Xem mẫu
- Giáo trình Máy điện
Chương 6: MÁY PHÁT ĐIỆN MỘT CHIỀU
(Dynamo .D.C Generator)
I. ĐẠI CƯƠNG:
Phân loa ̣i: có 4 loại chính.
Máy phát điện 1 chiề u kích từ đô ̣c lâ ̣p (Separated Dynamo)
-
I = Iư
Rđc It F tải U
+ Ukt -
+
Máy phát điện một chiều tự kích từ:
Kích từ song song: ( Shunt Dynamo) cuô ̣n dây kich từ // phầ n ứng
́
+
It I = Iư
G tải U
-
Rđc
Kích từ nối tiếp: (series dynamo ) cuô ̣n dây kích từ nố i tiế p phầ n ứng .
+
I =It = Iư
G tải U
-
Kích từ hỗn hợp: (Compound Dynamo)
+
I = Iư -It
Its Iư I
G tải U
-
Rđc
II. CÁC ĐẶC TÍNH CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN MỘT CHIỀ U:
Các đại lượng đặc trưng khi máy làm việc: 4 đa ̣i lươ ̣ng: U, Iư , It , n ,
tố c đô ̣ n luôn giữ không đổ i ( n = const)
1. Đặc tính không tải: U0 = f (It ) = Eư ; I = 0 ; n = const.
Trang 28
- Giáo trình Máy điện
Là đặc tính biểu thị mối quan hệ giữa điện áp khô ng tải và dòng kích từ khi
dòng tải bằng không và tốc độ không đổi.
+
n
It
G V
Rdc
-
+ Ukt -
Uo
Uo = f(It)
It (A) 0 Ito
Uo (V) 0 Uo
(bỏ qua từ dư)
0 It
Đường cong từ hóa của MĐ 1 chiề u
Uo
0 It
- It
Máy kích thích độc lập có 2 nhánh
Khi không bỏ qua từ dư:
Đầu tiên quay rotor máy p hát tới tốc độ
đinh mức, do các cực từ có từ dư nên ngay khi
̣
dòng điện kích từ I t còn bằng 0 trong dây quấ n
phầ n ứng đã cảm ứng sức điê ̣n đô ̣ng , điê ̣n áp
trên 2 cực của máy phát lúc này bằ ng (2 3)%
Uđm sau đó tăng dầ n dòng kích từ (It Rđc),
điê ̣n áp ở 2 cực máy phát sẽ tăng dầ n theo đường
đă ̣c tinh không tải . Lúc đầu khi mới tăng I t , U0
́
tăng mô ̣t cách tỉ lê ̣ , sau đó tăng châ ̣m dầ n do
Trang 29
- Giáo trình Máy điện
mạch từ bắt đầu bão hòa , đến giai đo ạn mạch từ
bão hòa dù tăng I t , U0 cũng không tăng. Đường
đă ̣c tinh không tải có da ̣ng như đường cong từ
́
hóa của mạch từ.
2. Đặc tính ngắn mạch: In = f ( It ) khi U = 0 , n = const.
A +
In
n
It
F V Urấ t bé
Rdc
-
In
+ Ukt -
Iđm
It (A) 0 Itn
In (A) 0 Iđm
U = Eư – Iư R ư
O = Eư – Iư Rư Eư = Iư Rư O Itn It
Xây dựng tam giác đă ̣c tinh: ́
Muố n xây dựng tam giác đă ̣c tinh người ta kế t hơ ̣p đă ̣c tinh không tải và đă ̣c tinh
́ ́ ́
ngắ n ma ̣ch trên cùng mô ̣t đồ thi ̣
U o, I n
U0 = f(It)
In = f(It)
In = Iđm
A
B
IưđmRư
D C
0 It
It1 Itn
Itn = OC It1 = OD : tạo ra sđđ bù vào điện áp rơi trên phản ứng.
(Itn – It1 ) = DC : sinh ra sđđ bù vào phản ứng.
U = Eư – IưRư – (Itn – It1 )
Trang 30
- Giáo trình Máy điện
Tam giác ABC go ̣i là tam giác đă ̣c tính vì các ca ̣nh của tam giác tỉ lê ̣ với dòng
điê ̣n I. Khi I = Iđm ta có tam giác đă ̣c tinh .
́
3. Đặc tính làm việc của máy phát điện một chiều kích từ độc lập:
a) Đặc tính ngoài: U = f ( I ) It = const ; n = const
In + I
n A
It
F U V
Rdc
tải
-
+ Ukt -
U
Uo
U = f(I)
U
Uđm
It (A) Iđm 0
U (V) Uđm Uo
Iđm I
Đặc tính ngoài là đặc tính phụ thuộc giữa điện áp trên cực máy phát với dòng tải
khi It = hằ ng số , n = hằ ng số .
Để dựng đă ̣c tinh này , người ta quay rotor máy phát đế n tố c đô ̣ đinh mức , tăng
́ ̣
dòng tải đ ến I đm ứng với U đm. Tiế p đó giảm phu ̣ tải từ từ cho đế n I = 0 và ghi các số
liê ̣u cầ n thiế t. Trong quá trinh đó giữ I kt không đổ i và n không đổ i.
̀
Ta thấ y, khi I tăng, điê ̣n áp rơi trên dây quấ n phầ n ứng tăng ( IưRư ), mă ̣t khác do
tác dụng khử từ của phản ứng phần ứng nên sức điện động E giảm . Kế t quả là điê ̣n áp
U máy phát điê ̣n giảm xuố ng.
Độ biến đổi điện áp định mức là hiệu số điện áp lúc không tải (I = 0) và lúc tải
đinh mức (I =Iđm) với điề u kiê ̣n dòng điê ̣n kích từ bằ ng dòng điê ̣n kích từ đinh mức.
̣ ̣
U U ñm
Uđm% = o .100 (khi mang tải U (5 15)% Uđm so với lúc
U ñm
không tải)
Đối với máy phát một chiều kích độc lập Uđm = (5 15)%
It It = f(I)
Itđm
Ito Trang 31
- Giáo trình Máy điện
b) Đặc tính điều chỉnh: It = f( I) khi U= const , n = const
I (A) Iđm 0
It (A) Itđm Ito
I
Quan hê ̣ giữa dòng kich từ và dòng phu ̣ tải khi điê ̣n áp ở đầ u cực máy phát bằ ng
́
điê ̣n áp đinh mức và tố c đô ̣ quay của rotor khô ng đổ i go ̣i là đă ̣c tính điề u chỉnh.
̣
Đường đặc tính cho thấy : để giữ cho điện áp ở đầu cực máy phát không đổi khi
phụ tải tăng cần phải tăng dòng kích từ để tăng sđđ cảm ứng bù vào sự suy giảm do
điê ̣n áp rơi trên dây quấ n phầ n ứng ( Iư, Rư ) và tác dụng của phản ứng phần ứng .
Nghĩa là I U muố n U = const It.
Từ lúc không tải đế n lúc tải đinh mức
̣ , thường phải tăng dòng kích từ lên
(15 25)% It0.
Máy phát điện một c hiề u kich từ đô ̣c lâ ̣p đươ ̣c dùng nhiề u trong trường hơ ̣p cầ n
́
phạm vi điều chỉnh điện áp trên đầu cực máy phát rộng .
4. Máy phát điện một chiều tự kích thích : kích từ song song , kích từ nối
tiế p, kích từ hỗn hợp:
a) Điều kiê ̣n để tự kích từ:
Máy phải có từ dư (dư), nế u máy mới sử du ̣ng lầ n đầ u hoă ̣c mấ t từ dư thì
phải dùng nguồn ngoài (acquy, …) để kích từ lại.
Mạch kích từ phải nối đúng chiều , dòng kích từ phải tạo ra từ trường cùng
chiều với từ dư , nế u ngươ ̣c chiề u sẽ khử mấ t từ dư và máy phát không thành lâ ̣p đươ ̣c
điê ̣n áp.
Điê ̣n trở ma ̣ch kich từ không quá lớn để sự gia tăng của dòng kich ở mức đô ̣
́ ́
có thể xảy ra quá trình tự kích
b) Quá trình thành lập điện áp:
Máy phát kích từ song song: quay rotor máy phát tới tố c đô ̣ đinh mức , do cực
̣
từ có từ dư nên trong dây quấ n phầ n ứng sẽ cảm ứng mô ̣t sđđ nhỏ go ̣i là E dư = (2 3)%
Uđm ; Eư dư ta ̣o ra dòng điê ̣n nhỏ chạy trong dây quấn kích từ . Dòng điện này sẽ sinh
ra từ trường , nế u giữa dây quấ n kích từ và dây quấ n phầ n ứng đươ ̣c nố i đúng thì từ
trường này sẽ cùng chiề u với từ dư , từ trường tổ ng trong máy sẽ tăng lên làm cho sđđ
cản ứng tăng . Khi sđđ tăng , dòng điện do nó sinh ra chạy trong dây quấn kích từ lại
tăng và từ trường trong máy la ̣i tăng , kế t quả là sđđ cảm ứng ở đầ u cực máy phát la ̣i
tăng lên. Quá trình cứ thế tiếp diễn , sđđ ở đầ u cực máy phát tăng theo đường đặc tính
không tải có da ̣ng như đường cong từ hóa của ma ̣ch từ .
Máy phát một chiều kích từ nối tiếp : vì dây quấn kích từ được nối tiếp với
phụ tải (It = Iư = I) nên ngoài các điề u kiê ̣n về tự kí ch nói trên, để thành lập được điện
áp, mạch ngoài của máy phát một chiều kích từ nối tiếp phải khép mạch qua một điện
trở.
Trang 32
- Giáo trình Máy điện
Máy phát một chiều kích từ hỗn hợp : khi mở máy cuô ̣n kích từ nố i tiế p chưa
có tác dụng vì dòng điện I = It = 0. Quá trình thành lập điện áp xảy ra như ở máy phát
kích từ song song . Khi máy mang tải , dòng phụ tải chạy q ua dây quấ n kich từ ta ̣o nên
́
từ trường phu ̣, tùy theo cách đấu cuộn kích từ nối tiếp mà từ trường phụ có tác dụng
trơ ̣ từ hoă ̣c khử từ ảnh hưởng đế n đă ̣c tính làm viê ̣c của máy .
5. Đặc tính của máy phát một chiều kích thích song song:
a) Đặc tính ngoài: U = f(I) khi Rt = const ; n = const.
+
I (A) Iđm 0 It I
A
U (V) Uđm Uo U
F V
tải
nđm
A -
U
K thich song song
́
N Uo
Uđm
K thích đô ̣c lâ ̣p
-
I
UDC
Io Iđm In
E
I o dö
Rö
+ -
MF
S UDC
+
Khi dòng điê ̣n tài tăng, điê ̣n áp giảm nhiề u so hơn với kich từ đô ̣c lâ ̣p vì ngài ảnh
́
hưởng của phản ứng phầ n ứng và điê ̣n áp rơi trên dây quấ n phầ n ứng , sức điê ̣n đô ̣ng
còn giảm vì khi điện áp ở đầu cực máy phát giảm dòng kích từ sẽ giảm theo . Ngoài ra,
nề u tiế p tu ̣c tăng phu ̣ tải (giảm điện trở tải ) thì dòng điện tải không t ăng mà giảm
nhanh đế n mô ̣t tri ̣số I 0 thường nhỏ hơn I đm, sở di ̃ như vâ ̣y là do khi I t giảm, máy sẽ
làm việc ở tình trạng không bão hòa tương ứng với đoạn rất dốc trên đường đặc tính
không tải nên khi I t giảm một lượng nhỏ đi ện áp gỉm khá nhiều . Chính vì thế sự cố
ngắ n ma ̣ch ở đầ u cực máy phát kich từ song song không gây nguy hiể m như ở máy
́
phát kích từ độc lập.
b) Đặc tính điều chỉnh: It = f(I) khi U = const , n = const.
Trang 33
- Giáo trình Máy điện
It
I (A) Iđm 0 Itđm
It (A) Itđm Ito
Ito
It = f(I)
I
0
Iđm
Giố ng như đă ̣c tính điề u chỉnh của máy phát kích từ không đô ̣c lâ ̣p . Ở máy phát
kích thích song song khi tăng tải , điê ̣n áp su ̣t nhiề u hơn nên mức đô ̣ tăng dòng điê ̣n
kích thích phải nhiều hơn, do đó đă ̣c tính điề u chinh sẽ dố c hơn.
̉
6. Đặc tính của máy phát một chiều kích thích nối tiếp:
N
- -
MF
UDC
+
UDC
+
S
U
U = f(I)
Uđm
+
A I
MF V
tải
Đặc tính ngoài:
- Edư
I
U = f(I) khi n = const
Iđm
I (A) 0 Iđm Đặc tính ngoài máy phát thích
U (V) Edư Uđm nố i tiế p.
Dây quấ n kich thich đươ ̣c nố i tiế p với dây quấ n phầ n ứng, vì vậy số vòng dây
́ ́
của dây quấn kích thích kích từ nối tiếp ít hơn nhiều so với số vòng dây của dây quấn
kích thích kích từ song song nhưng ngược chiều lại tiết diện của dây lớn hơn 1 cách
tương ứng.
Trang 34
- Giáo trình Máy điện
Máy chỉ được kích thích khi có tải
Vì I t = Iư = I nên khi n = const chỉ còn 2 đa ̣i lươ ̣ng biế n đổ i là U và I , do đó máy
phát điện này chỉ có một đặc tính ngoài U = f( I ).
Đường đặc tính này cho thấy : đầ u tiên khi phu ̣ tải tăng do I t = I nên điê ̣n áp ở
đầ u cực MF cũng tăng tỉ lê , nhưng khi ma ̣ch từ bao hòa dù tăng dòng điê ̣n phu ̣ tải (tứ c
̣ ̃
It ) thì điện áp không tăng mà lại giảm do điện áp rơi trên dây quấn phần ứng tăng và
phản ứng phần ứng tăng
Từ trường đă c tinh cho thấ y điê ̣n áp phu ̣ thuô ̣c rấ t nhiề u dòng tải vì thế MF kich
̣ ́ ́
từ nố i tiế p ít đươ ̣c sử du ̣ng.
7. Đặc tính của máy phát một chiều kích thích hỗn hợp:
N
-
- MF
UDC
+
UDC
+
S Short shunt
+
A I
MF V
tải
-
long shunt
+
A I
MF V
tải
-
Trang 35
- Giáo trình Máy điện
MF kích từ hỗn hơ ̣p có đồ ng thời 2 dây quấ n: song song và nố i tiế p . Tùy theo
cách nối, sđđ của 2 dây quấ n kích thích có thể cùng chiề u hoă ̣c ngươ ̣c chiề u .
Khi nố i thuâ ̣n 2 dây quấ n kích thích , dây quấ n song song đóng vai trò chímh
còn dây quấn nối tiếp đóng vai trò b ù lại tác dụng của phản ứng phần ứng và điện áp
rơi trên Rư , nhờ đó mà máy có khả năng điề u chinh tự đô ̣ng đươ ̣c điê ̣n áp trong
̉ 1
phạm vi tải nhất định.
a) Đặc tính ngoài: U = f (I) khi It = const , n = const
Từ thông do cuô ̣n dây nố i
tiế p sinh ra bằ ng với từ thông
Bù đủ 0 Iđm
cầ n bù go ̣i là bù đủ.
I (A) Bù dư 0 Iđm
nt > cầ n bù gọi là bù dư.
Nố i ngươ ̣c 0 Iđm
Bù đủ Uo const U
Bù dư
(1)
U (V) Bù dư Uo > Uo
(1) Bù đủ
Nố i ngươ ̣c Uo < Uo
Uo
(1) Nố i ngươ ̣c
Nố i
ngươ ̣c
nt nt Nố i I
thuâ ̣n
ss
Khi nố i thuâ ̣n, điê ̣n áp đầ u cực đươ ̣c giữ hầ u như không đổ i .
Bù thừa, điê ̣n áp tăng khi tải tăng.
Khi nố i ngươ ̣c, dòng tải tăng, từ trường phu ̣ thuô ̣c làm giảm từ trường kích từ
nên điê ̣n áp đầ u cực máy phát giảm rấ t nhanh . Do đó , MF kich từ hỗn hơ ̣p đươ ̣c sử
́
dụng trong những trường hợp máy phải làm việc ở điều kiện bị ngắn mạch thường
xuyên như máy hàm hồ quang.
b) Đặc tính điều chỉnh:
It = f(I)
It
Nố i ngươ ̣c
Nố i thuâ ̣n
(bù bình thường)
Bù dư
I
0
Trang 36
- Giáo trình Máy điện
III. MÁY PHÁT ĐIỆN MỘT CHIỀU LÀM VIỆC SONG SONG :
Thanh cái
(bus bar)
K1 K2
V1 V2
A
A
+ - + -
F1 F2
Điề u kiê ̣n làm viê ̣c song song:
Giả sử F1 đang làm viê ̣c với thanh cái có điê ̣n áp U . muố n ghép F2 vào làm viê ̣c
song song thì F1 phải thỏa:
Cực tinh của F2 cùng cực tính F1 (nố i đúng cực vào thanh góp ).
́
E2 thực tế phải bằ ng U (sđđ của F2 phải bằng điện áp U của thanh góp).
Quay F2 với n đm, khi chưa kích thích F 2 và giả sử Edư2 = 0 thì vôn kế V 2 chỉ một
giá trị U nào đó . Sau đó tăng dầ n I t2 (dòng kích từ của F 2), nế u cực tính F 2 cùng cực
tính F1 thì vôn kế V 2 sẽ chỉ trị số giảm dần cho đến khi vôn kế V 2chỉ giá trị 0. Lúc đó
E U
Eư2 = U đóng K2, đưa F2 làm việc song song F 1. Iư2 = ö 2 = 0, rấ t thuâ ̣n lơ ̣i
Rö2
không gây tia lửa điê ̣n , nhưng F2 chưa tham gia cấ p điê ̣n cho phu ̣ tải (I1 = I ; I2 = 0).
Muố n cho F2 nhâ ̣n tải phải tăng E 2 > U (It2), vì dòng điện tổng I bên ngoài không đổ i
nên muố n giữ U của ma ̣ng điê ̣n không đổ i thì cùng với viê ̣c E2 phải đồng thời giảm
E1 (It1) ( 1 1' ; 2 2')
Muố n cắ t máy F 1 thì It2, It1 sao cho I1 = 0, I2 = Itải ngắ t K1
U
2" 1
2' 1'
I2 I1'
2 1"
I2 I1 = Itải I1
Itải
Ví dụ: Sách MĐ2 -----Trầ n Khánh Hà
Trang 37
nguon tai.lieu . vn
