Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009

187
BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 6

CHƯƠNG 06
MÁYPHÁTĐIỆNĐỒNGBỘ3PHA

Máy phát điện đồng bộ hay máy phát điện xoay chiều là thiết bị biến đổi cơ năng thành
điện năng. Máy phát điện xoay chiều được chế tạo theo loại một pha hay ba pha, là thành phần
chủ yếu trong hệ thống truyền tải và cung cấp điện năng.
Ngày nay các máy phát điện công suất lớn có công suất vài trăm MVA với nguồn cơ năng
dùng thủy lực hình thành các nhà máy thủy điện cung cấp cho khu vực hay quốc gia. Các má
y

phát điện có công suất nhỏ từ 10KVA đến 1MVA , với nguồn cơ năng là động cơ nổ Diessel, hình
thành các nhà máy nhiệt điện nhỏ hay các tổ động cơ máy phát dự phòng cho các nhà máy, xí
nghiệp công nghiệp.
Máy phát điện còn có khả năng đấu vận hành song song (hòa đồng bộ ) để nâng công suất
cấp đến tải, hay dùng làm máy bù dùng nâng cao hệ số công suất. Với khả năng và phạm vi sử
dụng rộng rãi của m
á
y phát, các chuyên-viên kỹ-thuật cần nắm vững các nguyên lý cơ bản; để
thuận lợi trong công tác vận hành và bảo quản.

6.1.CẤU TẠO CỦA MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ:
HÌNH H6.1: Kết cấu của rotor cực từ lồi, 2p = 4
Rotor chưa được đóng vào trục.
Trên rotor đã có quấn dây quấn kích thích.

HÌNH H6.2: Hình dạng của rotor cực từ lồi sau khi đã đóng trục.Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009

188
BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 6

HÌNH H6.3: Hình dạng của rotor cực từ ẩn , rotor chưa được quấn dây.
HÌNH H6.4: Hình dạng của rotor cực từ ẩn , dây quấn rotor đang được sửa chửa. Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009

189
BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 6

 STATOR: còn được gọi là phần ứng, kết cấu của stator máy phát điện xoay chiều
HÌNH H6.5: Dây quấn stator máy phát đang được thi công.HÌNH H6.6: Stator máy phát đang được bảo trì.Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009

190
BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 6

Ngày nay để khắc phục nhược điểm của hệ thống vành trượt và chổi than, các máy
phát (sử dụng động cơ sơ cấp là động cơ nổ) thường được chế tạo theo dạng “ brushless”
không chổi than. Muốn cấp nguồn một chiều vào cho phần cảm ta phải dùng thêm một máy
phát điện đầu trục. Liên kết giữa máy phát chính và máy phát điện đều trục được mô tả như sau:

 Máy phát điện đầu trục cũng là máy phát điện xoay chiều ba pha.
 Phần ứng của máy phát điện đầu trục được ghép đồng trục với phần cảm của máy phát
chính. Cả hệ thống này được quay bởi động cơ nổ sơ cấp.
 Phần cảm của máy phát đầu trục được bố trí cố định bên ngoài, tương tự như phần ứng
của máy ph
át chính. Phần cảm của máy phát đầu trục cũng được cấp nguồn áp một chiều để tạo
ra từ trường kích thích (loại một chiều). HÌNH H6.7: Kết cấu vành trượt và chổi than trên stator.Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009

191
BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 6
 Khi phần cảm của máy phát đầu trục tạo ra từ trường kích thích và động cơ nổ sơ cấp
quay phần ứng của máy phát đầu trục . Các pha dây quấn trên phần ứng máy phát đầu trục hình
thành các sức điện động cảm ứng .

 Điện áp 3 pha phát ra từ phần ứng của máy phát đầu trục được chỉnh lưu bằng mạch
cầu diode bán dẫn để trở thành nguồn một chiều cấp vào dây quấn của phần cảm máy phát chính.

BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 66.1.3. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ:

Với nội dung tóm lược về cấu tạo
máy phát điện đồng bộ như vừa trình bày
trong các mục trên, tùy thuộc vào phương
pháp cấp dòng kích thích một chiều vào
dây quấn phần cảm ta có các dạng máy
phát kích thừ trực tiếp, và máy phát điện
có máy phát kích từ đầu trục.

Sơ đồ nguyên lý của mỗi loại được
trình bày lần lượt trong các hình H6.9 và
H6.10. Trong hình H6.11 trình bày cấu tạo
của nửa bộ chỉnh lưu câu dùng chỉnh lưu
dòng xoay chiều 3 pha từ phần ứng máy
phát điện đầu trục thành nguồn một chiều
để cấp vào phần cảm của máy phát chính. HÌNH H6.9: Sơ đồ nguyên lý máy phát điện đồng bộ
(loại kích từ trực tiếp)

HÌNH H6.10: Sơ đồ nguyên lý máy phát điện đồng bộ (loại không chổi than, dùng máy phát đầu trục.)




. Vì từ thông tạo bởi dây
quấn kích thích không biến thiên theo thời
gian, nên vector cảm ứng từ tạo bởi phần cảm
của máy phát có biên độ không thay đổi. Do
đó khi dùng động cơ sơ cấp quay phần cảm
tròn đều với tốc độ
11
n.2
, từ trường tạo
bởi phần cảm chuyển động tròn đều cho ta
hình ảnh của từ trường quay tròn.

Giả sử tại lúc bất kỳ ta xét từ thông xuyên qua bộ dây quấn AX . Gọi
 là góc hợp bởi phương
của trục bộ dây AX với vector cảm ứng từ tạo bởi phần cảm, ta có kết quả như sau:

 cos.A.B
AX
(6.1)

Trong đó A là tiết diện của bộ dây AX và B là cảm ứng tử tạo bởi phần cảm, thay thế tích
số
m
A.B 
và
t
1


thông biến thiên theo thời gian qua các bộ dây AX, BY, CZ . Nói một cách khác từ trường phần
cảm quét qua các bộ dây quấn sẽ hình thành các sức điện động cảm ứng trên mội bộ dây. Áp
dụng công thức Faraday ta có các kết quả sau: 



dt
tcos.d
.K.N
dt
d
.K.Ne
1m
dqpha
AX
dqphaAX





Hay:



tsin K.Ne
11mdqphaAX

120

HÌNH H6.12: Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009

194
BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 6QUAN HỆ GIỮA TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ SƠ CẤP VÀ TẦN SỐ NGUỒN ĐIỆN PHÁT RA:

Từ mô hình trình bày trong hình H6.12 với số cực 2p = 2 cực, ta có nhận xét như sau:

Giá trị vận tốc góc
11
n.2
đầu tiên được tạo bởi động cơ sơ cấp.
Tuy nhiên trong các quan hệ (6.5) đến (6.7) vai trò của
1

trở thành tần số góc của
nguồn áp sinh ra trên các bộ dây quấn stator của máy phát. Tại lúc này ta có :

f.2
1

(6.8)


(6.10) được viết lại như sau : 1
p.n
f
60

(6.11)
THÍ DỤ 6.1:

Máy phát điện đồng bộ 3 pha có 2p = 4 cực muốn phát ra nguồn áp có tần số là 50 Hz thì
động cơ sơ cấp cần có tốc độ quay là: 1
60.f 60 50
n 1500 voøng / phuùt
p2



 

 Trường hợp muốn máy phát ra nguồn áp có tần số 60 Hz động cơ sơ cấp cần tăng tốc đến
giá trị sau:



(6.13)

Trong đó K
dq
là hệ số dây quấn của mỗi pha dây quấn. Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009

195
BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 6

Biểu thức sức điện động hiệu dụng của mỗi pha dây quấn còn được trình bày theo quanhệ: 1
pha pha dq m
p.n
E 4, 44. .N .K .
60






Hay:

pha dq


pha E 1 m
EK.n.
(6.16)
Tóm lại Sức điện động mỗi pha tỉ lệ thuận với hai thông số: từ trường 
m
kích thích của phần
cảm và tốc độ quay n
1
của động cơ sơ cấp.

Tần số f của sức điện động pha tỉ lệ thuận với : số đôi cực p của máy phát và tốc độ
quay n
1
của động cơ sơ cấp.

THÍ DỤ 6.2:

Cho máy phát điện đồng bộ 3 pha có 2p = 4 cực và sức điện động pha là E
pha
= 380 V khi
phát tại tần số 60 Hz .
Bây giờ muốn máy phát cấp sức điện động pha vẫn là E
pha
= 380 V nhưng tần số là 50 Hz
ta cần phải điều chỉnh các thông số nào của máy phát.


Như vậy khi chuyển chế độ làm việc của máy phát từ trạng thái phát ra nguồn áp tần số
60Hz sang trạng thái phát nguồn áp tần số 50 Hz, ta cần giảm tốc độ quay của động cơ sơ cấp.
Ngoài ra muốn đảm bảo điều kiện duy trì sức điện động hiệu dụng pha E
pha
= 380 V; theo quan hệ
(6.16) ta phải điều chỉnh thay đổi từ thông kích thích. Xét tỉ số sau: pha2
12 max 2
pha1 11 max 1
E
n.
1
En.



hay
11
max 2 max 1 max 1
12
n
.1,2.
n

 




đồ vẽctor phase như sau (hình H6.13).

 Vẽ vector đặc trưng cho từ trường
kích thich tạo bởi phần cảm (
m
).

 Vector đặc trưng cho sức điện
động pha E
pha
, chậm pha 90
o
so với từ
thông (
m
).

 Vì tải thuần trở dòng phần ứng
trùng pha với sức điện động. Dòng điện
này hình thành từ thông ứng (
ư
) trùng
pha với nó.


Vậy từ thông phần cảm và phần ứng có phương vuông góc với nhau . Kết quả của sự
tương tác này làm từ thông phần cảm có thay đổi và ảnh hưởng đến giá trị của sức điện động sinh
ra trên mỗi pha. Vì phương của các từ thông này vuông góc với nhau, ta nói phản ứng phần ứng
là dạng khử từ ngang trục.


góc 90
0
. Vậy từ thông phần cảm và phần
ứng ngược hướng với nhau . Tóm lại từ thông phần ứng có khuynh hướng khử từ thông phần cảm. Vì hướng của các từ
thông ngược nhau, ta nói phản ứng phần ứng là dạng khử từ dọc trục.
Vkt
+
-
+
-
R
I
I
kt
I
max

max

ö

pha
E
pha


197
BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 6

6.3.3.PHẢN ỨNG PHẦN ỨNG VỚI TẢI THUẦN DUNG :

Tương tự như các nội dung đã
khảo sát trong các mục trên, với tải
thuần dung mạch tương đương trình
bày trong hình H6.15; các vector từ
thông và điện áp được xây dựng
tuần tự theo qui trình như sau:

 Vẽ vector đặc trưng cho từ
trường kích thich tạo bởi phần cảm
(
m
).

 Vector đặc trưng sức điện
động chậm pha 90
o
so với từ thông

 Vì tải thuần dung, dòng qua
phần ứng sớm pha 90
o
so với sức
điện động . Dòng điện này tạo thành
từ thông ứng(

 
   (6.17)

pha t pha
VZI


(6.18) Vkt
+
-
+
-
C
I
I
kt
I
max

max

ö

pha
E
pha
E

BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 6

6.4.ĐỘ THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ:

Khi vận hành máy phát điện, trước tiên cần điều chỉnh tốc độ động cơ sơ cấp tương thích
với số cực để tạo được tần số đúng yêu cầu và duy trì tốc độ quay không đổi để tần số ổn định.

Kế tiếp điều chỉnh dòng một chiều cấp vào phần cảm có giá trị phù hợp để tạo các áp pha
trên bộ dây quấn stator có giá trị bằng đúng định mức. Điều chỉnh thay đổi dòng kích từ cấp vào
dây quấn phần cảm làm thay đổi giá trị của điện áp ra trên stator. Áp pha lúc không tải chính là
sức điện động cảm ứng E
pha
sinh ra trên mỗi pha dây quấn.

Khi máy phát mang tải , nếu duy trì không điều chỉnh thay đổi dòng kích từ, áp pha trên mỗi
pha tải lúc vận hành có giá trị là V
pha
. Giá trị này khác với áp pha lúc không tải. Độ chênh lệch giá
trị giữa E
pha
và V
pha
được gọi là độ thay đổi điện áp của máy phát.

Gọi V là độ thay đổi điện áp và V% là phần trăm độ thay đổi điện áp, ta có các định
nghĩa như sau: pha pha
VE V 

EV.cosR.IV.sinX.I
(6.21)

Hay:


pha
pha pha pha pha S pha
EV.cosR.Ij.V.sinX.I

 
(6.22)

Khi tính được E
pha
và biết trước U
pha
ta xác định V hay V% theo (6.19) hay (6.20).
pha
E

pha
R
S
j.X
pha
V

t
Z

p
h
a
R
.
I
S
p
h
a
X .
I

HÌNH H6.17:
Giản đồ vector dùng xác định độ thay đổi điện áp với tải có tính cảm Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009

199
BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 6 6.4.2. ĐỘ THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP KHI TẢI CÓ TÍNH DUNG:
Tương tự với tải có tính dungf giản đồ vector được vẽ từ mạch tương đương 1 pha trình
bày trong hình H6.18. Từ giản đồ vector hình H6.18, khi chọn dòng I
pha






.
a./ Tính độ thay đổi điện áp khi máy phát đầy tải với điện áp cấp đến tải bằng định mức.
Biết HSCS tải là 0,8 trễ.

b./ Tính lại câu a, nếu HSCS tải là 0,8 sớm.

CHÚ Ý:
Với máy phát điện đồng bộ các thông số định mức gồm:

Công suất biểu kiến định mức
dm
S
: là công suất biểu kiến tiêu thụ trên tải được qui định
bởi nhà sản xuất .
Điện áp định mức
dm
V
: là áp dây cấp đến tải từ máy phát. Điện áp này luôn được duy
trì không đổi khi cấp đến tải . Do đó khi tải thay đổi muốn duy trì giá trị này trên tải ta cần
phải điều chỉnh thay đổi sức điện động pha của máy phát bằng cách điều chỉnh thay
đổi dòng kích thích.
Dòng điện định mức
dm
I
: là dòng dây từ máy phát cấp đến tải khi tải tiêu thụ công suất

c
o
s

p
h
a
V
.
s
i
n

ph
a
p
h
a
R .
I
S
p
h
a
X
.I

HÌNH H6.18:
Giản đồ vector dùng xác định độ thay đổi điện áp với tải có tính dung



daây pha
II (6.27)

Khi máy phát đầy tải (hay phát tải định mức) ta có : daây ñm
II (6.28)

Công suất biểu kiến định mức của máy phát được xác định theo quan hệ sau: ñm ñm ñm
S3.V.I (6.29)

GIẢI

a./ Độ thay đổi điện áp khi tải định mức và HSCS tải 0,8 trễ.

Dòng điện định mức cấp đến tải : ñm
ñm
ñm
S
30000
I78,73A
3.V 3.220

22
pha
E 127 0,8 0,4 78,73 127 0,6 1,2 78,73 

pha
E 216,43 V

Phần trăm độ thay đổi điện áp là: pha pha
pha
EV
216,43 127
V% 100 100
V 127





   







Phần trăm độ thay đổi điện áp là: pha pha
pha
EV
134,34 127
V% 100 100
V 127





   





V% 5,78 %THÍ DỤ 6.4:

Với máy phát điện có số liệu định mức cho trong thí dụ 6.3; tính lại phần trăm độ thay đổi

pha
E107,93V

Phần trăm độ thay đổi điện áp là: pha pha
pha
EV
107,93 127
V% 100 100
V 127





   





V% 15,02 % Giá trị


Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009

202
BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 6

GIẢI
Khi máy phát tại hệ số tải K
t
= 0,8 với áp định mức, dòng pha qua tải là: tñm
pha daây
ñm
K.S
0,8 30000
I I 62,984 A
3.V 3 220

  
 Các số liệu cần dùng để tính toán gồm: pha
R0,4 ;
S

EV
201,64 127
V% 100 100
V 127





   





V% 58,77 %6.5.CÁC ĐẶC TUYẾN CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ :
Máy phát điện đồng bộ có ba đặc tuyến làm việc chính:

Đặc tuyến không tải.
Đặc tuyến ngoài hay còn gọi là đặc tuyến tải.
Đặc tuyến điều chỉnh
6.5.1.ĐẶC TUYẾN KHÔNG TẢI:

Đặc tuyến không tải của máy phát điện

Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009

203
BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 6

Trong hình H6.19 trình bày các đặc
tuyến không tải khi thay đổi tốc độ động cơ sơ
cấp (tức thay đổi tần số nguồn điện phát ra).

Tương ứng với giá trị định trước của
dòng kích thích khi tăng tốc độ sức điện động
pha gia tăng và ngược lại.

Giá trị của sức điện động pha dư
thường trong phạm vi vài volt đến khoảng
10V tùy thuộc vào cấp công suất của máy
phát.

6.5.2.ĐẶC TUYẾN TẢI (ĐẶC TUYẾN NGOÀI):
Đặc tuyến tải hay đặc tuyến ngoài của
máy phát điện đồng bộ là đồ thị hay đường
biểu diễn mô tả quan hệ giữa áp pha V
pha

trên tải theo dòng điện pha I
pha
qua tải.

Đặc tuyến không tải được ghi nhận
qua thí nghiệm khi :

pha pha
VE
hay
pha pha dm
VV . Điều này dẫn đến kết quả
V0


, kết quả này có thể tìm thấy trong các thí dụ
6.3 đến 6.5. Tính chất này cho thấy tác dụng trợ từ thông kích thích bởi từ thông ứng theo phản
ứng phần ứng.
 Tóm lại khi vận hành máy phát nếu chỉ duy trì tần số không đổi và không điều chỉnh
thay đổi dòng kích thích; áp trên tải sẽ thay đổi khi dòng tải thay đổi.
Epha
Ikt
Epha dæ
Epha1
Ikt
n11
n12
n13
( n11 > n12 > n13 )
Epha2HÌNH H6.19: Đặc tuyến không tải

Epha = Vphadm
Vpha
Ipha

bng giỏ tr nh mc.

Bin phỏp ny c gi l iu
chnh kớch thớch.

c tuyn iu chnh ca mỏy
phỏt in ng b l th hay ng
biu din mụ t quan h gia dũng pha
I
pha
qua ti theo dũng in kớch I
kt
cp
vo phn cm ỏp pha trờn ti luụn
bng giỏ tr nh mc.

Trong hỡnh H6.21 trỡnh by c tuyn iu chnh vi 3 dng ti: thun tr, tớnh cm vi HSCS
0,7 tr , tớnh dung vi HSCS 07 sm.

Khi cha cp ti vo dõy qun phn ng ca mỏy phỏt, dũng kớch thớch c chnh
t sc in ng pha bng ỏp pha nh mc ca mỏy phỏt. Giỏ tr dũng kớch thớch nqy l I
kto
.
Tng ng vi ti thun tr hay tớnh cm, khi dũng ti tng duy trỡ ỏp pha luụn
bng nh mc ln dũng kớch thớch c iu chnh tng
Vi cựng giỏ tr dũng ti, ti cú tớnh cm cn tng dũng kớch thớch nhiu hn so vi
trng hp ti thun tr.
Ngc li vi ti cú tớnh dung cn gim dũng kớch thớch khi dũng ti gia tng.
c tớnh iu chnh cho ta cỏc d liu cn thit iu chnh thay i dũng kớch thớch khi
ti thay i. c tớnh ny l c s thc hin cỏc b t ng iu chnh kớch thớch mỏy phỏt

cos 1


cos 0,7 treó
cos 0,7 sụựm
pha1
I
pha2
I
kto
I
kto
I
kt
Taờng I
kt
Giaỷm I

HèNH H6.21: c tuyn iu chnh. Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009

205
BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 6 Giả sử khi hình thành được E
pha
, giá trị E

K






(6.33)
Như vậy, sức điện động pha E
pha
sinh ra lúc không tải thỏa quan hệ (6.33) và đồng thời
E
pha
cũng quan hệ với dòng kích thích I
kt
theo đặc tuyến không tải . Tóm lại điểm làm việc của
máy phát được xác định tại giao điểm của hai đặc tuyến này , xem hình H6.23.

DIỄN TIẾN CỦA QUÁ TRÌNH TỰ KÍCH

Khi động cơ sơ cấp đã quay đạt tốc độ ổn định và có giá trị bằng đúng định mức, đóng kín
mạch kích thích theo sơ đồ nguyên lý hình H6.22. Sức điện động dư xuất hiện trong dây quấn
phần ứng, quá trình bắt đầu bắt đầu khảo sát tại vị trí 1 trong hình H6.24.Với giá trị này đủ hình
thành dòng điện kích thích qua phần cảm có giá trị là I
kt1
(điểm 2 trên hình H6.24).

Khi mạch kích thích có dòng đi qua đạt giá trị là I
kt1
, theo đặc tuyến không tải sức điện động

không tải, gián tiếp phụ thuộc điện
trở VR mắc nối tiếp dây quấn phần
cảm. Khi thay đổi VR, chúng ta thay
đổi được giá trị sức điện động pha
phát ra lúc không tải.

Mặc khác, điều chỉnh thay đổi
điện áp V
dc
lấy ra sau mạch chỉnh
lưu cũng có thể thay đổi dòng kích
thích và sức điện động E
pha
không
tải.

Khi điện trở VR quá lớn làm
tăng độ dốc của đặc tuyến
kt
pha kt
CL
RVR
EI
K








phát không thay đổi khi
mang tải. pha dö
E
pha1
E
pha2
E
pha khoâng taûi
E
pha
E
kt
I
kt1
I
kt2
I
kt khoâng taûi
I

HÌNH H6.23: Các đặc tuyến trình bày quá trình tự kích.

HÌNH H6.24: Tổ máy phát dùng động cơ Diesel làm động cơ sơ cấp. Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009


Khi vận hành máy phát, ta có các thành phần công suất tác dụng sau:
P
1
: công suất cơ của động cơ sơ cấp dùng quay máy phát điện.
P
mq
: tổn hao ma sát cơ khí trên hệ thống ổ bi, quạt gió. Với máy phát điện có tần số
không đổi, tốc độ quay n
1
không đổi . Như vậy thành phần tổn hao này không đổi , vì tùy thuộc vào
tốc độ quay n
1
của hệ thống.
P
thép
: tổn hao trên lỏi thép do dòng xoáy và từ trễ.
P
J
: tổn hao đồng trên các dây quấn phần ứng và kích thích do tác dụng Joule.

22
J pha pha kt kt
P3.R.I R.I (6.34)
P
2
: công suất tác dụng cung cấp đến phụ tải. HÌNH H6.26: Mạch

THÍ DỤ 6.6:
Cho máy phát điện đồng bộ 3 pha S = 500 KVA, 2300 V (àp dây); dây quấn stator đấu Y;
Chúng ta tiến hành các phép thử máy phát và ghi nhận các kết quả như sau:

THỬ KHÔNG TẢI: Dòng kích thích I
kt
= 25 A , sức điện động dây trên phần ứng là E
d
= 1408V.

THỬ NGẮN MẠCH: Dòng kích thích I
kt
= 25A ; dòng ngắn mạch qua dây quấn là I
n
= 126A .

ĐO ĐIỆN TRỞ MỘT CHIỀU CỦA DÂY QUẤN STATOR: Cấp nguồn áp một chiều 8V vào 2 đầu bộ
dây đấu Y stator, dòng một chiều ghi nhận là 10A.

Biết điện trở xoay chiều bằng 1,25 lần điện trở một chiều. Xác định:

a./ Sức điện động pha của dây quấn phần ứng khi máy phát tải định mức, cho hệ số công suất tải
là cos
 = 0,866 trễ.
b./ Suy ra độ thay đổi điện áp khi máy phát đầy tải, GIẢI:

a/ Sức điện động pha của dây quấn phần ứng máy phát điện:

phaDC
DC
V
8
R0,4
2.I 2.10



Giá trị của điện trở pha khi vận hành trong nguồn áp xoay chiều:
phaAC phaDC
R 1,25.R 1,25 0,4 0,5

 Thành phần điện kháng đồng bộ X
s
của mỗi pha là :

22 2 2
S S phaAC
X Z R 3,7635 0,5 3,73    
Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009

210
BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 6


22
pha
E 1327,9 0,866 0,5 125,51 1327,9 0,5 3,73 125,51

pha
E1659V

b/ Xác định độ thay đổi điện áp khi máy phát đầy tải:

Từ gía trị sức điện động pha tìm trong câu a, suy ra phần trăm thay đổi điện áp khi mang
tải theo quan hệ sau:

pha pha dm
pha dm
EV
1659 1327,9
U% 100 100 24,94%
V 1327,9





  






= 10380 V. Suy ra
sức điện động pha tại I
kt
= 186 A là: day
pha
E
10380
E 5992,895 5992,9 V
33
   Dòng điện định mức của máy phát: ñm
pha ñm
daây
S
1600 1000
I 83,978 83,98 A
3.V 3 11000

 

11000
V 6350,8529 6350,85V
33
   Khi máy phát tải định mức với tải có HSCS = 0,8 trễ, sức điện động pha lúc mang tải là:

 
22
pha
E 6350,85 0,8 6350,85 0,6 71,361 83,98 11041,74 V
Phần trăm thay đổi điện áp: pha pha dm
pha dm
EV
11041,74 6350,85
U% 100 100 73,86%
V 6350,85





  