CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ KÍCH TỪ
1.1.Tổng quan về công nghệ kích từ
Chức năng cơ bản của hệ thống kích từ là cung cấp dòng điện một chiều cho
cuộn dây tạo từ trường của máy điện đồng bộ. Hệ thống kích từ được điều khiển và
bảo vệ nhằm đáp ứng công suất kháng cho hệ thống thông qua sự điều khiển điện
áp bằng cách điều khiển dòng điện kích từ.
Chức năng điều khiển bao gồm việc điều chỉnh điện áp, phân bố công suất và
nâng cao tính ổn định của hệ thống. Chức năng bảo vệ là đảm bảo được khả năng
của máy điện đồng bộ, hệ thống kích từ và các thiết bị khác không được vượt qua
giới hạn.
Các yêu cầu cơ bản của hệ thống kích từ cung cấp và tự động điều chỉnh dòng
điện của máy phát đồng bộ để duy trì điện áp ở đầu ra cũng như giữ cho điện áp ở
đầu ra biến thiên trong phạm vi cho phép liên tục của máy phát.
Độ dự trữ cho tốc độ biến thiên của nhiệt độ, hư hỏng thiết bị, quá tải định
mức khẩn cấp… cần được quản lý công suất định mức trong trạng thái xác lập.
Thông thường định mức bộ kích từ biến thiên từ 2 - 3,5 KW/MVA của định mức
máy phát.
Ngoài ra hệ thống kích từ phải có khả năng đáp ứng quá độ bất ổn định với từ
trường cưỡng bức phù hợp với máy phát một cách tức thời và ngắn hạn. Khả năng
của máy phát ở đây xem như được giới hạn bởi các yếu tố:
- Hư cách điện rotor ở điện áp kích từ cao.
- Nóng rotor ở dòng điện kích từ lớn
- Nóng stator do dòng tải ở phần ứng lớn.
- Lõi bị nóng trong suốt thời gian vận hành ở trạng thái thiếu kích từ và
sinh nhiệt do mật độ từ trường cao (V/Hz)
- Giới hạn nhiệt độ có đặc tính độc lập với thời gian.
- Khả năng quá tải ngắn hạn của máy phát có thể mở rộng từ 15-60s.
Để đảm bảo sử dụng tốt nhất của hệ thống kích từ, cần biết đầy đủ khả năng
đáp ứng của máy phát ngắn hạn miễn không vượt quá giới hạn cho phép.
Hệ thống kích từ giúp cho việc điều khiển điện áp có hiệu quả và nâng cao
tính ổn định của hệ thống. Nó sẽ có khả năng đáp ứng độ bất ổn định một cách

Hệ thống kích từ xoay chiều sở dụng máy phát điện xoay chiều như là nguồn
năng lượng kích từ của máy phát chính.
Thường máy kích từ có cùng trục với trục Turbine, máy phát. Điện áp xoay
chiều ở ngõ ra của bộ kích từ được chỉnh lưu có điều khiển (SCR) hoặc không có
điều khiển (diode) để tạo ra dòng điện một chiều cần cho từ trường của máy phát.
Bộ chỉnh lưu có thể là tĩnh hoặc quay.
a. Hệ thống chỉnh lưu tĩnh
Với hệ thống chỉnh lưu tĩnh, ngõ ra một chiều cấp cho từ trường cuộn dây của
máy phát chính thông qua các vòng trượt. Khi chỉnh lưu không có điều khiển được
sử dụng, bộ điều chỉnh sẽ điều khiển từ trường của bộ kích từ xoay chiều, như thế
nó sẽ điều khiển tiếp điện áp ngõ ra của bộ kích từ.
Sơ đồ tuyến đơn giản của hệ thống kích từ chỉnh lưu máy phát xoay chiều có
điều khiển từ trường được trình bày như hình 1.
Bộ kích từ máy phát xoay chiều được kéo nhờ rotor của máy phát chính với
năng lượng từ trường được cung cấp từ bộ chỉnh lưu Thyristor. Năng lượng của bộ
điều chỉnh điện áp được cấp từ điện áp ngõ ra của bộ kích từ.
Khi bộ chỉnh lưu điều khiển Thyristor được sử dụng, bộ điều chỉnh điều khiển
trực tiếp điện áp một chiều ở ngõ ra của bộ kích từ.
Hình 1: Hệ thống kích từ chỉnh lưu máy phát điện xoay chiều
Hình 2 biểu diễn sơ đồ hệ thống chỉnh lưu có điều khiển. bộ chỉnh lưu điện áp
điều khiển việc dẫn của thyristor. Bộ kích từ của máy phát điện xoay chiều là tự
kích và sử dụng điều chỉnh điện áp tĩnh độc lập để duy trì điện áp ở ngõ ra. Vì
thyristor điều khiển trực tiếp ngõ xuất của bộ khích từ nên hệ thống này cho đáp
ứng nhanh ngay từ đầu (thời gian đáp ứng nhỏ).
Hình 2: Hệ thống kích từ chỉnh lưu có điều khiển
được cung cấp bởi máy phát xoay chiều
Ở hình 1 và 2 có 2 kiểu điều chỉnh độc lập:
- Bộ điều chỉnh xoay chiều tự động duy trì điện áp đầu cực máy phát chính
bằng với điện áp ra mong muốn.
- Bộ điều chỉnh một chiều duy trì điện áp kích từ máy phát là hằng số, xác

chiều sang một chiều, nghĩa là các loại chỉnh lưu đó chỉ có thể làm việc ở chế độ
chỉnh lưu nhận năng lượng từ lưới. Các bộ chỉnh lưu có điều khiển, không điốt
ngược có thể trao đổi năng lượng theo cả hai chiều. Khi năng lượng truyền từ lưới
xoay chiều sang tải một chiều, bộ nguồn làm việc ở chế độ chỉnh lưu nhận năng
lượng từ lưới, khi năng lượng truyền theo chiều ngược lại( nghĩa là từ phía tải một
chiều về lưới xoay chiều) thì bộ nguồn làm việc ở chế độ nghịch lưu trả năng lượng
về lưới.
1.3. Yêu cầu của công nghệ
Thiết kế bộ điều khiển kích từ cho máy phát điện xoay chiều có tham số sau:
U= 400V, I= 200A, U
kt
= 20V, I
kt
= 25A.