Quan hệ điện từ trong máy điện đồng bộ

Quan hệ điện từ trong máy điện đồng bộ bao gồm các phương trình điện áp, đồ thị vector, giản đồ năng lượng và công suất điện từ.

1. Phương trình điện áp và đồ thị vector

Ở tải đối xứng ta có thể xét riêng rẽ từng pha.

Phương trình cân bằng điện áp tổng quát của một pha như sau:

1.1. Máy phát điện

Khi mạch từ không bảo hòa, giả sử máy làm việc ở tải đối xứng và có tính chất cảm 0<ψ<90º.

1.1.1. Máy phát rotor cực ẩn

Phương trình cân bằng điện áp của máy cực ẩn có dạng:

Trong đó: xdb= xư + xσư= 0,7 ~ 1,6Ω là điện kháng đồng bộ.

Hình 1. Đồ thị SĐĐ máy phát đồng bộ rotor cực ẩn

Quan sát hình trên ta thấy rằng:

  • Tải có tính cảm, phản ứng phần ứng là khử từ nên Eδ < E.
  • Tải có tính dung, phản ứng phần ứng có dạng trợ từ nên Eδ> E.

1.1.2. Máy phát rotor cực lồi

Sức từ động phần ứng Fư phân làm hai thành phần: dọc trục (direct axis) Fưd và ngang trục (quadrature axis) Fưq. Từ thông tương ứng với các sức từ động đó sẽ cảm ứng nên các sức điện động Eưd Eưq

Phương trình cân bằng điện áp có dạng:

Hình 2. Đồ thị SĐĐ máy phát đồng bộ rotor cực lồi

1.2. Động cơ điện

Động cơ điện đồng bộ nhận công suất điện từ lưới về biến thành cơ năng.

Động cơ điện đồng bộ thường cấu tạo rotor cực lồi nên ta có phương trình cân bằng điện áp như sau:

Hình 3. Đồ thị vector động cơ đồng bộ

2. Giản đồ năng lượng

Hình 4. Giản đồ năng lượng máy điện đồng bộ

Các tổn hao trên máy điện đồng bộ:

  • P : Tổn hao cơ do ma sát và quạt gió.
  • Pf : Tổn hao phụ do sóng bậc cao.
  • PCu : Tổn hao đồng dây quấn stator.
  • PFe : Tổn hao sắt từ lõi thép.
  • Pkt : Tổn hao kích từ.

Quan sát giản đồ trên ta cần chú ý rằng:

  • Công suất cấp vào động cơ là công suất điện, công suất điện từ là công suất stator cung cấp để làm quay rotor.
  • Công suất cấp vào máy phát là công suất cơ, công suất điện từ là công suất rotor tác dụng để hình thành nên điện áp trên stator.

3. Đặc tính góc của máy điện đồng bộ

3.1. Đặc tính góc công suất tác dụng

Là quan hệ P= f(θ) khi E0 & U= const, θ∠(E0, U).

Công suất đầu cực của máy rotor cực lồi bằng:

Ta thấy, công suất tác dụng của máy rotor cực lồi gồm hai thành phần:

  • Pe tỉ lệ với sinθ và phụ thuộc kích từ.
  • Pu tỉ lệ với sin(2θ) và không phụ thuộc kích từ.

Như vậy, khi mất kích từ trong máy rotor cực lồi vẫn còn Pu→P≠0. Người ta ứng dụng điều này để chế tạo các động cơ điện phản kháng có công suất vài chục oát.

Với máy rotor cực ẩn vì xd = xq nên ta có:

Hình 5. Đặc tính góc công suất tác dụng máy điện đồng bộ

3.2. Đặc tính góc công suất phản kháng

Công suất phản kháng của máy điện đồng bộ được tính:Hình 6. Đặc tính góc công suất phản kháng máy điện đồng bộ

Quan sát hình trên ta thấy rằng:

  • Khi θ dương hay âm thì Q đều không đổi.
  • Khi -θ'< θ < +θ’ máy phát công suất phản kháng.
  • Ngoài phạm vi trên máy tiêu thụ công suất phản kháng của lưới.

error: Real Group - Efficiency Projects