Chơng 4.
Máy phát điện đồng bộ lm việc với tải đối xứng
4.1 Đại cơng.
Chế độ tải đối xứng của máy điện đồng bộ đợc đặc trng bởi các đại lợng: U, I, I
t
,
cos

v tần số f hoặc tốc độ n.
Trong đó f = f
đm
; cos

phụ thuộc vo tải còn lại 3 đại lợng U, I, I
t
xác định cho ta các
đặc tính.
1. Đặc tính không tải U = f(I
t
) khi I = 0; f = f
đm
2. Đặc tính ngắn mạch I
n
= f(I
t
) khi U = 0; f = f
đm

3. Đặc tính ngoi U = f(I) khi I
t
= cte; f = f

Hình 4.1 Sơ đồ thí nghiệm lấy các đặc tính của máy phát điện đồng bộ
1. Đặc tính không tải.
(E = U = f(I
t
) khi I = 0 v f = f
đm
)
Hệ đơn vị tơng đối E
*
= E/E
đm
; I
t*
= I
t
/ I
tđm0
Theo sơ đồ thí nghiệm hình 4.1 Mở cầu dao
tải, quay máy phát đến tốc độ định mức, thay đổi
dòng điện kích từ ta nhận đợc đờng đặc tính
không tải, nh hình 4.2
Đờng (1) máy phát tourbin hơi, đờng (2)
máy phát tourbin nớc. Ta thấy máy phát tourbin
hơi bảo ho nhiều hơn máy phát tourbin nớc.
Khi E = E
đm
= 1 máy phát tourbin hơi có k

d
=


= I
Mạch điện thay thế v đồ thị véc tơ nh hình 4.3, ta có
4.1
d
xIjE
&&
+=
0
Khi ngắn mạch vì từ
thông


cần thiết để sinh
ra E

= E - Ix
d
= Ix


rất
bé nên mạch từ không bảo
ho do đó quan hệ I = f(I
t
)
l đờng thẳng, hình 4.4
Tỷ số ngắn mạch K.
Đây l tỷ số giữa dòng điện
ngắn mạch I

d
.I
đm
= 1/ x
đ*
Thờng x
đ*
> 1 nên K < 1, hay I
n0
< I
đm
Vậy
dòng điện ngắn mạch xác lập của máy phát điện
đồng bộ không lớn, đó l do tác dụng khử từ của
phản ứng phần ứng.
Qua hai tam giác đồng dạng OAA' v OBB' ta có:
tn
t
dm
n
I
I
I
I
K
00
==
4.4
I
t0




lớn kích thớc của máy lớn giá thnh tăng.
Thờng máy phát tourbin nớc K = 0,8 - 1,8; v tourbin hơi K = 0,5 - 1,0

Máy điện 2
17
3. Đặc tính ngoi v độ thay đổi điện áp

U
đm

Đặc tính ngoi: U = f(I) khi I
t
= Cte; cos

= Cte ; f = f
đm
Các đờng đặc tính ngoi phụ thuộc vo tính
chất tải nh hình 4.6
Dòng điện kích từ I
t
ứng với U = U
đm
, I = I
đm
,
cos = cos
đm

đm
% = (25 - 35)%
4. Đặc tính điều chỉnh I
t
= F(I) khi U = U
đm
= Cte,
cos

= Cte v f = f
đm.
Thờng cos

đm
= 0,8 (điện cảm), khi I tăng từ 0 đến
I
đm
với U = U
đm
thì dòng điện kích từ thay đổi 1,7 - 2,2
lần
5. Đặc tính tải U = f(I
t
) khi I = Cte, cos

= Cte ;
f = f
đm
Theo quan hệ trên, với các giá trị khác nhau của I v
cos

chiếu qua đặc tính ngắn mạch (2), chiếu xuống trục honh đợc điểm C.
Thì OC = I
tn
(dòng điện kích từ), dòng điện I
tn
gồm 2 phần:
Một phần BC = k
d
.F
d
khắc phục phản ứng phần ứng, vậy BC

I
đm
Một phần CB = OC - BC sinh ra E


= I
đm
.x


= AB
Nh vậy tam giác ABC có 2 cạnh AB v BC tỷ lệ với I
đm
.
Xây dựng đặc tính tải thuần cảm từ đặc tính không tải v tam giác điện kháng. Tịnh
tiến

ABC (hoặc

const
AB
AD
I
E
x
n
d
===


4.7
vì
d
k
E
E

=

nên
d
d
d
k
x
x


=



l điện kháng Pôchiê
Máy cực ẩn x
p
= (1,05 - 1,1) x



Máy cực lồi x
p
= (1,1 - 1,3) x


4.5 Tổn hao v hiệu suất
Tổn hao đồng: trên điện trở dây quấn phần ứng p
cu
= I
2
.r

Tổn hao thép: do dòng điện xoáy v từ trễ
Tổn hao kích từ: trên r
t
v tiếp xúc chổi than
Tổn hao phụ: do từ trờng tản v sự đập mạch của từ trờng bậc cao
Tổn hao cơ: ma sát ổ bị, ổ đỡ, lm mát...
Hiệu suất của máy
=
+

1
111
I
I
I
aa
aa
I
I
I
c
b
a
&
&
&
&
&
&
=
5-1
0
2
1
2
2
1
1
111
U

= 0
Dòng điện kích từ i
t
chỉ sinh ra s.đ.đ ứng với thnh phần thứ tự thuận E
0
= E
1
còn các
s.đ.đ thứ tự ngợc v không, không tồn tại E
2
= E
t0
= 0 nh vậy:
; ; 5-3
1111
ZIUE
&&&
+=
222
0
ZIU
&&
+=
000
0 ZIU
&&
+=
Từ các phơng trình 5-1; 5-2 v 5-3 ta suy ra
5-4


; Z
2
; Z
0
đã biết), muốn giải đợc tuỳ từng
trờng hợp cụ thể ta phải bổ sung thêm 3 phơng trình nữa.
5-2 Các tham số của máy phát điện đồng bộ khi lm việc ở tải không đối xứng.
1. Tổng trở thứ tự thuận Z
1
= r
1
+ jx
1

Tổng trở thứ tự thuận Z
1
chính l tổng trở của máy lúc tải đối xứng, với x
1
= x
đb
máy
cực ẩn, máy cực lồi l x
d
theo hớng dọc trục v x
q
theo hớng ngang trục.
2. Tổng trở thứ tự thuận Z
1
= r
1