểu bảo vệ tránh vật rắn xâm nhập có kích cỡ 12 mm Cấp 3 : Kiểu bảo vệ tránh vật rắn xâm nhập có size 2,5 mm Cấp 4 : Kiểu bảo vệ tránh vật rắn xâm nhập có size 1 mm Cấp 5 : Chống bụi ( bụi xâm nhập vào không đáng kể và và không tác động ảnh hưởng đến chính sách thao tác của thiết bị ). Cấp 6 : Bảo vệ kín trọn vẹn. + Chữ số thứ hai : Cấp 0 : Không bảo vệ chông nước. Cấp 1 : Chống được nước nhỏ giọt theo phương thẳng đứng. Cấp 2 : Chống được nước nhỏ giọt theo phương góc nghiêng 15 o. Cấp 3 : Chống được mưa góc rơi đến 60 o. Cấp 4 : Chống được nước nhỏ giọt và mưa từ mọi phía. Cấp 5 : Chống được tia nước từ mọi phía. Cấp 6 : Chống được tuy nhiên nước tràn vào thiết bị. 31
- Cấp 7 : Chống được ngập nước vơi áp suất và thời hạn xác lập. Cấp 8 : Chống được ngập nước lê dài. 2. Các giải pháp làm lạnh. Làm lạnh tự nhiên : Nhiệt độ trong máy tự phát cân đối nhiệt độ môi trường tự nhiên. Làm lạnh trong : Lắp quạt gió trong máy. Làm lạnh mặt ngoài : Sử dụng quạt gió ngoài, chất lỏng, khí nén tiếp xúc hình thức bề ngoài. Làm lạnh độc lập : Thiết bị làm lạnh không tương quan đến máy. Làm lạnh trực tiếp : Làm mát ngay khu vực phát nhiệt độ, dây đẫn cho nước chảy vào thiết bị. PHẦN BA MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ CHƯƠNG 15 ĐẠI CƯƠNG VỀ MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ § 15.1 PHÂN LOẠI VÀ KẾT CẤU 1. Phân loại Theo vỏ máy : hở IP00, kín IP55 Theo rôto : lồng sóc và dây quấn. Theo số pha : một pha, hai pha, ba pha. 2. Kết cấu. 1. Phần tĩnh ( stato ) : Thông thường có vỏ máy lõi sắt và dây quấn stato, những chi tiết cụ thể khác tương quan không quay. 2. Phần động ( Roto ) 3. Khe hở. Tên đông cơ : 3K 112 – S4 § 15.2 CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐỊNH MỨC CỦA MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ P. : Công suất cơ đầu trục so với động cơ. Điện đầu ra so với máy phát. U : Điện áp 220 / 380 V Δ / Y I : Dòng điện IΔ / IY A Hiệu suất η % Cos φ ( ứng với tại định mức ) 32
- Cấp bảo vệ IP44 ; IP23 ; IP55. Cấp cách điện B, F, E, H. Tiêu chuẩn TCVN 1987 – 94 Kiểu máy 3K112 _ M6 Có bi 2Z6205 Ngày tháng năm sản suất : Môi quan hệ : n = p f60 p : số đôi cực p = n f60 P = P ( 2 ) = U.I. η. cosφ. § 15.3 CÔNG DỤNG CỦA MÁY ĐIỆN BỘ Chủ yếu ở phụ tải không nhu yếu cao về vận tốc hoặc ít kiểm soát và điều chỉnh vận tốc. CHƯƠNG 16 QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ § 16.1 ĐẠI CƯƠNG Coi máy điện không đồng điệu như và sự liên hệ giữa chúng trải qua tử trường quay khe hở. § 16.2 MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ LÀM VIỆC KHI ROTO ĐỨNG YÊN Lúc khởi động ( n = 0 ) F1 = 1 1 dq11 I p k. w2m ⋅ π F2 = 2 2 dq22 I p k. w2m ⋅ π o21 FFF • • • = + : từ trường tổng của khe hở 12 o F ) F ( F • • • = − + 021201 I ) I ( I ) I ( II • • • • • • = ′ − + ⇔ ′ − + = 2I • ′ − là dòng điên sinh ra F ’ 2 để bù lại F2 ‘ F 2 = 22 ‘ 2 dq22 FI p k. w2m = ⋅ π 2 dq22 1 dq11 2 2 i k.wm k. w. m I I k = ′ = • • ( thông số biến hóa dòng điện ). 33
- Từ thông ψ do Fo sinh ra E1 và E2 φ =. k. w. f44, 4E 1 dq111 φ =. k. w. f44, 4E 2 dq222 Khi roto đứng yên f1 = f2 2 dq2 1 dq1 2 1 e k. w k. w E E k = = 2 e1 ‘ 2 E.kEE = = Phương trình cân đối sức từ động : U1 = – E1 + I1Z1 0 = – E2 + I2Z2 U2 = 0 do roto nối ngắn mạch. Tương tự máy biến áp : – E1 = IoZm = Io ( rm + j.xm ), rm, xm là điện trở và điện kháng từ hóa. 1111 Z.IEU • • • + − = 2 ‘ 22 Z.IE 0 • • ′ + ′ − = 21 EE • • ′ = o21 III • • • = ′ + mo1 Z.IE • • = − n 1 ‘ 21 1 1 Z U ZZ U I = + = • Khi U1 = Uđm thì I1 = Imở máy rất lớn. § 16.3 MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ KHI ROTO QUAY 1. Các phương trình cơ bản : 1111 Z.IEU • • • + − = Tần số dòng roto f2 : f2 = 1 1 1 12 f. s 60 p. n n nn 60 p. n = ⋅ − = s = 1 1 n nn − ( thông số trượt ). Trên dây quấn roto : E2s = 4,44 f2. w2. kdq2 ψ = 4,44 s. f1. w2. kdq2. ψ = s. E2. X2s = 2 π. f2. L2 = s. x2 Phương trình cân đối suât điện động roto : ) jxr ( IE0 s222s2 + + − = • • ) xjr ( IE0 s222s2 ′ + ′ + ′ − = • • s 1 n n 2 1 = → s 1. EE ‘ s2 ‘ 2 = Giữ cho I ’ 2 = const thì r ’ 2 và x ’ 2 tăng lên 1 / s lần. s r s 1 r ‘ 2 ‘ 2 = ⋅ ; ‘ 2 ‘ 2 ‘ s2 x s r. s s 1 x = = ⋅ ) r s s1 jxr ( I ) jx s r ( IE0 ‘ 2 ‘ 2 ‘ 22 ‘ 2 ‘ 2 22 − + + ′ = + ′ + ′ − = ⇒ • • • 34
- Phương trình khi roto quay : ) jxr. ( IEU 11111 + + − = • • • ) jx s r ( IE0 ‘ 2 ‘ 2 22 + ′ + ′ − = • • 21 EE • • ′ = o21 III • • • = ′ + mo1 Z.IE • • = − Coi công suât tiên tán trên điện trở giả từ : Pcơ = ‘ 2 2 ‘ 21 r. s s1. I.m − Khi n = 0 → s = 1 → P = 0. Dùng mạch điện thay thế sửa chữa tính Dùng sơ đồ thay thế sửa chữa một hệ cơ điện phức tạp để tình toán mạch điện một cách đơn thuần. Mạch sửa chữa thay thế hình Г m 1 1 Z Z 1C + = 2001 III • • • ′ + = m1 1 m1 1 00 ZZ U Z.C U I + = = • • • ∞ = ⋅ − = ‘ 2 r s s1 ; 0 s 1 ‘ 2 11 ‘ 1 c 2 1 1 ‘ ‘ 2 C I ZCZ.C U I • • • • • − = + = − 2. Hệ số quy đổi dây quấn lồng sóc : 2 dq2 1 dq1 e k. w k. w k = ; 2 dq22 1 dq11 i k.wm k. w. m k = k = ke.ki mét vuông = Z2 ; w2 = ½ ; kdq2 = 1 ; ke = 2. w1. kdq1 2 1 dq11 i Z k. w. mét vuông k = 2 1 dq1 2 1 ) k. w ( Z m4 k = § 16.4 CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC, GIẢN ĐỒ NĂNG LƯỢNG VÀ ĐỒ THỊ VECTƠ CỦA MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 1. Động cơ : ( 0 < s < 1 ) P1 = P2 + Σp Σp = pcu1 + pFe + pcu2 + pcơ + pphụ P1 = m. U1I1. cos 1 ϕ Pđt = P1 – pcu1 – pFe = s r. I.m ' 22 ' 21 35
- Pcơ = Pđt – pcu2 = ‘ 2 2 ‘ 21 r. s s1. I.m − P2 = Pcơ – ( pcơ + pphụ ) 11 2 P. p 1 P P Σ − = = η 2. Đồ thị vectơ Q1 = m. U1I1. sin 1 ϕ q1 = m1. I2 1. x1 q2 = 2 2 2 ‘ 1 xI. m Phần lớn sinh ra từ trường khe hở : Qm = m1, E1. Io = m1. I 2 o.xm Q1 = Qm + q1 + q2 = m. U1I1. sin 1 ϕ Do khe hở không khí lớn nên dòng từ hóa Io >> so với dòng máy biến áp nên cos ϕthấp. 1. Chế độ máy phát điện Khi s < 0 : Pcơ = ' 2 2 ' 21 r. s s1. I.m − < 0. Máy nhân công suất cơ. 0 r x. s s / r x tg ' 2 ' 2 ' 2 ' 2 2 < = = ϕ, 90 o < 2 ϕ < 180 o, 1 ϕ > 90 o. P1 = m. U1I1. cos 1 ϕ < 0 máy phát hiệu suất tính năng vào lưới. Q1 = m. U1I1. sin 1 ϕ > 0 máy nhânc hiệu suất phản kháng. Đồ thị vectơ : 3. Chế độ hãm 1 < s < ∞ Khi s > 1 : Pcơ = ‘ 2 2 ‘ 21 r. s s1. I.m − < 0. Máy nhận hiệu suất cơ. Pđt = s r. I.m ' 22 ' 21 > 0. Máy lấy hiệu suất điện từ lưới vào. Pđt + ( – Pcơ ) = ‘ 2 2 ‘ 21 r. I.m = pcu2. Ví dụ : Tìng huống đặt ra nếu động cơ quay để chuyển gạch lên đến một vị trí, ngoại lực tác động ảnh hưởng làm cho gạch rơi xuống làm roto hoạt động ngược lại, roto nhận hiệu suất cơ và hiệu suất điện. Điều này hoàn toàn có thể gây ra chảy roto, vì thế cần phải có chính sách hãm. Trường hợp kéo cho tốc đọ quay của động cơ lớn hơn vận tốc quay động cơ được cho phép thì động cơ thao tác ở chính sách máy phát. § 16.5 BIỂU THỨC MÔMEN ĐIỆN TỪ CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Phương trình cân đối momen : M = Mo + M2. M : mômen điện từ. M = w Pco Mo : mômen không tải. Mo = w PP fco + M2 : mômen tải. M2 = w P2 ; w = 60 n2π. 36
- M : do từ trường quay công dụng với dòng điện roto sinh ra từ trường quay quay với vận tốc n1 ; P f. 60 n1 = ; w1 = 60 n .. 2 1 π Pcơ = 1 w w Pđt = 1 n n Pđt = ( 1 – s ). Pđt. Pcu2 = Pđt – Pcơ = s. Pđt. Pđt = mét vuông. U2I2. cosΨ2. → Pcơ = mét vuông ( 1 – s ). U2I2. cosΨ2. E2 = 2 π. f2. w2. kdq2 ψ → 22 dq222 co I. ø. cos.kw. P.m 2 1 w p M ϕ = = Tính theo sơ đồ thay thế sửa chữa Γ : ) x. Cx ( ) s r Cr ( U I.CI ‘ 211 2 ‘ 2 11 1 ‘ ‘ 21 ‘ 2 + + + = = ) x. Cx ( ) s r Cr ( s r. U.m s r. ImP ‘ 211 2 ‘ 2 11 ‘ 22 11 ‘ 22 ‘ 21 dt + + + = = ) ] x. Cx ( ) s r Cr [ ( f2 s r. U.m w P. M ‘ 211 2 ‘ 2 111 ‘ 22 11 1 dt dt + + + π = = M tỉ lệ với U1 2 → U1 biến hóa thì M biến hóa lớn. M tỉ lệ nghịch với điện kháng. 0 ds dM = → sm = stới hạn ta có Mmax. Và ) x. Cx ( r r. C s ‘ 211 2 1 ‘ 21 m + + ± = ; ` ) x. Cx ( rr U.mP f2 1 C2M ‘ 211 2 11 2 1 1 1 max + + + ⋅ π ⋅ ± = Chú ý : Mmax : tỉ lệ với bình phương điện áp Mmax : không nhờ vào điện trở của roto. Sm : nhờ vào điện trở của roto. Mômen khởi động sẽ lớn khi tăng điên trở roto. Thay s = 1 vào biểu thức mômen ta tìm được Mk : mômen khởi động. ) ] x. Cx ( ) rCr [ ( f2 r. U.Pm M ‘ 211 2 ‘ 2111 ‘ 2 2 11 k + + + π = Mkđ lớn quan trọng, muốn Mkd lớn tăng điện áp hoặc tăng điên trở roto r ’ 2 Biểu thức Klox : s s s s 2 M M m m max + = ; đm max m M M k = Khả năng quá tải. ds dM > ds dM2 thì máy thao tác không thay đổi. Kiến thức cần nắm : + Biểu thức M 37
- + Mkđb tỉ lệ với U1 2. § 16.6 MÔMEN PHỤ CỦA MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 1. Mômen phụ không đồng nhất. ν = 6 k + 1 : Quay thuận ν = 6 k – 1 : Quay ngược Tốc độ từ trường bậc ν : nν = ± ν 1. n1 n : vận tốc của độ tổng hợp toàn bộ những loại sóng. n > 7 1 n1 so với sóng bậc 7 động cơ chuyển sang chính sách máy phát còn so với sóng bậc 1 vẫn ở chính sách động cơ n ∈ ( – n1 ; – 1/5 n1 ) mômen khởi động < 0 máy thao tác ở chính sách máy phát. 2. Mômen phụ đồng nhất Sinh ra những sóng không điều hòa bậc cao, từ trường stato tính năng với 1 sóng bậc cao nào đó có cùng số đôi cực của từ trường roto. Mômen phụ sinh ra do ảnh hưởng tác động sức từ động bánh răng, do đó phong cách thiết kế phải phù hợp số rãnh stato và roto, theo kinh nghiêm : Z1 = Z2 hoặc Z1 - Z2 = ± 2 p. 3. Mômen sinh ra chấn động ở tạp âm Do từ trường sóng điều hòa gây lên, khi thao tác thì thường kêu và rung. Ngoài nguyên do cơ khí còn có nguyên do do lực từ kéo lệch về một phía. Sự rung động sinh ra cộng hưởng và ta thấy Z1 = Z2 ± 1 p, 2 p thì sinh ra tung động rõ nhất. 4. Phương pháp khử mônmen phụ. Không đồng nhất : Làm triệt tiêu hoặc yếu sóng bậc 5, bậc 7 bằng cách rút ngắn dây quấn. Làm yếu bằng cách giám sát phối hợp răng rãnh roto và stato Làm chéo rãnh ở roto hoặc stato. § 16.7 CÁC ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH CỦA MÁY KHÔNG ĐỒNG BỘ 1. Đặc tính vận tốc. n = f ( p2 ) n = n1 ( 1 - s ) s = pcu2 / Pđt 2. Đặc tính mômen 3. CosΨ và hiệu suất η. η = % 100 p p 1 2 ⋅ 4. Năng lực quá tải km = dm max M M § 16.8 CÁC ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH CỦA MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ TRONG ĐIỀU KIỆN KHÔNG ĐỊNH MỨC 38
- 1.Điện áp không định mức. Nếu M2 không đổi thì khi U giảm thì I tăng Nếu M2 nhỏ ( động cơ thao tác non tải ) khi đó trong 1 số ít trường hợp U giảm kéo theo cosΨ tăng. Nếu tải < 40 % ( khi non tải ) thì nên giảm điện áp. 2. Tần số không định mức 3. Điện áp không đối xứng. E = 4,44 f. w. k. ψ Khi E tăng thì f giảm dẫn đến Ψ tăng P ~ B2 ~ Ψ2 → P tăng lên rất nhiều Ví dụ : Cho một máy 380V _50Hz so với 2 máy 200V _50Hz thì đã tiết kiệm chi phí được 1,2 tỉ ở công ty. CHƯƠNG 18 ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ ỨNG DỤNG HIỆU ỨNG MẶT NGOÀI 1. Hiệu ứng mặt ngoài ngoài là gì ? Là : dòng có tần số càng cao càng có khuynh hướng tập trung chuyên sâu chạy ở mặt ngoài của dây dẫn → tăng điện trở mặt ngoài. 2. Ứng dụng vào động cơ không đồng điệu : f2 = s. f1 Khi khởi động : n = 0 → s = 1 = n nn1 − 12 ff = ⇒. Dòng điện có xu thế dồn ra phía ngoài r2 tăng lên dẫn đến Mk tăng lên. + Chế tạo roto rãnh sâu + Chế tạo roto hai lồng sóc. + Chế tạo roto có rãnh dạng đặ biệt ( hình chem., hình chai … ) CHƯƠNG 19 39
- MỞ MÁY VÀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ § 19.1 MỞ MÁY ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỘNG BỘ Các chiêu thức mở máy : – M mở máy lớn tương thích với đặc thù. – Phương pháp mở máy đơn thuần dễ thực hiên – Tổn hao nguồn năng lượng thấp. 1. Mở máy trực tiếp + Ưu điểm : đơn thuần. + Nhược điểm : dòng mở máy lớn 4 ÷ 7 Iđm làm sụt lưới, tác động ảnh hưởng đến hoạt động giải trí thông thường của những thiết bị khác. Do dòng mở máy lớn tạo ra ứng suất do mối ghép những phần quay. Tổn hao lớn : Pcu tỉ lệ với I2 ; do đó khi I tăng lên thì Pcu tăng lên rất nhanh. Điều này được ứng dụng để mở máy đông cơ hiệu suất nhỏ hoặc động cơ hiệu suất lớn nhưng điện áp cao. 2. Hạ điện áp khi khởi động 2.1 Khởi động bằng chiêu thức nối Y – Δ ( chỉ vận dụng cho những động cơ khi thao tác thông thường dây quấn nối Δ ). VD : động cơ chạy ở lưới 380 V. U : Δ / Y 380 / 660 V Điện áp khởi động giảm lần. Mômen, I giảm 3 lần so với khởi động trực tiếp. + Ưu điểm : Đơn giản, tiết kiệm chi phí nguồn năng lượng. + Nhược điểm : Chỉ thao tác với động cơ nối Δ, tốn công tắc nguồn tơ khi chuyển tử Y → Δ động cơ bị giật do xung dòng điện lớn + Ứng dụng : tương thích với tải không nhu yếu Mômen khởi đông lớn. 2.2 Sử dụng máy biến áp tự ngẫu. – Khi khởi động : K1, K2 đóng sau đó K2 mở – Làm việc : K3 đóng K1, K2 mở – Ưu điểm : Khởi động cho mọi động cơ. Điện áp đưa ra khởi động là tùy ý. – Nhược điểm : Tốn kém, giá tiền cao, nặng. 2.3 Khởi động bằng điện kháng stato. – Ưu điểm : đơn thuần, rẻ tiền, bền, hiệu suất cao Sử dụng trong môi trường tự nhiên khắc nghiệt Sử dụng cuộn kháng tuyến tính dẫn đến mạch tử không bị kháng bão hòa. 2.4 Mở máy bằng cách thêm điện trở phụ vào mạch roto ( vận dụng với động cơ không đồng điệu dây quấn ) Mấy nhu yếu mở máy với Mômen lớn mà những giải pháp khác không cung ứng được, do đó phải mở máy bằng cách thêm điện trở phụ vào mạch roto. Cấp 1 : Rf = R1 + R2 + R3 Cấp 2 : Rf = R1 + R2 ( K1 đóng ) Cấp 3 : Rf = R1 ( K2 đóng ) 40
- Cấp 4 : Rf = 0 ( K3 đóng ) – Ưu điểm : Hạn chế dòng nhưng tăng được mômen. – Nhược điểm : Chế tạo phức tạp, phải có vàng trượt, chổi than, giá tiền cao do đo ít được sử dụng. § 19.3 ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Động cơ không đồng nhất là loại khó khăn vất vả khi kiểm soát và điều chỉnh vận tốc : n < nđb ; nđb = p f60 ; s = đbn nđbn − → n = nđb ( 1 - s ) → n = f ( f, p, s ). Các giải pháp kiểm soát và điều chỉnh vận tốc. - Thay đổi tần số vận dụng cho việc kiểm soát và điều chỉnh f ở stato - Thay đổi số đôi cực p ( đổi nói dây quấn, nhiều bộ dây quấn với p khác nhau trong một máy ). - Thay đổi s ( giảm áp, Rf lắp ở roto, nối cấp máy điện ) 1. Điều chỉnh vận tốc bằng đổi khác tần số Cho phép kiểm soát và điều chỉnh vận tốc vô cấp và ứng dụng cho nhiều loại tải, hoàn toàn có thể tạo ra nhiều đặc tính Giao hàng tốt cho nhiều động cơ, hiệu suất cao, giá tiền cao. Ta có : Mmax = C. 2 1 f 2 1U Nếu cần dmM maxM = const kiểm soát và điều chỉnh theo quy luật : 1U ' 1U = 1 f ' 1 f. M ' M Nếu cần M = const điều khiển và tinh chỉnh theo quy luật 1U ' 1U = 1 f ' 1 f. Nếu cần M tỉ lệ với n2 tinh chỉnh và điều khiển quy luật 2 1 1 1 1 f f U U ′ = ′ Nguyên lý biến tần 2. Điều chỉnh vận tốc bằng giải pháp biến hóa số đôi cặp cực p n = p f60 p = 1,2, … Phù hợp với vận tốc có cấp, cách kiểm soát và điều chỉnh đơn thuần, tuy nhiên cấu trúc phức tạp, hiệu suất lớn, kích thích lớn. Cosφ ở những Lever khác nhau thì khác nhau. Trong những Lever chỉ có một Lever tương thích và đạt đến chỉ tiêu kinh tế tài chính cao nhất. 3. Điều chỉnh vận tốc bằng cách đổi khác điện áp. s = dt 2C u P P = 1 ' 2 2 ' 21 w. M r. I.m Khi điện áp giảm thì I ' 2 tăng để bảo vệ bảo toàn cho yếu tố đổi khác hiệu suất. 4. Điều chỉnh vận tốc bằng cách đổi khác điện trở phụ thuộc vào roto 41
- 5.Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay li hợp điện động ( hay dùng ) CHƯƠNG 20 CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC KHÁC CỦA MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ I. Các chính sách thao tác đặc biệt quan trọng. 1. Máy phát điện không đồng nhất thao tác độc lập với lưới ( không nhận được hiệu suất phản kháng ) Co : để điều khiển và tinh chỉnh hiệu suất phản kháng cho máy phát tự kích khi không tải. C1 : bộ tụ được bù vào tỉ lệ hiệu suất phản kháng của tải. Co = 11 M U.f. 2 I. 3 π 106 ( μF ) ; C1 = 2 11 U.f. 2 Q π ( μF ) Q. ; Công suât phản kháng của tải. 2. Chế độ hãm – Hãm ngược ( hòn đảo pha điện áp ) – Hãm tái sinh ( tải thế năng ) – Hãm động năng ( sau khi cắt điện ) Đưa dòng 1 chiều vào dây stato sinh ra từ thông hãm lại sức quay của roto. II. Các dạng khác của máy điện không đồng điệu 1. Máy dịch pha : Là roto đồng nhất không dây quấn được hoật động theo quy trình như máy biến áp kín. 2 1 U U = 2 dq2 1 dq1 kW k. W Hiệu dụng U1 = const U2 = const ở mọi vị trí roto góc pha biến hóa theo góc lệch roto. 2. Máy kiểm soát và điều chỉnh cảm ứng ( máy điều áp ). 3. Tức là : rsra UUU • • • + = Nếu : rasmaxra rsminra sra 2 s UUU UUU U. 20U UU • • • • • • • • • • + = − = ÷ = = 4. Máy biến tần số f2 = sf1 s = đb đb n ) n ( n − − s ≥ 1 → f ≥ f1 CHƯƠNG 21 42
- MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA § 21.1 ĐẠI CƯƠNG § 22.2 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC Khi có dòng điện vào dây quấn stato từ trường đập mạch là tổng của hai từ trường quay : thuận và ngược. ΨA : f2A = 60 ) nn ( p 1 − = 60. n ) nn. ( n. p 1 11 − = s. f1 ΨB : f2B = 60 ) n1n ( p + = 60 1 n. p. − − n ) nn ( n2 11 = ( 2 – s ). f1 s = 1 lúc roto đứng yên hoặc lúc khởi động. s < 1 so với ΨA, thao tác ở chính sách động cơ điện s > 1 so với ΨB, thao tác ở chính sách động cơ hãm Phương trình : U1 = – E1A – E1B + I1 ( r1 + j. x1 ) E1A : suất điện động sinh ra bởi tổng hợp từ trường thuận stato với từ trường roto. E1B : suất điện động sinh ra bởi tổng hợp từ trường ngược stato với từ trường roto. Ở mạch roto : B12 2 B2B2 A12 2 A2A2 Ex. j 2 s r. IE Ex. j s r. IE • • • • • • = ′ + + ′ ′ = = ′ + ′ = + Khi s = 1 thì A1B1 EE • • = → ΨA = ΨB từ trường đập mạch động cơ không quay. + Khi s < 1 thì 2 s 2 r + − ′ < s r ' 2 do đó B1A1 EE • • > ⇒ ΨA > ΨB Sinh ra từ trường quay Elíp với vận tốc n1 làm động cơ quay. § 21.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP MỞ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT PHA Nguyên lí : Tạo ra những từ trường quay lúc động cơ khởi động, từ trường quay tròn hoặc elíp. 1. Động cơ khởi động bằng vành ngắn mạch – Đơn giản, giá tiền rẻ. – Hệ số thấp, mômen khởi động yếu, tương thích với tải gió. 2. Khởi động bằng điện trở 43
- Trong lõi thép stato đặt 2 cuộn dây lệch nhau về khoảng trống một góc 90 o. Cuộn dây thao tác nối trực tiếp lưới điện, cuộn dây mở máy nối với điện trở qua mạng lưới hệ thống công tắc nguồn ( công tắc nguồn li tâm đóng cắt theo vận tốc quay của động cơ ). Ưu điểm : Giá thành rẻ, dùng dây quấn làm điện trở. 3. Khởi động bằng điện dung. Đây là giải pháp phổ cập nhất. – Đặc điểm khởi động : + Mkđ lớn từ 2,2 ÷ 2,5 Mđm + Hiệu suất và cosφ không cao do đó kích cỡ máy lớn, thường sử dụng cho phụ tải nhu yếu Mkđ lớn, giá tiền cao. – Đặc điểm thao tác : + Mkđ khá lớn 1,8 ÷ 2,2 Mđm. + Cosφ tương đối cao, hiệu suất lớn hơn hiệu suất ĐDKĐ, size máy nhỏ hơn ĐDKĐ cùng hiệu suất dùng cho phụ tải không nhu yếu Mkđ lớn, giá tiền rẻ hơn ĐDKĐ. – ĐDLV : Mkđ thấp, nhỏ hơn Mđm. Hiêu suất và cosφ khá cao, size máy nhỏ hơn hai loại trước chỉ thích hợp với phụ tải có momen tỉ lệ với vận tốc : quạt gió, bơm nước, giá tiền rẻ nhát trong cac loại đông cơ một pha điện dung. PHẦN BỐN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ CHƯƠNG 22 44
- ĐẠI CƯƠNG VỀ MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ § 22.1 PHÂN LOẠI VÀ KẾT CẤU MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ 1. Phân loại Theo cấu trúc : – Máy điện đồng điệu cực ẩn : Roto sản xuất bằng thép khối, trên đó có những dãy đặt dây. Máy điện đồng điệu cực ẩn có hai cực đường kính roto nhỏ, vận tốc n = 3000 vòng / phút hay dùng ở nhà máy sản xuất nhiệt điện. – Máy điện đồng nhất cực lồi : 2. Kết cấu a. Máy cực ẩn : Roto sản xuất bằng thép hợp kim chất lượng cao được rèn thành khối trụ và phay những rãnh đặt dây trên mặt roto, phần không phay hình thành một mặt phẳng từ đường kính roto số lượng giới hạn là 1,15 m. Để tăng hiệu suất máy chỉ hoàn toàn có thể lê dài lõi thép, chiều dài lõi thép đạt 6,5 m. Các vòng dây quấn của cuộn kích từ được chết tạo bằng vật liện đồng cứng đặt trong rãnh và cách điện bằng Mika. Các thanh dẫn được nêm chặt, thanh nêm phi từ tính, những đầu dây được đai banưg ông thép phi cực tính. Đối với máy hiệu suất lớn thường có một máy phát điện làm nhiêm vụ kích từ được gắn đồng trục với máy phát chính có f = 2 f máy phát chính. Stato : Lõi thép stato chết tạo bằng thép kĩ thuật điện dày 0,5 mm. Thân máy sản xuất bằng thép cấu trúc hàn lại với nhau và được thiêt kế chung với nắp và trục ngang ổ đỡ hoàn toàn có thể đặt riêng hoặc … b. Máy cực lồi Roto : Ghép bởi nhiều cực từ, lõi thép của những cực từ được sản xuất từ thép nguội khối hoặc ghép những lá thép mỏng mảnh lại với nhau. Các cực từ được ghép với trục và bạc đỡ qua mạng lưới hệ thống bulông cực từ. Dây quấn cực từ sản xuất bằng đồng chất lượng cao và quấn thành bối xung quanh thân những cực từ. Đối với máy phát điện hiệu suất lớn và động cơ điện ngoài dây quấn cực từ còn có dây quấn cản và dây quấn mở máy sản xuất dưới dạng lồng sóc đặt trên mặt phẳng cực. Điện trở dây quấn cản nhỏ hơn điện trở dây quấn cản. Trục : sản xuất bằng thép hợp kim rèn trước khi gia công. Stato : khác với stato máy cực ẩn, máy phát cực từ đặt đồng trục với máy phát chính. Trục đặt thắng đứng và bộ đỡ giá treo gọi là máy kiểu treo. Trục đặt thẳng đứng và bộ đỡ giá dưới gọi là máy kiểu dù. § 22.2 HỆ THỐNG KÍCH TỪ CỦA MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ Yêu cầu : động cơ được dòng điên kích từ It = t r r U. Động cơ được Ut duy trì điện áp ra của máy phát trong điều kiện kèm theo thao tác thông thường. 45
- + Có khả năng tăng cường kích từ mạnh để giữ đồng nhất giữa máy phát và lưới khi có sự cố làm cho điện áp lưới hạ thấp do ngắn mạch từ xa. + Có năng lực truyền từ ( giảm nhanh dòng điện kích từ vể 0 khi có xự cố ngắn mạch nội bộ ) khi có : – Điện áp triệt từ không vượt quá 5 lần điện áp kích từ định mức để bảo vệ độ bền cách điên cho dây quấn. – Tăng gấp đôi dòng kích từ trong 1,5 giây. Có 3 loại mạng lưới hệ thống kích từ : Dùng máy điện một chiều, dùng máy phát đồng điệu, dùng mạng lưới hệ thống chỉnh lưu. Tất cả mạng lưới hệ thống đều nhu yếu tự kích từ. CHƯƠNG 23 TỪ TRƯỜNG TRONG MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ Do dòng điện chạy trong dây quấn roto và stato sinh ra khi máy không tải, từ trường là dòng điện kích từ sinh ra. Khi roto quay từ trường quét qua roto cảm ứng dây quấn sinh ra suất điện động không tải Eo. Khi mạch ngoài nối phụ tải trong dây quấn có dòng điện I, dòng điện này sinh ra từ trường stato hay là từ trường phần ứng, nếu 3 pha thì từ trường là từ trường quay. Sự tương tác từ trường kích từ và từ trường phần ứng gọi là phản ứng phần ứng, làm anh hưởng nhiều hoặc ít tùy thuộc vào đặc thù của tải, cấu trúc của máy. Từ trường cực từ ( từ trường phần cảm do dòng i ( t ) sinh ra. Quét qua những thanh dẫn stato khi roto quay sinh ra Eo. Khi có dòng điện ( máy được đóng tải ) trong dây quấn stato Open từ trường ( từ trường phần ứng ) – Fư Sự tương tác giữa Fư và Ft – phản ứng phần ứng làm đổi khác Ft nhiều hay ít phụ thuộc vào vào đặc thù tải, cấu trúc máy. tuo FFF • • • + = Giả thiết : Mạch từ không bão hòa để xếp chồng nghiệm. Ft do dòng 1 chiều sinh ra, Fư do dòng xoay chiều sinh ra, do đó phải quy đổi. § 23.2 TỪ TRƯỜNG DÂY QUẤN KÍCH THÍCH Từ trường phân bổ cấu trúc dây quấn và cấu trúc từ : Btm1 = kt. Btm kt : thông số dạng sóng. kT = 0.95 ÷ 1,15 với máy cực từ lồi = 0,965 ÷ 1,065 với máy cực ẩn. Biết Btm1 → Mưd Ψt1 = π 2. Btm1 τ. l Ψt1 = π µO. σ στ µσ. k. k .. d . p i. k. W ttt = w. Mưd. it = xưd. it. = ⇒ udM γπ στµ µσ. k. k. … d o . p k. W.k.w ttdq. Tùy thuộc đặc thù tải, trục từ trường phần ứng làm một góc nào đó với từ trường cực từ. 46
- §23.3 TỪ TRƯỜNG PHẦN ỨNG 1. Phản ứng phần ứng ngang trục và dọc trục Ngang trục : là vectơ từ trường phần ứng hợp một góc 90 o với vectơ từ trường cực từ. Dọc trục : Là vectơ từ trường phần ứng hợp môt góc 0 o và 180 o với vectơ từ trường cực từ. a. Khi tải đối xứng và thuần trở Vị trí khoảng trống từ trường quay phần ứng. Phần ứng có chiều trùng với trục dây quấn pha A là pha có suất điện động EA lớn nhất. ΨA ( từ thông xuyên qua A ) đạt cực lớn trước suât điện động E một góc 90 o. Do vậy E đạt cực lớn khi cực từ quay được một góc 90 o so với vị trí trục cực từ trùng với trục pha A là lúc từ thông xuyên qua pha A có trị số cực lớn. b. Khi tải thuần cảm. Tải thuần cảm E vượt trước I một góc ψ = 90 o. Do đó khi ψAmax thì cực từ đã quay thêm m c. Tải bất kể. 2. Từ cảm do từ trường phần ứng và điện kháng tương ứng Máy cực ẩn : có khe hở không khí đều nếu khi đó sức từ động của dây quấn phần ứng phân bổ hình sin thì từ cảm phân bổ dọc khe hở cũng phân bổ hình sin. Bưm = p I.k.w 2 m. k. k F. k. k dqo u o ⋅ π ⋅ σ µ = ⋅ σ µ µσµσ Từ thông : Ψư = p I.k.w 2 m. k. k .. 2. B 2 dq 2 o um ⋅ π ⋅ σ τµ = τ ⋅ π µσ σ σ Ψư quay đồng nhất với roto cảm ứng dây quấn phần ứng suất điện động : Eư = 2 π. fw.kdq. Ψư. Điện kháng : xư = p kw. k. k. .. mf4 I E dq 22 ou ⋅ ⋅ σπ τµ ⋅ = µσ σ Máy cực lồi : khe hở không đều nên sức từ động của dây quấn phần ứng phân bổ hình sin thì từ cảm phân bổ dọc khe hở không khí không phân bổ hình sin. Lúc đó : uqudu FFF • • • + = ở ψ bất kỳ. q dq d dqdq uud I p k. w2m I p k. w2m sinI p k. w2m sin. FF ⋅ ⋅ π = ⋅ ⋅ π = ϕ ⋅ ⋅ π = ϕ = • • Fưq = Fư. cosψ Id = I.sin ψ Iq = I.cos ψ Biên độ Fưd, Fưq trùng với trục dọc và trục ngang của cực từ. Tuy nhiên thành phần bậc cao nhỏ nên giám sát hoàn toàn có thể bỏ lỡ sóng bậc cao, tuy nhiên bậc cao chỉ xét sóng bậc 1 có biên độ : Budm1 ; Buqm1 udm 1 udm ud B B K = ; uqm 1 uqm uq B B K = ; k phụ thuộc vào thông số mặt tích cực và nhờ vào tỉ số τ δ δ δ, max cho trước khi phong cách thiết kế. + Điện kháng của máy điện cực lồi : 47
- ud
2
dq
2
d
o
d
ud
ud k.
p
k.w
.
.k.k.n
l..
.f.m.4
I
E
x
δ
τµ
==
µδ
δ
uq
2
dq
2
d
o
d
uq
uq k.
p
k.w
.
.k.k.n
l..
.f.m.4
I
E
x
δ
τµ
==
µδ
δ
xud = 0.5 ÷ 1,5 xuq = 0,3 ÷ 0,9 3. Quy đổi suất điện động trong máy điện đồng điệu – Quy đổi suất điện động phần ứng : suất điện động cực từ để khi xét những đường đặc tính dùng chung những đường cong Đối với tải đối xứng xác lập : Trong quy trình quá độ suất điện động phần ứng đổi khác theo thời hạn, dây quấn stato và rôto có quan hệ với nhau như hỗ cảm trong máy biến áp nên coi stato là sơ cấp, roto là thứ cấp, trong trường hợp này người ta quy đổi dây quấn từ về dây quấn phần ứng. – Quy đổi suất điện động phần ứng về suất điện động cực từ Btm1 = Bum1 Máy cực ẩn : t o ttmt1tm F. k. k. kB. kB µδδ µ = = u o um1um F. k. k BB µδδ µ = = tuu t u u FF.k k F r = = = ′ ; t u k 1 k = Máy cực lồi Dọc trục : t o ttmt1tm F.. k. k. kB. kB δ µ = = µδδ u o ududmud1udm F.. k. k. kB. kB δ µ = = µδδ tdud t ud uud Fk. F k k. FF = = = ′ t ud d k k k = tquq t ud uquq Fk. F k k. FF = = = ′ t uq q k k k = kq ; kt : trị số quy đổi phụ thuộc dạng cực từ CHƯƠNG 24 QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ 48 - §24.1 ĐẠI CƯƠNG
§24.2 PHƯƠNG TRÌNH ĐIỆN ÁP VÀ ĐỒ THỊ VECTO 1. Máy phát điện a. Mạch từ không bão hòa Giả sử 0 < ψ < 90 0 ( tải cảm ) Máy cực ẩn ) x.jr. ( IEEU uuuo δ • • • • + − + = Mà ) x.jr. ( Ix. I.jEUx.I.jE uuuouu δ • • • • • • + − − = → − = udbo r. Ix. I.jE • • • − − = Trong đó xdb = xu + xδu udbo r. Ix. I.jEU • • • • − − = • • • • = + + Er. Ix. I.jU udb ouuu Er. Ix. I.jx.I.jU • • δ • • • = + + + Máy cực lồi : uqudu FFF • • • + = uddudud x. I.jE • • − = ⇒ φ uqququq x. I.jE • • − = ⇒ φ ) x. I.jr.Ix.I.jx.I.jE ) x.jr. ( IEEEU xuuqquddoxuuqudo δ • • • • • δ • • • • • + − − − = + − + + = Mà uquduuu x. I.jx.I.j ) sin. x. Icos. x. I. ( jx. I.j δ • δ • δ • δ • δ • − − = ψ + ψ − = − uuuqquuddo r. I.j ) xx. ( I.j ) xx. ( I.jEU • δ • δ • • • − + − + − = uqqddo r. I.jx.I.jx.I.jE • • • • − − − = Trong đó + = + = δ δ uuqq uudd xxx xxx b ) Mạch từ bão hòa : Khi mạch từ bão hòa những thông số kµd ; kq ; kd khó xác lập → thành laapj đồ thị vectơ dựa vào hai đồ thị chưa bão hòa và đồ thị suất từ đồng phối hợp với đường cong không tải ( đường cong từ hóa ) ⇒ gọi là đồ thị Pôchiê + Máy cực ẩn : Từ đồ thị xác lập ∆ U = Eo – U Eo : điện áp lúc không tải U : điện áp lúc định mức ∆ U : độ sụp áp + Máy cực lồi ( tài liệu ) 2. Động cơ điện Thường là cực lồi : uqqddoxuuqudouu r. Ix. I.jx.I.jE ) x.jr. ( IEEE ) x.jr. ( IEU • • • • δ • • • • δ • δ • • + + + = + + + + = + + = § 24.3. GIẢN ĐỒ NĂNG LƯỢNG CỦA MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ 49 - Máy phát điện: Động cơ điện Pdt = P1 – ( Pco + Pt + Pf ) Pdt = P1 – ( Pcu + PFe ) P2 = Pdt – ( Pcu + PFe ) P2 = Pdt – ( Pco + Pt + Pf ) § 24.4. ĐẶC TÍNH GÓC CỦA MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ 1. Đặc tính góc hiệu suất tính năng P = f ( θ ) khi Eo = const, U = const ; θ = E.U ; Giả thiết ru = 0 ; → P = m. U.I.cos ϕ Máy cực lồi : Nếu bỏ lỡ ru = 0 ; d o d x cos. UE I θ − = q q x sin. U I θ = ϕ = ψ – θ → P = m. U.I.cos ϕ = m. U.I.cos ( ψ – θ ) = m. U. ( I.cos ψ. cosθ + I.sin ψ. sinθ ) = m. U. ( Id. cosθ + Iq. sinθ ) θ − + θ = sin. x 1 x 1 2 U.m sin. x U.m qq 2 q 2 = Pe + Pu Theo đơn vị chức năng tương đối θ − + θ = ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ 2 sin. x 1 x 1 2 U sin. x U.E P dqd o 2 P = Pe + Pu Pe ~ sinθ phụ thuộc vào E 0 hay it Pu ~ sin2θ không phụ thuộc vào Eo ; khi it = 0 thì Pu ≠ 0 • Máy cực ẩn xd = xq θ = sin. x E.U.m P d o 2. Đặc tính góc hiệu suất phản kháng Q = m. U.I sinφ = mUI sin ( ψ-θ ) ; = mU ( I sinψ cosθ-cosψ sinθ ) = mU ( Id. cosθ-Iq. sinθ ) ; Do d o d x cos. UE I θ − = q q x sin. U I θ = − − θ − + θ = ⇒ qd 2 qq 2 d o x 1 x 1 2 U.m 2 cos. x 1 x 1. 2 U.m cos. x E.U.m Q Q > 0 khi và chỉ khi 0 < θ < 90 o khi đó máy phát hiệu suất phản kháng ; Ý nghĩa : Từ đặc tính góc suy ra xu thế tinh chỉnh và điều khiển hiệu suất bằng cánh biến hóa θ CHƯƠNG 25 MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG 50
- BỘ LÀM VIỆC VỚI TẢI ĐỐI XỨNG § 25.1 ĐẠI CƯƠNG Nghiên cứu những đặc tính máy phát điện đồng nhất 1. Đặc tính không tải Uo = Eo = f ( it ) khi I = 0, n = nđm ; 2. Đặc tính ngắn mạch In = f ( it ) khi U = 0, n = nđm ; 3. Đặc tính ngoài U = f ( I ) khi It = const, n = ndm, cosφ = const ; 4. Đặc tính kiểm soát và điều chỉnh it = f ( I ) khi U = const, cosφ = const, n = ndm ; 5. Đặc tính tải U = f ( it ) khi I = const, cosφ = const ; n = nđm ; § 25.2 CÁC ĐẶC TÍNH CỦA MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ 1. Đặc tính không tải Uo = Eo = f ( it ) khi I = 0, n = nđm 2. Đặc tính ngắn mạch In = f ( it ) khi U = 0, n = ndm ; coi ru = 0, tải thuần cảm thì Iq = I cosψ = 0 ; Tỷ số ngắn mạch : * ddmd dm d dm no dm no x 1 I.x U K ; x U I ; I I K = = = = Do xd > 1 k < 1 dòng ngắn mạch xác nhỏ Muốn cho máy thao tác không thay đổi ΔU nhỏ K lớn giảm xd tăng khe hở không khí δ 3. Đặc tính ngoài và độ biến hóa điện áp ΔU Đặc tính ngoài U = f ( I ) khi It = const, n = nđm 100. U UE % U dm dmo dm − = ∆ Tải đổi khác từ cosφ = cosφđm 0 thì ΔU % = 25 ÷ 35 % 4. Đặc tính kiểm soát và điều chỉnh : xu thế kiểm soát và điều chỉnh It để giữ U không đổi It = f ( I ) khi U = const, n = nđm ( Hệ thống kiểm soát và điều chỉnh tự động hóa điện áp máy phát dựa vào đặc tính kiểm soát và điều chỉnh này. Phần này rất quan trọng và được vận dụng nhiều trong máy phát ). Xây dựng mạch từ ( dựa vào KTĐT ) để kiểm soát và điều chỉnh điện áp không thay đổi cho máy phát. 5. Đặc tính tải U = f ( it ) khi I = const, cosφ = const, n = nđm. Mỗi I, cosφ có một đường đặc tính tải U = f ( it ) § 25.3 TỔN HAO VÀ HIỆU SUẤT CỦA MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ Tổn hao đồng : PCu Tổn hao sắt : PFe Tổn hao cơ : Pcơ Tổn hao phụ : Pf 51
- Hiệu suất
pP
P
2
2
Σ+
=η
CHƯƠNG 26
MÁY PHÁT ĐIỆN LÀM VIỆC VỚI TẢI KHÔNG ĐỐI XỨNG § 26.1 ĐẠI CƯƠNG MFĐĐB thường thao tác với tải không đối xứng điện áp không đối xứng nên làm tăng tổn hao do sóng điều hòa bậc cao nên máy nóng hoặc rung. Phương pháp điều tra và nghiên cứu : Phương pháp phân lượng đối xứng Không đối xứng = 3 thành phần đối xứng hợp lại đó là • Thành phần thứ tự thuận • Thành phần thứ tự ngược • Thành phân thứ tự không Giải 3 bài toán đối xứng với những thành phần đối xứng ΔABC là tam giác điện kháng sau đó xếp chồng nghiệm CHƯƠNG 27 MÁY PHÁT ĐIỆN LÀM VIỆC SONG SONG § 27.1 ĐẠI CƯƠNG Giảm bớt vốn góp vốn đầu tư khi có thay thế sửa chữa, đặt máy dự trữ và tận dụng được những nguồn nguồn năng lượng sẵn có trong vạn vật thiên nhiên. Nâng cao những chỉ tiêu kỹ thuật trong phong cách thiết kế và quản lý và vận hành. § 27.2. GHÉP MỘT MÁY ĐIỆN VÀO LÀM VIỆC SONG SONG ( HÒA ĐỒNG BỘ ) * Điều kiện hòa đồng nhất • Điện áp của máy phát bằng điện áp lưới UF = UL • Tần số máy phát bằng tần số lưới fF = fL • Thứ tự pha của máy phát và lưới giống nhau ( AF nối AL ; BF nối BL ; CF nối CL ) 52 - • Góc pha
UF bằng góc pha UL
*Sẽ có kiểu hoà như sau
+ Đáp ứng đủ các điều kiện hoà :Hoà đồng bộ chính xác.
+Thiếu một điều kiện nào đó:Hoà đồng bộ không chính xác.
1.Hoà đồng bộ chính xác
1.1Hoà đồng bộ bằng ánh sáng đèn -Ánh sáng đèn quay
-Kiểu nối tối
Ánh sáng đèn quang ∆U1 = ∆U2 = ∆U3 → cách đèn
∆U1 → Đ1 : tối nhất sáng bằng nhau
∆U2 → Đ2 : sáng nhất khi ∆U = 0 các đèn tối → hoà
∆U3 → Đ3 : sáng vừa
⇒ hiện tượng quay
Khi một đèn tối hẳnm hai đèn
còn lại sáng bằng nhau → hoà
1.2.Hoà bằng phương pháp điện từ (cột đồng bộ)
là một mạch điện từ lắp 2 vônmet ;2 tần số và 1 đồng hồ báo chiều hướng thay
đổi góc pha
1.3 Hoà đồng bộ tự động
CHƯƠNG I
1.Máy biến áp là thiết bị đứng yên làm việc trên nguyên lý cảm ứng điện từ dùng biến
dòng xoay chiều này thành dòng xoay chiều khác có tần số không đổi.
Vai trò máy biến áp trong hệ thống điện lực :truyền tải điện năng đi xa bằng cách
tăng điện áp
Kết cấu của máy biến áp :lõi thép ,dây quấn ,vỏ máy.
2.Trên máy biến áp thường ghi Sđm ; Uđm ; Iđm; fđm;
Sđm :biều thị công suất toàn phần đưa ra ở dây quấn thứ cấp của máy biến áp
U2đm:là điện áp dây quấn thứ cấp khi máy biến áp không tải đặt vào sơ cấp là định
mức
CHƯƠNG II
1.Tổ nối dây của máy biến áp :do sự phối hợp kiểu đối dây sơ cấp so với kiểu đấu dây
thứ cấp .Nó biểu thị góc lệch pha giữa các sđđ dây sơ và thứ cấp.
*Sự cần thiết của tổ nối dây
Tổ nối dây cho biết: + Chiều quấn dây
+ Ký hiệu các đầu dây
+ Kiểu đấu dây quấn ở sơ cấp và thứ cấp
2.Dòng từ hoá máy biến áp (Io):thường rất nhỏ ,lúc điện áp định mức, trị số phần trăm
của nó so với dòng điện định mức:
100.
I
I
%I
dm
o
= thuộc 2 ÷ 10;
Dòng từ hoá máy biến áp phụ thuộc vào các yếu tố sau:
+ Tổn hao sắt từ trong lõi thép :- Cường độ từ cảm trong trụ và gông
53 - – Trọng lượng trụ và gông – Số pha máy biến áp + Cường độ từ trường trong trụ và gông ; chiều dài trung bình của mạch từ tương ứng với trụ và gông. + Chiều dài của khe không khí giữa trụ và gông + Số khe không khí. 3. Kết cấu mạch từ khác nhau và cách đấu dây ảnh hưởng tác động đến dòng từ hóa Io 4. Nguyên tắc giám sát mạch từ máy biến áp oroxo III • • • + = CHƯƠNG III 1. Tăng dòng thứ cấp thì dòng điện sơ cấp lại tăng ? 2 1 2 1 U U W W = 2 2 1 1 U W W U = ta có W 1 / W 2 không đổi nên ta có U 2 tăng thì U1 tăng Lúc đó từ thông đổi khác trong máy biến áp. 2. Cách xác lập tham số hóa của máy biến áp. oroxo III • • • + = 1 gtgttt 1 o or U.m s. q. nG. GG.q U.m Q I δ + + = = w2 F Iox = Thực chất của dòng điện không tải là dòng điện đo dược khi Io sơ cấp khi hở mạch dây quấn thứ cấp. Thực chất của tổn hao không tải là tổn hao sắt do từ trễ và dòng điện xoáy trong lõi thép gây nên Po = PFe Dung lượng máy biến áp nhỏ thì dòng không tải lại lớn S = U.I ; Không tải, tăng diiện áp đặt vào máy biến áp thì cosφ cuar máy biến áp đổi khác như thế nào ? + Hệ số hiệu suất lúc không tải 01 0 o IU P cos = ϕ Khi U1 tăng thì cosφ giảm nên không nên để máy quản lý và vận hành khi không tải. 3. Cách xác lập tổng trở của mạch sơ cấp và thứ cấp của máy biến áp 212111 jxrZ ; jxrZ + = + = ; + Tổn hao ngắn mạch là gì Là tổ hao đồng trong dây quấn sơ cấp và thứ cấp của máy biến áp ( ) n 2 n121 2 n12 2 n2 2 1 2 n12Cu1Cun rIrrIr. Ir. IPPP = ′ + = ′ ′ + ′ = + = + Phải hạ thấp điện áp xuống khi làm ngắn mạch để cho dòng từ hóa nhỏ làm cho từ thông chính lúc ngắn ạch rất nhỏ. Thường hạ thấp điện áp sao cho dòng điện trong đó bằng dòng định mức. + Nếu đặt hàng loạt điện áp định mức vào lúc ngắn mạch thì lúc này hàng loạt điện áp đặt lên tổng trở ngắn mạch rất nhỏ của máy biến áp, nên dòng ngắn mạch sự cố rất lớn : dmn I. 10I = sẽ gây ra hỏng máy biến áp. 54
- + Trị số điện áp ngắn mạch Un hoàn toàn có thể xem như đại lượng đặc trưng cho điện trở và điện trở và điện kháng tản của dây quấn máy biến áp. Giá trị này được ghi trên nhãn máy. 4. n dm nnn I U jxrZ = + = ; Để giảm In của máy biến áp thì phải phong cách thiết kế kích thước cuộn dây có tiế diện dây nhỏ để dễ chuyển mạch. CHƯƠNG IV 1. Về mặt cấu trúc của dây quấn, muốn giảm ΔU của máy biến áp ta phải biến hóa số vòng dây của máy biến áp. 2. Sự tương quan giữa những thí nghiệm không tải và ngắn mạch của máy biến áp đến việc xác lập ΔU và η Ta có ( ) 2 nr2nx sinUcosUU ϕ + ϕβ = ∆ mà : 100. P.Pcos.S. P.P 1 n 2 o2dm n 2 o 0 0 β + + ϕβ β + − = η 3. Tổn hao trong lõi thép P Fe khi có tổn hao khác tổn hao không tải P. 0 Xét thật ngặt nghèo vì nếu không thì PFe = P 0 0010 cosIUP ϕ = ( ) ( ) ( ) FeCuFeCu2 FeCu2 FeCu PPP1PP1 PPP PP 1 + = η − + + η − ⇔ + + + = η − ( ) ( ) ( ) η η − η − = η − + η − = ⇔ Cu2CuCu2 Fe PP1PPP1 P ( ) η ηβ − ϕη − = ⇒ β = = ϕ = n 2 222 Fe n 22 2 nCu2222 PcosIU1 P PIrP ; cosIUP ? PP ? PP 0F e 0F e ⇔ < + ⇔ > + 4. Hai máy biến áp nối Y / Y-12 và Y / Y-6 có cùng tỷ số biến hóa k và điện áp ngắn mạch U n. Muốn chúng hoàn toàn có thể thao tác song song với nhau. * Ba điều kiện kèm theo để máy biến áp thao tác song song là : + Cùng tổ nối dây + Cùng thông số đổi khác điện áp k + Điện áp ngắn mạch Un là như nhau Nên 2 máy biến áp Y / Y-12 vàY / Y-6 là chưa thỏa mãn nhu cầu điều kiện kèm theo 1 vì thể chỉ cần nối đầu của máy 1 với cuối máy 2 và đầu máy 2 với cuối máy 1. CHƯƠNG V 1. Tổng trở từ hóa của thành phần thứ không Zmo của tổ máy biến áp 3 pha và máy biến áp 3 pha trụ trong hệ đơn vị tương đối vào thời gian 55
- Bài tập chương 4 Bài3 ( 78 ). Cho một máy biến áp 3 pha nối Y / Y số liệu sau Sđm = 20 kVa, U / U = 6/0. 4 kV ; P = 0.6 kW, U % = 5.5 Tính a, Un ( V ), Unr ( V ), Unx ( V ), ( điện áp thấp bị nối ngắn mạch ) b, Zn, rn, xn, cosφn ; c, ΔU % lúc thông số tải 0.25 ; 0.5 ; 0.75 ; 1 và thông số hiệu suất cosφ2 = 0.8 ( tải điện cảm ) d, P. 0 = 0.18 kW. Tính hiệu suất của máy của ở những tải nói trên ; Bài làm a, Điện áp ngắn mạch sơ cấp : ( ) ( ) ( ) nx dmnr dm n dm nr nr dmn dm n n U V36003, 0 3 6000 03,0. UU 3 20.10 600 kVAS10 WP 100 U U % u ) V ( 3110055,0 3 6000 055,0. UU100 U U % u = = = = = = = = = = ⇔ = b, ( ) ( ) { } 222 n 2 nn 2 2 f1 n n nr n f1 f1 f1 nf1 f1 n n 33,163,33 rzx ; 33,16 6 20 3 600 I3 P. I U r A 6 20 3 6000. 3 20000 U3 S I 3336 20 3110 6 20 005,0 3 6000 I u. U I U Z − = − = Ω = = = = = = = Ω = = = = = c, ( ) 100. U U % u 3 % u 6,0 sin8, 0 cos 1 ; 75,0 ; 5,0 ; 25,0 sin %. ucos %. u % u dm nx nx nr 22 2 nx2nr = = = ϕ ⇒ = ϕ = β ϕ + ϕβ = ∆ d, Ta có với tổn hao sẳt bằng tổn hao đồng thì 56
Source: https://suachuatulanh.edu.vn
Category : Điện Lạnh
