dmdm
qt
P
P
M
M
K
maxmax
==
(10.29)
Ở máy dị bộ khái niệm quá tải về công suất và mô men khác nhau (vì n =
var) còn ở máy đồng bộ 2 khái niệm này trùng nhau. Cũng từ đồ thị này ta thấy
máy đồng bộ chỉ có thể làm việc ổn định ở trong phạm vi θ = 0 ÷ 90; ngoài giá trị
đó ra máy mất đồng bộ.
Tuy nhiên trong thực tế góc công tác của máy điện đồng bộ chỉ có giá trị
khoảng 35-45
0
bởi vì nếu góc công suất lớn hơn thì độ dự trữ công tác sẽ nhỏ.
10.10.5.2 Mô men ở máy cực hiện:
Trên cơ sở sơ đồ tương đương đơn giản (R = 0) và đồ thị véc tơ hình 10.36
ta có:
Icosϕ = I
q
cosθ + I
d
sinθ (10.30)
163
Hình 10.35 Đặc tính mô men của máy đồng bộ cực ẩn
M
max1
M

ϕ
θ
ψ
I
0
U
JXI
d
ϕ
θ
ψ
I
d
I
q
JXI
q
Hình 10.36 Đồ thị véc tơ đơn giản của máy đồng bộ cực hiện
X
q
I
q
= Usinθ (10.31)
X
d
I
d
= E
p
- Ucosθ (10.32)






θ−+θ=
2sin)
X
1
X
1
(U
2
1
sin
X
UE
n
m
975,0M
dq
2
d
p
(10.34)
So sánh (10.29) với (10.34) ta thấy thành phần thứ nhất là mômen của máy
cực ẩn. Giá trị mômen này phụ thuộc vào điện áp U và dòng kích từ I
kt
. Thành phần
thứ 2:

M
M
(2,1)
M
M
(
dm
max
dm
max
≈
10.10.6. Mômen đồng bộ và dao động máy
164
HÌnh 10.37 Đặc tính mô men máy đồng bộ cực ẩn
θ
M=f(θ) với U=const, f=const, E
0
=const
M
1
M
M
2
M
db
90
0
-90
0
180

với biên độ dao động quanh điểm 1 nhỏ dần và cuối cùng rôto dừng lại ở điểm 2 -
điểm có công suất cơ bằng công suất điện, ta có chế độ ổn định. Hiện tượng này gọi
là hiện tượng dao động máy. Hệ thống nghiên cứu này có quán tính và đàn hồi. Độ
đàn hồi được được biểu diễn bằng sự thừa mômen xuất hiện khi dao động. Nó
chính là nguyên nhân giữ cho máy làm việc đồng bộ. Để xác định khả năng giữ
đồng bộ của máy ta đưa ra khái niệm mômen đồng bộ và được định nghĩa như sau:
θ
=
d
dM
M
dt
db
Ứng với nó là công suất đồng bộ
θ
=
d
d
P
p
db
Mômen đồng bộ đôi khi còn được xác định như sự thừa mômen
θ
θ∆=∆
d
dM
M
.
165
(10.30)

2
’
π/2
θ
-π/2
π/2
M(p)
M
đb
E
01
E
01
>E
01
M
đb
=f(θ) với
U=const
F=const
E=const
Động cơ Máy phát
Động cơ Máy phát
a)
b) c)
Hình 10.35 Mô men đồng bộ a) Sơ đồ véc tơ,b) Đặc tính góc, c) Mô men đồng bộ
Mômen đồng bộ càng lớn (sự thừa càng nhiều) thì khả năng giữ đồng
bộ càng lớn với máy đồng bộ cực ẩn thì mômen đồng bộ có dạng hình 10.35b.
θ=
cos

=
(10.32)
Mômen đồng bộ giữ một vai trò rất quan trọng trong các trường hợp công
tác bị nhiễu. Cần lưu ý rằng ở chế độ quá độ giá trị X
s
thay đổi. Khi chú ý tới hiện
tượng xuất hiện ở chế độ quá độ ta có thể xác định độ ổn định và quá tải động. Ở
chế độ quá độ do X
s
giảm nên M
db
tăng. Đó là điều có lợi cho khả năng giữ đồng bộ
của máy.
Hiện tượng dao động máy trên đây mang tính tắt dần. Nếu khả năng tắt dần
kém hoặc muốn rút ngắn quá trình dao động người ta dùng thêm cuộn ổn định đặt
trên các mặt cực từ. Cuộn này được thực hiện như rôto ngắn mạch của máy điện dị
bộ. Sự tăng nhanh hoặc chậm của rôto so với từ trường kích từ trong cuộn ổn định
đều cảm ứng sđđ và tạo ra mômen chống lại hiện tượng gây nên hậu quả đó, kết
quả làm cho rôto chóng ổn định.
10.11. ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ
10.11.1 Tính chất động của động cơ đồng bộ
Một máy điện đồng bộ được nối với lưới điện sau khi hoà đồng bộ có thể
làm việc như máy phát hoặc như động cơ phụ thuộc vào tải. Để giải thích điều này
chúng ta sử dụng sơ đồ véc tơ máy đồng bộ cực ẩn. Giả thiết rằng hoà đồng bộ
chính xác E
p
=
U
lưới
(hình10.36). Lúc này máy chạy không tải (θ = 0) không nhận và

CP
45
4
5
E
0
u
s
IX
5
IX
4
θ
I
5
I
4
E
0
U
l
θ=0
E
0
U
l
a)
b)
c)
d)

4
. Lúc này máy làm việc như động cơ đồng bộ nhận từ lưới công suất P
4
và Q
4
(cảm kháng). Do nhận từ lưới công suất cảm kháng Q
4
không phù hợp nên ta phải
tăng dòng kích từ để máy có thể cho cosϕ =1 hoặc nhận công suất dung kháng Q
5
và công suất P
5
tác dụng ứng với điểm 5 .
Để hình dung được ảnh hưởng của kích từ ta xét ở chế độ không tải. Tại chế
độ này nếu ta chỉ tăng dòng kích từ (quá kích) thì máy sẽ phát dòng cảm kháng
(hình10.36d), còn nếu giảm dòng kích từ máy sẽ phát dòng dung kháng
(hình.10.41e). Các chế độ có thể làm việc của máy đồng bộ biểu diễn ở H.10.37.
167
jXI
E
0
cQ
U
§éng c¬ nhËn c«ng
suÊt t¸c dông vµ c«ng
suÊt dung kh¸ng
§éng c¬ nhËn c«ng
suÊt t¸c dông vµ c«ng
suÊt ph¶n kh¸ng
M¸y ph¸t nhËn c«ng



===
(10.33)
Trong đó: n - Tốc độ tức thời của rôto; dấu “-“ khi nó quay thuận chiều
quay, còn dấu “+” khi quay ngược chiều quay. Khi n = 0 thì f
M
= f
1
= 50H
Z
. Một
mômen biến đổi với tần số như vậy thì do rô to có quán tính lớn sẽ không chuyển
động. Có thể nói gọn lại là máy điện đồng bộ không có mômen khởi động (M
tb
=
0). Do đó ta phải tìm cách khởi động động cơ đồng bộ.
a-Khởi động bằng máy ngoài
Thực chất của quá trình này là đồng bộ hoá hay tự đồng bộ. Ta dùng một
máy lai ngoài (động cơ dị bộ, hoặc động một chiều,...) quay rôto động cơ đồng bộ
tới tốc độ cần thiết để hoà vào lưới. Phương pháp này có nhược điểm là cần dùng
một động cơ ngoài nên tốn kém vì vậy ít được dùng.
168
M
T
M
M
tb
=0
Hình 10.38 Mô men máy đồng bộ khi rô to không quay

điện trở này lại tạo ra một hiện tượng khác gọi là hiện tượng Gorgesa. Bản chất
hiện tượng này như sau:
- Từ trường quay của stato làm xuất hiện dòng xoay chiều ở mạch kích từ có
tần số:

sf
60
)nn(p
f
1
tt
2
=
−
=
(10.34)
Dòng biến đổi này tạo ra một từ trường biến đổi mà theo nguyên tắc ta có thể
tách ta làm 2 từ trường quay bằng nhau có cùng tốc độ nhưng chiều quay ngược
nhau. Một từ trường quay có chiều quay cùng chiều rôto còn từ trường kia ngược
chiều (xem động cơ dị bộ 1 pha). Tốc độ 2 từ trường đó so với rôto như sau:
Từ trường cùng chiều quay rôto:
p
f60
n
2
q2
=
(10.35)
Từ trường ngược:
p