1. Mục tiêu của môn học:

Transcript

1 ĐH Bách khoa ĐHQG Tp.HCM Khoa : Điện Điện Tử Bộ môn : Thiết Bị Điện ðề cương Môn học ðại học MÁY ðiện (ELECTRICAL MACHINERY) Mã ố MH : Số tín chỉ : 3 (3.1.4) TCHP: - Số tiết - Tổng: 60 LT: 45 BT: 15 TH: ĐA: BTL/TL: (Ghi chú õ nếu có hình thức khác như TT ngoài tường, tham quan,... các môn này có thể dùng đơn vị "buổi", "tuần" thay cho ố tiết đính kèm dự tù chi tiết định mức chi phí thực hành TN đặc biệt là khi đi thực tập bên ngoài để dễ dàng cho xét duyệt kinh phí au này) - Đánh giá : Kiểm ta: 30% Kiểm ta Viết giữa kỳ phút Thang điểm 10/10 Thi cuối kỳ: 70% Thi Viết cuối kỳ Môn tiên quyết : - Biến đổi năng lượng điện cơ MS: Môn học tước : - MS: - Môn ong hành : - MS: - CTĐT ngành : Điện năng (Tham chiếu CTĐT ngành Điện- Điện Tử tường Đại Học Illinoi- Ubana Champaign ) - Tình độ : Môn bắt buộc chuyên ngành Điện Năng, năm thứ 3. (khối kiến thức-kt) - Ghi chú khác : 1. Mục tiêu của môn học: Máy điện là môn học bắt buộc của inh viên chuyên ngành Điện năng năm 3 hay môn tự chọn cho các chuyên ngành khác của ngành Điện Điện tử. Mục tiêu của môn học nhằm cung cấp các kiến thức nền tảng về các thiết bị điện cơ. Sinh viên hoàn thành khóa học ẽ có khả năng giải thích và chứng minh tên cơ ở toán học các quá tình vận hành của các thiết bị điện cơ. Sinh viên cũng có thể nhận dạng được các loại máy điện có khả năng đáp ứng yêu cầu công việc, tuy nhiên, thiết kế chi tiết của các thiết bị điện cơ không thuộc nội dung môn học. Aim: Thi coue i a undegaduate junio level coe fo powe engineeing and elective fo othe electical engineeing majo. The goal ae to impat an undetanding of electo-mechanic fom theoetical bae. The ucceful tudent will be able to explain how vaiou electomechanical device wok, and jutify the explanation mathematically. Futhe, the tudent hould be able to conceive a device that i capable of meeting pefomance citeia, though detailed deign i not pat of the coue.. Nội dung tóm tắt môn học: Môn học cung cấp các kiến thức liên quan đến thiết bị biến đổi năng lượng điện cơ (nguyên lý, cấu tạo, ứng dụng, các phương pháp tính, cách xây dựng mô hình toán và mạch tương đương). Máy biến áp lực (máy biến áp một và ba pha, máy biến áp tự ngẫu, máy biến áp đo lường). Máy điện quay: Máy điện không đồng bộ (xây dựng và phân tích mạch tương đương, cách xác định các thông ố mạch tương đương theo thí nghiệm, phân tích đặc tính moment, ), máy điện đồng bộ (xây dựng và phân tích mạch tương đương, điện kháng đồng bộ, các đặc tính vận hành, đặc tính góc PĐT, Mẫu 008-ĐC T.1/5

2 Đề cương MH : De cuong_maydien_nghiem thu.doc PĐT, Mẫu 008-ĐC tải ở điều kiện ổn định, ), máy điện một chiều (phản ứng phần ứng, vấn đề đổi chiều và giải pháp, phân tích dựa tên mạch điện và mạch từ, các đặc tính vận hành ở chế độ xác lập ), các loại động cơ công uất nhỏ. Coue outline: The coue povide knowledge about baic pinciple of electo-mechanical conveion, theoie of ingle- and thee-phae tanfome, auto-tanfome, intument tanfome, pinciple of otating electical machine, induction machine (equivalent cicuit, paamete detemination, toque chaacteitic analyi, etc), ynchonou machine (ynchonou inductance, equivalent cicuit, open and hot-cicuit chaacteitic, teady-tate powe angle chaacteitic, etc). DC machine (effect of amatue MMF, commutato action, analytical fundamental electic cicuit and magnetic cicuit apect, etc), low powe moto. 3. Tài liệu học tập: (nên tong khoảng 3-5 đầu ách) [1] Nguyễn Chu Hùng, Tôn Thất Cảnh Hưng, Kỹ Thuật Điện 1, Đại Học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh, 000. [] Nguyễn Hữu Phúc, Kỹ Thuật Điện, Máy Điện Quay, Đại Học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh, 003. [3] A. E. Fitzgeald, C. Kingley, and S. D. Uman, Electic Machiney, 6th ed., New Yok: McGaw-Hill, 003. [4] Chee Mung Ong, Electic Machiney Mathlab Simulation, Pentice Hall [5] P. Kaue, D. Waynczuk, and S. D. Sudhoff, Analyi of Electic Machiney, IEEE Pe, Các hiểu biết,các kỹ năng cần đạt được au khi học môn học 1. Giải thích các nguyên lý cơ bản của quá tình biến đổi năng lượng điện cơ, tính toán và giải tích lực/moment tong tường từ, ự tương tác điện từ thông qua lực loentz, tính toán năng lượng của hệ thống tường từ một hay nhiều nguồn kích thích; giải thích về từ tường quay tong hệ thống máy điện,..v.v.. Phân tích, tính toán các biến tạng thái thuộc mô hình tĩnh của máy điện một chiều, xoay chiều. Tính toán các thông ố vào và a của hệ thống máy điện. 3. Giải thích và tính toán chế độ vận hành máy điện một cách hiệu quả nhất (hiệu uất cao), giúp inh viên quan tâm nhiều hơn đến vấn đề tiết kiệm năng lượng, một vấn đề mang tính toàn cầu, từ đó góp phần làm giảm lượng khí thải CO, và bảo vệ môi tường. 4. Giải thích và thiết kế được các mô hình động đơn giản (hoặc là các phương tình) bằng imulink của matlab, giúp inh viên tiếp cận nhanh hơn các môn học chuyên ngành au này. 5. Có khả năng nhận dạng được các loại máy điện, ự tương thích về tải cũng như yêu cầu công việc. Bảng tương ứng chuẩn đầu a của môn học và chuẩn đầu a của chương tình đào tạo Chuẩn đầu a của chương tình đào tạo Chuẩn đầu a môn học a b c d e f g h i j k T./5

3 Đề cương MH : De cuong_maydien_nghiem thu.doc PĐT, Mẫu 008-ĐC Leaning outcome: 1. Ability to explain Electomechanical Enegy Conveion Pinciple, calculate and analyze the foce and toque in magnetic field ytem via the loentz foce law, enegy in ingly and multiply-excited magnetic field ytem, magnetic field in otating machiney and o on.. Ability to analyze teady-tate model of AC/DC machine, calculate the input/output paamette of AC/DC machine (b,e). 3. Ability to explain and calculate the opeating egime to impove poductivity of electical machine in tem of enegy efficiency. So the tudent can undetand about enegy aving, how to educe CO. (j,h). 4. Ability to explain and deign imulation of baically dynamic model (o equation) by matlab/imulink tool (k). 5. Ability to identify the kind of electical machine accoding to thei load o/and thei applied filed. Pogam Outcome Coue Objective a b c d e f g h i j k Hướng dẫn cách học - chi tiết cách đánh giá môn học: Sinh viên nên tham dự giờ giảng tên lớp để nắm bắt vấn đề vì đây là môn học liên quan nhiều đến ứng dụng thực tế, nhiều khái niệm kỹ thuật mới. Bài tập về nhà cần được nộp khoảng tuần au khi đầu đề bài tập được công bố. Các cột điểm cho bài tập về nhà, và kiểm ta giữa kỳ ẽ được tổng hợp thành điểm kiểm ta (chiếm 30%), tỷ lệ giữa các phần do giảng viên công bố cho inh viên ngay khi bắt đầu môn học. Thi cuối kỳ (chiếm 70%) ử dụng hình thức thi viết, với thời lượng 90 phút. Sinh viên chỉ cần đạt điểm tổng hợp là 5 tở lên thì xem như đạt môn học. Leaning Stategie & Aement Scheme: Student hould attend the lectue to eaily undetand and ead the effeence becaue thi ubject i cloe to eal application with a lot of new conception. Homewok aignment ae nomally due in week time, fom the moment they ae announced (poted on the web ite). Homewok aignment, and mid-tem examination will be added togethe to make up the fit mak (30%), and thei weighting facto ae to be fixed by the intucto and announced to the tudent ight at the beginning of the coue. Final examination (70%) will make ue of witing fomat, lating 90 minute. A minimum final mak of 5 i equied to pa the coue. 6. Nội dung chi tiết:: Tuần Nội dung Tài liệu Ghi chú T.3/5

4 Đề cương MH : De cuong_maydien_nghiem thu.doc 1 CHƯƠNG 1 : Các nguyên lý của quá tình biến đổi điện cơ 1.1 Lực và moment tong hệ các mạch từ 1. Cân bằng năng lượng 1.3 Năng lượng và lực từ tong hệ một nguồn kích từ 1.4 Tính toán lực từ: Đồng năng lượng 1.5 Năng lượng và lực từ tong hệ nhiều nguồn kích từ 1.6 Lực và moment tong hệ các mạch từ có nam châm vĩnh cửu 1.7 Phương tình động lực 1.8 Các phương pháp giải tích CHƯƠNG : Máy Biến áp.1 Giới thiệu về máy biến áp. Điều kiện không tải.3 Ảnh hưởng của dòng ơ cấp: Máy biến áp lý tưởng.4 Kháng tở và ơ đồ mạch tương đương.5 Các yếu tố kỹ thuật tong phân tích máy biến áp.6 Máy biết áp từ ngẫu: Máy biến áp nhiều cuộn dây.7 Máy biến áp ba pha.8 Máy biến điện áp và máy biến dòng 3 CHƯƠNG 3 : Các vấn đề cơ bản của máy điện quay 3.1 Khái niệm 3. Giới thiệu về máy điện một chiều và xoay chiều 3.3 Sức từ động dây quấn ải 3.4 Từ tường tong máy điện 3.5 Từ tường quay tong máy điện xoay chiều 3.6 Sức điện động cảm ứng 3.7 Moment tong máy điện cực từ ẩn 3.8 Máy điện tuyến tính 3.9 Hiện tượng bão hoà mạch từ 3.10 Từ thông tản 7,8,9 CHƯƠNG 4 : Máy điện không đồng bộ 3 pha 5.1 Tổng quan về máy điện không đồng bộ 5. Dòng và từ thông tong máy điện không đồng bộ 5.3 Các phương tình cơ bản 5.4 Phân tích mạch tương đương 5.5 Phương tình tính moment và công uất dùng mạch Thevenin 5.6 Các thí nghiệm không tải và ngắn mạch 5.7 Mô phỏng máy điện không đồng bộ. 4,5,6 CHƯƠNG 5: Máy điện đồng bộ 4.1 Tổng quan về máy điện đồng bộ 4. Điện kháng đồng bộ. Mạch điện tương đương 4.3 Các đặc tính không tải và ngắn mạch 4.4 Đặc tính công uất góc máy đồng bộ tong tạng thái xác lập 4.5 Các đặc tính vận hành 4.6 Các điều kiện làm việc ong ong các máy phát điện đồng bộ 4.8 Vấn đề điều chỉnh công uất tác dụng, công uất phản kháng tong điều kiện máy phát làm việc với lưới điện vô cùng lớn 4.9 Vấn đề điều chỉnh công uất tác dụng, công uất phản kháng tong điều kiện máy phát làm việc với các máy phát khác có công uất tương đương 4.10 Động cơ đồng bộ : vấn đề mở máy; các đặc tính vận hành PĐT, Mẫu 008-ĐC [1,] Hiểu, Vận dụng [1,] Nắm vững Vận dụng [1-5] Vận dụng Tổng hợp [1-5] Nắm vững Vận dụng [1-5] Nắm vững Vận dụng T.4/5

5 Đề cương MH : De cuong_maydien_nghiem thu.doc 10,11 CHƯƠNG 6 : Máy điện một chiều 6.1 Tổng quan về máy điện một chiều 6. Sức từ động phản ứng phần ứng 6.3 Phân tích dựa tên mạch điện 6.4 Phân tích dựa tên mạch từ 6.5 Các đặc tính vận hành 6.6 Vấn đề đổi chiều và dây quấn cực từ phụ 6.7 Dây quấn bù 6.8 Điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều 6.9 Mô phỏng máy điện một chiều 1,13,14 CHƯƠNG 7: Các loại động cơ khác 7.1 Động cơ từ tở Tổng quan 7.1. Cấu tạo các loại động cơ từ tở Dạng óng dòng cần thiết cho việc tạo moment quay Các hệ tuyền động dùng động cơ từ tở Động cơ từ tở tong tường hợp mạch từ phi tuyến 7. Động cơ công uất nhỏ 7..1 Động cơ không đồng bộ một pha 7.. Đặc tính mở máy và vận hành của động cơ không đồng bộ một pha và động cơ đồng bộ 7..3 Từ tường quay áp dụng cho động cơ không đồng bộ một pha 7..4 Máy điện pha làm việc không đối xứng : phương pháp các thành phần đối xứng 7..5 Động cơ vạn năng 7..6 Động cơ bước 7..7 Động cơ một chiều nam châm vĩnh cửu 7..8 Động cơ xoay chiều nam châm vĩnh cửu PĐT, Mẫu 008-ĐC [1-5] Nắm vững Vận dụng [1-5] Hiểu, Vận dụng T.5/5

6 Chương I: Các nguyên lý của quá tình biến đổi điện cơ CHƯƠNG 1: CÁC NGUYÊN LÝ CỦA QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG ĐIỆN CƠ I. Các nguyên lí của quá tình biến đổi năng lượng điện cơ I.1. Lực và moment tong hệ các mạch từ Định luật Loentz: F= q( E+ v B) Nếu chỉ có từ tường: Mà q = I. t F= q.v B ( ) Nên = I l B F e z F I i z x i x 0 Tích có hướng i y i z = i x y i y B F e I F e I B Slide Máy điện I.1

7 Chương I: Các nguyên lý của quá tình biến đổi điện cơ F e1 F e I α I B B Biết I=10A, B=0,5T, R=0,1m, l=0,3m, α=30 o. Tính lực điện từ Fe tác động lên mỗi thanh dẫn oto? Tính moment tác động lên thanh dẫn oto? W = W + W elec fld mech ei.dt dw fld + dw mech id = mà = dw fld + d ( f x) fld dψ e= và Wmech ffldx dt = ψ giả ử f fld =cont dw fld = idψ f fld dx Slide Máy điện I.

8 Chương I: Các nguyên lý của quá tình biến đổi điện cơ I.. Cân bằng năng lượng Điện năng = Năng lượng từ tường + Cơ năng + Nhiệt năng dw dw = dw elec mech I.3. Năng lượng và lực từ tong hệ một nguồn kích từ fld dψ e= dt dw e = idψ ψ = L(x)i dw f dw Với mech = fld fld dx = idψ f ψ i= L(x) fld dx Slide Máy điện I.3

9 Chương I: Các nguyên lý của quá tình biến đổi điện cơ (λ=ψ) Nếu mạch từ tuyến tính, ψ = L(x) i, nên W fld chỉ phụ thuộc vào ψ và x. W fld ψ,x 0,x ψ,x fld fld ( ψ,x ) = dw ( ψ,x) = dw ( 0,x) dw ( ψ, x ) 0 0 Mà khi ψ = 0 thì 0 W ψ,x f fld = nên dw fld ( 0,x) = 0 ψ 0 0 ψ = i( ψ,x )dψ = dψ = L(x ) fld( 0 0) 0 0 W fld ( ψ,x ) = ψ L(x o ) o ψ 0 0 fld 1 1 L(x 0 ψ ) Có thể tính năng lượng tích lũy tong từ tường thông qua mật độ khối của năng lượng từ tường theo thể tích V: W fld = B 0 HdB V 0 Nếu mạch từ tuyến tính, W fld = V dv B = µ H : 1 B dv µ 0 Slide Máy điện I.4

10 Chương I: Các nguyên lý của quá tình biến đổi điện cơ Tính W fld khi piton dịch chuyển một đoạn x=0,01m? Biết N=1000 vòng, δ=0,00m=g+g, d=0,15m, l=0,1m, I=10A. Với L= N A δ δ µ o I.4. Tính toán lực từ: Đồng năng lượng dw fld (,x) = idψ f dx ψ W fld tính theo ψ và x. W fld fld dwfld( ψ,x) = dψ + dx ψ W i = fld và ψ fld f fld W x W = x Định nghĩa đồng năng lượng W fld theo i và x: W fld fld ( i, x) = iψ W ( ψ, x) fld fld dwfld( i, x) = d( iψ ) dwfld( ψ, x) = di+ dx Tong đó: mà ( iψ ) = idψ + ψdi d dwfld ( ψ,x) = idψ + f fld dx fld W (i, x) i W (i, x) x ψ di+ f fld dx= Wfld (i,x) Wfld(i,x) di+ dx i x Slide Máy điện I.5

11 Chương I: Các nguyên lý của quá tình biến đổi điện cơ Moment: = W fld (i,x) i ψ và f t fld e Wfld (i,x) = x Wfld (i, θ ) = θ Với hệ thống tuyến tính, có thể tính đồng năng lượng: W fld fld (i W = 0,x 0 ) 1 L(x) i i0 i0 = ψ (i,x 0)di= 0 0 L(x 0 )idi= 1 L(x 0 ) i 0 Khi mạch từ tuyến tính, ψ và i tỷ lệ: W fld = H 0 BdH V 0 Nếu mạch từ tuyến tính, 1 W fld = µ H V dv B = µ H : dv Chú ý, theo định nghĩa: W fld + W = ψi, kể cả khi mạch từ không tuyến tính. fld (λ=ψ) Slide Máy điện I.6

12 Chương I: Các nguyên lý của quá tình biến đổi điện cơ Ví dụ: Tính lực tác động lên piton f fld theo W fld và W fld khi piton dịch chuyển một đoạn x=0,01m? Biết N=1000 vòng, δ=0,00m=g+g, d=0,15m, l=0,1m, I=10A. f f W x W ψ,x = fld fld = fld( 0 0) o L(xo ) fld Wfld (i,x) = x W = fld 1 1 L(x) i 1 ψ Ví dụ: Tính lực tác động lên nắp mạch từ biết N = 100 vòng? Slide Máy điện I.7

13 Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông TCBinh I. Giới thiệu về máy biến áp Chöông : MAÙY BIEÁN AÙP MBA moät pha: V 1ñm, V ñm = V 0, I 1ñm, I ñm, S ñm = V ñm.i ñm V 1ñm. I 1ñm [VA] Chöông 3: Maùy bieán aùp 1

14 Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông TCBinh MBA bapha: V ñm daây, I ñm daây, S ñm = 3 V ñm.i ñm 3 V1ñm. I 1ñm [VA] Maùy bieán aùp laø thieát bò ñieän töø tónh laøm nhieäm vuï tuyeàn taûi hoaëc phaân phoái naêng löôïng. Goàm cuoän daây ô caáp noái nguoàn ñieän vaø cuoän daây caûm öùng noái taûi laø cuoän thöù caáp. Kyù hieäu: Chöông 3: Maùy bieán aùp

15 Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông TCBinh ϕ i 1 i v 1 N1 N v Z t II. Chế độ không tải Chöông 3: Maùy bieán aùp 3

16 Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông TCBinh Ví dụ: Biết Pc =16W, (VI) m =0VA, V=194V m. Tính co θ c, Iϕ, Im? Chöông 3: Maùy bieán aùp 4

17 Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông TCBinh 1 ϕ & I = 0 U & E & N 1 N 1 1 E & U & III. Ảnh hưởng của dòng ơ cấp; Máy biến áp lý tưởng Chöông 3: Maùy bieán aùp 5

18 Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông TCBinh Ví dụ: Cho mạch tương đương của một máy biến áp lý tưởng như hình au: Chöông 3: Maùy bieán aùp 6

19 Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông TCBinh Tở kháng cuộn thứ cấp R +j = 1+j4Ω. N 1 /N =5:1. a) Vẽ mạch tương đương quy về ơ cấp. b) Cấp điện áp vào cuộn ơ cấp 10Vm, nối tắt A-B, tính dòng điện ơ cấp và dòng điện qua điểm ngắn mạch? c) Tính lại nếu R +j = 0,0+j0,97Ω. IV. Kháng tở và ơ đồ mạch tương đương φ i 1 i u 1 N1 N u Z t Chöông 3: Maùy bieán aùp 7

20 Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông TCBinh Chöông 3: Maùy bieán aùp 8

21 Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông TCBinh Ví dụ: Cho máy biến áp: 400:40V, 50Hz. R 1 +j 1 = 0,7+j0,9Ω R +j = 0,007+j0,009Ω R c //j m = 6,3+j43,7Ω Vẽ mạch tương đương a) Quy về cao áp? b) Quy về hạ áp? Nếu cấp điện 400V vào cuộn ơ cấp, tính dòng điện qua nhánh từ hóa? V. Các yếu tố kỹ thuật tong phân tích máy biến áp Chöông 3: Maùy bieán aùp 9

22 Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông TCBinh Ví dụ: Cho máy biến áp: 400:40V, 50Hz. R 1 +j 1 = 0,7+j0,9Ω R +j = 0,007+j0,009Ω R c //j m = 6,3+j43,7Ω Nếu cấp điện 400V vào cuộn ơ cấp: a) Vẽ mạch tương đương quy về ơ cấp? b) Tính điện áp thứ cấp khi hở mạch (tị phức)? c) Vẽ mạch tương đương gần đúng, tính R eq và eq? Ví dụ: Cho máy biến áp: 50-kVA, 400:40V, 50Hz. R 1 +j 1 = 0,7+j0,9Ω R +j = 0,007+j0,009Ω R c //j m = 6,3+j43,7Ω Tở kháng đường dây tước biến thế là Z = 0,30+j1,60Ω. Biết điện áp ở tước đường dây cấp nguồn cho biến thế là 400V. Biến thế nối tải định mức có hệ ố công uất bằng 0,8 (chậm pha). Bỏ qua ụt áp do nhánh từ hóa tên biến thế và đường dây. Tính điện áp tên cuộn dây thứ cấp? /10 Ví dụ: Tính lại câu tên nếu tải có coθ=0,8 (nhanh pha)? Chöông 3: Maùy bieán aùp 10

23 Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông TCBinh Thí nghiệm ngắn mạch: Để máy biến áp có U n nhỏ thì phải như thế nào? I c khi đó a ao? Thí nghiệm hở mạch: Thí nghiệm không tải có thể cấp điện áp định mức cho phía cao áp hay hạ áp ao cho thuận tiện nhất. Chöông 3: Maùy bieán aùp 11

24 Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông TCBinh Ví dụ: Cho máy biến áp: 50kVA, 400:40V, 50Hz. Thí nghiệm ngắn mạch: với điện áp (ơ cấp) 48V, đo được dòng điện ngắn mạch (ơ cấp) là 0,8A và công uất ngắn mạch là 617W. Thí nghiệm không tải: điện áp hở mạch (thứ cấp) là 40V, dòng không tải (ơ cấp) là 5,41A, công uất hở mạch là 186W. a) Tính hiệu uất của biến thế khi làm việc đầy tải, tải có hệ ố công uất 0,8 (chậm pha)? b) Tính các thông ố của máy biến áp (quy về ơ cấp)? c) Tính Độ ổn định điện áp ở định mức? V no _ load Vload %voltageegulation=.100 Vload d) Tính hiệu uất của biến thế khi làm việc ở xx% tải, biết tải có hệ ố công uất 0,8 (chậm pha) theo cách? Với xx = (MSSV.499T )/ Biến áp 3 pha, /Y, 15kV/380V. Chöông 3: Maùy bieán aùp 1

25 Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông TCBinh Ví dụ: Cho máy biến áp: 50kVA, 400:40V, 50Hz. Tính lại độ ổn định điện áp cho ví dụ tên khi đầy tải 50kW với tải có hệ ố công uất đơn vị? Giaûn ñoà naêng löôïng cuûa maùy bieán aùp S 1 =P 1 + jq 1 S đt =P đt +jq đt S = P +jq p Cu1 + jq 1 p Fe +jq m p Cu + jq Heä oá taûi cuûa maùy bieán aùp β = I I dm I I 1 1dm Khi β = 1 - taûi ñònh möùc; β < 1 - non taûi; β > 1 - quaù taûi. Hieäu uaát cuûa maùy bieán aùp P P η = hoaëc η % = P P 1 Chöông 3: Maùy bieán aùp 13

26 Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông TCBinh 0 P η = P θ 1 = P Đ = -Đ 1 P + P Fe + P P = U I coθ = β.s ñm coθ P Fe P 0 (TN khoâng taûi vôùi: U 1ñm ) P Cu = I 1 R 1 + I R = I 1 (R 1 +R ) = I 1 R eq = β P n. (TN ngaén maïch vôùi: I 1ñm ) η= β.s dm neáu coθ khoâng ñoåi thì hieäu uaát eõ cöïc ñaïi khi: Cu β.sdm.coθ.coθ + P + β.p 0 a -U Z eq Đ 1 n dη = 0 β.p n = P 0 dβ P 0 Heä oá taûi öùng vôùi hieäu uaát cöïc ñaïi laø: β = P n Với P o là công uất không tải ở điện áp định mức Và P n là công uất ngắn mạch ở dòng điện định mức. Ñoä thay ñoåi ñieän aùp cuûa maùy bieán aùp U 1 = U ñm = cont U = U 0 = U ñm Khi maùy bieán aùp ôû cheá ñoä taûi thì U < U ñm vaø phuï thuoäc vaøo taûi do ñieän aùp ôi teân daây quaán ô caáp vaø thöù caáp. Ñoä bieán thieân ñieän aùp thöù caáp U laø: U = U ñm U U dm U Ñoä bieán thieân ñieän aùp thöù caáp phaàn taêm: U % =. 100 U k.u dm k.u U1dm U Hay U % =.100=. 100 k.u U dm 1dm ( U.coθ + U.inθ) dm R eq Đ 1 β eq eqx U % = = β eq + U Löu yù: in θ > 0 in θ < 0 U = U U U n nx n = U = U eq c eqx 1dm khi doøng ñieän chaäm pha (taûi caûm) khi doøng ñieän ôùm pha (taûi dung) = R I = = U eq eq eq 1dm I 1dm = Z eq I 1dm U 1dm c eqđ 1 ( U %.coθ U %.inθ) b eqx U U n nx % = U % = U eq eqx U % = U U % = U eq 1dm eqx 1dm R eqi 100= U 1dm eqi 100= U 1dm 1dm 1dm Chöông 3: Maùy bieán aùp 14

27 Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông TCBinh U % phuï thuoäc vaøo heä oá taûi vaø tính chaát cuûa taûi. Töø U % ta tính ñöôïc ñieän aùp thöù caáùp U theo coâng thöùc: U % U = U dm U = U dm U 0 U C R L β Ví dụ: Cho máy biến áp: 50kVA, 400:40V, 50Hz. Thí nghiệm ngắn mạch: với điện áp (ơ cấp) 48V, đo được dòng điện ngắn mạch (ơ cấp) là 0,8A và công uất ngắn mạch là 617W. Thí nghiệm không tải: điện áp hở mạch (thứ cấp) là 40V, dòng không tải (ơ cấp) là 5,41A, công uất hở mạch là 186W. _ Tính hiệu uất và độ thay đổi điện áp của biến thế khi làm việc: + 100% tải, tải có hệ ố công uất 0,8 (nhanh pha)? + 50% tải, tải có hệ ố công uất 0,8 (nhanh pha)? _ Tính hiệu uất cực đại, tải và hệ ố tải khi đó, biết tải có hệ ố công uất 0,8 (nhanh pha)? VI. Máy biết áp từ ngẫu; Máy biến áp nhiều cuộn dây VI.1. Máy biết áp từ ngẫu Không cách ly. Từ tản nhỏ, ít tổn hao, dòng không tải nhỏ, ẻ tiền, có thể làm ổn áp. Tỷ lệ xấp xỉ 1:1. Ví dụ: Cho máy biến áp cuộn dây: 50kVA, 400:40V, 50Hz. Chöông 3: Maùy bieán aùp 15

28 Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông TCBinh Biến áp tên làm biến áp từ ngẫu, với ab làm cuộn 40V và bc làm cuộn 400V. a. Tính điện áp ab và ac? b. Tính công uất biểu kiến định mức [kva] và dòng điện định mức? c. Tính hiệu uất khi cấp điện cho tải định mức có HSCS=0,8 chậm pha? Biết R 1 +j 1 = 0,7+j0,9Ω R +j = 0,007+j0,009Ω R c //j m = 6,3+j43,7Ω Ví dụ: Cho máy biến áp: 450kVA, 460:7970V với hiệu uất 98,7% khi cấp điện cho tải định mức có HSCS=1. Nếu dùng biến áp tên là biến áp từ ngẫu 7970:8430V. Tính công uất biểu kiến định mức [kva], dòng điện định mức và hiệu uất khi cấp điện cho tải định mức có HSCS=1? VI.. Máy biến áp nhiều cuộn dây Chöông 3: Maùy bieán aùp 16

29 Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông TCBinh 3 T TRANSFORMER VII. Máy biến áp ba pha Tỷ ố máy biến áp k= a= N N 1 V1 V I I 1 Chöông 3: Maùy bieán aùp 17

30 Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông TCBinh Y/Y Có thể thay thế cuộn bằng cuộn Y với điều kiện: Chöông 3: Maùy bieán aùp 18

31 Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông TCBinh I 03A = I 03m in3(ωt) I 03B = I 03m in3(ωt π/3) = I 03m in3(ωt) I 03C = I 03m in3(ωt + π/3) = I 03m in3(ωt) Hài bậc 3 của ba pha cùng pha. Chöông 3: Maùy bieán aùp 19

32 Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông TCBinh a) Máy biến áp ba pha nối Y/Y iêng biệt, không tồn tại dòng bậc ba phía ơ cấp =>từ thông vạt đầu do hài bậc ba=> điện áp thứ cấp bị nhọn đầu => hạn chế ử dụng. b) Máy biến áp ba pha 3 tụ nối Y/Y, không tồn tại dòng bậc ba phía ơ cấp, nhưng từ thông cũng không có hài bậc ba do không thể khép mạch từ tụ này qua tụ khác, ong có thể khép mạch a không khí hay dầu biến áp, gây tổn hao, nên cũng không dùng cho biến thế công uất lớn. c) Máy biến áp ba pha nối /Y, tồn tại dòng bậc ba khép kín phía ơ cấp => dòng điện ơ cấp nhọn đầu =>từ thông dạng in=> điện áp thứ cấp dạng in chuẩn => thường ử dụng. d) Máy biến áp ba pha nối Y/, không tồn tại dòng bậc ba khép kín phía ơ cấp =>từ thông hài bậc ba Φ 3Y => từ thông bậc ba tạo điện áp cảm ứng thứ cấp e3=> hạn chế ử dụng chậm pha 90 o o với Φ 3Y. e3 tạo a i3 khép kín phía thứ cấp chậm pha hơn 90 o, inh a từ thông bậc ba Φ 3, ngược pha và tiệt tiêu với Φ 3Y. Φ 3 = Φ 3Y + Φ 3 0. => từ thông không bị vạt đầu => điện áp thứ cấp dạng in chuẩn=> thường ử dụng. Chöông 3: Maùy bieán aùp 0

33 Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông TCBinh Chöông 3: Maùy bieán aùp 1

34 Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông TCBinh Ví dụ: Cho ba máy biến một pha, 50kVA, 400:40V, 50Hz, R 1 +j 1 = 0,7+j0,9Ω R +j = 0,007+j0,009Ω R c //j m = 6,3+j43,7Ω nối Y/ thành biến áp ba pha 150kVA. Tở kháng đường dây tước biến thế là 0,15+j100Ω/pha. Điện áp dây cấp vào ơ cấp biến áp là 4160V. Tở kháng đường dây tước au biến thế là 0,0005+j0,000Ω/pha. Tính điện áp dây tên tải khi biến áp làm việc với dòng điện định mức và tải có HSCS=0,8 chậm pha. Ví dụ: Tính lại ví dụ tên nếu biến thế nối Y/Y. Ví dụ.9: Cho biến thế như ví dụ tên, nối /, được cấp điện áp dây 400V thông qua điện cảm 0,8Ω. Biến thế này kết nối tới cuộn thứ cấp biến thế khác nối Y/ 500kVA, 4kV:400V. Tổng tở tương đương quy về phía 400V của biến thế này là 0,17+j0,9Ω/pha. Điện áp cấp vào cuộn ơ cấp của biến thế tước là 4kV. Nếu xảy a ngắn mạch ở phía 40V. Tính dòng điện xác lập của ơ cấp và thứ cấp của biến thế. VIII. Maùy bieán aùp laøm vieäc ong ong R eq(1) eq(1) Đ Đ (1) R eq() eq() Đ () U & 1 U & Z Ñieàu kieän để máy biến áp làm việc ong ong: Cùng tổ đấu dây. Cùng tỷ ố máy biến áp (để tánh dòng cân bằng tong các MBA SV xem tài liệu tham khảo). Cùng điện áp ngắn mạch (để chia tải đều cho MBA). Có Z = Z eq(1) // Z eq(). Và U= ZI U U Mà I(1) = và I() = Z Z Nên β β β (1) (1) () I = I eq(1) (1) đm(1) U = U c() c(1) = I U Z đm(1) U = U c() c(1) eq(1) % % U = U c(1) eq() U = U n(1) MBA naøo coù ñieän aùp ngaén maïch nhoû hôn eõ chòu taûi lôùn hôn. Chöông 3: Maùy bieán aùp

35 Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông TCBinh I. Máy biến điện áp và máy biến dòng Máy biến áp (TU): Chöông 3: Maùy bieán aùp 3

36 Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông TCBinh A A U 1 x E & 1 U & Đ 0 Φ& U & = & E U U & 1 δ v (Bieán aùp laøm vieäc ôû cheá ñoä hôû maïch) Toång tôû cuûa cuoän daây ô caáp Z 1 cuûa maùy bieán aùp caøng nhoû caøng chính xaùc. Giaûm goùc leäch pha baèng caùch giaûm R 1. Máy biến dòng (CT, TI): I 1 Đ -Đ I δ i Đ 1 (Bieán aùp laøm vieäc ôû cheá ñoä ngaén maïch) Toång tôû maïch töø Z m cuûa bieán aùp caøng lôùn (goùc leäch pha caøng nhoû) caøng chính xaùc. Toång tôû cuûa caùc cuoän daây Z n cuûa maùy bieán aùp caøng nhoû caøng chính xaùc. Giaûm goùc leäch pha baèng caùch taêng Z m. Ví dụ.10: Biến áp 400:10V, 60Hz, có thông ố quy về 400V là: R 1 +j 1 = 18+j143Ω R +j = 141+j164Ω R c //j m = j163kω a) Cấp vào 400V, ngõ a hở mạch, tính biên độ và góc lệch pha của điện áp thứ cấp. b) Để ai ố biên độ điện áp nhỏ hơn 0,5%. Tính Zb=Rb nhỏ nhất? Chöông 3: Maùy bieán aùp 4

37 Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông TCBinh c) Để ai ố góc pha điện áp nhỏ hơn 1 độ. Tính Zb=Rb nhỏ nhất? Bài tập.8: Tính lại câu tên nếu Zb=jb. Ví dụ.11: Biến dòng 800:5A, 60Hz, có thông ố quy về 800A là: R 1 +j 1 = 10,3+j44,8µΩ R +j = 9,6+j54,3µΩ R c //j m = j17,7mω Cấp vào 800A, tải Rb=,5Ω. Tính biên độ và góc pha của dòng điện hạ thế? Bài tập.9: Thông ố như câu tên: tính giá tị Zb=jb lớn nhất ao cho khi ngõ vào 800A và dòng thứ cấp lớn hơn 4,95A (ai ố 1%). Bài tập 1: Máy biến áp 1 pha có công uất định mức S đm = 5 kva, tần ố định mức f đm = 50 Hz, điện áp định mức U 1đm /U đm = 0/110 V. Có các thông ố R 1 =0,10 Ω, 1 =0,50 Ω, R =0,1 Ω, =0,40 Ω. Khi máy biến áp được nối với tải định mức, coϕ = 0,8 (tải cảm). a. Tính độ thay đổi điện áp U % b. Tính điện áp ngõ a U Bài tập : Máy biến áp 1 pha có công uất định mức S đm = 5 kva, tần ố định mức f đm = 50 Hz, điện áp định mức U 1đm /U đm = 0/110 V. Mạch tương đương hình Γ (như hình vẽ) có các thông ố R c =600Ω, m =50Ω, R 1 =0,10 Ω, 1 =0,50 Ω, R =0,1 Ω, = 0,8 (tải cảm). =0,40 Ω. Khi máy biến áp được nối với tải định mức, coϕ R 1 R 1 U & 1 R c m U & Z L a. Tính độ thay đổi điện áp U % b. Tính điện áp ngõ a U c. Tính dòng điện I 1 khi máy biến áp đạt hiệu uất cực đại η max, tính η max. d. Tính công uất biểu kiến của tải khi máy biến áp đạt hiệu uất cực đại. Chöông 3: Maùy bieán aùp 5

38 Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông TCBinh Bài tập 3: Máy biến áp 3 pha Y/Y-1, 180kVA, U1/U=6000/400V, I o %=6, P o =1000W, U n %=5,5, P n =4000W. a. Vẽ mạch tương đương của MBA? Tính điện tở của một cuộn dây thứ cấp? b. Tính hiệu uất ở định mức (với tải có HSCS=1)? c. Khi MBA làm việc ở 70% tải có HSCS=0,8 nhanh pha. Tính hiệu uất, độ biến thiên và độ thay đổi điện áp? d. Tính hiệu uất cực đại của MBA khi cấp điện cho tải có HSCS=0,8 chậm pha? Bài tập 4: Cho MBA 30kVA, 6000/30V, điện tở R 1 =10Ω và R =0,016Ω. Điện kháng MBA nhìn từ phía ơ cấp là 34Ω. a. Điện áp ngắn mạch? b. Tính dòng điện Ic khi biến áp bị ngắn mạch ngõ a? Khi MBA mang tải có HSCS=0,8 chậm pha. Tính c. Hiệu uất cực đại? d. Độ thay đổi điện áp? e. Điện áp tên tải? Bài tập 5: MBA 1KVA, 0/440V, 50Hz. TN ko tải: 0V, A, 165W. TN ngắn mạch thứ cấp: 1V, 15A, 60W. a. Vẽ mạch tương đương quy về ơ cấp. b. Dùng mạch tương đương (chính xác) tính điện áp tên tải có hệ ố tải 70% và HSCS=0,8 chậm pha.tính hiệu uất MBA khi đó? Bài tập 6: MBA 15KVA, 000/400V, 50Hz. TN ko tải: 000V, 1A, 50W. TN ngắn mạch thứ cấp: 13V, 00A, 750W. MBA cấp điện cho tải có HSCS=0,8 chậm pha. a. Tính hiệu uất định mức của MBA? b. Tính hiệu uất cực đại của MBA. Biết hệ ố tải 70%: c. Tính điện áp tên tải? d. Tính hiệu uất của MBA? Chöông 3: Maùy bieán aùp 6

39 Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông TCBinh Bài tập 7: Cho MBA 1 pha, 8,66kV/0V, 50Hz, a) Tính các thông ố của máy biến áp (quy về ơ cấp)? b) Tính độ ổn định điện áp ở định mức? V no _ load Vload %voltageegulation=.100 Vload c) MBA cấp điện cho tải có hệ ố công uất bằng 1. Tính hiệu uất ở nửa tải và đầy tải; và tính hiệu uất cực đại? MBA cấp điện cho tải có HSCS=0,8 chậm pha và có hệ ố tải 70%: d) Tính hiệu uất của biến áp? e) Tính độ thay đổi điện áp và điện áp tên tải? Bài tập 8: Cho MBA 3 pha, /Y, 15kV/380V, 50Hz. Tính như câu tên! Chöông 3: Maùy bieán aùp 7

40 Bài giảng Máy Điện Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ I. Giới thiệu máy điện quay AC I.1. Máy điện không đồng bộ Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 1

41 Bài giảng Máy Điện I.. Sức từ động của dây quấn ải Ni Với dòng điện một chiều cấp vào cuộn dây, ức từ động tên khe hở kk là: F a = 4 Ni Họa tần bậc 1 của ức từ động theo không gian: F a1 = coθ π 4 π 4 = k π ph a Dây quấn ải, có họa tần bậc 1 của ức từ động: F = k co( θ ) ph a Dây quấn ải, nhiều cặp cực=p, có họa tần bậc 1: F co( Pθ ) a1 a1 dq dq N N i i P Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ

42 Bài giảng Máy Điện Ví dụ 4.1: Cho máy điện như hình tên, tato pha a có: cực 8 vòng/khe, mang dòng điện i a. Có tất cả 4 khe quấn dây, tong đó pha a ở vị tí 8 khe: θ a =67,5 o, 8,5 o, 97,5 o, 11,5 o và =-11,5 o, -97,5 o, -8,5 o, -67,5 o, a) Viết phương tình tính ức từ động theo tục của cuộn dây quấn theo khe 11,5 o và -67,5 o? b) Viết phương tình tính ức từ động theo tục của cuộn dây quấn theo khe -11,5 o và 67,5 o? c) Viết phương tình tính vecto không gian của ức từ động tổng theo tục của pha a? d) Tính hệ ố ghép dây quấn k dq? e) Tính lại k dq nếu 4 khe bên ngoài biên của pha a chỉ có 6 vòng dây? Sức từ động phía oto: F = k co( Pθ ) 1 4 π N i P Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 3

43 Bài giảng Máy Điện I.3. Từ tường tong máy điện quay H a1 4 = k π F H = = g dq F δ N phia co Pδ ( Pθ ) Ví dụ 4.a: Cho máy điện có oto 4 cực, dây quấn ải, 63 vòng/pha, hệ ố dây quấn 0,935, khe hở kk 0,7mm. Tính biện độ dòng điện cần cung cấp để tạo a biên độ từ tường 1,6T tong khe hở kk? Ví dụ 4.b: Cho máy điện có oto cực, dây quấn ải, 830 vòng/pha, khe hở kk,cm. Từ tường được tạo a bởi dòng điện có biện độ 47A, và từ tường đo được tong khe hở kk là 1,35T? Tính hệ ố dây quấn oto k? Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 4

44 Bài giảng Máy Điện I.4. Sức từ động tong máy điện xoay chiều 4 N phia Fa 1 = kdq co( Pθ ) π P Nếu cấp vào cuộn dây dòng điện xoay chiều: i a =I m co(ω e t), ức từ động theo 4 không gian và thời gian: Fa 1 = Fm co( Pθ ) co( ωet) Với Fm = kdq π Với θ Pθ = e F = F co( θ ) co( ω t) a1 Fm Fa 1 = [ co( θ e ωet) + co( θe + ωet) ] + 1 Fa 1 = Fm co( θe ωet) 1 Fa 1 = Fm co( θ e + ωet) là vecto quay ngược chiều nhau với tốc độ ω e theo thời gian. m e e N ph I P m Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 5

45 Bài giảng Máy Điện Nhiều pha: i a (t) =I m co(ω e t) i b (t) = I m co(ω e t 10 0 ) i c (t) = I m co(ω e t ) F F F + a1 a1 + b1 1 = F 1 = F = 1 F m m m co co co ( θ ω t) e e ( θ + ω t) e e ( θ ω t) e 0 ( θ + ω t ) 1 F + b1 = Fm co e e 10 F F + c1 1 = 1 F m co e ( θ ω t) e 0 ( θ + ω t ) c1 = Fm co e e 10 3 F( θ, t) = Fm co( θe ωet) 3 hay F( θ, t) = Fm co( Pθ Pωt) ωe Sức từ động tổng quay với vận tốc góc: ω = ωm = P ωm 60 πf 60f Vận tốc quay của từ tường: n = 60 = = (vòng/phút=/min=rpm) π π P P Ví dụ 4.3: Tính tốc độ quay (vòng/phút) của từ tường cho máy điện 3 pha 50Hz có ố cáp cực là 1,, 3? e Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 6

46 Bài giảng Máy Điện Phân tích hình học: I.5. Sức điện động cảm ứng tong máy điện xoay chiều 4µ N i B = µ = = πδ P ( Pθ ) B co( θ ) 0 0H kf co m P Φ = l π / P π / P P ( Pθ ) dθ B l Bm co = ( ) ( Pωt) λ = k N Φ co Pθ a λ = k a dq dq N ph ph Φ co m Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 7

47 Bài giảng Máy Điện λ = k a dq N ph Φ co ( ω t) dλa e = = kdqn phωeφ in dt E k N ω Φ = πf.k N e ( ω t) m = dq ph e dq ph e Φ E = π kdqn phfφ 4,44f.kdqN phφ Ví dụ 4.4: Máy phát 3 pha, nối Y, 50Hz: Roto quay 3000RPM, dòng kích từ oto I f = 70Adc. Tính a) Sức từ động cực đại F m? b) Cường độ từ tường B m tong khe hở kk? c) Từ thông Φ m dưới mỗi cực từ? d) Sức điện động cảm ứng hở mạch phía tato? I.5. Hiện tượng bảo hòa mạch từ và từ thông tản Phần này inh viên tự đọc tài liệu. Hiện tượng bảo hòa mạch từ Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 8

48 Bài giảng Máy Điện Từ thông tản Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 9

49 Bài giảng Máy Điện II. Nguyên lý hoạt động máy điện không đồng bộ (KĐB) 3 pha II.1. Cấu tạo Ñoäng cô KÑB: Toác ñoä oto # toác ñoä töø töôøng quay. Deã aûn xuaát, giaù thaønh eû, deã vaän haønh, khoâng baûo tì. > HP (1500W) hay 3HP (50W): 3 pha. Stato: ba cuoän daây noái Y hay, laù theùp kyõ thuaät ñieän. Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 10

50 Bài giảng Máy Điện N A B N A C Stato cực từ ẩn Stato cực từ lồi Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 11

51 Bài giảng Máy Điện Roto: aõnh nghieâng (taùnh dao ñoäng, khoùa aêng tato) Loàng oùc (ñôn giaûn, deã cheá taïo, beàn, khoâng baûo tì,...) Daây quaán (luoân ñaáu Y, coù vaønh töôït, choåi than ñeå môû maùy. Thông thường ố cực của oto bằng với ố cực tato ) Roto ba ω Botating Foce I Ring Roto dây quấn Roto lồng óc Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 1

52 Bài giảng Máy Điện Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 13

53 Bài giảng Máy Điện Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 14

54 Bài giảng Máy Điện II.. Từ tường quay N A eùt khi p =, moãi chu kyø (360 0 ) thì töø töôøng quay ½ voøng. Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 15

55 Bài giảng Máy Điện B N A C Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 16

56 Bài giảng Máy Điện Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 17

57 Bài giảng Máy Điện Stato 3 pha, 4 cực, mối pha có cuộn dây. Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 18

58 Bài giảng Máy Điện II.3. Nguyên lý làm việc i a (t)= I m. co(ω e t) i b (t)= I m. co(ω e t 10 o ) i c (t)= I m. co(ω e t 40 o ) 0 0 j0 j10 i (t) = ia (t)e + i b (t)e j40 [ i c (t) e ] i b Pha B tato oto i a Pha A i c Pha C Im β o j10 e B C A o j0 e ω i a 3 i i b 3 i c 3 u a Re α o j40 e n ω 60 πf = 60 = π π P = 60f P 60f n = (voøng/phuùt) P πf ω = P Định luật Bio-Savat: F e ( l B) Định luật Faaday: = I e = ( v B )l. Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 19

59 Bài giảng Máy Điện F I v e B B Roto ba ω Botating Foce I Ring 60f n = (voøng/phuùt) P πf ω = P Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 0

60 Bài giảng Máy Điện B N A C Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 1

61 Bài giảng Máy Điện Số cực của oto dây quấn bằng với ố cực của tato. Dây quấn oto nối Y. Nối thêm biến tở cho ba cuộn dây oto để mở máy hay điều khiển tốc độ. Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ

62 Bài giảng Máy Điện Khi töø töôøng quay inh doøng ñieän caûm öùng tong thanh daãn (cuoän daây) oto. Doøng ñieän tong töø töôøng inh a löïc töø keùo oto quay theo quy taéc baøn tay taùi. Toác ñoä oto n < n 1 ñeå coøn toàn taïi doøng ñieän caûm öùng: khoâng ñoàng boä. n n n Ñoä töôït: = = 1 (< 10%) n n Hay n = ( 1 ) n ω m = ( 1 ) ω Vôùi p =1: n = f (voøng /ec) Toác ñoä töôït n = n n = n f = f (Hz) (ñaây chính laø taàn oá doøng ñieän beân tong oto) Moment: T = KI inδ I là dòng điện oto δ là góc hợp bởi ức từ động oto và ức từ động khe hở không khí. o ( ) II.4. Dòng điện oto δ = 90 + φ với φ là hệ ố công uất của oto. Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 3

63 Bài giảng Máy Điện II.5. Thông ố động cơ KĐB Coâng uaát cô höõu ích teân tuïc P ñm (W, kw, HP 745.7W) Ñieän aùp daây tato U 1ñm (V, kv) Doøng ñieän daây tato I 1ñm (A) Taàn oá doøng ñieän tato f (Hz) Toác ñoä quay oâto n ñm (voøng/phuùt) Heä oá coâng uaát coθ ñm Hieäu uaát η ñm. Cấp chịu nhiệt. Cấp bảo vệ (IP). Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 4

64 Bài giảng Máy Điện III. Mạch tương đương j _ lock R j U & E & E & Stato Roto đứng yên R j R j m U & j m E & E & Stato với dòng từ hoá Roto quay I = I do ức từ động không đổi khi oto quay hay đứng yên. R j R j m U & E & E & j m Stato với dòng từ hoá Roto quay quy về đứng yên R j k k R jk m U & E & k E & j m Stato với dòng từ hoá Roto quy về tato R j R j m U & E & E & j m Stato với dòng từ hoá Roto quy về tato Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 5

65 Bài giảng Máy Điện U & R j j m m E & E & R j Stato với dòng từ hoá Roto quy về tato R = R 1 + R U & j m m R j E & E & R j Stato với dòng từ hoá Roto quy về tato U & R j j m m R j 1 R Mạch tương đương động cơ KĐB với dòng từ hoá U & R j R c c ϕ m j m R j 1 R Mạch tương đương động cơ KĐB với tổn hao ắt từ Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 6

66 Bài giảng Máy Điện U & R j R m jx m m R j 1 R Mạch tương đương của động cơ KĐB R j R j U & R c c m j m 1 R R Maïch töông ñöông dạng hình Γ j j U & R Mạch tương đương đơn giản của động cơ KĐB IV. Phân bố công uất và hiệu uất P Cu /3 P Cu /3 P gap /3 P thcơ + P out P in /3 P c /3 c m P m /3 Phân bố công uất tong ĐC KĐB 3 pha P in P gap =P đt P m = P cơ P out & P Cu P c P Cu P thcơ V. Thí nghiệm không tải, thí nghiệm ngắn mạch V.1. Thí nghiệm ngắn mạch Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 7

67 Bài giảng Máy Điện U & R j R c c & >> & R I ϕ I ϕ m j m j Ngắn mạch: n=0: =1, P cơ = 0 R j n R j U & n Ngắn mạch: n=0: =1, P cơ = 0 U & n n P n /3 R n P n /3 j n Phân bố điện kháng tản tong các loại động cơ không đồng bộ: Loại Động cơ Mô tả Momen khởi động bình thường A Dòng điện khởi động bình thường Momen khởi động bình thường B Dòng điện khởi động thấp Momen khởi động cao C Dòng điện khởi động thấp Momen khởi động cao D Độ tượt cao Roto dây Tùy thuộc vào ự thay đổi của quấn điện tở oto Theo tiêu chuẩn IEEE 11 V.. Thí nghiệm không tải Ngắn mạch: n=0: =1, P cơ = 0 Tỷ lệ giữa và 0,5 0,5 0,4 0,6 0,3 0,7 0,5 0,5 0,5 0,5 Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 8

68 Bài giảng Máy Điện U & R j R c c ϕ c & I 0 m j m R j Không tải: n n : 0 R j & I 0 U & P Cu /3 P c /3 R c c m j m P thcơ 0 P 0 /3 Không tải: n n : 0, P thcơ 0 R j R j U & R c c m j m 1 R Maïch töông ñöông dạng hình Γ 0 U & 0 R c c P c /3 m j m P thcơ 0 P 0 /3 Không tải: n n : 0, P thcơ 0 Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 9

69 Bài giảng Máy Điện VI. Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ R j R j U & R Fe Fe m j m 1 R Mạch tương đương động cơ KĐB U & R j R m j m m R j 1 R Mạch tương đương của động cơ KĐB U & R j j m m R j 1 R R t j t t j U & t R Sử dụng biến đổi Thevenin cho mạch tato R j j U & R Giả ử R m << m (hay R c >> m ): j. m U & t = U & và R + j + Tính được: ( ) Mạch tương đương đơn giản của động cơ KĐB m I = R R + U + j Z ( + ) t = R t + j. t = ( R + j. ) j. m R + j( + ) m Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 30

70 Bài giảng Máy Điện Momen quay T T co Pco = = ω ( 1 ) ( 1 ) Pdt Pdt = = T ω ω T đt 1 = ω R t R + R 3U t + ( + ) t T max T max T T t T ate T t T L A 0 p 1 0 n n p n n T e (Nm) dt dt Độ tượt tới hạn: p ứng với T max = 0, hay = 0 d dn Tuyến tính: tỷ lệ thuận ở đoạn 0, và tỷ lệ nghịch khi 1. p T = max R t + 1 = ω R R ( + ) t + t R t 3 U + t ( + ) t Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 31

71 Bài giảng Máy Điện T t T T 1 = ω max ( R + R ) + ( + ) t 3U t R t = (biểu thức Klau) p + p Đặc tính momen của động cơ không đồng bộ Đặc tính momen độ tượt của máy điện không đồng bộ ở chế độ động cơ (0<<1) và máy phát (<0) Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 3

72 Bài giảng Máy Điện Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 33

73 Bài giảng Máy Điện VII. Khởi động động cơ không đồng bộ U & R j R c c I & >> & I R ϕ m m j m j Khởi động: n = 0: = 1: I = I t U & R j R m j m m R j Khởi động: n = 0: = 1: I = I t Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 34

74 Bài giảng Máy Điện U & R j j m m R j 1 R Môû maùy ñoäng cô oto daây quaán: mm t ( ) R + R = R + + t Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 35

75 Bài giảng Máy Điện Môû maùy ñoäng cô oto loàng oùc: Duøng ñieän khaùng noái tieáp: neáu U 1 /k thì I mm giaûm k nhöng T mm giaûm ñi k. Duøng maùy bieán aùp töï ngaãu: neáu U 1 /k thì I mm vaø T mm ñeàu eõ giaûm ñi k. Ñoåi Y > : bieán aùp töï ngaãu, vôùi k = 3, I mm vaø T mm ñeàu giaûm ñi 3 laàn. Duøng daïng aõnh oâto ñaëc bieät ñeå caûi thieän ñaëc tính môû maùy. VIII. Điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ T 1. Thay ñoåi oá cöïc:. Thay ñoåi taàn oá nguoàn ñieän: 60f n = (voøng/phuùt) p 60f n = (voøng/phuùt). p U 1 /f = cont (taùnh hieän töôïng baõo hoøa maïch töø) 3. Thay ñoåi ñieän aùp nguoàn ñieän: th = cont, T max thay ñoåi 4. Thay ñoåi ñieän tôû maïch oâto (daây quaán): th thay ñoåi, T max = cont Phöông phaùp naøy ñôn giaûn, nhöng toån hao nhieät lôùn (ñoäng cô tung bình). U giaûm T T max R tăng? A A A 3 A 1 A 3 A 1 0 n n p n 0 n n I. Các đặc tính vận hành 1. Ñaëc tính doøng ñieän tato I 1 = f(p ). Ñaëc tính vaän toác n = f(p ) 3. Ñaëc tính moâmen ñieän töø T = f(p ) Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 36

76 Bài giảng Máy Điện 4. Ñaëc tính heä oá coâng uaát coϕ = f(p ) 5. Ñaëc tính hieäu uaát η = f(p ) η = P + P P 0 + β.p n η max P 0 = β P n Với P o là công uất không tải ở điện áp định mức Và P n là công uất ngắn mạch ở dòng điện định mức. n η n coϕ coϕ 0 I 0 I T 0 P out. P out. Tính toán thí nghiệm ngắn mạch (Blocked-oto) ở tần ố thấp f bl hơn tần ố định mức f (ate) (không bỏ qua điện kháng nhánh từ hóa m ). Nếu tong thí nghiệm ngắn mạch không bỏ qua m thì phải giữ cho m = cont, hay U U bl U ~ Φ ~ = cont = =, tần ố oto nhỏ hơn tần ố định mức (theo IEEE thì f f bl f quy định tần ố thí nghiệm ngắn mạch là 5% tần ố định mức). U & R j j m m R j 1 R Ngắn mạch: n=0: =1, P cơ = 0 U & R j bl j mbl m R j bl Ngắn mạch: n=0: =1, P cơ = 0 Z = R + j = nbl bl bl U I nbl nbl Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 37

77 Bài giảng Máy Điện Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 38 bl bl bl dm 3I P R R = = bl nbl bl R Z = bl bl n dm f f = hay: bl bl bl P S Q = = = bl bl bl n bl bl n n 3I Q f f f f bl bl bl n 3I P R R = = Đã tính được n n n j R Z + = Với ( ) ( ) n n m n j R j // j R j R Z + = = ( ) ( ) ( ) = m m m m m n R R j R R R Z (xem R << m ) ( ) ( ) ( ) = m m m m m n j R R Z = m m m m n j R R Z m m n R R R + + = + + = m m n uy a ( ) m m n R R R + = ( ) + = n m m n Vậy: với ( ) = n 0 0 n tính và ( ) với ( ) 0 m = tính ( ) m m n R R R + = Nếu 0 >> n : với ( ) n = tính và ( ) với ( ) 0 m = tính ( ) m m n R R R + = tong đó: R j U & Ngắn mạch: n=0: =1, P cơ = 0 m j m j R

78 Bài giảng Máy Điện Q bl = Hay: U S bl P bl f f f = f Q 3I n n bl bl n = bl R n = R bl = bl bl bl 3I bl f = R bl n bl Z bl = n = bl bl bl I bl f R n = R bl = bl 3I bl Z P P Chú ý: Khi giảm tần ố thì điện kháng giảm, nên tổng tở cũng giảm theo. Vì vậy, để dòng điện I n không quá định mức thì U n phải giảm nhiều hơn. Và vì từ thông không đổi nên R m = cont, tong khi m giảm đi, việc bỏ qua R m dẫn đến ai ố lớn hơn! Hơn nữa, vì m giảm đi nên điều kiện R << m cần phải xem xét. U & R j R m j m m & I >> & I R m j 1 R Ngắn mạch: n=0: =1, P cơ = 0 R j n R j U & n Ngắn mạch: n=0: =1, P cơ = 0 Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 39

79 Bài giảng Máy Điện Bài tập 1: Động cơ KĐB 3 pha,y, 0V, 7,5kW, 50Hz, 4 cực. Thông ố động cơ: R = 0,94Ω, R = 0,144Ω, = 0,503Ω, = 0,09Ω, m = 13,5Ω. Tổng tổn hao cơ (P qp =P lo_mech ) 50W và bỏ qua tổn hao ắt. Ở độ tượt %, Tính tốc độ, dòng điện tato, hệ ố công uất và hiệu uất? R j R j U & j m m 1 R Mạch tương đương động cơ KĐB bỏ qua tổn hao ắt từ Bài tập : BT: Động không đồng bộ ba pha, 4 cực, cuộn dây tato nối, có các thông ố định mức: 380V, 50Hz, 1450 vòng/phút và mạch tương đương như hình vẽ au: Thông ố động cơ theo mạch tương đương hình vẽ tên là: R = 4,0Ω; R = 4,0Ω, =5,0Ω, = 5,0Ω, R c =100Ω, m = 00Ω. a. Tính dòng điện khởi động và momen khởi động của động cơ? b. Khi động cơ đang vận hành ở tốc độ định mức, tính dòng điện,hệ ố công uất, mômen kéo tải, và hiệu uất của động cơ? Tổn hao cơ 300W. c. Tính dòng điện khởi động và momen khởi động của động cơ nếu khởi động động cơ theo ơ đồ Y? Bài tập : Một động cơ không đồng bộ 3 pha oto lồng óc có các thông ố như au: R = 0,5Ω, R = 0,5Ω, = = 0,4Ω Động cơ 3 pha có 4 cực, các cuộn dây tato nối Y, tần ố định mức 50Hz và điện áp định mức 415V. Tính dòng khởi động của động cơ. Tính dòng điện của động cơ khi vận hành ở tốc độ 1450vòng/phút. Bài tập 3: Công uất tuyền từ tato qua oto của một máy điện không đồng bộ là 10kW khi chạy ở độ tượt 0,05. Tính tổn hao đồng oto và công uất cơ của máy điện? Biết tổn hao đồng tato là 3kW, tổn hao cơ là kw, và tổn hao ắt là 1,7kW. ác định công uất hữu ích và hiệu uất của động cơ? Bài tập 4: Động cơ KĐB 3 pha, 15HP, 0V, 50Hz, 6 cực, Y, mạch hình Γ. Thông ố động cơ: R = 0,19Ω, R = 0,096Ω, + = n = 0,047Ω, R Fe = 60Ω // m =10Ω Tổng tổn hao cơ P qp =90W. Ở độ tượt %, tính: a. Tốc độ, dòng điện tato, hệ ố công uất? b. Công uất vào, a, và hiệu uất? Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 40

80 Bài giảng Máy Điện R j R j U & R Fe Fe m j m 1 R Mạch tương đương dạng hình Γ Bài tập 5: Một động cơ không đồng bộ 3 pha oto lồng óc, cuộn dây tato nối Y, 380V, 50Hz, có điện tở tato 0,6Ω/pha. Ở chế độ không tải, động cơ tiêu thụ 400W và dòng không tải là 3A. Ở thí nghiệm không tải tên, tính hệ ố công uất không tải, và các thông ố của nhánh từ hoá. Bài tập 6: Tong thí nghiệm ngắn mạch tên một máy điện không đồng bộ 3 pha 4 cực, nối Y, 50Hz, đo được công uất vào là 0kW, ở điện áp 0V và dòng điện ngắn mạch đo được là 90A. Tính các thông ố của động cơ R,,? Biết điện tở tato là 0,3Ω. R j R j U & 1 R I & R j I & R j U & Bài tập 7: Một động cơ không đồng bộ 3 pha oto lồng óc, cuộn dây tato nối Y, 380V, 50Hz, có điện tở tato 0,6Ω/pha. Ở chế độ không tải máy điện tiêu thụ 400W và dòng không tải là 3A. Ở chế độ ngắn mạch ứng với điện áp định mức, máy điện tiêu thụ 5kW và dòng điện 40A. a. Từ các ố liệu thí nghiệm ngắn mạch, tính: hệ ố công uất ngắn mạch, điện tở oto, điện kháng tản oto và tato. Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 41

81 Bài giảng Máy Điện b. Từ các ố liệu thí nghiệm không tải, tính: tổn hao ắt và tổn hao cơ biết tổn hao ắt bằng lần tổn hao cơ? Tính các thông ố nhánh từ hóa, hệ ố công uất không tải? R j I & 0 j U & R m j m m R 0 Không tải: n n : 0 0 U & R 0 R m j m Bài tập 8: ĐCKĐB 3 pha, Y, 00V, 1000HP, 60Hz, 1 cực. Khi không tải, ở điện áp và tần ố định mức, dòng không tải là 0A và công uất tiêu thụ không tải là 14kW. Thông ố động cơ: R = 0,1Ω, R = 0,Ω, n = Ω Ở độ tượt 3%, (bỏ qua nhánh từ hóa) tính: a. Tốc độ động cơ, tần ố oto. b. Dòng điện tato, dòng điện oto qui đổi, dòng điện khởi động. c. Công uất vào, công uất điện từ, công uất a. d. Hiệu uất, hệ ố công uất. e. Momen điện từ, momen a. Bài tập 9: Một động cơ không đồng bộ 3 pha oto lồng óc có các thông ố au (các thông ố oto đã qui về tato): Điện tở tato = điện tở oto = 1Ω Điện kháng tản tato = điện kháng tản oto = Ω Điện kháng từ hoá= 50Ω Động cơ có 4 cực, cuộc dây tato nối Y, tần ố định mức là 50Hz và điện áp định mức 415V. Động cơ kéo tải định mức ở tốc độ 1400 vòng/phút. a. Vẽ dạng mạch tương đương và tính độ tượt định mức. b. Tính dòng điện tato định mức, hệ ố công uất và công uất ngõ vào. c. Tính hiệu uất và momen điện từ ở tạng thái hoạt động tên. Bài tập 10: Một động cơ không đồng bộ 3 pha oto lồng óc có các thông ố au: R =0,5Ω, R =0,5Ω, = = 0,4Ω. Động cơ 3 pha có 4 cực, các cuộn dây tato nối Y, tần ố định mức 50Hz và điện áp định mức 380V. Tốc Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 4

82 Bài giảng Máy Điện độ định mức 1450 vòng/phút. Bỏ qua tổn hao ắt và tổn hao cơ, và điện kháng nhánh từ hóa ất lớn. a. Khi động cơ ở định mức: tính độ tượt, dòng điện tato, hệ ố công uất, công uất vào, công uất a, hiệu uất, moment? b. Tính momen khởi động, dòng điện khởi động. Tính momen cực đại và độ tượt tương ứng. c. Tính và vẽ dạng đặc tuyến momen độ tượt. Bài tập 11: Động không đồng bộ ba pha, 380 V, 50 Hz, 4 cực, 1430 vòng/phút, nối Y. R j U & R j Thông ố động cơ theo mạch tương đương hình vẽ tên là: R = 4,0Ω; R = 4,0Ω, = 10,0Ω, =10,0. Bỏ qua nhánh từ hóa và bỏ qua tổn hao cơ. a. Tính dòng điện khởi động và momen khởi động của động cơ? b. Tính momen cực đại và độ tượt tới hạn (khi momen đạt cực đại) của động cơ? Khi động cơ vận hành ở tốc độ 1430 vòng/phút, tính: c. Dòng điện cấp cho động cơ, hệ ố công uất coϕ? d. Công uất vào, công uất a, hiệu uất, momen ngõ a? Cau a: I1kd = A, Mkd = Nm Cau b: Mmax = Nm, th = Cau c: I1 = A, co = Cau d: P1 = W, P = W, M = Nm Bài tập 1: Một động cơ không đồng bộ 3 pha oto lồng óc, cuộn dây tato nối Y, cặp cực và được cấp nguồn 50Hz, 380V. Điện tở tato 10Ω, điên tở oto qui đổi là 6,3Ω, điện kháng tản tato bằng 1Ω và điện kháng tản oto qui đổi bằng 13Ω. Bỏ qua tổn hao cơ, tổn hao ắt và mạch tương đương của nhánh từ hoá. Động cơ chạy ở tốc độ 1450 vòng/phút. a. Với tốc độ tên, tính hệ ố công uất, dòng điện tato, công uất vào, công uất a, độ tượt, momen và hiệu uất? b. Tính momen cực đại và độ tượt tương ứng (cho động cơ). Tính momen khởi động và dòng điện khởi động. Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 43

83 Bài giảng Máy Điện c. Vẽ dạng đặc tuyến momen độ tượt của động cơ ứng với độ tượt từ 0 đến 1. Chỉ a tên đặc tuyến 3 điểm momen và độ tượt đã tính ở câu tên. Bài tập 13: Một động cơ không đồng bộ 3 pha oto lồng óc, có các thông ố như au: điện tở tato và oto quy đổi bằng nhau và bằng 0,05Ω, điện kháng tản tato và oto quy đổi bằng nhau và bằng 0,15Ω. Bỏ qua mạch nhánh từ hoá. Máy điện có cực, cuộn dây tato nối Y, và vận hành với tần ố 50Hz, 415V. a. Tính momen a định mức và công uất a định mức khi biết độ tượt định mức là 0,05 và bỏ qua tổn hao cơ? b. Khi momen đạt cực đại, tính độ tượt tới hạn và momen cực đại? c. Tính dòng điện khởi động và momen khởi động? Bài tập 14: Một động cơ không đồng bộ 3 pha oto lồng óc có các thông ố như au: R 1 = 0,39Ω, R = 0,14Ω, 1 = = 0,35Ω, m = 16Ω Động cơ 3 pha có 4 cực, các cuộn dây tato nối Y, tần ố định mức 50Hz và điện áp định mức 0V. Tốc độ định mức 1450 vòng/phút. Bỏ qua tổn hao ắt và tổn hao cơ. a. Khi động cơ ở định mức: tính độ tượt, hệ ố công uất, công uất vào, công uất a, hiệu uất và momen điện từ. b. Tính momen khởi động, dòng điện khởi động. Tính momen cực đại và độ tượt tương ứng. Tính và vẽ dạng đặc tuyến momen độ tượt. Bài tập15: Động cơ KĐB 3 pha, 15HP, 0V, 50Hz, 6 cực, Y (/ ), mạch hình Γ. Thông ố động cơ: R = 0,19Ω, R = 0,096Ω, n = 0,047Ω, R Fe = 60Ω, m = 10Ω Ở độ tượt %: a) Tính tốc độ, dòng điện tato (/cấp cho động cơ), hệ ố công uất, hiệu uất, momen điện từ, momen a? b) Tính momen khởi động, dòng điện khởi động động cơ, momen cực đại và độ tượt tương ứng. c) Tính và vẽ dạng đặc tuyến momen độ tượt. R j R j U & R Fe Fe m j m 1 R Maïch töông ñöông dạng hình Γ d) Nếu cho tổn hao cơ 300W, tính lại Momen a, hiệu uất? Tính tổn hao ắt P Fe? Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 44

84 Bài giảng Máy Điện Bài tập16: Một động cơ không đồng bộ ba pha oto lồng óc có định mức HP, 380V, 50Hz, 1 cặp cực, cuộn dây tato đấu Y, tốc độ định mức n đm = 850 vòng/phút, hệ ố công uất coϕ đm = 0,8. Khi mang tải định mức, động cơ tiêu thụ dòng điện dây I đm = 3,5A, công uất tổn hao cơ là 100W. Khi động cơ làm việc với tốc độ, điện áp, dòng diện, coϕ và công uất định mức, hãy xác định: a. Tốc độ đồng bộ n, ω. b. Độ tượt định mức đm. c. Mômen a định mức T out_đm. d. Công uất điện từ P đt. e. Công uất tổn hao đồng oto P cu. f. Mômen điện từ T đt. g. Hiệu uất định mức η đm. h. Tính tổn hao đồng tato P cu, biết tổn hao ắt từ là P Fe =100W. Bài tập 17: Động cơ KĐB 3 pha,y, 460V, 5kW, 60Hz, 4 cực, có: R = 0,103Ω, R = 0,5Ω, = 1,10Ω, = 1,13Ω, m = 59,4Ω Tổn hao cơ 65W, tổn hao ắt 0W. Tính tốc độ, hệ ố công uất, momen đầu tục, hiệu uất ở độ tượt 3%? Có thể mô tả tổn hao ắt từ bằng điện tở R Fe // m. Bài tập 18: Động cơ KĐB 3 pha,y, 0V, 7,5kW, 50Hz, 4 cực. Thông ố động cơ: R = 0,94Ω, R = 0,144Ω, = 0,503Ω, = 0,09Ω, m = 13,5Ω Tổng tổn hao cơ (P qp ) 50W và bỏ qua tổn hao ắt. Ở độ tượt 3%: a. Tính tốc độ, dòng điện tato, hệ ố công uất, momen điện từ, momen đầu tục (Tout, M a, M có ích, M tải, M ) và hiệu uất? b. Sử dụng mạch biến đổi Thevenin, tính hệ ố công uất, dòng điện oto qui đổi, công uất điện từ, momen điện từ, momen đầu tục và hiệu uất? c. Tính momen cực đại, độ tượt khi momen cực đại? d. Tính momen khởi động và dòng điện khởi động? Bài tập 19: Động cơ KĐB 3 pha,y, 0V, 7,5kW, 50Hz, 4 cực. Thông ố động cơ: R = 0,94Ω, R = 0,144Ω, = 0,503Ω, = 0,09Ω, m = 13,5Ω Tổng tổn hao cơ và tổn hao ắt là 403W và không phụ thuộc tải. Ở độ tượt 3%: Tính tốc độ, dòng điện tato, hệ ố công uất, momen điện từ, momen đầu tục (Tout, M a, M có ích, M tải, M ) và hiệu uất? Tổng tổn hao cơ và tổn hao ắt là 403W = P qp! Bài tập 0: Động cơ KĐB 3 pha,y, 30V, 15kW, 60Hz, 6 cực, vận hành đầy tải ở độ tượt 3,5%. Bỏ qua tổn hao cơ và tổn hao ắt. Thông ố động cơ: R = R = 0,1Ω, = = 0,6Ω, m = 10,1Ω Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 45

85 Bài giảng Máy Điện Sử dụng mạch biến đổi Thevenin, tính momen cực đại, độ tượt khi momen cực đại, momen khởi động? Bài tập 1: ĐC KĐB 3 pha oto lồng óc,, 30V, 5kW, 50Hz, 6 cực. Có thông ố pha: R = 0,045Ω, R = 0,054Ω, = 0,9Ω, = 0,8Ω, m = 9,6Ω a. Tính hệ ố công uất, dòng điện, momen điện từ và hiệu uất ở độ tượt 5%? b. Tính momen khởi động và dòng điện khởi động? c. Giảm dòng khởi động bằng khởi động Y, vẽ mạch tương đương Y, tính dòng điện khởi động và momen khởi động? Bài tập : Động cơ KĐB 3 pha,y, 30V, 60Hz, 6 cực, có momen đạt cực đại ở độ tượt 15% và bằng 88% momen định mức. Bỏ qua điện tở tato, tính tỷ lệ momen cực đại mới theo momen định mức nếu động cơ được cấp nguồn 190V, 50Hz, và tính tốc độ khi momen đạt cực đại theo 3 tường hợp : a) Giả ử độ tượt định mức không đổi. b) Giả ử moment định mức không đổi. c) Giả ử dòng điện định mức không đổi. Bài tập 3: Động cơ KĐB 3 pha,15hp, 0V, 50Hz, 6 cực, Y, mạch hình Γ. Thông ố động cơ: R = 0,19Ω, R = 0,096Ω, n = 0,047Ω, R Fe = 60Ω // m =10Ω Tổng tổn hao cơ P qp =90W. Ở độ tượt 3%: a. Tính tốc độ, dòng điện tato, hệ ố công uất? b. Công uất vào, a, và hiệu uất? c. Momen a điện từ, momen a? d. Tính momen cực đại, độ tượt khi momen cực đại? e. Tính momen khởi động và dòng điện khởi động? R j R j U & R Fe Fe m j m 1 R Bài tập: 5.3, 5.4, 5.6, 5.14, 5.15, 5.16, 5.18, 5.1, 5.4, 5.5, 5.35, 5.41, Thí nghiệm ngắn mạch ở tần ố thấp f bl hơn tần ố định mức f n. Q bl = S bl P bl f f f = f Q 3I n n bl bl n = bl R n = R bl = bl bl bl 3I bl 0 với = ( ) n tính và 0 n Maïch töông ñöông dạng hình Γ P ( ) Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 46

86 Bài giảng Máy Điện với = ( ) tính R = ( R R ) m 0 n m + m Bài tập 4: Một động cơ điện không đồng bộ 3 pha 4 cực, nối Y, 380V, 50Hz. Thí nghiệm ngắn mạch với động cơ tên ở điện áp 100V, tần ố 15Hz, đo được công uất vào là 5kW, và dòng điện ngắn mạch là 60A. Tính các thông ố của động cơ R,, ở tần ố định mức? Biết điện tở tato là 0,Ω. Bỏ qua nhánh từ hóa (ở 15Hz và 50Hz). Động cơ loại C theo IEEE ( : = 0,3:0,7). R j I & I & R j U & R j R j U & 1 R Bài tập 5: Động cơ KĐB 3 pha, 7,5HP, Y, 0V, 19A, 60Hz, 4 cực. Động cơ loại C theo IEEE ( : = 0,3:0,7). Bỏ qua tổn hao của mạch từ. TN với điện áp DC: R = 0,6Ω. TN không tải (no-load) ở 60Hz: 19V, 5,7A, 380W. Tính tổn hao cơ không tải và tính các thông ố của động cơ ở điều kiện bình thường (ở tần ố 60Hz) theo cách: a) TN ngắn mạch (block-oto) ở 60Hz: 1V, 83,3A, 0,1kW b) TN ngắn mạch (block-oto) ở 15Hz: 6,5V, 18,57A, 875W. Câu. Động không đồng bộ ba pha, 4 cực, cuộn dây tato nối, có các thông ố định mức: 380V, 50Hz, 1450 vòng/phút và mạch tương đương như hình vẽ au: Thông ố động cơ theo mạch tương đương hình vẽ tên là: R = 4,0Ω; R = 4,0Ω, =5,0Ω, = 5,0Ω, R Fe =100Ω, m = 00Ω. a. Tính dòng điện khởi động và momen khởi động của động cơ? (,0đ) b. Tính momen cực đại và độ tượt tới hạn của động cơ? (1,0đ) c. Khi động cơ đang vận hành ở tốc độ định mức, tính dòng điện,hệ ố công uất, mômen kéo tải, và hiệu uất của động cơ? Biết tổn hao cơ là 300W. (4,0đ) d. Tính dòng điện khởi động và momen khởi động của động cơ nếu khởi động động cơ theo ơ đồ Y? (1,0đ) Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 47

87 Bài giảng Máy Điện e. Tính hệ ố công uất/ hiệu uất của động cơ khi vận hành 100%, ¾, ½, ¼ tải và không tải. R j R j U & R Fe Fe m j m 1 R Câu x1. Cho động cơ không đồng bộ ba pha, 4 cực, cuộn dây tato nối, có các thông ố định mức: 380V, 50Hz, 1450 vòng/phút, R =1,5Ω; R =1,5Ω, =4,0Ω, =4,0Ω, m =110Ω nối tiếp với R m =0Ω. a. Tính dòng điện dây khởi động và momen khởi động của động cơ? (1,0đ) b. Tính momen cực đại và độ tượt tương ứng (độ tượt tới hạn) của động cơ? (1,0đ) c. Khi động cơ đang vận hành ở chế độ định mức, tính dòng điện dây, hệ ố công uất, mômen điện từ, và tổn hao nhiệt của động cơ? Biết tổn hao cơ 500W do ma át. (,0đ) Câu x. Cho động cơ không đồng bộ ba pha, cực, cuộn dây tato nối Υ, có các thông ố định mức: 380V, 50Hz, 850 vòng/phút, R =,0Ω; R =,0Ω, =4,0Ω, =6,0Ω, m =100Ω. Bỏ qua tổn hao của mạch từ. a. Tính dòng điện khởi động và momen khởi động của động cơ? (1,0đ) b. Tính momen cực đại và độ tượt tương ứng (độ tượt tới hạn) của động cơ? (1,0đ) c. Khi động cơ đang vận hành ở tốc độ định mức, Tính dòng điện định mức, hệ ố công uất, mômen điện từ, và hiệu uất của động cơ? Biết tổn hao cơ là 00W. (4,0đ) d. Khi cho động cơ tên vận hành ở điện áp 480V, 60Hz với độ tượt bằng độ tượt định mức ở tần ố 50Hz. Tính dòng điện và mômen điện từ của động cơ khi đó? So ánh và nhận xét về giá tị dòng điện và moment tính được? (,0đ) Câu x3: (4 Điểm) Một động cơ không đồng bộ 3 pha cân bằng, oto lồng óc, 6 cực, nối hình ao có các thộng ố au: 50 Hz, 30V, R = Ω, = 0.9 Ω, m = 9.6 Ω, R = Ω, = 0.8 Ω Tổn hao ắt từ là 600 W, tổn hao cơ là 400W, động cơ đang vận hành với hệ ố tượt là 0.05, điện áp và tần ố định mức, tính: a/ Hệ ố công uất (0.5 điểm) b/ Moment điện từ (0.5 điểm) c/ Công uất tổn hao đồng tên oto (0.5 điểm) Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 48

88 Bài giảng Máy Điện d/ Công uất đầu a (0.5 điểm) e/ Hiệu uất động cơ (0.5 điểm) Giả ử nguồn điện có tần ố là 0 Hz và điện áp là 9V, tổn hao ắt từ của động cơ ở tần ố này là 50 W, tổn hao cơ không đổi. Động cơ được nối tam giác, và vận hành với hệ ố tượt không đổi, tính: f/ Dòng tato (0.5 điểm) g/ Hiệu uất (1.0 điểm) Câu x4. (4 điểm) Một động cơ không đồng bộ ba pha, nối Y, cực, có các thông ố định mức au:,0 HP, 380V, 50Hz, 3,5 A, coϕ=0,8, 850 vòng/phút, điện tở tato R = 3,0 Ω. Khi động cơ vận hành ở chế độ định mức, tổng tổn hao cơ (ma át, quạt gió và tổn hao phụ, ) là 50W, tính: a. Tổn hao đồng tên tato P Cu? (1,0đ) b. Tổn hao đồng tên oto P Cu? (1,0đ) c. Tổn hao ắt P Fe và Hiệu uất η? (1,0đ) d. Mômen điện từ T e và Mômen ngõ a T out? (1,0đ) 6.. Cho động cơ không đồng bộ ba pha, oto lồng óc, 4 cực, 15kW, 300V, 60Hz, cuộc dây atato nối Y. Điện tở tato đo giữa đầu cực là.3ω. Giả ử bỏ qua tổn hao ắt từ. _ Thí nghiệm không tải với tần ố và điện áp định mức: đo được dòng điện dây là 7.7A và công uất vào là 879W. _ Thí nghiệm ngắn mạch ở tần ố 15Hz, điện áp dây 68V: đo được dòng điện dây 50.3A và công uất vào là 18.kW. a) Tính tổn hao quay? b) Tính các thông ố của mạch tương đương? Biết 1 =. c) Tính dòng điện tato, hệ ố công uất, công uất vào, công uất a và hiệu uất khi động cơ được cấp điện áp và tần ố định mức và có độ tượt là.95%. d) Tính dòng điện và hệ ố công uất khi khởi động, moment khởi động, moment cực đại M max, và độ tượt tới hạn max? 6.4. Cho động cơ không đồng bộ ba pha, 50kW, 300V, 50Hz, cuộc dây atato nối Y. Điện tở tato đo giữa đầu cực là 0.636Ω. Giả ử bỏ qua tổn hao ắt từ. _ Thí nghiệm không tải với tần ố và điện áp định mức: đo được dòng điện dây là 0.A và công uất vào là 3.51kW. _ Thí nghiệm ngắn mạch ở tần ố 1.5Hz, điện áp dây 14V: đo được dòng điện dây 6.8A và công uất vào là 6.55kW. a) Tính tổn hao quay? b) Tính các thông ố của mạch tương đương R 1, R, 1,, và m? Biết 1 = 0.4( 1 + ). Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 49

89 Bài giảng Máy điện Chương 5: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ I. Tổng quan Chương 5: Máy điện đồng bộ 1

90 Bài giảng Máy điện Chương 5: Máy điện đồng bộ

91 Bài giảng Máy điện B N N A S C Chương 5: Máy điện đồng bộ 3

92 Bài giảng Máy điện Chương 5: Máy điện đồng bộ 4

93 Bài giảng Máy điện Roto cực từ ẩn Roto cực từ lồi Roto cực từ ẩn Roto cực từ lồi Chương 5: Máy điện đồng bộ 5

94 Bài giảng Máy điện n Flux Φ f B - C + B - C + N N A + A - A + A - S S C - B + C - B + A C B B - A + C + N S C - A - B + Axe bobine b b c b S a αe N b c γe θe Axe inducteu Axe bobine a a Axe bobine c c a Chương 5: Máy điện đồng bộ 6

95 Bài giảng Máy điện Magnetic axi of phae Α Θ m = 0 0 Magnetic axi of phae Α Θ m = 90 0 B - C + B - C + N N A + S A - A + S A - C - B + C - B + Chương 5: Máy điện đồng bộ 7

96 Bài giảng Máy điện A. Máy điện đồng bộ có oto cực từ ẩn: A C B N B - A + C + N A N S S C - A - B B + C Chương 5: Máy điện đồng bộ 8

97 Bài giảng Máy điện Axe bobine b b c a αe N b γe θe Axe inducteu S Axe bobine a a b c Axe bobine c c a a ( L + L ) i + ( L i + L i ) L I co( θ ) λ = + aa0 al a ab b ac c 1 o 1 Mà Lab = Lba = Lac = Lca = Lbc = Lcb = Laa0 do co(10 ) = 1 λ a = Laa0 + Lal Laa0 ( ib + ic ) + Laf If co( θ ) 1 λ a = Laa0 + Lal + Laa0 ia + Laf If co( θ ) 3 3 λ a = Laa0 + Lal ia + Laf If co( θ ) L = Laa0 + Lal dθ λ a = Lia + Laf If co( ωt + θo ) ω dien = Pωco = PΩco = dt λ = L i + λ λ = L I co( ωt + θ ) e af = L af I f d dt a a af dλ di dλ di e dt dt dt dt dλa dia v a = R aia + = R aia + L + eaf dt dt a a af a e a = = L + = L + ( co( ω t + θ )) = ωl I in( ωt + θ ) π eaf = ω Laf If co( ωt + θo + ) ( e af nhanh pha π/ o với λ af ) 1 1 Eaf (RMS) = ω Laf If = ωkdqn phφaf = πfk E o af f o dq N ph af af Φ af f = 4,44fk af (RMS) = π fkdqn phφaf với từ thông kích từ: af = Laf If di eaf dt E & = jω L + E& a e a = La + a a a a a a a af V & = R + E& = R + j + E& a a a af dq N ph Φ af af λ, Φ af = kf If af f o Chương 5: Máy điện đồng bộ 9

98 Bài giảng Máy điện Động cơ: n j R a If I a U f R f Φ af E af U a U & = R + j + a a a a E& af E af = π. f. k. N. Φ dq ph af Máy phát: n j R a I f I a It U f R f Φ af E af U a Z t Tải U & a = E& af R a a j a Tong đó: 3 = ω với: L = La = Laa0 + Lal L 3 3 = ω Laa0 + Lal = ω Laa0 + ωlal = A + al Chương 5: Máy điện đồng bộ 10

99 Bài giảng Máy điện 3 A = ω L aa 0 : điện kháng phản ứng phần ứng. = ω : điện kháng từ tản phần ứng. al L al j A j al R a I a It E af E R U Z t Tải n E & R = E& j : ức điện động khe hở. af A a Φ & R : từ thông khe hở = từ thông kích từ + từ thông phản ứng phần ứng Chương 5: Máy điện đồng bộ 11

100 Bài giảng Máy điện II.. Đặc tính không tải, ngắn mạch Thí nghiệm không tải: n j R a If I a U f R f Φ af E af U E af U đm E af = π. f. k. N. Φ dq af 0 I f E af Đặc tính khe hở Đặc tính không tải E af,δ U af 0 I f I f Đặc tính không tải Thí nghiệm không tải xác định được đặc tính không tải. Từ đó xác định đặc tính khe hở. Chương 5: Máy điện đồng bộ 1

101 Bài giảng Máy điện Ngoài a, thí nghiệm không tải xác định được tổn hao không tải.tong đó có tổn hao cơ (không đổi do tốc độ cố định) và tổn hao ắt (do tần ố không đổi nên tổn hao ắt tỷ lệ với bình phương biên độ từ thông). P Fe Thí nghiệm ngắn mạch: Tổn hao ắt phụ thuộc vào từ thông (hay điện áp không tải) Máy điện chạy ở chế độ máy phát, quay ở tốc độ đồng bộ. Tăng dòng kích từ cho tới khi dòng phần ứng đạt định mức I a,c = I a,đm, vẽ được đặc tính ngắn mạch. n j R a E af I f I a Ia,c U f R f Φ af E af E & = + af ( R a j ) a E af I a E af,δ Đặc tính ngắn mạch I a, đm I a, c 0 I f I f (I a, đm ) I f Đặc tính ngắn mạch khi mạch từ chưa bảo hòa Chương 5: Máy điện đồng bộ 13

102 Bài giảng Máy điện Đo được dòng kích từ, và dựa theo đặt tính khe hở, xác định được E af,δ là ức điện động tương ứng với mạch từ còn tuyến tính, chưa bảo hòa. Khi mạch từ chưa bảo hòa, bỏ qua điện tở phần ứng, có thể tính điện kháng đồng bộ chưa bảo hòa:, δ = E I af, δ a,c (tính theo đặc tính khe hở) _ ðiện kháng ñồng bộ chưa bảo hoà: tính theo ñặc tính khe hở (E af,δ ). Chú ý: Có thể tính ðiện kháng ñồng bộ chưa bảo hoà ở ñiểm I a,c khác I a,ñm, nhưng phải tính theo ñặc tính khe hở. Từ thông khe hở ất nhỏ (tỷ lệ với E R, khoảng 15% từ thông định mức) nên mạch từ tong thí nghiệm ngắn mạch này chưa bảo hòa. Thông ố tính được ẽ không át với thực tế khi máy điện làm việc ở từ thông định mức. j A j al R a I a I a,c E af E R n R ( R a j al )& Ia, c E & = + Chương 5: Máy điện đồng bộ 14

103 Bài giảng Máy điện Khi máy điện đồng bộ làm việc KHÔNG TẢI quanh giá tị điện áp định mức (từ thông khe hở gần định mức, xem như bảo hòa ): j A j al R a I a E af E R U đm n E & = E& = R af U& a,đm E af I a U a,đm E af,δ Đặc tính ngắn mạch I a, đm I a, c (U đm ) I a, c 0 I f I f (U đm ) I f (I a, đm ) I f K n = I I f f = I I Đặc tính không tải ngắn mạch U U I a,đm a,c( U ) U I a,đm a,c (U a,c đm ) (U đm ) a,đm a,đm a,đm = = = = = I a,đm Ia,đm U a,đm U a,đm I đm Z 1 đm 1 * Khi máy điện đồng bộ làm việc KHÔNG TẢI, chỉnh dòng kích từ ao cho điện áp hở mạch bằng điện áp định mức U a,đm (từ thông khe hở gần định mức = bảo hòa). Ứng với dòng kích từ I f này, cho máy ngắn mạch và đo dòng I a,c tương ứng U a,đm. Từ đó tính gần đúng giá tị điện kháng đồng bộ bảo hòa. Chương 5: Máy điện đồng bộ 15

104 Bài giảng Máy điện = U I a,đm a,c (tính theo U a,đm tên đặc tính không tải) _ ðiện kháng ñồng bộ chưa bảo hoà: tính theo ñặc tính khe hở (E af,δ ). _ ðiện kháng ñồng bộ bảo hoà: tính theo ñặc tính không tải-ngắn mạch ở U a,ñm. Chú ý: Nên tính ðiện kháng ñồng bộ bảo hoà ở ñiểm gần U a,ñm. Đơn vị tương đối (tính theo giá tị định mức): Hệ ố ngắn mạch K n : K n I = I f f = I I U U I a,đm a,c( U ) U I a,đm a,c (U a,c đm ) (U đm ) a,đm a,đm a,đm = = = = = I a,đm Ia,đm U a,đm U a,đm I đm Z 1 đm 1 * * là điện kháng đồng bộ tính theo đơn vị tương đối. Ví dụ 1: Chương 5: Máy điện đồng bộ 16

105 Bài giảng Máy điện Cho một máy điện đồng bộ ba pha 900MVA, 6kV, nối Y, 50Hz, hai cực, có các ố liệu thí nghiệm: Dòng kích từ Dòng ngắn mạch Điện áp không tải Điện áp khe hở 1710A 10,4kA 6kV (9,6kV) 390A 0,0kA 31,8kV (56,9kV) a. Tính điện kháng đồng bộ không bảo hòa,δ? (đơn vị Ω và đvtđ) b. Tính giá tị điện kháng đồng bộ bảo hòa? (đơn vị Ω và đvtđ) c. Tính tỷ ố ngắn mạch K n? Tính (đvtđ) theo K n? Ví dụ : (E 5.4-p6) (tang 4) Máy điện đồng bộ ba pha, 45kVA, nối Y, 6 cực, 0V/60Hz. Thí nghiệm không tải: dòng kích từ,84a, đo được điện áp 0V. Đặc tính khe hở (ước tính): dòng kích từ,a, điện áp khe hở 0V. Thí nghiệm ngắn mạch: Dòng kích từ,a, đo dòng phần ứng là 118A. Dòng kích từ,84a, đo dòng phần ứng là 15A. a. Tính điện kháng đồng bộ không bảo hòa,δ? (đơn vị Ω và đvtđ) b. Tính giá tị điện kháng đồng bộ bảo hòa? (đơn vị Ω và đvtđ) c. Tính tỷ ố ngắn mạch K n? Tính (đvtđ) theo K n? Tính điện kháng đồng bộ (theo Ω/pha và đvtđ) của máy điện đồng bộ 85kVA. Biết điện áp hở mạch định mức là 460V khi dòng kích từ 8.7A. Và đạt dòng ngắn mạch định mức ở 11.A. Ví dụ 3: (E 5.5-p65) (tang 6) Máy điện đồng bộ ba pha, 45kVA, nối Y, 6 cực, 0V/60Hz như ví dụ tên (E 5.4) Khi dòng ngắn mạch bằng dòng phần ứng định mức (118A), tổn hao là 1.8kW ở 5 o C. Biết điện tở một chiều tên cuộn dây phần ứng là Ω/pha. Tính điện tở hiệu dụng tên mỗi pha? (đơn vị Ω và đvtđ) Máy điện đồng bộ ba pha 13.8kV, 5MVA. Tổn hao ngắn mạch là 5,8kW ở dòng định mức. Chương 5: Máy điện đồng bộ 17

106 Bài giảng Máy điện a) Tính dòng phần ứng định mức? b) Tính điện tở hiệu dụng tên mỗi pha? (đơn vị Ω và đvtđ) Ví dụ 4: (E 5.1-p54) Một động cơ 3 pha đồng bộ, điện áp dây đầu cực là 460V, 60Hz, Y, dòng điện 10A, hệ ố công uất 0.95 chậm. Dòng kích từ 47A. Điện kháng đồng bộ 1.68Ω (0.794 đơn vị tương đối với 460V, 100kVA, 3 pha). Bỏ qua điện tở tato. a) Tính điện áp E af? π b) Biên độ từ tường λ af và hỗ cảm L af? eaf = ω Laf If co( ωt + θo + ) λ = L I co( ωt + θo) af af f c) Công uất điện cấp cho moto (kw) và (hp). Chương 5: Máy điện đồng bộ 18

107 Bài giảng Máy điện II. Máy phát đồng bộ II.1. Mạch tương đương n j R a I f I a It U f R f Φ af E af U Z t Tải E & U& = + af ( R a j ) a Ví dụ 1: Một máy phát đồng bộ 3 pha hai cực có cấu túc oto dạng hình tụ có các thông ố định mức 11kV, 50Hz, 0MVA, cuộn dây tato nối Y. Điện kháng đồng bộ 5Ω, HSCS=coϕ đm =0,9 chậm pha. Tính E & af (tị phức)? Vẽ giản đồ vecto? Chương 5: Máy điện đồng bộ 19

108 Bài giảng Máy điện Ví dụ : Một máy phát đồng bộ 3 pha hai cực có cấu túc oto dạng hình tụ có các thông ố định mức 16MVA, 10,5kV, 50Hz, cuộn dây tato nối Y. Điện kháng đồng bộ 4,8Ω. Tính giá tị ức điện động E af và góc tải δ khi máy phát cấp điện cho tải ở điều kiện định mức, coϕ đm =0,8. Tính cho tường hợp chậm pha và nhanh pha? Vẽ giản đồ vecto? Ví dụ 3: Một máy phát đồng bộ ba pha cực từ ẩn đấu Y, cực, có công uất định mức 10KVA, điện áp định mức 380V, 50Hz, nối lưới. Tên mỗi pha có điện tở phần ứng R ư 0Ω (tính lại cho R ư 0,5Ω) và điện kháng đồng bộ đb =5Ω. Khi máy phát cấp điện cho tải định mức với hệ ố công uất coϕ=0,8 (dòng điện chậm pha o với điện áp), hãy: a. Tính công uất tiêu thụ của tải định mức? b. Tính ức điện động cảm ứng E, góc công uất δ? c. Vẽ giản đồ vecto? d. Tính độ thay đổi điện áp U%? e. Tính công uất quá tác dụng tải lớn nhất máy có thể phát được mà không mất đồng bộ, biết dòng kích từ không đổi và biên độ điện áp ngõ a không đổi. f. Tính momen điện từ và momen kéo của máy phát. Biết tổn hao cơ là 500W. II.. Đặc tính công uất góc ở xác lập j R a I Z I t E af E 1 E Z t Tải n E & E & = Z & I & 1 Z& = Ra + j = Z ϕz Chương 5: Máy điện đồng bộ 0

109 Bài giảng Máy điện E 1 E 1 j I 0 ϕ I δ E Z I j I R a I Re 0 δ ϕ I Z I E R a I Re Tải RL, ϕ > 0 Tải RC, ϕ < 0 E E = Z& I ( ) o 1 δ 0 ϕ ( ϕ ) I I E δ E = 1 Z& E δ 0 Z ϕ o 0 E1 E 1 ( ϕ ) = ( δ ϕ ) ( ϕ ) Z Z Z Z = E Z o E E I co Z Z Z 1 ( ϕ ) = co( δ ϕ ) co( ϕ ) Z E E I in Z Z Z 1 ( ϕ ) = in( δ ϕ ) + in( ϕ ) Z 0 Z I α Z ϕ Z R a I j I I a co ( ϕ ) = in ( ϕ ) Z = actg R Z R Z = Z a α Z khi R a << thì α Z 0. P = E I ϕ co( ) Chương 5: Máy điện đồng bộ 1

110 Bài giảng Máy điện P P E1E E = co( δ ϕz ) Z Z Z co( ϕ ) o E ( δ + (90 ) Z E E = ϕ 1 in ) Z Z R a P E E = α Z 1 in E ( δ + Z ) Z R a Q = E Q I in( ) ϕ E1E E = in( δ ϕz ) Z Z Z in( ϕ ) Q E E = δ ϕ 1 o co( 90 Z ) Z E Z Q E E = δ ϕ 1 o co( + 90 Z ) Z E Z Q E E = δ α 1 co( + Z ) Z E Z Giả ử bỏ qua R a (khi R a <<, α Z 0): P = E E 1 inδ E1E Q = coδ E E E 1 P max = khi δ = 90 o. Khi máy phát cấp điện cho tải: Chương 5: Máy điện đồng bộ

111 Bài giảng Máy điện n j R a I f I a It U f R f Φ af E af U Z t Tải P = t E af U inδ Q t E af = coδ U U ( P ) Hay t + Q t + U EafU = Sụt áp: U = E af U Độ ụt áp %: U % = E af U U 100 Khi máy phát cấp điện cho tải Thévenin: j j EQ I E af U U EQ n P = E af U EQ + EQ inδ Q = E af U EQ + EQ coδ U EQ + EQ Tương tự, tính công uất cung cấp CHO nguồn E 1 : Chương 5: Máy điện đồng bộ 3

112 Bài giảng Máy điện j R a I Z I t E af E 1 E U Lưới P E E = δ + α Z 1 in ( ) TỪ : Z E Z R ( ) SUY RA (đổi dấu góc δ): Z Hay, công uất cung cấp BỞI nguồn E 1 : E1E P 1 = in α + Z n 1 ( Z ) a E1E P1 = in δ + α Z E Ra E1E E1 δ Q 1 = co( δ α Z ) + Z Z Z E 1 Z R a Công thức này được áp dụng cho động cơ đồng bộ. j R a I Z I t E af E 1 E Z t Tải n E E 1 P in Khi bỏ qua R a ( δ ) : 1 = P = Z E E 1 P1 max = P max = Chương 5: Máy điện đồng bộ 4

113 Bài giảng Máy điện Máy phát điện 3 pha: j R a I I t E af U Z t Tải n EafU P t = 3UI coϕt = 3 inδ δ := 600 0deg, 1deg.. 180deg P net ( δ) M W P netwok M W δ deg T e P1 = ω p πf 3UE af inδ T ema = p πf 3UE af Q t EafU U = 3 coδ 3 Q > 0, tải cảm (RL) Chương 5: Máy điện đồng bộ 5

114 Bài giảng Máy điện Đặc tuyến tải của MPĐB EafU P t = 3 inδ Đặc tuyến công uất phản kháng MPĐB Q t EafU U = 3 coδ 3 E af ϕ E af j I 0 ϕ t I δ U j I Re 0 δ ϕ t I U Re E af ϕ 0 ϕ t I δ U j I Re Re Ví dụ 4: (E 5.6-p69) Máy phát đồng bộ ba pha, 75MVA, 13.8kV, điện kháng đồng bộ bảo hòa =1.35đvtđ, điện kháng động bộ không bảo hòa là 1.56 đvtđ được kết nối với hệ Chương 5: Máy điện đồng bộ 6

115 Bài giảng Máy điện thống ngoài điện kháng tương đương là EQ =0.3 đvtđ và điện áp V EQ =1 đvtđ. Điện áp hở mạch đạt định mức khi dòng kích từ 97A. a) Tính P max (theo MW, và đvtđ) mà máy phát có thể cấp cho hệ thống ngoài nếu ức điện động của máy phát được giữ ở 1 đvtđ. b) Nếu máy phát được điều khiển ổn định điện áp thông qua điều chỉnh tự động từ thông. Nếu máy phát cấp điện cho tải định mức, tính góc công uất, ức điện động (theo đvtđ),và dòng kích từ tương ứng? Ví dụ 5: (E 5.7-p7) (tang 41) Chương 5: Máy điện đồng bộ 7

116 Bài giảng Máy điện Ví dụ 6: Một máy phát đồng bộ 3 pha hai cực có cấu túc oto dạng hình tụ có các thông ố định mức 11kV, 50Hz, 0MVA, cuộn dây tato nối Y. Điện kháng đồng bộ 5Ω, R a =1Ω, coϕ đm = 0,9 chậm pha. a. Tính giá tị ức điện động và góc tải ở điều kiện định mức? Tính giá tị công uất (tác dụng và phản kháng) cực đại mà máy phát có thể cấp cho lưới với giá tị ức điện động đã tính ở tên. Chương 5: Máy điện đồng bộ 8

117 Bài giảng Máy điện b. Tính giá tị ức điện động và góc tải nếu máy phát vận hành ở hệ ố công uất 0,8 chậm pha, cấp cho lưới 1MW và điện áp lưới là 10kV. Tính giá tị công uất tác dụng cực đại? c. Vẽ đặc tính công uất góc tải và chỉ a các điểm làm việc đã tính ở tên. II.3. Đặc tính vận hành của máy phát đồng bộ ở xác lập U E RC R RL I f I f0 RL R RC 0 I đm I 0 I đm I Nhận xét: Đặc tính ngoài Đặc tính điều chỉnh kích từ Chương 5: Máy điện đồng bộ 9

118 Bài giảng Máy điện n R a j I f I a It U f R f Φ af E af U Z t Tải AVR Giới hạn công uất phản kháng của máy điện động bộ Q t EafU U = 3 coδ 3 Chương 5: Máy điện đồng bộ 30

119 Bài giảng Máy điện Chương 5: Máy điện đồng bộ 31 Do: ( ) = + + af t t U E U Q P Giới hạn công uất máy điện đồng bộ

120 Bài giảng Máy điện Đặc tính hình V II.4. Phân bố công uất của máy phát đồng bộ P cơ B - C + N P kt A + A - P out S C - B + P in P cơ P cơ P đt P out Pkt P th_cơ P Fe P đ P kt Chương 5: Máy điện đồng bộ 3

121 Bài giảng Máy điện II.5. Ghép ong ong máy phát điện đồng bộ Powe Plant Aound the Wold photo galley landing page: Bài tập 3: Hai máy phát đồng bộ 3 pha nối Y giống nhau vận hành ở 33kV, mỗi máy cung cấp 5MW cho tải: 10MW và hệ ố công uất 0,8 chậm pha. Điện kháng đồng bộ của mỗi máy là 6Ω. Máy thứ nhất có dòng điện 15A chậm pha. a. Tính dòng điện và hệ ố công uất của máy thứ? b. Tính góc tải và ức điện đông của cả hai máy? Bài tập: Cho một máy điện đồng bộ ba pha 900MVA, 6kV, nối Y, 50Hz, hai cực, có các ố liệu thí nghiệm: Dòng kích Dòng ngắn Điện áp không Điện áp khe từ mạch tải hở 1710A 10,4kA 6kV 9,6kV 390A 0,0kA 31,8kV 56,9kV a. Tính giá tị điện kháng đồng bộ bảo hòa và không bảo hòa,δ, tỷ ố ngắn mạch? Máy phát tên được nối lưới 6kV thông qua điện kháng nối tiếp 1 mh. Biết máy phát đang cung cấp cho lưới 800MW và 400MVA. Bỏ qua điện tở phần ứng và tổn hao ắt. Giả ử tổn hao cơ là 0MW. Chương 5: Máy điện đồng bộ 33

122 Bài giảng Máy điện b. Tính dòng điện phần ứng, ức điện động không tải, góc tải, và moment cơ cấp cho máy phát? c. Với kích từ như ở câu b, tính công uất tác dụng cực đại mà máy phát có thể cấp cho lưới tong ngắn hạn? Tính moment cơ khi đó? d. Với kích từ như ở câu b, tính công uất phản kháng lớn nhất và nhỏ nhất mà máy phát có thể cấp cho lưới? e. Khi điều chỉnh giảm dòng kích từ để ức điện động cảm ứng giảm 10%. Biết công uất tác dụng cấp cho lưới vẫn không đổi. Tính góc tải, dòng điện phần ứng và công uất phản kháng cấp cho lưới khi đó? Chương 5: Máy điện đồng bộ 34

123 Bài giảng Máy điện III. Động cơ đồng bộ III.1. Mạch tương đương n j R a If I a U f R f Φ af E af U U & & + ( R a j ) a E af = Eaf = π. f. kdq. N ph. Φaf j R a I E af E E 1 U n Nếu bỏ qua R a : I U Re 0 U Re ϕ 0 δ δ ϕ j I j I E I E U& = E& + j o, U 0 = E δ + j I ( ϕ) af af Thiếu kích từ, E nhỏ I chậm pha hơn U, ϕ >0 Động cơ đóng vai tò tải RL Động cơ tiêu thụ P và Q Thừa kích từ, E lớn I nhanh pha hơn U, ϕ <0 Động cơ đóng vai tò tải RC Động cơ tiêu thụ P, phát Q (Tụ bù công uất phản kháng) Chương 5: Máy điện đồng bộ 35

124 Bài giảng Máy điện III.. Đặc tính công uất - góc E1E P 1 = in α + Z E 1 ( δ Z ) Z R a E E Q = δ α co( Z ) Z E 1 Z Đặc tuyến công uất góc tải của ĐCĐB Đặc tuyến CSPK góc tải của ĐCĐB UEaf U UEaf P = 3 inδ Q = 3 3 coδ Q > 0, tải cảm (RL) T e P1 = ω p πf 3UE af inδ T ema p = πf 3UE af Chương 5: Máy điện đồng bộ 36

125 Bài giảng Máy điện Nhận xét: Khi δ < 90 o, nếu oto chậm lại δ tăng P tăng oto nhanh hơn. Khi δ > 90 o, nếu oto chậm lại δ tăng P giảm oto chậm hơn nữa mất ổn định, động cơ đồng bộ dừng luôn. Câu hỏi: _ Khởi động động cơ đồng bộ như thế nào? _ Moment khởi động lớn hay nhỏ, có kéo nổi tải có quán tính lớn như tàu điện không? III.3. Đặc tính vận hành của động cơ đồng bộ ở xác lập I I đm ϕ > 0 coϕ = 0.8, RL R ϕ < 0 RC, coϕ = 0.8 Đầy tải Nửa tải Không tải 0 Thiếu kt Thừa kt I f Đặc tính hình V của ĐCĐB coϕ 1 Tải tở (R) Đầy tải Nửa tải Không tải Tễ (RL) Sớm (RC) 0 Thiếu kt Thừa kt I f Đặc tính hình V ngược của ĐCĐB Chương 5: Máy điện đồng bộ 37

126 Bài giảng Máy điện Điều chỉnh tăng hệ ố công uất coϕ III.4. Phân bố công uất của động cơ đồng bộ B - C + N P kt A + A - P 1 S C - B + P in P 1 P 1 =P điệnac P đt =P cơ P out Pkt P kt P đ1 P P qp Chương 5: Máy điện đồng bộ 38

127 Bài giảng Máy điện Ví dụ 6: Một động cơ đồng bộ nối Y, nối vào lưới 3 pha 3980V và điều chỉnh dòng oto ao cho ức điện động cảm ứng pha là 1790V/pha (3000V/pha - thừa kích từ). Điện kháng đồng bộ là Ω và góc tải giữa điện áp và ức điện động cảm ứng là 30 o. ác định dòng tato và hệ ố công uất, góc ϕ? Tính công uất biểu kiến, công uất tác dụng và công uất phản kháng? I R ư j E U Ví dụ 8: Một động cơ đồng bộ 3 pha nối Y, 3MW, 6,6kV, 60Hz, 00pm, kích từ độc lập không đổi, vận hành ở đầy tải ở hệ ố công uất 0,8 chậm pha. Nếu điện kháng đồng bộ là 11Ω, tính: công uất biểu kiến, dòng tato, ức điện động cảm ứng và góc tải? Nếu động cơ có tổn hao cơ P qp là 00kW, tổn hao ắt P là 100kW, tổn hao kích từ P kt là 50kW. Tính hiệu uất, momen điện từ, momen ngõ a của động cơ? Tính công uất lớn nhất động cơ có thể kéo tải mà không mất đồng bộ? Tính công uất phản kháng lớn nhất mà động cơ có thể nhận từ lưới và phát lên lưới? Khi tần ố giảm còn 50Hz? Khi R =1Ω? 0 ϕ I n θ U E j I Re Ví dụ 3: Một động cơ không đồng bộ kéo tải và tiêu thụ 350kW từ lưới ở hệ ố công uất 0,707 chậm pha. Một động cơ đồng bộ thừa kích từ nối ong ong với động cơ không đồng bộ và tiêu thụ 150kW từ lưới. Nếu hệ ố công uất chung của hai động cơ là 0,9 chậm pha, tính công uất phản kháng và công uất biều kiến của động cơ đồng bộ. Chương 5: Máy điện đồng bộ 39

128 Bài giảng Máy điện (Điều chỉnh tăng hệ ố công uất coϕ) Ví dụ 13: Một động cơ không đồng bộ kéo tải và tiêu thụ 500kW từ lưới ở hệ ố công uất 0,707 chậm pha. Một động cơ đồng bộ khác thừa kích từ nối ong ong với động cơ không đồng bộ và tiêu thụ 100kW từ lưới ở hệ ố công uất 0,5. Tính hệ ố công uất, công uất phản kháng và công uất biều kiến chung của hai động cơ. Tính dòng điện cấp cho động cơ không đồng bộ và dòng điện cấp chung cho cả động cơ, biết U =380V? Nhận xét về kích thước dây dẫn? BT 1.3. Một máy phát đồng bộ ba pha cực từ ẩn đấu Y, cực, có công uất định mức 10KVA, điện áp định mức 380V, nối lưới. Tên mỗi pha có điện tở phần ứng R ư = 0,5Ω và điện kháng đồng bộ đb = 5Ω. Khi máy phát cấp điện cho tải định mức với hệ ố công uất coϕ = 0,8 (dòng điện chậm pha o với điện áp), hãy xác định: a. Tính công uất tiêu thụ của tải định mức. b. Vẽ giản đồ vecto và tính ức điện động cảm ứng E, góc công uất δ. c. Độ thay đổi điện áp U%. d. Công uất quá tải lớn nhất máy có thể phát được mà không mất đồng bộ, biết dòng kích từ không đổi và biên độ điện áp ngõ a không đổi. BT1.1: Một máy phát đồng bộ ba pha cực từ ẩn, cực, kích từ độc lập, dòng kích từ 1A, tần ố 50Hz, nối Y, 1A. Bỏ qua điện tở phần ứng, điện kháng đồng bộ pha là 10Ω. Biết tổn hao cơ là 500W, bỏ qua tổn hao ắt. a. Khi máy phát cấp nguồn cho tải với điện áp định mức 380V, và dòng điện định mức 1A, tải có hệ ố công uất coϕ=0,8, chậm pha. Vẽ giản đồ vecto, tính ức điện động cảm ứng pha, góc công uất và momen cơ kéo máy phát? (1,0đ) b. Khi máy phát cấp nguồn cho tải có dòng điện định mức 1A, tải có hệ ố công uất coϕ=1. Vẽ giản đồ vecto, tính điện áp dây cấp cho tải U dây, góc công uất? Biết ức điện động của máy phát vẫn không đổi như ở câu a? (1,0đ) Chương 5: Máy điện đồng bộ 40

129 Bài giảng Máy điện c. Với tải (có dòng điện, coϕ như) ở câu b, tính dòng kích từ điều chỉnh để điện áp dây vẫn là 380V? Biết mạch từ còn tuyến tính. (0,5đ) P 1 P cơ P đt P P kt P qp BT1.. Một máy phát đồng bộ ba pha cực từ ẩn đấu Y, có công uất định mức 10KVA, điện áp định mức 380V, 50Hz, nối lưới. Tên mỗi pha có điện tở phần ứng R ư 0Ω và điện kháng đồng bộ đb = 5Ω. Khi máy phát cấp điện cho tải định mức với hệ ố công uất coϕ = 0,8 (dòng điện chậm pha o với điện áp), hãy: a. Tính công uất tiêu thụ của tải định mức. b. Vẽ giản đồ vecto và tính ức điện động cảm ứng E, góc công uất δ. c. Tính độ thay đổi điện áp U%. d. Tính công uất quá tải lớn nhất máy có thể phát được mà không mất đồng bộ, biết dòng kích từ không đổi và biên độ điện áp ngõ a không đổi. e. Tính momen điện từ và momen kéo của máy phát biết tổn hao cơ là 500W. Câu 1.4. Một động cơ đồng bộ 3 pha nối Y, 3MW, 6,6kV, 50Hz, 00pm, kích từ độc lập không đổi, điện kháng đồng bộ là 10Ω. a. Khi động cơ vận hành ở công uất định mức và có hệ ố công uất 0,8 nhanh pha, tính: công uất biểu kiến, ức điện động cảm ứng pha và góc tải?(1,0đ) b. Tính công uất lớn nhất động cơ có thể kéo tải mà không mất đồng bộ? Khi đó tính công uất phản kháng và momen điện từ của động cơ? (1,5đ) c. Tính công uất phản kháng lớn nhất mà động cơ có thể phát lên tải?(0,5đ) P P đ Sách tang 153: 6., 6.6, 6.8, 6.3 Ví dụ 6: (E 5.8-p79) (tang 44) Chương 5: Máy điện đồng bộ 41

130 Bài giảng Máy điện ================= HẾT ======================= Chương 5: Máy điện đồng bộ 4

131 Bài giảng Máy điện Bài tập 1: Một máy phát đồng bộ 3 pha hai cực có cấu túc oto dạng hình tụ có các thông ố định mức 11kV, 50Hz, 0MVA, cuộn dây tato nối Y. Điện kháng đồng bộ 5Ω, coϕ đm = 0,9 chậm pha. d. Tính giá tị ức điện động và góc tải ở điều kiện định mức? Tính giá tị công uất cực đại mà máy phát có thể cấp cho lưới với giá tị ức điện động đã tính ở tên. e. Tính giá tị ức điện động và góc tải nếu máy phát vận hành ở hệ ố công uất 0,8 chậm pha, cấp cho lưới 1MW và điện áp lưới là 10kV. Tính giá tị công uất cực đại? f. Vẽ đặc tính công uất góc tải và chỉ a các điểm làm việc đã tính ở tên. Bài tập : Một máy phát đồng bộ 3 pha hai cực có cấu túc oto dạng hình tụ có các thông ố định mức 11kV, 50Hz, 0MVA, cuộn dây tato nối Y. Điện kháng đồng bộ 5Ω. a. Tính giá tị công uất, ức điện động và góc tải ở điều kiện định mức với tải có coϕ = 0,9 chậm pha?tính giá tị công uất tác dụng cực đại mà máy phát có thể cấp cho lưới với giá tị ức điện động đã tính ở tên? b. Tính giá tị công uất, ức điện động và góc tải nếu máy phát vận hành ở hệ ố công uất 0,8 nhanh pha, cấp cho lưới 0MVA ở điện áp lưới định mức? c. Vẽ đặc tính công uất góc tải và chỉ a các điểm làm việc đã tính ở tên? So ánh ức điện động của máy phát tong hai tường hợp tên? Bài tập 3: Hai máy phát đồng bộ 3 pha nối Y giống nhau vận hành ở 33kV, mỗi máy cung cấp 5MW cho tải 10MW, có hệ ố công uất 0,8 chậm pha. Điện kháng đồng bộ của mỗi máy là 6Ω. Máy thứ nhất có dòng điện 15A chậm pha. c. Tính dòng điện và hệ ố công uất của máy thứ? d. Tính góc tải và ức điện đông của cả hai máy? Bài tập 4: Một máy điện đồng bộ có cuộn dậy tato 3 pha, cuộn dây kích từ oto và cấu túc oto và tato dạng hình tụ. a. Vẽ mạch tương đương và giản đồ pha tương ứng khi máy điện vận hành ở chế độ: i. Máy phát thừa kích từ ii. Máy phát thiếu kích từ iii. Động cơ thừa kích từ iv. Động cơ thiếu kích từ ác định tong mỗi tường hợp chiều của công uất tác dụng và công uất phản kháng giữa máy điện và lưới; và xác định hệ ố công uất nhanh hay chậm. Chương 5: Máy điện đồng bộ 43

132 Bài giảng Máy điện b. Một máy phát đồng bộ 3 pha hai cực có cấu túc oto dạng hình tụ có các thông ố định mức 16MVA, 10,5kV, 50Hz, cuộn dây tato nối Y. Điện kháng đồng bộ 13,77Ω, coϕ đm = 0,8 chậm pha. Tính giá tị ức điện động và góc tải khi máy phát vận hành ở điều kiện định mức? Và tính giá tị công uất tác dụng cực đại mà máy phát có thể cấp cho lưới, với giá tị ức điện động như khi vận hành ở điều kiện định mức tên. Bài tập 5: a. Một tuabin phát điện 3 pha có điện kháng đồng bộ 14Ω và cấp cho lưới công uất tác dụng 1,68MW với hệ ố công uất chậm pha. Cuộn dây tato máy phát nối Y, nối với lưới 11kV và dòng điện tato là 100A. Tính hệ ố công uất, góc tải và ức điện động cảm ứng? b. Một máy phát đồng bộ và một máy phát không đồng bộ nối ong ong và cấp vào lưới điện công uất tác dụng 800kW với hệ ố công uất chung bằng 0,8 chậm pha. Biết máy phát không đồng bộ vận hành ở công uất 0,9 và phát công uất tác dụng 300kW vào lưới. ác định hệ ố công uất và công uất tác dụng máy phát đồng bộ phát lên lưới. Bài tập 6: Một máy phát đồng bộ ba pha cực từ ẩn, cực, đấu Y, có công uất định mức 10KVA, điện áp định mức 380V, 50Hz, nối lưới. Tên mỗi pha có điện kháng đồng bộ đb = Ω. Biết tổn hao ắt là là 00W và tổn hao cơ là 500W. Khi máy phát cấp điện cho tải định mức với hệ ố công uất coϕ = 0,8 (chậm pha), hãy xác định: a. Tính công uất tiêu thụ, hiệu uất và momen cơ cấp cho máy phát ở tải định mức? b. Vẽ giản đồ vecto và tính ức điện động cảm ứng E, góc công uất δ. c. Độ thay đổi điện áp U%. d. Công uất quá tải lớn nhất máy có thể phát được mà không mất đồng bộ, biết dòng kích từ và biên độ điện áp ngõ a không đổi. e. Tính moment định mức và moment cực đại để kéo máy phát. BT1.1: Một máy phát đồng bộ ba pha cực từ ẩn, cực, kích từ độc lập, dòng kích từ 1A, tần ố 50Hz, nối Y, 1A. Bỏ qua điện tở phần ứng, điện kháng đồng bộ pha là 10Ω. Biết tổn hao cơ là 500W, bỏ qua tổn hao ắt. a. Khi máy phát cấp nguồn cho tải với điện áp định mức 380V, và dòng điện định mức 1A, tải có hệ ố công uất coϕ=0,8, chậm pha. Vẽ giản đồ vecto, tính ức điện động cảm ứng pha, góc công uất và momen cơ kéo máy phát? (1,0đ) b. Khi máy phát cấp nguồn cho tải có dòng điện định mức 1A, tải có hệ ố công uất coϕ=1. Vẽ giản đồ vecto, tính điện áp dây cấp cho tải U dây, góc công uất? Biết ức điện động của máy phát vẫn không đổi như ở câu a? (1,0đ) Chương 5: Máy điện đồng bộ 44

133 Bài giảng Máy điện c. Với tải (có dòng điện, coϕ như) ở câu b, tính dòng kích từ điều chỉnh để điện áp dây vẫn là 380V? Biết mạch từ còn tuyến tính. (0,5đ) P 1 P cơ P đt P P kt P qp BT1.. Một máy phát đồng bộ ba pha cực từ ẩn đấu Y, có công uất định mức 10KVA, điện áp định mức 380V, 50Hz, nối lưới. Tên mỗi pha có điện tở phần ứng R ư 0Ω và điện kháng đồng bộ đb = 5Ω. Khi máy phát cấp điện cho tải định mức với hệ ố công uất coϕ = 0,8 (dòng điện chậm pha o với điện áp), hãy: a. Tính công uất tiêu thụ của tải định mức. b. Vẽ giản đồ vecto và tính ức điện động cảm ứng E, góc công uất δ. c. Tính độ thay đổi điện áp U%. d. Tính công uất quá tải lớn nhất máy có thể phát được mà không mất đồng bộ, biết dòng kích từ không đổi và biên độ điện áp ngõ a không đổi. e. Tính momen điện từ và momen kéo của máy phát biết tổn hao cơ là 500W. P P đ BT 1.3. Một máy phát đồng bộ ba pha cực từ ẩn đấu Y, cực, có công uất định mức 10KVA, điện áp định mức 380V, nối lưới. Tên mỗi pha có điện tở phần ứng R ư = 0,5Ω và điện kháng đồng bộ đb = 5Ω. Khi máy phát cấp điện cho tải định mức với hệ ố công uất coϕ = 0,8 (dòng điện chậm pha o với điện áp), hãy xác định: a. Tính công uất tiêu thụ của tải định mức. b. Vẽ giản đồ vecto và tính ức điện động cảm ứng E, góc công uất δ. c. Độ thay đổi điện áp U%. d. Công uất quá tải lớn nhất máy có thể phát được mà không mất đồng bộ, biết dòng kích từ không đổi và biên độ điện áp ngõ a không đổi. Chương 5: Máy điện đồng bộ 45

134 Bài giảng Kỹ Thuật Chương 6: MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU I. Tổng quan Chương 6: Máy điện một chiều 1

135 Bài giảng Kỹ Thuật Chương 6: Máy điện một chiều

136 Bài giảng Kỹ Thuật Nguyên lý hoạt động của máy điện một chiều Chương 6: Máy điện một chiều 3

137 Bài giảng Kỹ Thuật Chương 6: Máy điện một chiều 4

138 Bài giảng Kỹ Thuật Động cơ Chương 6: Máy điện một chiều 5

139 Bài giảng Kỹ Thuật Chương 6: Máy điện một chiều 6

140 Bài giảng Kỹ Thuật Chương 6: Máy điện một chiều 7

141 Bài giảng Kỹ Thuật Vị tí chổi than DC Moto Roto S N S N Stato và cuộn dây Chổi than Neutal Zone B F B I S N S N I Magnetic field Phản ứng phần ứng vành tượt lệch qua một bên Chương 6: Máy điện một chiều 8

142 Bài giảng Kỹ Thuật Chương 6: Máy điện một chiều 9

143 Bài giảng Kỹ Thuật Dòng điện qua oto đảo chiều Dòng điện qua tato Dòng điện qua oto Động cơ DC chạy thuận Động cơ DC chạy ngược Động cơ DC Momen tải Chương 6: Máy điện một chiều 10

144 Bài giảng Kỹ Thuật II. Phân tích máy phát một chiều ω R ư I kt I u It U kt R kt Φ kt E = k.φ kt.ω k.k kt.i kt.ω U R t Tải pn k = πa R ư E I u E đm E U 0 I kt Chương 6: Máy điện một chiều 11

145 Bài giảng Kỹ Thuật Chương 6: Máy điện một chiều 1

146 Bài giảng Kỹ Thuật P cơ P đt P out P in P th-cơ P 0 P đ P kt P in P cơ P đt P out P kt P qp P 0 P đ II.1. Máy phát DC kích từ độc lập U E 0 I đm I u Chương 6: Máy điện một chiều 13

147 Bài giảng Kỹ Thuật ω R ư I kt I u It U kt R kt Φ kt E = k.φ kt.ω k.k kt.i kt.ω U R t Tải II.. Máy phát DC kích từ ong ong U E 0 I ω R ư I u It E = k.φ kt.ω k.k kt.i kt.ω I kt R kt U R t Tải E E R kt1 > R kt > R kt3 E đm E đm 0 I kt 0 I kt Chương 6: Máy điện một chiều 14

148 Bài giảng Kỹ Thuật II.3. Máy phát DC kích từ hỗn hợp ω R ư R I u It E = k.φ hh.ω I kt R kt U R t Tải Kích từ hỗn hợp ẽ ngắn ω R ư R I u It E = k.φ hh.ω I kt R kt U R t Tải ` Kích từ hỗn hợp ẽ dài Chương 6: Máy điện một chiều 15

149 Bài giảng Kỹ Thuật Khảo át phản ứng phần ứng: Ví dụ 3: Cho máy phát 100-kW, 50V, 400A, kích từ hỗ hợp cộng ẽ dài. Ru=0,05Ω, R=0,005Ω. Dòng kích từ ong ong là 4,7A. Cuộn kích từ ong ong có 1000vòng tên môi cực từ, cuộn kích từ nối tiếp có 3 vòng tên mỗi cực từ. Tốc độ máy phát là 1150RPM. Tính điện áp của máy phát khi cấp dòng định mức cho tải? Biết lúc thí nghiệm không tải ở tốc độ 100RPM, điện áp hở mạch đo được là 74V. Chương 6: Máy điện một chiều 16

150 Bài giảng Kỹ Thuật Ví dụ 4: Tính lại ví dụ tên khi có xét đến phản ứng phần ứng? Ta theo đặc tuyến từ hình Ví dụ 5: Tính lại ví dụ 4 nếu cuộn kích từ nối tiếp có 4 vòng dây và có điện tở là R=0,007Ω. III. Phân tích động cơ một chiều III.1. Động cơ DC kích từ độc lập, NCVC R ư I u E I kt U kt U ω R kt E = k.φ kt.ω k. k kt.i kt.ω hay Chương 6: Máy điện một chiều 17

151 Bài giảng Kỹ Thuật ω = k E Φ kt U Ru I = k Φ kt u ) n ω (ad / = π 60 (RPM) R ư I u I kt E ω Φ kt R kt U kt U P 1 P đien P P đt P cơ P kt P đ P 0 P th_cơ T = P ω Pdt T dt = = ω EuIu ω T = out Pout ω T dt = Pdt = ω EuIu ω = k Φ ktω I ω u = k E Φ kt I u T dt = k Φ kt I u Chương 6: Máy điện một chiều 18

152 Bài giảng Kỹ Thuật ω olt ω o ω đm ω 0 I 0 I đm I, M đt ω olt ω o ω đm ω 0 I 0 I đm, M đm I kđ, M kđ I, M đt Chương 6: Máy điện một chiều 19

153 Bài giảng Kỹ Thuật III.. Động cơ DC kích từ ong ong R ư I u U kt =U E I kt R kt U III.3. Động cơ DC kích từ nối tiếp R ư I u E I nt R nt U Chương 6: Máy điện một chiều 0

154 Bài giảng Kỹ Thuật III.3. Động cơ DC kích từ hỗn hợp R ư I u E I kt I nt U R kt R nt Chương 6: Máy điện một chiều 1

155 Bài giảng Kỹ Thuật U kφ IV. Điều khiển tốc độ động cơ một chiều kích từ độc lập a) Điều khiển điện áp phần ứng: R u ω = M co U giảm ω giảm ( kφ) ω olt ω R ư I u I kt ω đm U giảm E ω Φ kt R kt U kt U 0 M đm M cơ U kφ b) Điều khiển từ thông kích từ: R u ω = M co Φ giảm ω tăng ( kφ) ω ω max P max Φ giảm ω olt E R ư ω I u I kt R kt Φ kt VR U kt U ω đm 0 M đm M max M cơ Điều khiển hỗn hợp điện áp phần ứng và từ thông Điều khiển thay đổi tốc độ ω thông qua: _ điều khiển điện áp phần ứng U khi: ω < ω đm. _ điều khiển từ thông kích từ Φ khi: ω > ω đm. Chương 6: Máy điện một chiều

156 Bài giảng Kỹ Thuật M cơ Điều khiển U Điều khiển Φ M đm M đm P đm I ưđm 0 ω đm ω max ω ω II I ω olt Φ giảm ω đm U giảm 0 M đm M cơ III I U kφ c) Điều khiển điện tở phần ứng: R u ω = M co Rư tăng ω giảm ( kφ) Chương 6: Máy điện một chiều 3

157 Bài giảng Kỹ Thuật ω VR ω olt R ư I u I kt ω đm VR tăng E ω Φ kt R kt U kt U 0 I ưđm, I ư, M cơ d) Khởi động đông cơ DC kích từ độc lập: Dòng điện khởi động không lớn hơn khả năng chịu dòng của chổi than (thường là 3I đm ). Moment khởi động không lớn hơn khả năng chịu đựng của tải (thường là 3M đm ). e) Điều khiển vòng kín tốc độ động cơ DC dùng PID: n dat + e PID tốc độ u _ Động cơ n n Chương 6: Máy điện một chiều 4

158 Bài giảng Kỹ Thuật ω dat _ + ω PID tốc độ + _ PID dòng điện i u Động cơ ω V. Đặc tính động cơ DC P 1 P ứng P P đt P cơ P kt P đ P 0 P th_cơ Ví dụ 1: (Ex 7.1-p371) (Vd 7., tang 344) Ví dụ : (P 7.1-p37) Chương 6: Máy điện một chiều 5

159 Bài giảng Kỹ Thuật Ví dụ 3: (Ex 7.-p37) Ví dụ 4: (P 7.-p373) Ví dụ 5: (Ex 7.3-p376) (Vd 7.1, tang 336) Ví dụ 6: (Ex 7.4-p377) Ví dụ 7: (Ex 7.5-p378) Ví dụ 8: (P 7.5-p378) Ví dụ 9: (Ex 7.6-p381) (Vd 7.3, tang 345) Chương 6: Máy điện một chiều 6

160 Bài giảng Kỹ Thuật Ví dụ 10: (P 7.5-p38) Ví dụ 11: (Ex 7.7-p383) Ví dụ 1: (P 7.6-p384) Ví dụ 13: (Ex 7.9-p389) Chương 6: Máy điện một chiều 7

161 Bài giảng Kỹ Thuật Ví dụ 14: (P 7.8-p390) Chương 6: Máy điện một chiều 8

162 Bài giảng Kỹ Thuật Chương 6: Máy điện một chiều 9

163 Bài giảng Kỹ Thuật Chương 6: Máy điện một chiều 30

164 Bài giảng Kỹ Thuật Chương 6: Máy điện một chiều 31

165 Bài giảng Kỹ Thuật Chương 6: Máy điện một chiều 3

166 Bài giảng Kỹ Thuật Chương 6: Máy điện một chiều 33

167 Bài giảng: Các máy điện một chiều và xoay chiều TCBinh Chương 5: ĐỘNG CƠ CÔNG SUẤT NHỎ I. Động cơ xoay chiều một pha II. Động cơ một chiều nam châm vĩnh cửu Hình vẽ Chương 5: Động cơ công uất nhỏ 1

168 Bài giảng: Các máy điện một chiều và xoay chiều TCBinh III. Động cơ vạn năng IV. Động cơ Sevo DC V. Động cơ Sevo AC Hình vẽ Chương 5: Động cơ công uất nhỏ

169 Bài giảng: Các máy điện một chiều và xoay chiều TCBinh VI. Động cơ bước Hình vẽ Chương 5: Động cơ công uất nhỏ 3

170 Bài giảng: Các máy điện một chiều và xoay chiều TCBinh VII. Động cơ từ tở Stato Pole D A B Unaligned Poition Roto Pole C C B D A Aligned Poition VIII. Động cơ một chiều không chổi than (Buhle DC - BLDC) I. Động cơ xoay chiều không chổi than (Buhle AC). Máy phát điện dùng ức gió Hình vẽ Chương 5: Động cơ công uất nhỏ 4