149
PHẦN V: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ

Máy điện đồng bộ ( MĐĐB) được sử dụng trong công nghiệp làm máy phát điện đồng bộ
(MPĐĐB), động cơ điện đồng bộ(ĐCĐĐB), máy bù đồng bộ(MBĐB). Chẳng hạn như các tổ máy
phát điện trong nhà máy phát thuỷ điện Sông Đà, Đa Nhim, nhà máy phát nhiệt điện Uông Bí, Phả
Lại,Phú Mỹ,…ở nước ta. Các động cơ điện đồng bộ dùng trong các nhà máy sản xuất xi măng, giấy,
hoá chất. Các máy bù đồng bộ thường đặt ở gần các trung tâm công nghiệp lớn để phát ra công
suất phản kháng bù hệ số công suất cos

cho lưới điện .
Các động cơ đồng bộ công suất nhỏ (đặc biệt là các động cơ kích từ bằng nam châm vónh
cửu) cũng được dùng rất rộng rãi trong các trang bò tự động và điều khiển.

CHƯƠNG 1 : ĐẠI CƯƠNG VỀ MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ

Mục tiêu:
 Sinh viên hiểu kết cấu, nguyên tắc hoạt động của máy điện đồng bộ
 Đọc và hiểu được ý nghóa các trò số đònh mức của MĐĐB ghi trong sổ
tay kỹ thuật hoặc trên nhãn máy
 Ứng dụng tính toán các thông số kỹ thuật đặc trưng cho MĐĐB

I. KẾT CẤU CHUNG CỦA MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ

1. CÁC LOẠI MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ(MĐĐB)
Theo chức năng, có thể chia MĐĐB thành ba loại chủ yếu sau:
a. Máy phát điện đồng bộ
Máy phát điện đồng bộ thường được kéo bởi tuabin hơi hoặc tuabin nước.
Máy phát tuabin hơi có tốc độ quay cao, do đó được chế tạo theo kiểu cực ẩn
và có trục máy đặt nằm ngang(kết cấu cực ẩn và cực lồi sẽ được đề cập tơí ở phần

2. KẾT CẤU CỦA MĐĐB
Kết cấu chung của máy điện đồng bộ bao gồm những phần chi tiết như sau:
a. Stato

Stato của máy điện động bộ bao gồm lõi thép(thép kỹ thuật điện tương tự
như trong máy điện không đồng bộ), trong có đặt dây quấn ba pha và thân máy,
nắp máy. Lõi thép stato được ép bằng các lá tôn silic dầy 0,5 mm, hai mặt có phủ
sơn cách điện. Dọc chiều dài lõi thép stato cứ cách khoảng 3
 6 cm lại có một
rãnh thông gió ngang trục, rông 10 mm. Nó được đặt cố đònh trong thân máy. Trong
các máy động bộ công suất trung bình và lớn, thân máy được chế tạo theo kết cấu
khung thép, mặt ngoài bọc bằng các tấm thép dát dầy. Thân máy phải thiết kế và
chế tạo để sao cho trong nó hình thành hệ thống đường thông gió, làm lạnh máy
điện. Nắp máy cũng được chế tạo từ thép tấm hoặc từ gang đúc. Ở các máy đồng
bộ công suất trung bình và lớn, ổ trục không đặt ở nắp máy mà ở giá đỡ ổ trục đặt
cố đònh trên bệ máy.

b. Rôto
MĐĐB có hai loại rôto :rôto kiểu cực ẩn và rôto kiểu cực lồi
 Rôto kiểu cực ẩn. Rôto kiểu cực ẩn làm bằng thép hợp kim chất lượng cao,
được rèn thành khối hình trụ, sau đó gia công và phay rãnh để đặt dây quấn kích từ.
Phần không phay rãnh của rôto hình thành mặt cực từ. Mặt cắt ngang trục lõi thép
rôto như hình 1.
Các máy điện đồng bộ hiện đại cực ẩn thường được chế tạo với số cực 2p = 2,
tốc độ quay của rôto là 3000 vg/ph và để hạn chế lực ly tâm, trong phạm vi an toàn
đối với thép hợp kim chế tạo thành lõi thép rôto, đường
kính D của rôto không vượt quá 1,1
 1,15 m. Để tăng công
suất máy, chỉ có thể tăng chiều dài l của rôto. Chiều dài
tối đa của rôto vào khoảng 6,5 m.

thành các khối lăng trụ và lõi thép này thường không trực tiếp lồng vào trục máy
mà được đặt trên giá đỡ của rôto. Giá này lồng vào trục máy. Cực từ đặt trên lõi
thép rôto được ghép bằng những lá thép dày 1
 1,5 mm.
Việc cố đònh cực từ trên lõi thép được thực hiện nhờ đuôi hình T(một kiểu
chi tiết ghép nối cơ khí) hoặc bằng các bulông xuyên qua mặt cực và ghép chặt vào
lõi thép rôto.
Dây quấn kích từ được chế tạo từ dây đồng trần tiết diện chữ nhật quấn uốn
theo chiều mỏng thành từng cuộn dây. Cách điện giữa các vòng dây là các lớp
mica hoặc amiăng. Các cuộn dây sau khi đã gia công được lồng vào các thân cực.
Dây quấn cản (trường hợp máy phát động bộ) hoặc dây quấn mở máy
(trường hợp động cơ đồng bộ) được đặt trên các đầu cực. Các dây quấn này giống
như dây quấn kiểu lồng sóc của máy điện không đồng bộ, nghóa là làm bằng các
thanh đồng đặt vào rãnh, các đầu cực và được nối hai đầu bởi hai vòng ngắn mạch .
Dây quấn mở máy chỉ khác dây quấn cản ở chỗ điện trở các thanh dẫn của
nó lớn hơn.

Stato của máy đồng bộ cức lồi có cấu tạo tương tự như stato của máy
đồng bộ
cực ẩn.

Hình 1.2. Cực từ của máy đồng bộ cực lồi
1. Lá thép cực từ; 2.Dây quấn kích thích;
3. Đuôi hình T; 4. Nêm; 5. Lõi thép rôto
Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn
Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn
Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM

( bằng động cơ sơ cấp)

và cho dòng điện kích từ
(
một chiều
)
vào
dây quấn kích từ sẽ tạo nên
từ trường rôto. Từ trường này
cắt qua dây quấn phần ứng (stato)
và cảm ứng trong đó sức điện đồng
xoay chiều hình sin, có trò số hiệu dụng
E
o
= 4,44.f.w
1
.k
dq
.
o
. Trong đó: E
o
,
w
1
,k
dq


C

E
A
E
B
E
C +

_
n

Hình 13. nguyên tắc MPĐ
Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn
Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn
Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM

153
2. ĐỒNG CƠ ĐIỆN ĐỒNG BỘ(ĐCĐĐB)
Kết cấu ĐCĐĐB tong tự MPĐĐB. Khi hoạt động, nếu ta đưa dòng xoay chiều vào
dây quấn stato và dòng kích từ 1 chiều vào dây quấn kích từ rôto, thì từ trừơng quay 3pha
phía stato cắt qua dây quấn rôto có dòng 1 chiều . tacù động củatừ trường stato và dòng
trong dây quấn kích từ rôto tạo nên lực điện từ và mômen quay làm rôto quay. Điều chỉnh

Công suất tác dụng :P
đm
=
3
U
đm
I
đm
cos
đm
(W, KW)
Công suất phản kháng Q
đm
=
3
U
đm
I
đm
sin
đm
(VA,KVA)
Hiệu suất
đm


Đối với ĐCĐB, Công suất ĐCĐB là công suất cơ trên trục động cơ hay công
suất tác dụng của động cơ điện đồng bộ(thường ghi trên nhãn máy): P
đm
= 3

lượng máy…
Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn
Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn
Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM

154

***
CÂU HỎI
1.
Máy điện đồng bộ có mấy loại phân theo kết cấu và chức năng ?
2.
Nguyên lý làm việc của máy điện đồng bộ là gì ?
3.
Các trò số đònh mức của máy điện đồng bộ là gì và ý nghóa của chúng ?
4.
Lõi thép rotor của máy điện đồng bộ có thể chế tạo bằng khối thép rèn hoặc
bằng các lá thép dày mà không cần phải dùng đến tôn silic như ở lõi thép
stato có được không ? Vì sao ?
5. Thử vẽ cách nối các cuộn dây của cực từ trong máy đồng bộ cực ẩn và cực lồi
?

BÀI TẬP ỨNG DỤNG
BÀI TẬP 1
Máy phát điện đồng bộ ba pha cực ẩn có P
đm
= 30 MW, U
đm
= 10,5 kV,
cos

đm

.
Tốc độ quay của rotor bằng tốc độ đồng bộ:
n = n
1
=
p
f
.
60

Công suất biểu kiến của máy phát được tính theo công thức:
S
đm
=
2
đm
2
đm
QP 

Hiệu suất máy phát điện:

=
1
đm
P
P


= 2,064 (kA).
2/ Công suất biểu kiến của máy phát:
Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn
Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn
Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM

155
S
đm
=
đm
đm
cos
P

=
8,0
30
= 37,5 (MVA).
Công suất phản kháng của máy phát:
Q
đm
= S
đm
. sin
đm

= 37,5.0,6 = 22,5 (MVAr).
sin
đm


/Y,
đm

= 0,85, cos
đm

= 0,8, f = 50 Hz. Tính:
1.
Tính dòng điện đònh mức, công suất cơ, mômen cơ động cơ sơ cấp.
2. Tính công suất phản kháng máy phát khi cos

= 0,8 (trễ pha khi tải có tính
điện cảm, sớm pha khi tải có tính dung).

Bài 2
Một máy phát điện đồng bộ ba pha cực ẩn đấu sao, S
đm
= 10000 kVA; U
đm
=
6,3 kV; f = 50 Hz; cos
đm

= 0,8; số đôi cực p = 2; điện trở dây quấn stato R =
0,04

; điện kháng đồng bộ xem như không đáng kể; tổn hao kích từ

P

= 0,8, tiêu thụ dòng điện bằng đònh mức. Tính dòng điện, công suất
tác dụng và phản kháng của tải.
Bài 4
Một động cơ điện không đồng bộ rotor dây quấn stato nối hình tam giác,
điện áp lưới 220 V; f = 50 Hz. Số liệu động cơ: p = 2 đôi, dòng điện tiêu thụ I
1
= 21
A, cos
1

= 0,82;

= 0,837; s = 0,053.
Tính tốc độ động cơ, công suất điện động cơ tiêu thụ P
1
, tổng các tổn hao,
công suất cơ hữu ích P
2
và mômen quay động cơ.

***
Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn
Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn
Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM