Giáo trình Máy điện 1

chãú. Âiãûn nàng âæåüc sæí duûng räüng raîi trong moüi laînh væûc vç caïc æu âiãøm sau: • Âiãûn nàng âæåüc saín xuáút táûp trung våïi nguäön cäng suáút låïn. • Âiãûn nàng coï thãø truyãön taíi âi xa våïi hiãûu suáút cao. • Âiãûn nàng dãù daìng biãún âäøi thaình caïc caïc daûng nàng læåüng khaïc. • Nhåì âiãûn nàng coï thãø tæû âäüng hoaï moüi quaï trçnh saín xuáút, náng cao nàng suáút lao âäüng. Âiãûn nàng tuy âæåüc phaït hiãûn cháûm hån caïc nàng læåüng khaïc, nhæng våïi viãûc phaït hiãûn vaì sæí duûng âiãûn nàng âaî thuïc âáøy caïch maûng khoa hoüc cäng nghãû tiãún nhæ vuî baîo sang kyî nguyãn âiãûn khê hoaï vaì tæû âäüng hoaï. Vaìo cuäúi thãú kyí 19, ngaình kyî thuáût âiãûn tæí ra âåìi vaì giæîa thãú kyí 20 chãú taûo âæåüc linh kiãûn âiãûn tæí cäng suáút coï âiãöu khiãøn, tæì doï âiãûn tæí cäng suáút phaït triãùn âaî thuïc âáøy vaì laìm thay âäøi táûn gäúc rãù laînh væûc kyî thuáût âiãûn. Kyî thuáût âiãûn vaì kyî thuáût âiãûn tæí hoaì nháûp phaït triãùn, cuìng våïi cäng nghãû thäng tin âaî âæa nãön saín xuáút xaî häüi sang giai âoaûn kinh tãú tri thæïc. Maïy âiãûn cuîng khäng âæïng ngoaìi sæû phaït triãùn âáúy. Giaïo trçnh Maïy âiãûn I naìy gäöm ba pháön : Pháön I cung cáúp caïc kiãún thæïc vãö maïy biãún aïp. Pháön II cung cáúp caïc kiãún thæïc chung vãö maïy âiãûn xoay chiãöu. Pháön III cung cáúp caïc kiãún thæïc nguyãn lyï, cáúu taûo, âàûc tênh vaì æïng duûng cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü. Giaïo trçnh Maïy âiãûn I âæåüc biãn soaûn dæûa trãn kinh nghiãûm giaíng daûy nhiãöu nàm åí nhoïm chuyãn män Âiãûn Cäng Nghiãûp - Khoa Âiãûn - Træåìng Âaûi Hoüc Baïch Khoa - Âaûi Hoüc Âaì Nàông vaì tham khaío giaïo trçnh cuía caïc træåìng baûn. Âáy laì giaïo trçnh âæa lãn maûng nhàòm giuïp cho sinh viãn chuyãn ngaình âiãûn laìm taìi liãûu tham khaío vaì hoüc táûp. Do trçnh âäü coï haûn, giaïo trçnh Maïy âiãûn I khäng traïnh khoíi thiãúu soït, xin hoan nghãnh moüi sæû goïp yï cuía baûn âoüc. Caïc yï kiãún âoïng goïp xin gåíi vãö taïc giaí åí nhoïm chuyãn män Âiãûn Cäng Nghiãûp - Khoa Âiãûn - Træåìng Âaûi Hoüc Baïch Khoa - Âaûi Hoüc Âaì Nàông. Buìi Táún Låüi 2 Âaûi Hoüc Âaì Nàông - Træåìng Âaûi hoüc Baïch Khoa Khoa Âiãûn - Nhoïm Chuyãn män Âiãûn Cäng Nghiãûp Giaïo trçnh MAÏY ÂIÃÛN 1 Biãn soaûn: Buìi Táún Låüi Chæång 0 KHAÏI NIÃÛM CHUNG VÃÖ MAÏY ÂIÃÛN 0.1 ÂËNH NGHÉA VAÌ PHÁN LOAÛI 0.1.1. Âënh nghéa. Maïy âiãûn laì thiãút bë âiãûn tæì, nguyãn lyï laìm viãûc dæûa vaìo hiãûn tæåüng caím æïng âiãûn tæ,ì vãö cáúu taûo gäöm maûch tæì (loîi theïp) vaì maûch âiãûn (dáy quáún), duìng âãø biãún âäøi caïc daûng nàng læåüng nhæ cå nàng thaình âiãûn nàng (maïy phaït âiãûn) hoàûc ngæåüc laûi nhæ âiãûn nàng thaình cå nàng (âäüng cå âiãûn), hoàûc duìng âãø biãún âäøi caïc thäng säú âiãûn nàng nhæ âiãûn aïp, doìng âiãûn, táön säú, säú pha ... 0.1.2. Phán loaûi maïy âiãûn. Maïy âiãûn coï nhiãöu loaûi vaì coï nhiãöu caïch phán loaûi khaïc nhau. ÅÍ âáy ta phán loaûi maïy âiãûn dæûa vaìo nguyãn lyï biãún âäøi nàng læåüng nhæ sau : 1. Maïy âiãûn ténh : Maïy âiãûn ténh laìm viãûc dæûa vaìo hiãûn tæåüng caím æïng âiãûn tæì, do sæû biãún âäøi tæì thäng trong caïc cuäün dáy khäng coï sæû chuyãøn âäüng tæång âäúi våïi nhau. Maïy âiãûn ténh thæåìng duìng âãø biãún âäøi caïc thäng säú âiãûn nàng nhæ maïy biãún aïp biãún âiãûn aïp xoay chiãöu thaình âiãûn aïp xoay chiãöu coï giaï trë khaïc,.. 2. Maïy âiãûn quay (hoàûc coï loaûi chuyãøn âäüng thàóng): Maïy âiãûn quay laìm viãûc dæûa vaìo hiãûn tæåüng caím æïng âiãûn tæì, læûc âiãûn tæì do tæì træåìng vaì doìng âiãûn trong caïc cuäün dáy gáy ra. Loaûi maïy náöy duìng âãø biãún âäøi daûng nàng læåüng nhæ cå nàng thaình âiãûn nàng (maïy phaït âiãûn) hoàûc ngæåüc laûi nhæ âiãûn nàng thaình cå nàng (âäüng cå âiãûn). Quaï trçnh biãún âäøi nàng læåüng náöy coï tênh thuáûn nghëch nghéa laì maïy âiãûn coï thãø laìm viãûc åí chãú âäü maïy phaït âiãûn hoàûc âäüng cå âiãûn. Så âäö phán loaûi maïy âiãûn thæåìng gàûp: 3 Maïy âiãûn quay Maïy biãún aïp Maïy âiãûn xoay chiãöu Maïy âiãûn mäüt chiãöu Maïy phaït âiãûn mäüt chiãöu Âäüng cå âiãûn mäüt chiãöu Maïy phaït âiãûn khäng âäöng bäü Âäüng cå âiãûn khäng âäöng bäü Maïy âiãûn khäng âäöng bäü Maïy âiãûn âäöng bäü Maïy phaït âiãûn âäöng bäü Âäüng cå âiãûn âäöng bäü Maïy âiãûn ténh Maïy âiãûn 0.2 CAÏC ÂËNH LUÁÛT ÂIÃÛN TÆÌ CÅ BAÍN DUÌNG TRONG MAÏY ÂIÃÛN Trong nghiãn cæïu maïy âiãûn ta thæåìng duìng caïc âënh luáût sau: âënh luáût caím æïng âiãûn tæì, âënh luáût læûc âiãûn tæì vaì âënh luáût maûch tæì. Caïc âënh luáût náöy âaî âæåüc trçnh baìy trong giaïo trçnh váût lyï, åí âáy nãu laûi nhæîng âiãøm chênh aïp duûng cho nghiãn cæïu maïy âiãûn. 0.2.1. Âënh luáût caím æïng âiãûn tæì 1. Træåìng håüp tæì thäng xuyãn qua voìng dáy biãún thiãn. Khi tæì thäng Φ = Φ(t) xuyãn qua voìng dáy biãún thiãn trong voìng dáy seî caím æïng sæïc âiãûn âäüng (sââ) e(t). Sââ âoï coï chiãöu sao cho doìng âiãûn do noï sinh ra taûo ra tæì thäng chäúng laûi sæû biãún thiãn cuía tæì thäng sinh ra noï (hçnh 0.1). Sââ caím æïng trong mäüt voìng dáy âæåüc tênh theo cäng thæïc Màõcxoen : dt de Φ−= [V] (0.1) Nãúu cuäün dáy coï N voìng, sââ caím æïng laì: dt d dt dNe Ψ−=Φ−= (0.2) trong âoï, [Wb] goüi laì tæì thäng moïc voìng cuía cuäün dáy Φ=Ψ N Φ e Hçnh 0.1 Chiãöu dæång sââ caím æïng phuì håüp våïi tæì thäng theo qui tàõc vàûn nuït chai 4 2. Træåìng håüp thanh dáùn chuyãøn âäüng trong tæì træåìng. Khi thanh dáùn chuyãøn âäüng thàóng goïc våïi âæåìng sæïc tæì træåìng (âáy laì træåìng håüp thæåìng gàûp nháút trong maïy âiãûn), trong thanh dáùn caím æïng sââ coï trë säú laì: Hçnh 0.2 Xaïc âënh sââ caím æïng theo qui tàõc baìn tay phaíi e = Blv (0.3) trong âoï : B: cæåìng âäü tæì caím [T]. l : chiãöu daìi taïc duûng cuía thanh dáùn [m]. v: täúc âäü daìi thanh dáùn [m/s] Coìn chiãöu sââ caím æïng xaïc âënh theo qui tàõc baìn tay phaíi (hçnh 0.2). 0.2.2. Âënh luáût læûc âiãûn tæì. Khi thanh dáùn mang doìng âiãûn âàût thàóng goïc våïi âæåìng sæïc tæì træåìng, thanh dáùn seî chëu mäüt læûc âiãûn tæì taïc duûng coï trë säú laì: Hçnh 0.3 Xaïc âënh læûc âiãûn tæì theo qui tàõc baìn tay traïi i f = Bil (0.4) Trong âoï, B : cæåìng âäü tæì caím, [T]. i : doìng âiãûn chaûy trong thanh dáùn, [A]. l : chiãöu daìi thanh dáùn, [m]. f : læûc âiãûn tæì âo bàòng Niuton, [N] Chiãöu cuía læûc âiãûn tæì f âæåüc xaïc âënh theo qui tàõc baìn tay traïi (hçnh 0.3). 0.2.3. Âënh luáût maûch tæì. Tênh toaïn maûch tæì. 1. Âënh luáût maûch tæì: Loîi theïp cuía maïy âiãûn laì maûch tæì. Maûch tæì laì maûch kheïp kên duìng âãø dáùn tæì thäng. Âënh luáût maûch tæì laì âënh luáût doìng âiãûn toaìn pháön aïp duûng vaìo maûch tæì. Näüi dung cuía âënh luáût doìng âiãûn toaìn pháön nhæ sau: H r ld r i1 i2 i3 (L) Hçnh 0.4 Minh hoüa âënh luáût doìng âiãûn toaìn pháön i1 N1 l1,S1 l2,S2 i2 N2 Hçnh 0.6 Maûch tæì coï khe håí khäng khê vaì hai cuäün dáy i N l(L) Hçnh 0.5 Maûch tæì âäöng nháút coï mäüt cuäün dáy 5 Nãúu laì vectå cæåìng âäü tæì træåìng do mäüt táûp håüp doìng âiãûn iH r 1, i2, ... ik, ..., in. taûo ra vaì nãúu L laì mäüt âæåìng cong kên bao quanh chuïng thç: ∫ ∑= )L( kildH rr Våïi ld r laì âäü dåìi vi phán trãn (L) .(hçnh 0.4). Dáúu cuía ik xaïc âënh theo qui tàõc vàûn nuït chai: Quay caïi vàûn nuït chai theo chiãöu ld r , chiãöu tiãún cuía vàûn nuït chai truìng våïi chiãöu doìng âiãûn ik thç doìng âiãûn ik mang dáúu dæång, coìn ngæåüc laûi láúy dáúu ám. Âënh luáût doìng âiãûn toaìn pháön aïp duûng vaìo maûch tæì âäöng nháút coï mäüt cuäün dáy nhæ hçnh 0.5, ta coï nhæ sau: H.l = Ni = F Våïi: Φ=Φμ=μ= μRS l1lBHl Váûy FNiRHl ==Φ= μ (0.5) Trong âoï: H[At/m]: Cæåìng âäü tæì træåìng trong maûch tæì. B=μH [T] : Tæì caím (máût âäü tæì thäng) trong maûch tæì. μ = μr μo [H/m]: Âäü tæì tháøm tuyãût âäúi cuía maûch tæì. μo = 4π.10-7[H/m] : âäü tæì tháøm cuía khäng khê. μr =μ /μo : Âäü tæì tháøm tæång âäúi cuía maûch tæì. L[m] : Chiãöu daìi trung bçnh cuía maûch tæì. N: Säú voìng dáy cuía cuäün dáy. I[A]: goüi laì doìng âiãûn tæì hoïa, taûo ra tæì thäng cho maûch tæì. F = Ni [At/m]: goüi laì sæïc tæì âäüng (stâ) H.l : goüi laì tæì aïp råi trong maûch tæì. S[m2] : tiãút diãûn ngang cuía maûch tæì. S l1R μ=μ [At/Wb] tæì tråí cuía maûch tæì. Cuîng aïp duûng âënh luáût doìng âiãûn toaìn pháön vaìo maûch tæì gäöm hai âoaûn coï hiãöu daìi l1 vaì l2 tiãút diãûn S1 vaì S2, hçnh 0.6, ta coï: H1.l1 - H2.l2 = N1.i1 - N2.i2 Trong âoï: H1,H2[At/m]: Cæåìng âäü tæì træåìng tæång æïng trong âoaûn maûch tæì 1, 2. l1, l2[m] : Chiãöu daìi trung bçnh cuía âoaûn maûch tæì 1, 2ì. i1.N1,i2.N2 [At]: Stâ cuía cuäün dáy 1, 2. Mäüt caïch täøng quaït, maûch tæì gäöm m âoaûn gheïp näúi tiãúp âënh luáût maûch tæì âæåüc viãút: 6 (0.6) FFiNRlH n 1k k n 1k kk m 1j j m 1j jj ===Φ= ∑∑∑∑ === μ = trong âoï, doìng âiãûn ik naìo coï chiãöu phuì håüp våïi chiãöu tæì thäng Φ âaî choün theo qui tàõc vàûn nuït chai seî mang dáúu dæång, coìn ngæåüc laûi seî mang dáúu ám; j - chè säú tãn âoaûn maûch tæì; k - chè säú tãn cuäün dáy coï doìng âiãûn. 2. Tênh toaïn maûch tæì: Viãûc tênh toaïn maûch tæì thæåìng gàûp hai loaûi baìi toaïn sau : Baìi toaïn thuáûn : Cho biãút tæì thäng Φ, tçm stâ F = Ni âãø taûo ra tæì thäng âoï. Caïch giaíi : Tiãún haình gäöm ba bæåïc sau :(xeït maûch tæì gäöm j âoaûn näúi tiãúp, tæì thäng Φ bàòng nhau åí moüi tiãút diãûn Sj trong caïc âoaûn maûch tæì ). Bæåïc 1: Tênh tæì caím mäùi âoaûn maûch tæì : Bj = Φ/Sj ; j laì chè säú tãn âoaûn maûch tæì. Suy ra cæåìng âäü tæì træåìng Hj nhæ sau: Nãúu âoaûn maûch tæì laì váût liãûu sàõt tæì, tra âæåìng cong tæì hoïa B = f(H) âãø tçm H. Nãúu âoaûn maûch tæì laì khe håí khäng khê thç H0 = B0/μo . Bæåïc 2: Suy ra stâ täøng âãø taûo ra tæì thäng Φ tæì cäng thæïc (0.6): (0.7) ∑ = = m 1j jjlHF Bæåïc 3: Tuìy theo baìi toaïn maì ta tçm âæåüc doìng âiãûn i hoàûc säú voìng dáy W. Baìi toaïn ngæåüc : Biãút stâ F, tçm tæì thäng Φ. Loaûi baìi toaïn náöy phæïc taûp. Do váût liãûu tæì coï âäü tæì tháøm μ phuû thuäüc tæì thäng Φ nãn tæì tråí Rμ cuîng phuû thuäüc Φ. Vç chæa biãút Φ nãn cuîng chæa biãút R. Phæång trçnh (0.6) tråí thaình: (Φ) (0.8). F)(Rm 1j j =ΦΦ∑ = μ Âáy laì phæång trçnh phi tuyãún, thæåìng duìng phæång phaïp gáön âuïng âãø giaíi. 0.3. CAÏC VÁÛT LIÃÛU CHÃÚ TAÛO MAÏY ÂIÃÛN Váût liãûu chãú taûo maïy âiãûn gäöm váûy liãûu cáúu truïc, váût liãûu taïc duûng vaì váût liãûu caïch âiãûn. Váût liãûu cáúu truïc laì váût liãûu âãø chãú taûo caïc chi tiãút chëu caïc taïc âäüng cå hoüc nhæ truûc, äø truûc, thán maïy, nàõp. Váût liãûu taïc duûng laì váût liãûu duìng âãø chãú taûo nhæîng bäü pháûn dáùn âiãûn vaì tæì. Coìn váût liãûu caïch âiãûn duìng âãø caïch âiãûn giæîa pháön dáùn âiãûn våïi khäng dáùn âiãûn vaì giæîa caïc pháön dáùn âiãûn våïi nhau. 0.3.1. Váût liãûu dáùn âiãûn Váût liãûu dáùn âiãûn âãø chãú taûo maïy âiãûn täút nháút laì âäöng vç chuïng khäng âàõt làõm vaì coï âiãûn tråí suáút nhoí. Ngoaìi ra coìn duìng nhäm vaì caïc håüp kim khaïc nhæ âäöng 7 thau, âäöng phäútpho. Dáy âäöng hoàûc dáy nhäm âæåüc chãú taûo theo tiãút âiãûn troìn hoàûc tiãút âiãûn chæî nháût coï boüc caïch âiãûn. Våïi nhæîng maïy coï cäng suáút nhoí vaì trung bçnh, âiãûn aïp dæåïi 1000V thæåìng duìng dáy dáùn boüc ãmay vç låïp caïch âiãûn cuía noï moíng vaì âaût âäü bãön yãu cáöu. 0.3.2. Váût liãûu dáùn tæì Váût liãûu dáùn tæì trong maïy âiãûn laì váût liãûu sàõt tæì nhæ theïp kyî thuáût âiãûn, gang, theïp âuïc, theïp reìn ... ÅÍ caïc pháön dáùn tæì coï tæì thäng biãún âäøi våïi táön säú 50Hz thæåìng duìng theïp laï kyî thuáût âiãûn daìy 0,35 ÷ 1mm, trong thaình pháön theïp coï tæì 2 ÷ 5% silêc âãø tàng âiãûn tråí cuía theïp, giaím doìng âiãûn xoaïy. Theïp kyî thuáût âiãûn âæåüc chãú taûo bàòng phæång phaïp caïn noïng hoàûc caïn nguäüi. Hiãûn nay thæåìng duìng theïp caïn nguäüi âãø chãú taûo caïc maïy âiãûn vç theïp caïn nguäüi coï âäü tæì tháøm cao hån vaì suáút täøn hao nhoí hån theïp caïn noïng. Trãn hçnh 0.7 trçnh baìy âæåìng cong tæì hoaï cuía mäüt säú váût liãûu dáùn tæì khaïc nhau. Cuìng mäüt doìng âiãûn kêch tæì, ta tháúy theïp kyî thuáût âiãûn coï tæì caím låïn nháút, sau âoï laì theïp âuïc vaì cuäúi cuìng laì gang. 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 500 1000 1500 2000 2500 3000 B H Gang Theïp âuïc Theïp KT Hçnh 0.7 Âæåìng cong tæì hoïa cuía mäüt säú váût liãûu tæì ÅÍ caïc pháön dáùn tæì coï tæì thäng khäng âäøi thæåìng duìng theïp âuïc, theïp reìn, hoàûc theïp laï. 0.3.3. Váût liãûu caïch âiãûn Váût liãûu caïch âiãûn trong maïy âiãûn phaíi coï cæåìng âäü caïch âiãûn cao, chëu nhiãût täút, taín nhiãût täút, chäúng áøm vaì bãön vãö cå hoüc. Caïch âiãûn boüc dáy dáùn chëu âæåüc nhiãût âäü cao thç nhiãût âäü cho pheïp cuía dáy dáùn caìng låïn vaì dáy dáùn chëu âæåüc doìng taíi låïn. Cháút caïch âiãûn cuía maïy âiãûn pháön låïn åí thãø ràõn vaì gäöm coï 4 nhoïm: a) Cháút hæîu cå thiãn nhiãn nhæ giáúy, luûa b) Cháút vä cå nhæ amiàng, mica, såüi thuíy tinh. c) Caïc cháút täøng håüp. d) Caïc loaûi men vaì sån caïch âiãûn. Cháút caïch âiãûn täút nháút laì mica nhæng âàõt. Giáúy, vaíi, såüi... reí nhæng dáùn nhiãût vaì caïch âiãûn keïm, dãù bë áøm. Vç váûy chuïng phaíi âæåüc táøm sáúy âãø caïch âiãûn täút hån. 8 Càn cæï âäü bãön nhiãût, váût liãûu caïch âiãûn âæåüc chia ra caïc cáúp nhæ sau: - Cáúp Y : Nhiãût âäü cho pheïp laì 900C, bao gäöm bäng, giáúy, vaíi, tå luûa, såüi täøng håüp, khäng âæåüc táøm sáúy bàòng sån caïch âiãûn. - Cáúp A : Nhiãût âäü cho pheïp laì 1050C, bao gäöm vaíi såüi xenlulä, såüi tæû nhiãn hoàûc nhán taûo âæåüc qua táøm sáúy bàòng sån caïch âiãûn. - Cáúp E : Nhiãût âäü cho pheïp laì 1200C, bao gäöm maìng vaíi, såüi täøng håüp gäúc hæîu cå coï thãø chëu âæåüc nhiãût âäü tæång æïng. - Cáúp B : Nhiãût âäü cho pheïp laì 1300C, bao gäöm caïc váût liãûu gäúc mica, såüi thuíy tinh hoàûc amiàng âæåüc liãûn kãút bàòng sån hoàûc nhæûa gäúc hæîu cå coï thãø chëu âæåüc nhiãût âäü tæång æïng. - Cáúp F : Nhiãût âäü cho pheïp laì 1550C, giäúng nhæ loaûi B nhæng âæåüc táøm sáúy vaì kãút dênh bàòng sån hoàûc nhæûa täøng håüp coï thãø chëu âæåüc nhiãût âäü tæång æïng. - Cáúp H : Nhiãût âäü cho pheïp laì 1800C, giäúng nhæ cáúp B nhæng duìng sån táøm sáúy hoàûc cháút kãút dênh gäúc silic hæîu cå hoàûc caïc cháút täøng håüp coï khaí nàng chëu âæåüc nhiãût âäü tæång æïng. - Cáúp C : Nhiãût âäü cho pheïp laì >1800C, bao gäöm caïc váût liãûu gäúc mica, thuíy tinh vaì caïc håüp cháút cuía chuïng duìng træûc tiãúp khäng coï cháút liãn kãút. Caïc cháút vä cå coï phuû gia liãn kãút bàòng hæîu cå vaì caïc cháút täøng håüp coï khaí nàng chëu âæåüc nhiãût âäü tæång æïng. Ngoaìi ra coìn coï cháút caïch âiãûn åí thãø khê (khäng khê) vaì thãø loíng (dáöu biãún aïp). Khi maïy âiãûn laìm viãûc, do taïc âäüng cuía nhiãût âäü, cháún âäüng vaì caïc taïc âäüng lyï hoïa khaïc caïch âiãûn seî bë laîo hoïa nghéa laì máút dáön caïc tênh bãön vãö âiãûn vaì cå. Thæûc nghiãûm cho biãút, khi nhiãût âäü tàng quaï nhiãût âäü laìm viãûc cho pheïp 8-100C thç tuäøi tho cuía váût liãûu caïch âiãûn giaím âi mäüt næía. 0.4. PHAÏT NOÏNG VAÌ LAÌM MAÏT MAÏY ÂIÃÛN Trong quaï trçnh biãún âäøi nàng læåüng luän coï sæû täøn hao. Täøn hao trong maïy âiãûn gäöm täøn hao sàõt tæì (do hiãûn tæåüng tæì trãù vaì doìng xoaïy) trong theïp, täøn hao âäöng trong dáy quáún vaì täøn hao do ma saït (åí maïy âiãûn quay). Táút caí caïc täøn hao nàng læåüng âãöu biãún thaình nhiãût laìm cho maïy âiãûn noïng lãn. Âãø laìm maït maïy âiãûn, phaíi coï biãûn phaïp taín nhiãût ra mäi træåìng xung quanh. Sæû taín nhiãût khäng nhæîng phuû thuäüc vaìo bãö màût laìm maït cuía maïy maì coìn phuû thuäüc vaìo sæû âäúi læu khäng khê xung quanh hoàûc cuía mäi træåìng laìm maït khaïc nhæ dáöu maïy biãún aïp... Thæåìng voí maïy âiãûn âæåüc chãú taûo coï caïc caïnh taín nhiãût vaì maïy âiãûn coï hãû thäúng quaût gioï âãø laìm maït. Kêch thæåïc cuía maïy, phæång phaïp laìm maït phaíi âæåüc tênh toaïn vaì læûa choün âãø cho âäü tàng nhiãût cuía váût liãûu caïch âiãûn trong maïy khäng væåüt quaï âäü tàng nhiãût 9 cho pheïp, âaím baío cho váût liãûu caïch âiãûn laìm viãûc láu daìi, tuäøi thoü cuía maïy khoaíng 20 nàm. Khi maïy âiãûn laìm viãûc åí chãú âäü âënh mæïc, âäü tàng thiãût cuía caïc pháön tæí khäng væåüt quaï âäü tàng nhiãût cho pheïp. Khi maïy quaï taíi âäü tàng nhiãût cuía maïy seî væåüt quaï nhiãût âäü cho pheïp, vç thãú khäng cho pheïp maïy laìm viãûc quaï taíi láu daìi. 0.5. PHÆÅNG PHAÏP NGHIÃN CÆÏU MAÏY ÂIÃÛN Viãûc nghiãn cæïu maïy âiãûn gäöm caïc bæåïc sau: 1. Mä taí caïc hiãûn tæåüng váût lyï xaíy ra trong maïy âiãûn. 2. Dæûa vaìo caïc âënh luáût váût lyï, viãút phæång trçnh toaïn hoüc mä taí sæû laìm viãûc cuía maïy âiãûn. Âoï laì mä hçnh toaïn cuía maïy âiãûn. 3. Tæì mä hçnh toaïn thiãút láûp mä hçnh maûch, âoï laì så âäö thay thãú cuía maïy âiãûn. 4. Tæì mä hçnh toaïn vaì mä hçnh maûch, tênh toaïn caïc âàûc tênh vaì nghiãn cæïu maïy âiãûn, khai thaïc sæí duûng theo caïc yãu cáöu cuû thãø. ] R R ^ 1 Âaûi Hoüc Âaì Nàông - Træåìng Âaûi hoüc Baïch Khoa Khoa Âiãûn - Nhoïm Chuyãn män Âiãûn Cäng Nghiãûp Giaïo trçnh MAÏY ÂIÃÛN 1 Biãn soaûn: Buìi Táún Låüi Pháön I MAÏY BIÃÚN AÏP Chæång 1 NGUYÃN LYÏ VAÌ CÁÚU TAÛO M.B.A 1.1 KHAÏI NIÃÛM CHUNG VÃÖ M.B.A 1.1.1. Vai troì vaì cäng duûng. Âãø dáùn âiãûn tæì nhaì maïy phaït âiãûn âãún häü tiãu thuû cáön phaíi coï âæåìng dáy taíi âiãûn (hçnh 1.1). Nãúu khoaíng caïch tæì nåi saín xuáút âiãûn âãún häü tiãu thuû låïn, mäüt váún âãö âàût ra laì viãûc truyãön taíi âiãûn nàng âi xa laìm sao cho kinh tãú nháút. ∼ MBA gèam aïp MBA tàng aïp  Z taíi âiãûn Maïy phaït âiãûn Häü tiãu thuû âiãûn Hçnh 1.1 Så âäö cung cáúp âiãûn âån giaín Ta coï, doìng âiãûn truyãön taíi trãn âæåìng dáy: I = P/(Ucosϕ) Vaì täøn hao cäng suáút trãn âæåìng dáy: ΔP = Râ I2 = RdP2/(U2cos2ϕ) Trong âoï: P laì cäng suáút truyãön taíi trãn âæåìng dáy; U laì âiãûn aïp truyãön taíi cuía læåïi âiãûn; Rd laì âiãûn tråí âæåìng dáy taíi âiãûn vaì cosϕ laì hãû säú cäng suáút cuía læåïi âiãûn, coìn ϕ laì goïc lãûch pha giæîa doìng âiãûn I vaì âiãûn aïp U. Tæì caïc cäng thæïc trãn cho ta tháúy, cuìng mäüt cäng suáút truyãön taíi trãn âæåìng dáy, nãúu âiãûn aïp truyãön taíi caìng cao thç doìng âiãûn chaûy trãn âæåìng dáy seî caìng beï, do âoï troüng læåüng vaì chi phê dáy dáùn seî giaím xuäúng, tiãút kiãûm âæåüc kim loaûi maìu, âäöng thåìi täøn hao nàng læåüng trãn âæåìng dáy seî giaím xuäúng. Vç thãú, muäún truyãön 2 taíi cäng suáút låïn âi xa êt täøn hao vaì tiãút kiãûm kim loaûi maìu ngæåìi ta phaíi duìng âiãûn aïp cao, thæåìng laì 35, 110, 220, 500kV. Trãn thæûc tãú caïc maïy phaït âiãûn chè phaït ra âiãûn aïp tæì 3 ÷ 21kV, do âoï phaíi coï thiãút bë tàng âiãûn aïp åí âáöu âæåìng dáy. Màût khaïc caïc häü tiãu thuû thæåìng yãu cáöu âiãûn aïp tháúp, tæì 0.4 ÷ 6kV, vç váûy cuäúi âæåìng dáy phaíi coï thiãút bë giaím âiãûn aïp xuäúng. Thiãút bë duìng âãø tàng âiãûn aïp åí âáöu âæåìng dáy vaì giaím âiãûn aïp cuäúi âæåìng dáy goüi laì maïy biãún aïp (MBA). 1.1.2. Âënh nghéa. Maïy biãún aïp laì thiãút bë âiãûn tæì ténh, laìm viãûc theo nguyãn lyï caím æïng âiãûn tæì, duìng âãø biãún âäøi mäüt hãû thäúng doìng âiãûn xoay chiãöu åí âiãûn aïp náöy thaình mäüt hãû thäúng doìng âiãûn xoay chiãöu åí âiãûn aïp khaïc, våïi táön säú khäng thay âäøi. 1.2. NGUYÃN LYÏ LAÌM VIÃÛC CUÍA MAÏY BIÃÚN AÏP LYÏ TÆÅÍNG Maïy biãún aïp lyï tæåíng coï caïc tênh cháút nhæ sau : 1. Cuäün dáy khäng coï âiãûn tråí. 2. Tæì thäng chaûy trong loîi theïp moïc voìng våïi hai dáy quáún, khäng coï tæì thäng taín vaì khäng coï täøn hao trong loîi theïp. 3. Âäü tæì tháøm cuía theïp ráút låïn (μ = ∞), nhæ váûy doìng tæì hoaï cáön phaíi coï âãø sinh ra tæì thäng trong loîi theïp laì ráút nhoí khäng âaïng kãø, do váûy stâ cáön âãø sinh ra tæì thäng trong loîi theïp cho bàòng khäng. Hçnh 1.2 veî så âäö nguyãn lyï cuía MBA mäüt pha hai dáy quáún. Dáy quáún 1 coï N1 voìng dáy âæåüc näúi våïi nguäön âiãûn aïp xoay chiãöu u1, goüi laì dáy quáún så cáúp. Kyï hiãûu caïc âaûi læåüng phêa dáy quáún så cáúp âãöu coï con säú 1 keìm theo nhæ u1, i1, e1, .. Dáy quáún 2 coï N2 voìng dáy cung cáúp âiãûn cho phuû taíi Zt, goüi laì dáy quáún thæï cáúp. Kyï hiãûu caïc âaûi læåüng phêa dáy quáún thæï cáúp âãöu coï con säú 2 keìm theo nhæ u2, i2 , e2, .. Âàût âiãûn aïp xoay chiãöu u1 vaìo dáy quáún så, trong dáy quáún så seî coï doìng i1. Trong loîi theïp seî coï tæì thäng Φ moïc voìng våïi caí hai dáy quáún så cáúp vaì thæï cáúp, caím æïng ra caïc sââ e1 vaì e2. Khi MBA coï taíi, trong dáy quáún thæï seî coï doìng âiãûn i2 âæa ra taíi våïi âiãûn aïp laì u2. Tæì thäng Φ moïc voìng våïi caí hai dáy quáún så cáúp vaì thæï cáúp goüi laì tæì thäng chênh. Giaí thæí âiãûn aïp u1 sin nãn tæì thäng Φ cuîng biãún thiãn sin, ta coï: tsinm ωΦ=Φ (1.3) Theo âënh luáût caím æïng âiãûn tæì, caïc sââ caím æïng e1, e2 sinh ra trong dáy quáún så cáúp vaì thæï cáúp MBA laì: )90tsin(E2)90tsin(N dt dNe 01 0 m111 −ω=−ωΦω=Φ−= (1.4) 3 )90tsin(E2)90tsin(N dt dNe 02 0 m222 −ω=−ωΦω=Φ−= (1.5) trong âoï, E1, E2 laì trë säú hiãûu duûng cuía sââ så cáúp vaì thæï cáúp, cho båíi: m1m1m11 fN44,4fN22 NE Φ=Φπ=Φω= (1.6) m2m2m22 fN44,4fN22 NE Φ=Φπ=Φω= (1.7) Tè säú biãún aïp k cuía MBA: 2 1 2 1 N N E Ek == (1.8) Hçnh 1-2. Så âäö nguyãn lyï cuía MBA mäüt pha hai dáy quáún u2 ∼ u1 i1 i2 Zt Φ Nãúu giaí thiãút MBA âaî cho laì MBA lyï tæåíng, nghéa laì boí qua suût aïp gáy ra do âiãûn tråí vaì tæì thäng taín cuía dáy quáún thç E1 ≈ U1 vaì E2 ≈ U2 : k N N E E U U 2 1 2 1 2 1 ==≈ (1.9) Nãúu boí qua täøn hao trong MBA thç: U1I1 = U2I2 Nhæ váûy, ta coï: k I I U U 2 1 2 1 == (1.10) Nãúu N2 > N1 thç U2 > U1 vaì I2 < I1 : MBA tàng aïp. Nãúu N2 I1 : MBA giaím aïp 1.3. CÁÚU TAÛO MAÏY BIÃÚN AÏP Maïy biãún aïp coï caïc bäü pháûn chênh sau dáy : loîi theïp, dáy quáún vaì voí maïy. 1.3.1. Loîi theïp MBA. Hçnh 1.3 Maûch tæì MBA kiãøu loîi: a) mäüt pha. b) ba pha (a) (b) 4 Loîi theïp MBA duìng âãø dáùn tæì thäng, âæåüc chãú taûo bàòng caïc váût liãûu dáùn tæì täút, thæåìng laì theïp kyî thuáût âiãûn coï bãö daìy tæì 0,35 ÷ 1 mm, màût ngoaìi caïc laï theïp coï sån caïch âiãûn räöi gheïp laûi våïi nhau thaình loîi theïp. Loîi theïp gäöm hai pháön: Truû vaì Gäng (hçnh 1.3). Truû T laì pháön âãø âàût dáy quáún coìn gäng G laì pháön näúi liãön giæîa caïc truû âãø taûo thaình maûch tæì kên. 1.3.2. Dáy quáún MBA. Nhiãûm vuû cuía dáy quáún MBA laì nháûn nàng læåüng vaìo vaì truyãön nàng læåüng ra. Dáy quáún MBA thæåìng laìm bàòng dáy dáùn âäöng hoàûc nhäm, tiãút diãûn troìn hay chæî nháût, bãn ngoaìi dáy dáùn coï boüc caïch âiãûn. Dáy quáún gäöm nhiãöu voìng dáy vaì läöng vaìo truû theïp. Giæîa caïc voìng dáy, giæîa caïc dáy quáún vaì giæîa dáy quáún vaì loîi theïp âãöu coï caïch âiãûn. Maïy biãún aïp thæåìng coï hai hoàûc nhiãöu dáy quáún. Khi caïc dáy quáún âàût trãn cuìng mäüt truû thç dáy quáún âiãûn aïp tháúp âàût saït truû theïp coìn dáy quáún âiãûn aïp cao âàût bãn ngoaìi. Laìm nhæ váûy seî giaím âæåüc váût liãûu caïch âiãûn. Dáy quáún MBA coï hai loaûi chênh nhæ : Hçnh 1-4. Dáy quáún Maïy biãún aïp (a)û (b)û (c)û (d)û 1. Dáy quáún âäöng tám : åí dáy quáún âäöng tám tiãút diãûn ngang laì nhæîng voìng troìn âäöng tám. Nhæîng kiãøu dáy quáún âäöng tám chênh gäöm : Dáy quáún hçnh truû (hçnh 1.4a,b), duìng cho caí dáy quáún haû aïp vaì cao aïp; Dáy quáún hçnh xoàõnû (hçnh 1.4c), duìng cho dáy quáún haû aïp coï nhiãöu såüi cháûp; dáy quáún hçnh xoaïy äúc liãn tuûcû (hçnh 1.4d), duìng cho dáy quáún cao aïp, tiãút diãûn dáy dáùn chæî nháût . 2. Dáy quáún xem keí : Caïc baïmh dáy cao aïp vaì haû aïp láön læåüt xen keí nhau doüc theo truû theïp. 5 Hçnh 1-5 Maïy biãún aïp dáöu ba pha 16000kVA/110kV 1. moïc váûn chuyãøn; 2. Sæï cao aïp 110kV; 4. Sæï trung aïp 38.5kV; 5. Sæï haû aïp 10.5kV; 7. Äúng phoìng näø; 8. Bçnh giaîn dáöu; 10. Thæåïc chè dáöu; 12. Xaì eïp gäng; 13. Bçnh huït áøm; 16. Dáy quáún cao aïp; 18. Bäü loüc âäúi læu; 22. Voî thuìng; 23.Bäü taín nhiãût; 24. Caïp cáúp âiãûn cho âäüng cå; 25. Âäüng cå quûat gioï laìm maït. 26. Bäü truyãön âäüng chuyãøn maûch. 1.3.3. Voí MBA. Voí MBA laìm bàòng theïp gäöm hai bäü pháûn : thuìng vaì nàõp thuìng. 1. Thuìng MBA: Trong thuìng MBA (hçnh 1-5) âàût loîi theïp, dáy quáún vaì dáöu biãún aïp. Dáöu biãún aïp laìm nhiãûm vuû tàng cæåìng caïch âiãûn vaì taín nhiãût. Luïc MBA laìm viãûc, mäüt pháön nàng læåüng tiãu hao thoaït ra dæåïi daûng nhiãût laìm dáy quáún, loîi theïp vaì caïc bäü pháûn khaïc noïng lãn. Nhåì sæû âäúi læu trong dáöu vaì truyãön nhiãût tæì caïc bäü pháûn bãn trong MBA sang dáöu vaì tæì dáöu qua vaïch thuìng ra mäi træåìng xung quanh. 2. Nàõp thuìng MBA : Duìng âãø âáûy trãn thuìng vaì trãn âoï coï caïc bäü pháûn quan troüng nhæ: + Sæï ra cuía dáy quáún cao aïp vaì dáy quáún haû aïp. Laìm nhiãûm vuû caïch âiãûn. + Bçnh daîn dáöu (bçnh dáöu phuû) coï äúng thuíy tinh âãø xem mæïc dáöu. 6 + ÄÚng baío hiãøm : laìm bàòng theïp, thæåìng laìm thaình hçnh truû nghiãng, mäüt âáöu näúi våïi thuìng, mäüt âáöu bët bàòng mäüt âéa thuyí tinh. Nãúu vç lyï do naìo âoï, aïp suáút trong thuìng tàng lãn âäüt ngäüt, âéa thuyí tinh seî våî, dáöu theo âoï thoaït ra ngoaìi âãø MBA khäng bë hoíng. + Läù nhoí âàût nhiãût kãú. + Råle håi duìng âãø baío vãû MBA. + Bäü truyãön âäüng cáöu dao âäøi näúi caïc âáöu âiãöu chènh âiãûn aïp cuía dáy quáún cao aïp. Âãø hiãøu roî hån vãö MBA ta xem hiình daïng bãn ngoaìi MBA ba pha hai dáy quáún cäng suáút 250kVA, âiãûn aïp 22/0.4kV cuía nhaì maïy chãú taûo Thiãút Bë Âiãûn (hçnh 1.6). Hçnh 1.6 MBA dáöu ba pha, hai dáy quáún 1.4. CAÏC ÂAÛI LÆÅüNG ÂËNH MÆÏC CUÍA MBA Caïc âaûi læåüng âënh mæïc cuía MBA qui âënh âiãöu kiãûn kyî thuáût cuía maïy. Caïc âaûi læåüng náöy do nhaì maïy chãú taûo qui âënh vaì ghi trãn nhaîn cuía MBA. 1. Dung læåüng (cäng suáút âënh mæïc) Sâm (VA hay kVA) laì cäng suáút toaìn pháön hay biãøu kiãún âæa ra åí dáy quáún thæï cáúp cuía MBA. 2. Âiãûn aïp dáy så cáúp âënh mæïc U1âm (V, kV) laì âiãûn aïp cuía dáy quáún så cáúp. 7 3. Âiãûn aïp dáy thæï cáúp âënh mæïc U2âm (V hay kV) laì âiãûn aïp cuía dáy quáún thæï cáúp khi MBA khäng taíi vaì âiãûn aïp âàût vaìo dáy quáún så laì âënh mæïc U1 = U1dm. 4. Doìng âiãûn dáy så cáúp âënh mæïc I1âm (A hay kA) vaì thæï cáúp âënh mæïc I2âm laì nhæîng doìng âiãûn dáy cuía dáy quáún så cáúp vaì thæï cáúp æïng våïi cäng suáút vaì âiãûn aïp âënh mæïc. Âäúi våïi MBA mäüt pha: dm1 dm dm1 U S I = ; dm2 dm dm2 U S I = (1.11) Âäúi våïi MBA ba pha: dm1 dm dm1 U3 S I = ; dm2 dm dm2 U3 S I = (1.12) 5. Táön säú âënh mæïc fâm(Hz). Caïc MBA âiãûn læûc coï táön säú cäng nghiãûp 50Hz. Ngoaìi ra trãn nhaîn MBA coìn ghi caïc säú liãûu khaïc nhæ: táön säú, säú pha m, så âäö vaì täø näúi dáy... 1.5. CAÏC LOAÛI MBA CHÊNH. 1. MBA âiãûn læûc âãø truyãön taíi vaì phán phäúi cäng suáút trong hãû thäúng âiãûn læûc. 2. MBA chuyãn duìng sæí duûng åí loì luyãûn kim, caïc thiãút bë chènh læu, MBA haìn ... 3. MBA tæû ngáùu duìng âãø liãn laûc trong hãû thäúng âiãûn, måí maïy âäüng cå khäng âäöng bäü cäng suáút låïn. 4. MBA âo læåìng duìng âãø giaím caïc âiãûn aïp vaì doìng âiãûn låïn âæa vaìo caïc duûng cuû âo tiãu chuáøn. 5. MBA thê nghiãûm duìng âãø thê nghiãûm âiãûn aïp cao. MBA coï ráút nhiãöu loaûi song thæûc cháút hiãûn tæåüng xaîy ra trong chuïng âãöu giäúng nhau. Âãø thuáûn tiãûn cho viãûc nghiãn cæïu, sau âáy ta xeït MBA âiãûn læûc mäüt pha hai dáy quáún. ] R R ^ 1 Âaûi Hoüc Âaì Nàông - Træåìng Âaûi hoüc Baïch Khoa Khoa Âiãûn - Nhoïm Chuyãn män Âiãûn Cäng Nghiãûp Giaïo trçnh MAÏY ÂIÃÛN 1 Biãn soaûn: Buìi Táún Låüi Chæång 2 TÄØ NÄÏI DÁY VAÌ MAÛCH TÆÌ M.B.A 2.1. KHAÏI NIÃÛM CHUNG Âãø MBA ba pha coï thãø laìm viãûc âæåüc, caïc dáy quáún så cáúp vaì thæï cáúp phaíi näúi våïi nhau theo mäüt qui luáût nháút âënh. Ngoaìi ra, viãûc phäúi håüp kiãøu näúi dáy quáún så cáúp våïi kiãøu näúi dáy quáún thæï cáúp cuîng hçnh thaình caïc täø näúi dáy quáún khaïc nhau. Hån næîa, khi thiãút kãú MBA, viãûc quyãút âënh täø näúi dáy quáún cuîng phaíi thêch æïng våïi kiãúu kãút cáúu cuía maûch tæì âãø traïnh nhæîng hiãûn tæåüng khäng täút nhæ sââ khäng sin, täøn hao phuû tàng ... Trong chæång naìy ta seî láön læåüt xeït caïc loaûi täø näúi dáy vaì maûch tæì, âäöng thåìi xeït caïc hiãûn tæåüng xaíy ra khi tæì hoaï loîi theïp vaì nãu lãn caïch tênh toaïn maûch tæì cuía MBA. 2.2. TÄØ NÄÚI DÁY MAÏY BIÃÚN AÏP Âãø nghiãn cæïu täø näúi dáy MBA, træåïc hãút ta haîy xeït kyï hiãûu caïc âáöu dáy vaì caïch âáúu dáy quáún pha våïi nhau. 2.2.1. Caïch kyï hiãûu caïc âáöu dáy C Hçnh 2.1 Âaïnh dáúu âáöu dáy MBA A X B Y C Z (b) A A UAB UCA UCA B (a) 2 Mäüt cuäün dáy coï hai âáöu táûn cuìng: mäüt âáöu goüi laì âáöu âáöu; coìn âáöu kia goüi laì âáöu cuäúi. Âäúi våïi dáy quáún mba mäüt pha : âáöu âáöu hoàûc âáöu cuäúi choün tuìy yï. Âäúi våïi dáy quáún mba ba pha : caïc âáöu âáöu vaì âáöu cuäúi choün mäüt caïch thäúng nháút theo mäüt chiãöu nháút âënh (hçnh 2.1a), nãúu khäng âiãûn aïp ra cuía ba pha seî khäng âäúi xæïng (hçnh 2.1b). Âãø âån giaín vaì thuáûn tiãûn cho viãûc nghiãn cæïu, ngæåìi ta thæåìng âaïnh dáúu caïc âáöu táûn cuìng lãn så âäö dáy quáún cuía mba våïi qui æåïc sau dáy : Âaïnh dáúu caïc âáöu dáy táûn cuìng: Cao aïp Haû aïp Trung aïp Âáöu âáöu A,B,C A,b,c Am,Bm,Cm Âáöu cuäúi X,Y,Z x.y,z Xm,Ym,Zm Trung tênh 0...r)N N(rr += (3.60) kr : hãû säú laìm tàng täøn hao do tæì træåìng taín ρ75 : âiãûn tråí suáút cuía dáy dáùn laìm dáy quáún. Âiãûn khaïng ngàõn maûch Viãûc xaïc âënh x1 vaì x2 liãn quan âãún viãûc xaïc âënh sæû pháún bäú tæì træåìng taín cuía tæìng dáy quáún. ÅÍ dáy ta xaïc âënh x1 vaì x2 gáön âuïng våïi giaí thiãút âån giaín. Xeït cho træåìng håüp dáy quáún hçnh truû (hçnh 3-8). Chiãöu daìi tênh toaïn cuía dáy quáún lσ låïn hån chiãöu daìi thæûc l cuía dáy quáún mäüt êt : Rk ll =σ (3.61) i2N2 i1N1 i2N2 i1N1 a1 a12 a2 Hx3 Hx1 Hx2 Hx x Hçnh 3-10 Tæì thäng taín kR = 0,93-0,98 : hãû säú qui âäøi tæì træåìng taín lyï tæåíng vãö tæì træåìng taín thæûc tãú (hãû säú Rogovski) Theo âënh luáût toaìn doìng âiãûn : ∫ ∑= iHdl Âäúi våïi theïp ∞=μFe , nãn HFe = 0, vç váûy : Trong phaûm vi a1 (0 ≤ x ≤ a1) : , a xiNilH 1 111x ∑ ==σ do âoï , a x l iNH 1 11 1x ×= σ Trong phaûm vi a12 (a1 ≤ x ≤ a1+a12) : ,iNNilH 112x ∑ ==σ do âoï , l iNH 112x σ = Trong phaûm vi a2 ( a1+ a12 ≤ x ≤ a1 + a12 + a2 ) : , a )aa(xiNiNilH 2 121 22113x ∑ +−+==σ ,iN a aaxiN 11 2 121 11 −−−= våïi (i1N1 = -i2N2) do âoï , a xaaa l iNH 2 212111 3x −++×= σ Xaïc âënh biãn giåïi tæì thäng taín cuía hai dáy quáún seî ráút khoï khàn, do âoï viãûc tênh toaïn riãng reî caïc tham säú x1 vaì x2 khäng thãø thæûc hiãûn âæåüc. Ta coï thãø xaïc 14 âënh x1+ x2 våïi qui æåïc biãn giåïi phán chia tæì træåìng taín cuía hai äúng dáy så cáúp vaì thæï cáúp laì âæåìng åí giæîa khe håí a12 . Goüi Dtb laì âæåìng kênh trung bçnh cuía caí hai dáy quáún vaì boí qua sæû thay âäøi âæåìng kênh theo chiãöu x thç vi phán tæì thäng caïch x mäüt khoaíng trong phaûm vi a1 : dxDHd tb1xo1 πμ=Φ moïc voìng våïi säú voìng dáy : 1 1 x Na XN = Váûy trong phaûm vi a12 tæì thäng moïc voìng våïi mäüt säú voìng dáy laì N1 voìng : dxDHd tb2xo2 πμ=Φ Tæì thäng moïc voìng våïi toaìn bäü dáy quáún 1 laì : dxD l iNNdxD a x l iNN a x tb 2 aa a 11 o1tb 1 a 0 11 o1 1 1 12 1 1 1 πμ+πμ=Ψ ∫∫ + σσ ) 2 a 3 a( l DiN 121tb1 2 1o +πμ= σ Tênh tæång tæû, ta coï tæì thäng moïc voìng våïi toaìn bäü dáy quáún 2 laì : ) 2 a 3 a( l DiN 122tb1 2 1o' 2 +πμ=Ψ σ Âiãûn khaïng ngàõn maûch : 1 ' 21 21n i f2'xxx Ψ+Ψπ=+= xn )3 aaa( l kDiNf2 2112Rtb1 2 1o ++πμπ= (3.62) Ta tháúy xn phuû thuäüc vaìo kêch thæåïc hçnh hoüc cuía caïc dáy quáún a1, a2 , a12 vaì l. Kêch thæåïc naìy âæåüc choün sao cho giaï thaình cuía maïy laì tháúp nháút. ]R R^ 1 Âaûi Hoüc Âaì Nàông - Træåìng Âaûi hoüc Baïch Khoa Khoa Âiãûn - Nhoïm Chuyãn män Âiãûn Cäng Nghiãûp Giaïo trçnh MAÏY ÂIÃÛN 1 Biãn soaûn: Buìi Táún Låüi Chæång 4 M.B.A LAÌM VIÃÛC ÅÍ TAÍI ÂÄÚI XÆÏNG Trong âiãöu kiãûn laìm viãûc bçnh thæåìng cuía læåïi âiãûn, ta coï thãø phán phäúi âãöu phuû taíi cho ba pha, luïc âoï m.b.a laìm viãûc våïi âiãûn aïp âäúi xæïng vaì doìng âiãûn trong caïc pha cuîng âäúi xæïng. Ta xeït sæû cán bàòng nàng læåüng vaì sæû laìm viãûc cuía mba trong âiãöu kiãûn âiãûn aïp så cáúp U1 = const, vaì táön säú f = const. 4.1. GÈAN ÂÄÖ NÀNG LÆÅÜNG CUÍA M.B.A Trong quaï trçnh truyãön taíi nàng læåüng qua MBA, mäüt pháön cäng suáút taïc duûng vaì phaín khaïng bë tiãu hao trong maïy. Xeït mba laìm viãûc åí taíi âäúi xæïng, sæû cán bàòng nàng læåüng dæûa trãn så âäö thay thãú chênh xaïc hçnh 4.1. x’2 r1 r’2 x1 P1 ± jQ1 P2 ± jQ2 Pât ± jQât pcu1 ± jq1 pFe ± jqm pcu2 ± jq2 Hçnh 4-2 Giaín âäö nàng læåüng mba 1U& rm 0I&1I& 'I&2− xm ' 2U&−1E&− Z’t Hçnh 4-1 Så âäö thay thãú maïy biãún aïp Goüi P1 laì cäng suáút taïc duûng âæa vaìo dáy quáún så cáúp mba: P1= m1U1I1cosϕ1 (4.1) Mäüt pháön cäng suáút naìy buì vaìo : • Täøn hao âäöng trãn âiãûn tråí cuía dáy quáún så: pcu1= m1r1I21 • Täøn hao sàõt trong loîi theïp mba : pFe = m1rmIo2 Cäng suáút coìn laûi goüi laì cäng suáút âiãûn tæì chuyãøn sang dáy quáún thæï cáúp: Pât = P1 - (pcu1 + pFe ) = m2E2I2cosΨ2 (4.2) 2 Cäng suáút åí âáöu ra P2 cuaí mba seî nhoí hån cäng suáút âiãûn tæì mäüt læåüng chênh bàòng täøn hao âäöng trãn âiãûn tråí cuía dáy quáún thæï : pcu2= m2r2I22 =m1r’2I’22: P2 = Pât - pcu2 = m2U2I2cosϕ2 (4.3) Cuîng tæång tæû nhæ váûy, ta coï cäng suáút phaín khaïng nháûn vaìo dáy quáún så cáúp: Q1= m1U1I1sinϕ1 (4.4) Cäng suáút naìy træì âi cäng suáút âãø taûo ra tæì træåìng taín åí dáy quáún så cáúp q1= m1x1I21 vaì tæì træåìng trong loîi theïp qm = m1xmIo2, pháön coìn laûi laì cäng suáút phaín khaïng chuyãøn sang dáy quáún thæï cáúp: Qât = Q1 - (q1 + qm ) = m2E2I2sinΨ2 (4.5) Cäng suáút phaín khaïng âæa âãún phuû taíi: Q2 = Qât - q2 = m2U2I2sinϕ2 (4.6) Trong âoï q2= m2x2I22 âãø taûo ra tæì træåìng taín åí dáy quáún thæï. Taíi coï tênh cháút âiãûn caím (ϕ2 > 0) thç Q2 > 0, luïc âoï Q1 > 0 vaì cäng suáút phaín khaïng truyãön tæì dáy quáún så cáúp sang dáy quáún thæï cáúp. Taíi coï tênh cháút âiãûn dung (ϕ2 < 0) thç Q2 < 0, nãúu Q1 < 0, cäng suáút phaín khaïng truyãön tæì dáy quáún thæï sang dáy quáún så hoàûc Q1 > 0, toaìn bäü cäng suáút phaín khaïng tæì phêa thæï cáúp vaì så cáúp âãöu duìng âãø tæì hoaï MBA. Sæû cán bàòng cäng suáút taïc duûng vaì phaín khaïng trçnh baìy trãn hçnh 4.2 4.2 ÂÄÜ THAY ÂÄØI ÂIÃÛN AÏP THÆÏ CÁÚP MBA Âäü thay âäøi âiãûn aïp thæï cáúp mba ΔU laì hiãûu säú säú hoüc giæîa trë säú âiãûn aïp thæï cáúp luïc khäng taíi U20 (âiãöu kiãûn U1ì = U1âm) vaì luïc coï taíi U2 . A 0 I2 U2* βUrn* βUnx* U1dm=1 P H K ϕ2 Hçnh 4-3 Xaïc âënh ΔU cuía mba ' 20 ' 2 ' 20 20 220 U UU U UUU −=−=Δ ' *2 âm1 ' 2 âm1 ' ;2âm1 U1 U U1 U UU U −=−=−=Δ (4.7) Xaïc âënh ΔU bàòng phæång phaïp giaíi têch. Goüi ' âm2 ' 2 âm2 2 I I I I ==β : hãû säú taíi cuía mba. cosϕ2: hãû säú cäng suáút cuía mba. Ta coï: *nr' âm2 ' 2 âm1 ' âm2n ' âm1 ' 2n U I I U Ir U IrBC β=== 3 *nx' âm2 ' 2 âm1 ' âm2n âm1 ' 2n U I I U Ix U IxAB β=== Tæì A haû âæåìng thàóng goïc AP xuäúng 0U’2* vaì goüi AP = n vaì CP = m, ta coï: mn1U 2' *2 −−= m 2 n1U 2 ' *2 −−≈ 2 nmU1U 2 ' *2* +=−=Δ (4.7) Tênh m vaì n, ta âæåüc : m = CK+KB = β(Unr*cosϕ2+Unx*sinϕ2) n = AH-HP = β(Unx*cosϕ2-Unr*sinϕ2) Váûy ΔU*= β(Unr*cosϕ2+Unx*sinϕ2) + β2 (Unx*cosϕ2-Unr*sinϕ2)2/2 Säú haûng sau ráút nhoí coï thãø boí qua nãn: ΔU*= β(Unr*cosϕ2 + Unx*sinϕ2) (4.8) Tênh ΔU* theo %, ta viãút laûi biãøu thæïc trãn: ΔU*% = β(unr%cosϕ2 + unx%sinϕ2) (4.9) hoàûc ΔU*% = βun%(cosϕn.cosϕ2 + sinϕn.sinϕ2) (4.10) β=1 ΔU% 1 0 0 cosϕ2 unx% unr% -unx% ϕ2> 0 cosϕ2=0.8 cosϕ2=0.8 β ΔU% 0 ϕ2< 0 cosϕ2=1 (b) Hçnh 4-4 a.Quan hãû ΔU=f(β) ⎢cosϕ 2 = const b. Quan hãû ΔU= f(cosϕ2) ⎢β = const (a) Hçnh 4.4 cho biãút caïc quan hãû ΔU = f(β) khi cosϕ2 = Cte vaì ΔU = f(cosϕ2) khi β = Cte. 4 4.3 CAÏC PHÆÅNG PHAÏP ÂIÃÖU CHÈNH ÂIÃÛN AÏP CUÍA M.B.A. Ta tháúy ΔU=f(β,cosϕ2) nhæ váûy U2 phuû thuäüc vaìo β vaì cosϕ2, âãø giæî cho U2 = const khi tàng taíi thç tè säú biãún aïp k phaíi thay âäøi, nghéa laì ta phaíi thay âäøi säú voìng dáy N. Mäüt cuäün dáy coï hai âáöu ra, åí giæîa hoàûc cuäúi cuäün dáy ta âæa ra mäüt säú âáöu dáy æïng våïi caïc voìng dáy khaïc nhau âãø thay âäøi âiãûn aïp. 4.3.1. Thay âäøi säú voìng dáy khi maïy ngæìng laìm viãûc: Duìng cho caïc maïy biãún aïp haû aïp khi âiãûn aïp thæï cáúp thay âäøi hoàûc khi âiãöu chènh âiãûn aïp theo âäö thë phuû taíi haìng nàm. Âäúi våïi mba cäng suáút nhoí : mäüt pha coï 3 âáöu phán nhaïnh : ± 5%Uâm. Âäúi våïi mba cäng suáút låïn : mäüt pha coï 5 âáöu phán nhaïnh: ±2x 2.5%Uâm Viãûc thæûc hiãûn âäøi näúi khi maïy ngæìng laìm viãûc, nãn thiãút bë âäøi näúi âån giaín, reí tiãön, âàût trong thuìng dáöu vaì tay quay âàût trãn nàõp thuìng. Caïc âáöu phán aïp âæa ra cuäúi cuäün dáy thç viãûc caïch âiãûn chuïng dãù daìng hån (hçnh 4.5a). Caïc âáöu phán aïp âæa ra giæîa cuäün dáy thç læûc âiãûn tæì âäúi xæïng vaì tæì træåìng taín phán bäú seî âãöu (hçnh 4.5b). Hçnh 4-5 Caïc kiãøu âiãöu chènh âiãûn aïp cuía mba (a) (b) 4.4.1. Thay âäøi säú voìng dáy khi maïy âang laìm viãûc (âiãöu aïp dæåïi taíi) Trong hãû thäúng âiãûn læûc cäng suáút låïn, nhiãöu khi cáön phaíi âiãöu chènh âiãûn aïp khi maïy biãún aïp âang laìm viãûc âãø phán phäúi laûi cäng suáút taïc duûng vaì phaín khaïng giæîa caïc phán âoaûn cuía hãû thäúng. Caïc MBA naìy coï tãn goüi laì MBA âiãöu chènh dæåïi taíi. Âiãûn aïp thæåìng âæåüc âiãöu chènh tæìng 1% trong phaûm vi ± 10%Uâm. 5 K K K X1 X1 X2 X1 X2 X2 C2 C2 C2 C1 C1 C1 T1 T1 T1 T2 T2 T2 (b)(a) (c) Hçnh 4-6 Thiãút bë âäøi näúi vaì quaï trçnh âiãöu chènh âiãûn aïp cuía mba âiãöu chènh dæåïi taíi Viãûc âäøi näúi caïc âáöu phán aïp trong MBA âiãöu chènh dæåïi taíi phæïc taûp hån vaì phaíi coï cuäün khaïng K (hçnh 4.6) âãø haûn chãú doìng âiãûn ngàõn maûch cuía bäü pháûn dáy quáún bë näúi ngàõn maûch khi thao taïc âäøi näúi. Hçnh 4.6 cuîng trçnh baìy quaï trçnh thao taïc âäøi näúi tæì âáöu nhaïnh X1 sang âáöu nhaïnh X2, trong âoï T1, T2 laì caïc tiãúp xuïc træåüc; C, C2 laì cäng-tàõc-tå. ÅÍ vë trê (a vaì c) doìng qua cuäün khaïng K theo hai chiãöu ngæåüc nhau, nãn tæì thäng trong loîi theïp gáön bàòng khäng, âiãûn khaïng X cuía cuäün khaïng ráút beï. Trong vë trê trung gian (b) doìng ngàõn maûch chaûy qua K cuìng chiãöu nãn coï tæì thäng φ vaì X låïn, laìm giaím doìng ngàõn maûch In. Cäng-tàõc-tå C1, C2 âàût riãng trong thuìng dáöu phuû gàõn vaìo vaïch thuìng dáöu, vç quaï trçnh âoïng càõt cäng-tàõc-tå laìm báøn âáöu. Trãn hçnh 4.7 trçnh baìy så âäö nguyãn lyï cuía bäü âiãöu aïp dæåïi taíi duìng âiãûn tråí R. Âiãûn tråí R laìm chæïc nàng haûn chãú doìng âiãûn ngàõn maûch. Coìn hinh 4.8 cho ta tháúy viãûc bäú trê bäü âiãöu aïp dæåïi taíi trong thuìng mba. Hçnh 4-7 Nguyãn lyï âiãöu aïp dæåïi taíi duìng âiãûn tråí R R A X 4.4. HIÃÛU SUÁÚT CUÍA M.B.A Hiãûu suáút cuía mba laì tè säú giæîa cäng suáút âáöu ra P2 vaì cäng suáút âáöu vaìo P1: 100 P P% 1 2=η (4.11) 6 Hçnh 4-8 Vë trê bäü âiãöu aïp dæåïi taíi trong thuìng MBA Hiãûu suáút mba nhoí hån 1 vç quaï trçnh truyãön taíi cäng suáút qua mba coï täøn hao âäöng vaì täøn hao sàõt. Ngoaìi ra coìn kãø âãún täøn hao do doìng âiãûn xoaïy trãn vaïch thuìng dáöu vaì bu läng làõp gheïp. Nhæ váûy biãøu thæïc (4.11), coï thãø viãút laûi : 100) pP p 1(% 2 ∑ ∑ +−=η (4.12) våïi ∑p = pcu1 + pcu2 + pFe Ta âaî coï pháön træåïc: pFe = P0 pcu1 + pcu2 = 2n2' dm2 ' 22' dm2n 2' 2n 2' 2 ' 2 2 11 P) I I (IrIrIrIr β===+ P2 = U2I2 cosϕ2 2âm2 âm2 2 âm2âm2 cosScosI IIU ϕβ=ϕ≈ Thãú vaìo (4.12), ta coï : 7 100) PPcosS PP1(% n 2 02âm n 2 0 β++ϕβ β+−=η (4.13) Thæåìng thç caïc täøn hao ráút nhoí so våïi cäng suáút truyãön taíi nãn hiãûu suáút η mba ráút cao. Âäúi våïi mba dung læåüng låïn, hiãûu suáút âaût tåïi trãn 99%. Ta tháúy η = f(β,cosϕ2), cho cosϕ2 = const, ta tçm hiãûu suáút cæûc âaûi ηmax : η β .95 0.5 0 1 1 cosϕ2=0.8 cosϕ2=1 Hçnh 4-9 Quan hãû η=f(β)⏐ cosϕ2=const .9 0n2max PP0d d =β→=β η n 0 max P P=β→ (4.14) Hiãûu suáút m.b.a âaût giaï trë cæûc âaûi khi täøn hao khäng âäøi bàòng täøn hao biãún âäøi hay täøn hao sàõt bàòng täøn hao âäöng. 25.02,0 P P n 0 →= 50450 ..max →=β⇒ Trãn hçnh 4.9 trçnh baìy quan hãû hiãûu suáút η = f(β) khi cosϕ2 = const. 4.5 MAÏY BIÃÚN AÏP LAÌM VIÃÛC SONG SONG • Lyï do näúi mba laìm viãûc song song: 1. Cung cáúp âiãûn liãn tuûc cho caïc phuû taíi 2. Váûn haình caïc mba mäüt caïch kinh tãú nháút. 3. Maïy quaï låïn thç viãûc chãú taûo vaì váûn chuyãøn seî khoï khàn. • Thãú naìo laì laìm viãûc song song ? Dáy quáún så cáúp caïc mba näúi chung vaìo mäüt læåïi âiãûn vaì dáy quáún thæï cáúp cuìng cung cáúp cho mäüt phuû taíi. • Âiãöu kiãûn âãø näúi mba laìm viãûc song song: 1. Cuìng tè säú biãún aïp. 2. Cuìng täø näúi dáy. 3. Cuìng âiãûn aïp ngàõn maûch. 4.5.1. Âiãöu kiãûn cuìng täø näúi dáy : Cuìng täø näúi dáy âiãûn aïp thæï cáúp seî truìng pha nhau. Khaïc täø näúi dáy â/aïp thæï cáúp seî lãûch pha nhau, vaì sæû lãûch pha náöy phuû thuäüc vaìo täø näúi dáy. 8 VÊDUÛ 4.1 Näúi hai mba: Maïy thæï nháút I näúi Y/Δ-11 vaì maïy thæï hai II näúi Y/Y-12 laìm viãûc song song. Váûy âiãûn aïp thæï cáúp hai maïy seî lãûc pha nhau mäüt goïc 300, trong maûch näúi liãön dáy quáún thæï seî xuáút hiãûn mäüt sââ: ΔE = 2Esin150 = 0.518E Khi maïy khäng taíi, trong âáy quáún seî coï doìng âiãûn cán bàòng : nIInI cb ZZ EI + Δ= (4.15) Giaí thæí ZnI=ZnII =0.05, 18.505.005.0 518.0Icb =+= láön Iâm Nhæ váûy âoìng âiãûn Icb = 5,18Iâm seî laìm hoíng maïy biãún aïp. IcbI IcbII E2II E2I ΔE ΔE Hçnh 4-11. Âäö thë vectå âiãûn aïp vaì doìng âiãûn cuía caïc mba coï täø näúi dáy khaïc nhau laìm viãûc song song Hçnh 4-10. Så âäö gheïp song song mba I II A A X X a a x x U1 U2 4.5.2. Âiãöu kiãûn cuìng tè säú biãún âäøi âiãûn aïp: Nãúu tè säú biãún âäøi âiãûn aïp cuía hai maïy khaïc nhau maì hai âiãöu kiãûn coìn laûi thoía maîn thç khi mba laìm viãûc song song, âiãûn aïp thæï cáúp khäng taíi seî bàòng nhau (E2I = E2II ), trong maûch näúi liãön dáy quáún thæï cuía mba seî khäng coï doìng âiãûn chaûy qua. Giaí thæí kI ≠ kII thç E2I ≠ E2II vaì khi khäng taíi, trong maûch näúi liãön quáún thæï cuía mba seî coï doìng âiãûn Icb chaûy qua âæåüc sinh ra båíi âiãûn aïp : (4.16) II2I1 EEE −=Δ nIInI cb ZZ EI + Δ=⇒ (4.17) 9 Doìng âiãûn náöy seî chaûy trong dáy quáún mba theo hai chiãöu ngæåüc nhau vaì cháûm pha mäüt goïc 900 vç r << x. Luïc náöy âiãûn aïp råi trãn dáy quáún seî buì træì våïi sââ, kãút quaí laì trãn maûch thæï coï âiãûn aïp thäúng nháút U2. Kãút quaí khi mba mang taíi, doìng âiãûn taíi It seî cäüng våïi doìng cán bàòng laìm cho âiãöu kiãûn laìm viãûc cuía maïy seî xáúu âi, nghéa laì doìng trong maïy khäng tè lãû våïi cäng suáút cuía chuïng, aính hæåíng tåïi sæû låüi duûng cäng suáút cuía chuïng. Chuï yï : Cho pheïp K ≤ khaïc nhau 0.5% so våïi trë säú trung bçnh cuía noï. 4.5.3. Âiãöu kiãûn âiãûn aïp ngàõn maûch bàòng nhau: Trë säú ngàõn maûch cuía caïc maïy bàòng nhau thç phuû taíi seî phán bäú tè lãû våïi cäng suáút cuía chuïng. Tháût váûy, xeït ba mba laìm viãûc song song coï âiãûn aïp ngàõn maûch unI, unII, unIII.Nãúu boí qua doìng âiãûn tæì hoaï thç maûch âiãûn coï daûng nhæ hçnh 4- 12. Täøng tråí tæång âæång maûch âiãûn : ∑ = ++ = ninIIInIInI ZZZZ 1 1 111 1Z Âiãûn aïp råi trãn maûch tæång âæång: (4.18) I.ZUUU ' &&&& =−=Δ 21 trong âoï doìng âiãûn täøng caïc mba, do âoï doìng âiãûn taíi cuía mäùi mba : 'III 21 &&& == U2 E U22I ItI I2I ItII I2IIE2II IcbI IcbI IcbII IcbII Hçnh 4-11. Âäö thë vectå vaì sæû phán phäúi taíi cuía caïc mba laìm viãûc song song våïi K khaïc nhau. a/ Khi khäng taíi. b/ Khi coï taíi Hçnh 4-12 Maûch âiãûn thay thãú cuía mba laìm viãûc song song 1U& - ' 2U& Zn1II& ZnII III ZnIII IIII 1I& 'I2&− ' II&− ΔU 10 ∑ == ni nInI I Z Z I Z I.ZI 12 &&& (4.19a) ∑ == ni nIInII II Z Z I Z I.ZI 12 &&& ; (4.19b) ∑ == ni nIIInIII III Z Z I Z I.ZI 12 &&& (4.19c) Thæåìng thç ϕnI ≈ ϕnII ≈ ϕnII nãn chuyãøn tênh tæì säú phæïc sang tênh mäâun: Ta coï : âm âm nn I Uuz = Tæì doìng mba I, ta coï : ∑ = ni âmi âmI nI I u I I u II2 , (4.20) nhán hai vãú cho âmâm âm âm âm IU U S U = , ta coï hãû säú taíi cuía caïc maïy : ∑ =β ni âmi nI I u Su S (4.21a) ∑ =β ni âmi nII II u Su S (4.21b) ∑ =β ni âmi nIII III u Su S (4.21c) Nhæ váûy, tæì (4.21a,b vaì c) ta tháúy hãû säú taíi cuía caïc MBA laìm viãûc song song tè lãû nghëch våïi âiãûn aïp ngàõn maûch cuía chuïng : βI : βII : βIII = nIu 1 : nIIu 1 : nIIIu 1 (4.22) Nhæ váûy, caïc mba laìm viãûc song song, coï âiãûn aïp ngàõn maûch un bàòng nhau, taíi seî phán bäú tè lãû våïi cäng suáút cuía maïy. Nãúu un khaïc nhau MBA naìo coï un låïn, β nhoí coìn un nhoí, β låïn. Khi maïy coï un nhoí laìm viãûc åí âënh mæïc thç MBA coï un låïn seî huût taíi, kãút quaí laì khäng táûn duûng hãút cäng suáút thiãút kãú cuía mäùi maïy. Chuï yï : Cho pheïp un khaïc nhau 10% vaì cäng suáút MBA coï tè lãû: 3:1 11 VÊ DUÛ 4.2 Cho ba MBA coï cuìng täø näúi dáy quáún vaì tè säú biãún âäøi våïi caïc säú liãûu sau : SâmI = 180kVA, SâmII = 240kVA, SâmIII = 320kVA; unI% = 5,4, unII% = 6,0, unIII% = 6,6. Haîy xaïc âënh taíi cuía mäùi MBA khi taíi chung cuía caïc MBA bàòng täøng cäng suáút cuía chuïng vaì tênh xem taíi täúi âa cuía caïc MBA âãø khäng MBA naìo bë quaï taíi ? Giaíi Täøng cäng suáút cuía ba maïy : S = 180 + 240 + 320 = 740 kVA Hãû säú taíi cuía caïc maïy : 125,1 ) 6,6 320 6 240 4,5 180(4,5 740 u Su S ni âmi nI I = ++ ==β ∑∑ 01,1 ) 6,6 320 6 240 4,5 180(6 740 u Su S ni âmi nII II = ++ ==β ∑∑ 92,0 ) 6,6 320 6 240 4,5 180(6,6 740 u Su S ni âmi nIII III = ++× ==β ∑∑ Cäng suáút taíi cuía caïc maïy : SI = βI.SâmI = 1,125 x 180 = 202,5 kVA SII = βII.SâmII = 1,01 x 240 = 243 kVA SIII = βIII.SâmIII = 0,92 x 320 = 294,5 kVA Ta tháúy MBA I coï un nhoí nháút bë quaï taíi nhiãöu, trong khi âoï MBA III coï un låïn bë huût taíi. Taíi täøng täúi âa âãø khäng MBA naìo bë quaï taíi æïng βI = 1. Luïc âoï ta coï : 1 ) 6,6 320 6 240 4,5 180(4,5 S u Su S ni âmi nI I = ++× ==β ∑∑ ⇒ S = 657,72 kVA Roî raìng laì pháön cäng suáút âàût cuía caïc MBA khäng âæåüc låüi duûng seî bàòng : 740 - 658 = 82 kVA. ] R R ^ 1 Âaûi Hoüc Âaì Nàông - Træåìng Âaûi hoüc Baïch Khoa Khoa Âiãûn - Nhoïm Chuyãn män Âiãûn Cäng Nghiãûp Giaïo trçnh MAÏY ÂIÃÛN 1 Biãn soaûn: Buìi Táún Låüi Chæång 5 M.B.A LAÌM VIÃÛC ÅÍ TAÍI KHÄNG ÂÄÚI XÆÏNG 5.1. ÂAÛI CÆÅNG Taíi khäng âäúi xæïng cuía mba laì taíi khäng phán phäúi âãöu cho caí ba pha, laìm cho doìng âiãûn trong ba pha khäng bàòng nhau, gáy aính hæåíng xáúu âãún tçnh traûng laìm viãûc bçnh thæåìng trong mba nhæ: + Âiãûn aïp dáy vaì pha seî khäng âäúi xæïng. + Täøn hao phuû trong dáy quáún vaì loîi theïp tàng lãn. + Âäü chãnh nhiãût cuía mba væåüt quaï qui âënh. Âãø nghiãn cæïu tçnh traûng laìm viãûc khäng âäúi xæïng cuía mba ta duìng phæång phaïp phaïp phán læåüng âäúi xæïng. Hãû thäúng doìng âiãûn khäng âäúi xæïng cuía mba , , âæåüc phán têch thaình ba hãû thäúng doìng âiãûn âäúi xæïng: aI& bI& cI& + Thæï tæû thuáûn: , , a1I& b1I& c1I& + Thæï tæû ngæåüc: , , a2I& b2I& c2I& + Thæï tæû khäng: , , a0I& b0I& c0I& vaì quan hãû giæîa chuïng ta âaî hoüc åí pháön “lyï thuyãút maûch âiãûn” nhæ sau : 021 aaaa IIII &&&& ++= 0212021 aaabbbb IIaIaIIII &&&&&&& ++=++= 0221021 aaacccc IIaIaIIII &&&&&&& ++=++= Viãút laûi åí daûng ma tráûn: 2 1 0 2 2 1 1 111 a a a c b a I I I aa aa I I I & & & & & & = (5.1) vaì c b a a a a I I I aa aa I I I & & & & & & 2 2 2 1 0 1 1 111 3 1= (5.2) 2 Trong âoï: , vaì 1 + a + a 0120jea = 0240j2 ea = 2 = 0. Chuï yï : • Khi taíi mba khäng âäúi xæïng, bao gåìi cuîng phán têch thaình caïc thaình pháön: TT thuáûn, TT ngæåüc vaì TT khäng. Riãng thaình pháön TT khäng trong mba do coï trë säú bàòng nhau vaì truìng pha vãö thåìi gian nãn chè täön taûi khi mba näúi Y0 vaì Δ.. • Phæång phaïp phán læåüng âäúi xæïng dæûa trãn cå såí nguyãn lyï xãúp chäöng, nãn khi aïp duûng nguyãn lyï âoï ta giaí thiãút maûch tæì mba khäng baîo hoìa. • Khi phán têch ta xem nhæ âaî qui âäøi tæì phêa thæï cáúp vãö phêa så cáúp vaì âãø âån giaín ta boí qua dáúu pháøy. 5.2. MAÛCH ÂIÃÛN THAY THÃÚ VAÌ TÄØNG TRÅÍ CUÍA MBA ÂÄÚI VÅÏI CAÏC THAÌNH PHÁÖN ÂÄÚI XÆÏNG. + Âäúi våïi hãû thäúng doìng âiãûn thæï tæû thuáûn : Hãû thäúng doìng âiãûn náöy âäúi xæïng nãn maûch âiãûn thay thãú vaì caïc tham säú cuía mba nhæ âaî xeït åí chæång 3. Ia0 IA0 IB0 IC0 3IA0 IA0 Ia0 IB0 IC0 3IA0 Ib0 Ic0 3IA0 Ib0 Ic0 A C B 0 A C B 0 a b c 0 a b c Z1 Z2 Zm0 UA0 -UA0 IA0 Ia0 Im0 Z1 Z2 Zm0 UA0 IA0 Ia0 Im0 U& A0 Zn Zn IA0 = -Ia0 IA0 = -Ia0 - U& A0 U& A0 Hçnh 5.1 Maûch âiãûn thay thãú maïy biãún aïp âäúi våïi thaình pháön thæï tæû khäng a. Näúi Yo/Yo ; b. Näúi Yo/ Δ (a) (b) 3 + Âäúi våïi hãû thäúng doìng âiãûn thæï tæû ngæåüc : doìng náöy coï taïc duûng hoaìn toaìn giäúng doìng âiãûn thæï tæû thuáûn vç nãúu âäøi 2 trong ba pha phêa så vaì phêa thæï thç hiãûn tæåüng trong mba khäng coï gç thay âäøi nãn maûch âiãûn thay thãú vaì caïc tham säú cuía mba khäng khaïc gç so våïi doìng âiãûn thæï tæû thuáûn. + Âäúi våïi hãû thäúng doìng âiãûn thæï tæû khäng : hãû thäúng doìng âiãûn thæï tæû khäng 3 pha sinh ra trong mba tæì thäng thæï tæû khäng Φt 0 truìng pha vãö thåìi gian. • Täø mba 3 pha: Tæì thäng Φt 0 kheïp maûch qua loîi theïp nãn doìng Ia0 = Ib0 = Ic0 duì nhoí cuîng âuí sinh ra Φt 0 låïn vç tæì tråí theïp nhoí. • Mba 3 pha ba truû: Φt 0 kheïp maûch qua váût liãûu khäng phaíi sàõt tæì nãn Φto nhoí hån trãn. Tæì thäng Φt0 sinh ra trong dáy quáún så cáúp vaì thæï cáúp caïc sââ tæû caím vaì häù caím vaì ta thaình láûp så âäö thay thãú hçnh T tæång tæû nhæ âäúi våïi træåìng håüp doìng âiãûn thæï tæû thuáûn. Xeït træåìng håüp coï doìng âiãûn thæï tæû khäng nhæ sau : - Khi mba näúi Y0/Y0 hoàûc Y0/Δ: Doìng thæï tæû khäng täön taûi åí caí dáy quáún så cáúp vaì thæï cáúp nãn maûch âiãûn thay thãú âäúi våïi phán læåüng thæï tæû khäng khäng coï gç khaïc daûng maûch âiãûn thay thãú cuía phán læåüng thæï tæû thuáûn. - Khi mba näúi Y/Y0 : A C B Ia0 Ib0 Ic0 a b c 3IA0 0 Z1 Z2 Zm0 UA0 -UA0 IA0 Ia0 Im0 -UA0 Zm0 + Z2 Ia0 Hçnh 5.2 Maûch âiãûn thay thãú maïy biãún aïp näúi Y/Yo âäúi våïi thaình pháön thæï tæû khäng Så cáúp khäng coï dáy trung tênh nãn I& A0 = 0 vaì phêa náöy xem nhæ håí maûch. * Ta tháúy åí caïc maûch âiãûn thay thãú trãn: + Z1 = r1+ jx1 vaì Z2 = r2+ jx2 : nhæ täøng tråí thæï tæû thuáûn vaì ngæåüc. + Zm0 : täøng tråí tæì hoïa thæï tæû khäng phuû thuäüc vaìo cáúu taûo maûch tæì: _ Maûch tæì täø mba 3 pha: Zm0 = Zm . _ Maûch tæì mba 3 pha ba truû: Zm0 nhoí (thæåìng Zm0 = (7-15)Zn) + Sââ thæï tæû khäng do tæì thäng Φt0 sinh ra nhæ sau : 000 mmt IZE && −= (5.3) 4 + Khi mba näúi Y0/Y0 hoàûc Y0/Δ : caí så cáúp vaì thæï cáúp âãöu coï doìng TT K nãn doìng 00 aA II && −≈ váûy 0mI& âãø sinh ra Φt0 ráút nhoí. Trong træåìng håüp náöy Zm0= 0 vaì Zn = Z1 + Z2 . Xaïc âënh täøng trå thæï tæû khängZt0 bàòng thê nghiãûm : It0 V A U W T Hçnh 5.3 Så âäö näúi dáy xaïc âënh täøng tråí thæï tæû khäng maïy biãún aïp T: måí, nãúu phêa thæï cáúp khäng coï doìng thæï tæû khäng. T: âoïng, nãúu phêa thæï cáúp coï doìng thæï tæû khäng. Theo säú liãûu âo âæåüc ta tênh: I3 UZ 0t = ; (5.4) 20t I3 Pr = (5.5) 2 0t 2 to0t rZx −= . (5.6) 5.3. TAÍI KHÄNG ÂÄÚI XÆÏNG CUÍA MBA 5.3.1. Khi coï doìng âiãûn thæï tæû khäng: 1. Træåìng håüp dáy quáún näúi Y/Y0: Khi taíi khäng âäúi xæïng ta coï: Så: 0III CBA =++ &&& (5.7) Thæï: dcba IIII &&&& =++ (5.8) Phán têch doìng âiãûn phêa så cáúp vaì thæï cáúp thaình caïc thaình pháön, ta coï: + Caïc doìng âiãûn tæì hoïa TT thuáûn vaì ngæåüc 1mI& , 2mI& cuía caïc pha seî sinh ra caïc sââ . CBA E,E,E &&& + Coìn doìng âiãûn tæì hoïa TT khäng Ia0 = Ib0 = Ic0= Id/3 täön taûi åí phêa thæï cáúp khäng âæåüc cán bàòng vç Ia0=Ib0=Ic0 = 0 seî sinh ra Φt 0 vaì sââ tæång âäúi låïn. 0mE Phæång trçnh cán bàòng âiãûn aïp phêa så cáúp laì: 0mA1AA EEZIU &&&& −−= (5.9) 0mB1BB EEZIU &&&& −−= 0mC1CC EEZIU &&&& −−= do vaì nãn: 0EEE CBA =++ &&& 0III CBA =++ &&& 5 (5.10) 0m0m0mCBA ZI3E3UUU &&&&& =−=++ Khi dáy quáún näúi Y, ta coï: BAAB UUU &&& −= CBBC UUU &&& −= (5.11) ACCA UUU &&& −= Tênh: )UU()UU(UU BAACABCA &&&&&& −−−=− ACBA U3UUU &&&& −++= A BC ' AU& ' BU& moaoZI& ' CU& AU& BU& CU& Hçnh 5-4 Âiãûn aïp khäng âäúi xæïng do âiãøm trung tênh bë xã dëch )UZI(3U3ZI3 A0m0AA0m0m &&&& −=−= Váûy: 0m0a ' A0m0a CAAB A ZIUZI3 UU U &&& &&& +=+−= 0m0b ' B0m0b ABBC B ZIUZI3 UU U &&& &&& +=+−= (5.12) moco ' Cmoco BCCA C ZIUZI3 UU U &&& &&& +=+−= Tæì âäö thë vectå hçnh 5.4 ta tháúy : Aính hæåíng cuía doìng âiãûn thæï tæû khäng laìm cho âiãøm trung tênh cuía âiãûn aïp så cáúp bë lãûch âi mäüt khoaíng bàòng moaoZI Phæång trçnh cán bàòng âiãûn aïp phêa thæï cáúp laì: 2a1AAa ZIZIUU &&&& +−=− 2ao2a1a12A1AAomo ' A Z)III(Z)II(IZU &&&&&&& ++++−+= Vç ; vaì Z11 aA II && −= 22 aA II && −= mo + Zo = Zto , cho nãn : toaonA ' Aa ZIZIUU &&&& +−=− (5.13a) Cuîng tæång tæû , ta coï : tobonB ' Bb ZIZIUU &&&& +−=− (5.13b) toconC ' Cc ZIZIUU &&&& +−=− (5.13c) Ta tháúy, tæì caïc phæång trçnh trãn chæïng toí ràòng, do coï doìng âiãûn thæï tæû khäng nãn âiãøm trung tênh thæï cáúp mba bë lãûch mäüt khoaíng låïn hån khoaíng lãûch så cáúp . Thæûc tãú, sæû khaïc nhau khäng âaïng kãø, vi toaoZI& moaoZI& tomo ZZ ≈ . Nhæ váûy : sæû xã dëch âiãøm trung tênh laìm : • Âiãûn aïp pha khäng âäúi xæïng → báút låüi cho taíi duìng âiãûn aïp pha. Âãø haûn chãú xã dëch âiãøm trung tênh, qui âënh : • Doìng trong dáy trung têng Id < 0,25Iâm. • Våïi täø mba ba pha khäng näúi Y/Yo vç Zmo quaï låïn. • Coìn mba ba pha ba truû näúi Y/Y våïi Sâm < 6000kVA. 6 2. Træåìng håüp dáy quáún näúi Y0/Y0 vaì Y0/Δ: Trong træåìng håüp náöy doìng âiãûnh thæï tæû khäng täön taûi caí hai phêa så vaì thæï vaì cán bàòng nhau nãn khäng sinh ra tæì thäng toΦ vaì nhæ váûy phæång trçnh âiãûn aïp thæï cáúp seî nhæ sau: toE nA ' Aa ZIUU &&& −=− nB ' Bb ZIUU &&& −=− (5.14) nC ' Cc ZIUU &&& −=− Vç : dCBA IIII &&&& =++ Nãn tæì (5.14) ta suy ra âæåüc : (5.15) dncba IZUUU &&&& =++ Âiãøm trung tênh seî bë lãûch mäüt khoaíng ndnao ZIZI 3 1= . Sæû xã dëch naìy laì khäng âaïng kãø vç Zn ráút nhoí. 5.3.2. Khi khäng coï doìng âiãûn thæï tæû khäng: Træåìng håüp naìy æïng våïi caïc täø näúi dáy : Y/Y ; Δ/Y ; Y/Δ ; Δ/Δ. Vç khäng coï doìng âiãûn thæï tæû khäng, hån næîa caïc doìng âiãûn thæï tæû thuáûn vaì ngæåüc phêa så cáúp vaì thæï cáúp cán bàòng nhau nãn khäng cáön thiãút phaíi phán têch thaình phán læåüng âäúi xæïng maì chè cáön duìng phæång phaïp thäng thæåìng âãø phán têch âiãûn aïp tæìng pha. Chuï yï : Khi taíi khäng âäúi xæïng, âiãûn aïp ΔU åí pha khäng bàòng nhau, nhæng vç Zn nhoí nãn sæû khäng cán bàòng vãö âiãûn aïp pha vaì dáy laì khäng nghiãm troüng. Trãn thæûc tãú, nãúu taíi khäng âäúi xæïng våïi mæïc phán læåüng thæï tæû ngæåüc vaì thæï tæû thuáûn khäng quaï 5% thç âiãûn aïp âæåüc xem nhæ âäúi xæïng. 5.4. NGÀÕN MAÛCH KHÄNG ÂÄÚI XÆÏNG CUÍA MBA Ngàõn maûch khäng âäúi xæïng xaíy ra khi do sæû cäú åí phêa thæï cáúp mäüt pha bë näúi tàõt våïi dáy trung tênh, hai pha näúi tàõt nhau hoàûc hai pha näúi våïi dáy trung tênh. Nhæîng træåìng håüp kãø trãn coï thãø xem nhæ laì nhæîng træåìng håüp giåïi haûn cuía taíi khäng âäúi xæïng. Âãø phán têch caïc træåìng håüp ngàõn maûch khäng âäúi xæïng, ta cuîng aïp duûng phæång phaïp phán læåüng âäúi xæïng noïi åí trãn. Hçnh 5.5 trçnh baìy kãút quaí phán têch vãö sæû phán phäúi doìng âiãûn giæîa caïc pha cuía mäüt säú træåìng håüp ngàõn maûch khi khäng coï doìng âiãûn thæï tæû khäng (hçnh 5.5a,b,c) vaì khi coï doìng âiãûn thæï tæû khäng (hçnh 5.5d,e). 7 67% A B C 33% 33% A B C 100% 100% 100% 100% A C B 100% 100% 100% a b c 100% 100% A C o B ] R R ^ 67% A B C T 33% 33% 67% 33% 33% a c 100% 100% a c b 100% o a 100% b c 100% 100% 100% 100% a b c Hçnh 5.5 Sæû phán bäú doìng âiãûn giæîa caïc pha khi ngàõn maûch 1 Âaûi Hoüc Âaì Nàông - Træåìng Âaûi hoüc Baïch Khoa Khoa Âiãûn - Nhoïm Chuyãn män Âiãûn Cäng Nghiãûp Giaïo trçnh MAÏY ÂIÃÛN 1 Biãn soaûn: Buìi Táún Låüi Chæång 6 QUAÏ TRÇNH QUAÏ ÂÄÜ TRONG M.B.A 6.1. KHAÏI NIÃÛM CHUNG Quaï trçnh quaï âäü trong mba laì quaï trçnh mba chuyãøn tæì chãú âäü xaïc láûp náöy sang chãú âäü xaïc láûp khaïc khi coï sæû thay âäøi mäüt trong caïc âaûi læåüng xaïc âënh chãú âäü laìm viãûc cuía mba nhæ : táön säú, âiãûn aïp, phuû taíi.. Theo yãúu täú doìng âiãûn ngæåìi ta phán ra : quaï doìng âiãûn vaì quaï âiãûn aïp. 6.2. QUÏA DOÌNG ÂIÃÛN Xeït quaï doìng âiãûn xaíy ra trong hai træåìng håüp : 1. Âoïng mba vaìo læåïi khi khäng taíi. 2. Ngàõn maûch âäüt nhiãn. 6.2.1. Âoïng mba vaìo læåïi khi khäng taíi. Ta tháúy : • Luïc laìm viãûc bçnh thæåìng doìng âiãûn khäng taíi : I0 ≤ 10 % Iâm . • Luïc âoïng mba vaìo læåïi âiãûn : I0 >> Iâm . Vç sao ?. Giaí thæí âiãûn aïp âàût vaìo dáy quáún så cáúp (hçnh 6.1) luïc âoïng K laì: u1 = U1msin(ωt + Ψ0). Ψ0: laì goïc pha cuía âiãûn aïp luïc âoïng mba vaìo læåïi. Phæång trçnh cán bàòng âiãûn aïp cuía dáy quáún så laì: u1 = U1msin(ωt + Ψ0) = dt dWir 101 φ+ . (6.1) Ta tháúy quan hãû φ = f(i0) laì quan hãû phi tuyãún. Âãø tênh toaïn âån giaín, ta giaí thiãút φ tè lãû våïi i0 , nghéa laì : 1 1 0 L W i φ= . Hçnh 6.1 Så âäö âoïng mba vaìo læåïi âiãûn luïc khäng taíi K u1 φ W1 W2 Våïi L1: hãû säú tæû caím cuía dáy quáún så. Viãút laûi phæång trçnh (6.1), ta coï: dt d L r)tsin( W U m φ+φ=Ψ+ω 1 1 0 1 1 . 2 Giaíi phæång trçnh trãn, ta coï nghiãûm laì: φ = φ’ + φ’’ . Thaình pháön xaïc láûp cuía tæì thäng: φ’ = φmsin(ωt + Ψ0 - 2 π ). = - φmcos(ωt + Ψ0). Våïi : 2 1 2 11 11 )L(rW UL m m ω+ =φ . Thaình pháön tæì thäng tæû do: t L r '' Ce 1 1− =φ . Xaïc âënh hàòng säú C våïi âiãöu kiãûn t = 0 trong loîi theïp coï tæì thäng dæ ±φdæ, nãn: φ⎮t=0 = (φ’ + φ”)⎮t=0 = - φmcosΨ0 + C = ± φdæ . ⇒ C = φmcosΨ0 ± φdæ . Váûy : φ” = (φmcosΨ0 ± φdæ) t L r e 1 1− . Ta coï, sau khi giaíi phæång trçnh : φ = - φmcos(ωt + Ψ0) + (φmcosΨ0 ± φdæ) t L r e 1 1− . Tæì phæång trçnh trãn ... • Mämen Mk phaíi låïn âãø thêch æïng våïi âàûc tênh taíi. • Doìng Ik caìng nhoí caìng täút âãø khäng aính hæåíng âãún caïc phuû taíi khaïc. • Thåìi gian tk cáön nhanh âãø maïy coï thãø laìm viãûc âæåüc ngay. • Thiãút bë khåíi âäüng âån giaín, reí tiãön, tin cáûy vaì êt täún nàng læåüng. Nhæîng yãu cáöu trãn laì traïi ngæåüc nhau, vç thãú tuìy theo yãu cáöu sæí duûng vaì cäng suáút cuía læåïi âiãûn maì ta choün phæång phaïp khåíi âäüng thêch håüp. 2 14.1.1. Khåíi âäüng træûc tiãúp Trãn hçnh 14.1 laì så âäö näúi dáy khåíi âäüng træûc tiãúp âäüng cå khäng âäöng bäü. Âoïng cáöu dao CD näúi træûc tiãúp dáy quáún stato vaìo læåïi, âäüng cå quay. Æu âiãøm cuía phæång phaïp naìy: + Thiãút bë khåíi âäüng âån giaín. + Mämen khåíi âäüng Mk låïn, ÂC CD Hçnh 16-1 Khåíi âäüng træûc tiãúp U1 + Thåìi gian khåíi âäüng tk nhoí. Khuyãút âiãøm cuía phæång phaïp naìy laì doìng âiãûn khåíi âäüng Ik låïn laìm aính hæåíng âãún caïc phuû taíi khaïc. Do váûy phæång phaïp náöy duìng cho nhæîng âäüng cå cäng suáút nhoí vaì cäng suáút cuía nguäön låïn hån nhiãöu láön cäng suáút âäüng cå. 14.1.2. Khåíi âäüng bàòng caïch giaím âiãûn aïp âàût vaìo dáy quáún stato Caïc phæång phaïp sau âáy nhàòm muûc âêch giaím doìng âiãûn khåíi âäüng Ik. Nhæng khi giaím âiãûn aïp khåíi âäüng thç mämen khåíi âäüng cuîng giaím theo. 1. Khåíi âäüng duìng cuäün khaïng màõc näúi tiãúp vaìo maûch stato: Trãn hçnh 14.2 laì så âäö näúi dáy khåíi âäüng âäüng cå khäng âäöng bä duìng cuäün khaïng CKü. Khi khåíi âäüng : CD2 càõt, âoïng CD1 âãø näúi dáy quáún stato vaìo læåïi âiãûn thäng qua CK, âäüng cå quay äøn âënh, âoïng CD2 âãø ngàõn maûch âiãûn khaïng, näúi træûc tiãúp dáy quáún stato vaìo læåïi. ÂC CD1 CD2 CK U1 Hçnh 14. 2 Khåíi âäüng duìng âiãûn Âiãûn aïp âàût vaìo dáy quáún stato kâ: U’k= kU1 (k < 1) Âoìng âiãûn khåíi âäüng: I’k= kIk Våïi Ik: doìng khåíi âäüng træûc tiãúp våïi U1. Mämen khåíi âäüng: Mk= k2Mk. 2. Khåíi âäüng duìng mba tæû ngáùu: Trãn hçnh 14.3 laì så âäö näúi dáy khåíi âäüng âäüng cå khäng âäöng bäü duìng maïy biãún aïp tæû ngáùu (MBA TN). Træåïc khi khåíi âäüng : càõt CD2, âoïng CD3, MBA TN âãø åí vë trê âiãûn aïp âàût vaìo âäüng cå khoaíng (0.6÷0,8)Uâm, âoïng CD1 âãø näúi dáy 3 quáún stato vaìo læåïi âiãûn thäng qua MBA TN, âäüng cå quay äøn âënh, càõt CD3, âoúng CD2 âãø ngàõn maûch MBA TN, näúi træûc tiãúp dáy quáún stato vaìo læåïi. Khi khåíi âäüng, âäüng cå âæåüc cáúp âiãûn: Uk= kT U1 (k < 1) Luïc âoï doìng âiãûn khåíi âäüng: I’k= kT Ik våïi Ik: doìng khåíi âäüng træûc tiãúp. Doìng âiãûn MBATN nháûn tæì læåïi âiãûn: I1 = kTI’k = k2TIk Mämen khåíi âäüng: M’k= k2T Mk. U1 3. Khåíi âäüng bàòng caïch âäøi näúi Y→ Δ: Trãn hçnh 14.4 laì så âäö näúi dáy khåíi âäüng bàòng caïch âäøi näúi sao Y sang Δ âäüng cå khäng âäöng bäü. Phæång phaïp naìy chè duìng cho âäüng cå luïc maïy laìm viãûc bçnh thæåìng näúi Δ, khi khåíi âäüng näúi Y, sau khi täúc âäü quay gáön äøn âënh chuyãøn vãö näúi Δ âãø laìm viãûc. Âiãûn aïp pha khi khåíi âäüng: k ' kf UU 3 1= Doìng âiãûn khi khåíi âäüng näúi Y: kf ' kfkY III 3 1== Doìng âiãûn khi khåíi âäüng træûc tiãúp: kfk II 3=Δ Ta coï: 3 3 3 ==Δ kf kf kY k I I I I Mämen khåíi âäüng Mk giaím âi 3 láön. 14.1.3. Khåíi âäüng bàòng caïch thãm Rp vaìo maûch räto dáy quáún: Phæång phaïp náöy chè duìng cho nhæîng âäüng cå räto dáy quáún vç âàûc âiãøm cuía loaûi âäüng cå naìy laì coï thãø thãm âiãûn tråí phuû vaìo maûch räto. Khi âiãûn tråí räto thay Hçnh 14.3 Khåíi âäüng duìng MBA TN ÂC CD1 CD2 TN CD3 CD1 CD2 U1 Hçnh 14. 4 Khåíi âäüng âäøi näúi Y→ Δ ÂC Δ Y 4 âäøi thç âàûc tênh M = f(s) cuîng thay âäøi theo. Khi âiãöu chènh âiãûn tråí maûch räto thêch âaïng thç Mk = Mmax (âæåìng 3). Sau khi räto quay âãø giæî mäüt mämen âiãûn tæì nháút âënh trong quaï trçnh khåíi âäüng ta càõt dáön âiãûn tråí näúi thãm vaìo maûch räto laìm cho quaï trçnh tàng täúc âäüng cå tæì âàûc tênh náöy sang âàûc tênh khaïc vaì sau khi càõt toaìn bäü âiãûn tråí thç seî tàng täúc âãún âiãøm laìm viãûc cuía âàûc tênh cå tæû nhiãn. Hçnh 14. 5 Khåíi âäüng âäüng cå räto dáy quáún. a) Så âäökhåíi âäüng; b) Âàûc tênh khåíi âäüng r2+ rp2+rp1 r2+ rp2 r2 M s 1 0 (b) CD1 U1 rp1 K2 K1 rp2 ÂC (a) 3 Æu âiãøm cuía phæång phaïp náöy laì Mk låïn coìn doìng âiãûn khåíi âäüng IK nhoí. Nhæåüc âiãøm cuía phæång phaïp náöy laì âäüng cå räto dáy quáún chãú taûo phæïc taûp hån räto läöng soïc nãn giaï thaình âàõt hån, baío quaín khoï khàn hån vaì hiãûu suáút cuîng tháúp hån. 14.2. ÂIÃÖU CHÈNH TÄÚC ÂÄÜ ÂÄÜNG CÅ KHÄNG ÂÄÖNG BÄÜ Træåïc âáy, nãúu coï yãu cáöu âiãöu chènh täúc âäü cao thæåìng duìng âäüng cå âiãûn mäüt chiãöu. Nhæng ngaìy nay nhåì kyî thuáût âiãûn tæí phaït triãùn nãn viãûc âiãöu chènh täúc âäü âäüng cå khäng âäöng bäü khäng gàûp khoï khàn máúy våïi yãu cáöu phaûm vi âiãöu chènh, âäü bàòng phàóng khi âiãöu chènh vaì nàng læåüng tiãu thuû. Ta tháúy caïc phæång phaïp âiãöu chènh chuí yãúu coï thãø thæûc hiãûn : + Trãn stato : Thay âäøi âiãûn aïp U âæa vaìo dáy quáún stato, thay âäøi säú âäi cæûc tæì p dáy quáún stato vaì thay âäøi táön säú f nguäön âiãûn. + Trãn räto : Thay âäøi âiãûn tråí räto, näúi cáúp hoàûc âæa sââ phuû vaìo räto. 14.2.1. Âiãöu chènh täúc âäü bàòng caïch thay âäøi âiãûn aïp Ta âaî biãút, hãû säú træåüt tåïi haûn sm khäng phuû thuäüc vaìo âiãûn aïp. Theo (14.40) vaì (14.43), nãúu r’2 khäng âäøi thç khi giaím âiãûn aïp nguäön U1, hãû säú træåüt tåïi haûn sm seî khäng âäøi coìn Mmax giaím tè lãû våïi . Váûy hoü âàûc tênh thay âäøi nhæ hçnh (14.7) laìm cho täúc âäü thay âäøi theo. Phæång phaïp náöy chè thæûc hiãûn khi maïy mang taíi, coìn khi maïy khäng taíi giaím âiãûn aïp nguäön, täúc âäü gáön nhæ khäng âäøi. 2 1U 5 Hçnh 14.6 Âiãöu chènh täúc âäü bàòng caïch thay âäøi âiãûn aïp nguäön âiãûn a) Så âäö maûch âäüng læûc; b) Âàûc tênh cå våïi caïc U khaïc nhau U1 U2 U3 < < MC M n nm 0 (b)(a) ÂC A B C 14.2.2. Âiãöu chènh täúc âäü bàòng caïch thay âäøi táön säú Våïi âiãöu kiãûn nàng læûc quaï taíi khäng âäøi, coï thãø tçm ra âæåüc quan hãû giæîa âiãûn aïp U1, táön säú f1 vaì mämen M. Trong cäng thæïc vãö mämen cæûc âaûi, khi boí qua âiãûn tråí r1 thç mämen cæûc âaûi coï thãø viãút thaình : 2 1 2 1 f U CM =max ; Trong âoï C laì mäüt hãû säú. n M f giaím → MC 0 (b) (a) Hçnh 14.7. Âiãöu chènh täúc âäü bàòng caïch thay âäøi táön säú nguäön âiãûn a) Så âäö khäúi; b) Âàûc tênh cå U1/f khäng âäøi Rectifier (ac- dc) Invertor (dc - ac) IM V control f control 3φ Giaí thiãút U’1 vaì M’ laì âiãûn aïp vaì mämen luïc táön säú f1’, càn cæï vaìo âiãöu kiãûn nàng læûc quaï taíi khäng âäøi, ta coï : 6 M M M M maxmax ' ' = hay 2 1 2 1 2 1 2 1 ' ' max max'' fU fU M M M M == Do âoï ta coï: M M f f U U ''' 1 1 1 1 = Trong thæûc tãú æïng duûng, thæåìng yãu cáöu mämen khäng âäøi, nãn ta coï : 1 1 1 1 f f U U '' = hay const f U = 1 1 Træåìng håüp yãu cáöu cäng suáút Pcå khäng âäøi, nghéa laì mämen tè lãû nghëch våïi táön säú, ta coï : ' ' 1 1 1 1 f f M M = ; Thãú vaìo trãn ta âæåüc : 1 1 1 1 f f U U '' = Toïm laûi, khi thay âäøi táön säú f1, ta phaíi âäöng thåìi thay âäøi U1 âæa vaìo âäüng cå. Træåìng håüp U1/f = Cte vaì táön säú giaím coï âàûc tênh cå nhæ hçnh 14.7b, caïch âiãöu chènh naìy coï caïc âàûc tênh thêch håüp våïi loaûi taíi cáön MC = Cte khi váûn täúc thay âäøi. 14.2.3. Âiãöu chènh täúc âäü bàòng caïch âiãöu chènh âiãûn tråí räto Thay âäøi âiãûn tråí dáy quáún räto, bàòng caïch màõc thãm biãún tråí ba pha vaìo maûch räto cuía âäüng cå räto dáy quáún nhæ hçnh 14.15a. Do biãún tråí âiãöu chènh phaíi laìm viãûc láu daìi nãn coï kêch thæåïc låïn hån biãún tråí khåíi âäüng. Hoü âàûc tênh cå cuía ÂK räto dáy quáún khi duìng biãún tråí âiãöu chènh täúc âäü trãn hçnh 14.15b. Khi tàng âiãûn tråí, täúc âäü quay cuía âäüng cå giaím. Táön säú âoïng càõt vaì âiãûn tråí tæång âæång cuía maûch BÂX : T 1 tt 1f 21 =+= ; ρ==+= 1 1 1 21 1 1C RT tR tt tRR Phæång phaïp náöy gáy täøn hao trong biãún tråí nãn laìm hiãûu suáút âäüng cå giaím. Tuy váûy, âáy laì phæång phaïp khaï âån giaín, täúc âäü âæåüc âiãöu chènh liãn tuûc trong phaûm vi tæång âäúi räüng nãn âæåüc duìng nhiãöu trong caïc âäüng cå cäng suáút cåí trung bçnh. 7 r2+ rp2+rp1 r2+ rp1 r2 M s 1 0 (b) s4 s5 s2 s3 s1 CD1 U1 rp (a) IM UC R Id − + Rcå IM 3φ (c) Hçnh 14.8 Âiãöu chènh täúc âäü âäüng cå räto dáy quáún duìng âiãûn tråí a) Så âäö âiãöu chènh; b) Âàûc tênh; c. Så âäö maûch håí; d. Så âäö maûch kên IM UC R Id 3φ − + Rcå Tach n α Id −n* + +Σ Σ (d) 14.2.4. Âiãöu chènh täúc âäü bàòng caïch näúi cáúp traí nàng læåüng vãö nguäön Nàng læåüng træåüt táön säú f2 = sf1 leî ra tiãu hao trãn âiãûn tråí phuû âæåüc chènh læu thaình nàng læåüng mäüt chiãöu (hçnh 15.9), sau âoï qua bäü nghëch læu âæåüc biãún âäøi thaình nàng læåüng xoay chiãöu táön säú f traí vãö nguäön. Quan hãû giæîa hãû säú træåüt s vaì goïc måí α cuía thyristor : • Âiãûn aïp ra cuía chènh læu cáöu ba pha : UKs,U DC 351= • Âiãûn aïp ra cuía nghëch cáöu : α= cosUK,U BN 351 Våïi 11 22 dq dq D kW kW K = ; sKDU: âiãûn aïp ra cuía räto; KB : tè säú biãún aïp 8 CD1 U Váûy, tæì caïc cäng thæïc trãn ta coï: α−= cos K Ks D B våïi 900 < α < 1800 nãn cosα < 0 ] R R^ BA UCL ÂC UNL Bäü CL Bäü NL (a) Hçnh 14.9 Âiãöu chènh täúc âäü ÂC bàòng caïch traí nàng læåüng vãö nguäön a. Så âäö maûch håí; b. Så âäö maûch kên IM UCL Id 3φ − + Tach n α Id −n* + +Σ Σ UNL − + − (b) 1 Âaûi Hoüc Âaì Nàông - Træåìng Âaûi hoüc Baïch Khoa Khoa Âiãûn - Nhoïm Chuyãn män Âiãûn Cäng Nghiãûp Giaïo trçnh MAÏY ÂIÃÛN 1 Biãn soaûn: Buìi Táún Låüi Chæång 15 ÂÄÜNG CÅ ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄÖNG BÄÜ ÆÏNG DUÛNG HIÃÛU ÆÏNG MÀÛT NGOAÌI 15.1. ÂAÛI CÆÅNG Ta mong muäún âäüng cå khäng âäöng bäü (ÂK) coï : - Khi khåíi âäüng thç mämen khåíi âäüng MK låïn vaì doìng khåíi âäüng IK nhoí. - Luïc laìm viãûc bçnh thæåìng thç hiãûu suáút cuía âäüng cå η cao. Våïi caïc yãu cáöu trãn thç âäüng cå khäng âäöng räto dáy quáún vaì räto läöng soïc, loaûi naìo âaïp æïng âæåüc ?. • ÂK räto dáy quáún : Thæûc hiãûn âæåüc caïc yãu cáöu trãn dãù daìng. • ÂK räto läöng soïc : phaíi nháûn xeït thãm. Nháûn xeït æu khuyãút âiãøm cuía âäüng cå khäng âäöng bäü räto läöng soïc raînh thæåìng : + Æu âiãøm : - Chãú taûo âån giaín - Laìm viãûc chàõc chàõn - Âàûc tênh laìm viãûc täút + Khuyãút âiãøm : - Doìng khåíi âäüng IK låïn - Mämen khåíi âäüng MK nhoí Nãúu duìng váût liãûu âãø chãú taûo R2 låïn thç MK låïn vaì η giaím. Âãø khàõc phuûc : • Chãú taûo âäüng cå khäng âäöng bäü räto läöng soïc raînh sáu vaì • Chãú taûo âäüng cå khäng âäöng bäü räto 2 läöng soïc. 2 15.2. ÂÄÜNG CÅ RÄTO RAÎNH SÁU Âäüng cå khäng âäöng bäü räto läöng soïc raînh sáu låüi duûng hiãûn tæåüng tæì thäng taín trong raînh räto gáy nãn hiãûn tæåüng hiãûu æïng màût ngoaìi khi khåíi âäüng laìm âiãûn tråí räto R2 tàng lãn âãø caíi thiãûn âàûc tênh khåíi âäüng. 15.2.1. Cáúu taûo raînh räto Hçnh 15.2 Âàûc tênh cå khi khåíi âäüng b h Hçnh 15.1 Sæû phán bäú tæì thäng taín vaì máût âäü doìng âiãûn åí räto khi khåíi âäüng x J sâm s =1 M s 0 1 2 3 sâm 1 Thæåìng chiãöu cao cuía raînh räto (hçnh 15.1) h = 40÷60 mm vaì tè säú h/b =10 ÷ 12 láön thç âiãûn tråí räto tàng 3÷4 láön khi khåíi âäüng. Våïi R2(1) laì âiãûn tråí khi s = sâm, doìng âiãûn phán bäú âãöu (âæåìng 1); R2(2) laì âiãûn tråí khi s = 1, doìng táûp trung trãn miãûng raînh (âæåìng 2). Coìn âæåìng 3 laì âæåìng biãøu diãùn âàûc tênh cå thæûc tãú cuía âäüng cå räto raînh sáu khi hãû säú træåüc s thay âäøi tæì 1÷ sâm, khi âoï âiãûn tråí R2(2) giaím âáön vãö R2(1) . 15.2.2. Nguyãn lyï laìm viãûc + Khi khåíi âäüng : täúc âäü räto n = 0, hãû säú træåüt s = 1 vaì f2 = sf1 = f1, tæì thäng taín taûi thåìi âiãøm náöy táûp trung åí âaïy raînh (hçnh 15.1), caìng lãn trãn miãûng raînh tæì thäng caìng êt âi do âoï âiãûn khaïng taín åí âaïy raînh låïn, vaì phêa miãûng raînh nhoí vç váûy doìng âiãûn táûp trung lãn phêa trãn miãûng raînh. Kãút quaí cuía viãûc táûp trung doìng âiãûn lãn phêa trãn miãûng raînh âæåüc coi nhæ tiãút diãûn cuía dáy dáùn bë nhoí âi âiãûn tråí räto tàng lãn laìm MK tàng lãn. + Khi täúc âäü tàng lãn : luïc náöy f2 giaím, hiãûu æïng màût ngoaìi giaím âi vaì doìng âiãûn dáön dáön phán bäú âãöu laûi vaì R2 âæåüc coi nhæ nhoí laûi vaì khi maïy laìm viãûc bçnh thæåìng f2 = (2 ÷ 3) Hz , hiãûu æïng màût ngoaìi luïc náöy háöu nhæ khäng coï, âàûc tênh laìm viãûc giäúng nhæ âäüng cå bçnh thæåìng. 3 15.2.3. Maûch âiãûn thay thãú + Âiãûn tråí cuía räto : Âiãûn tråí vaì âiãûn khaïng cuía räto khi xeït hiãûu æïng màût ngoaìi : ''' vrr rrkr 222 += ''' vrx xxkx 222 += trong âoï : r : kyï hiãûu nhoí chè raînh räto. v : kyï hiãûu nhoí chè vaình ngàõn maûch. rk : hãû säú tàng âiãûn tråí do hiãûu æïng màût ngoaìi. xk : hãû säú giaím âiãûn khaïng taín do hiãûu æïng màût ngoaìi. Hãû säú kr vaì kx phuû thuäüc chiãöu cao qui âäøi ξ : Cu r sh ρ ρ=ξ trong âoï : + s : hãû säú træåüt.; + hr : chiãöu cao raînh. + ρ, ρCu : âiãûn tråí suáút váût liãûu laìm thanh dáùn vaì âäöng. +Maûch âiãûn thay thãú : (hçnh 15.3) xm '' vrx xxk 22 +x1 '' vrr rrk 22 + rm r1 1U& 1I& '2I&− 0I& )'( ' vrr rrks s 22 1 +− Hçnh 15.3 Maûch âiãûn thay thãú âäüng cå räto raînh sáu Bäüi säú doìng vaì bäüi säú mämen åí âiãûn aïp âënh mæïc : 65,4 I I âm k ÷= vaì 4,11 M M âm max ÷= Hiãûu suáút cuía âäüng cå raînh sáu khäng khaïc raînh thæåìng laì bao, chè coï cosϕ håi tháúp vç âiãûn khaïng taín räto raînh sáu låïn hån loaûi raînh thæåìng. Cuîng vç lyï do âoï nãn Mmax cuîng nhoí hån. Phaûm vi cäng suáút loaûi âäüng cå naìy vaìo khoaíng 50÷200kW. 4 15.3. ÂÄÜNG CÅ RÄTO HAI LÄÖNG SOÏC 15.3.1. Cáúu taûo raînh räto Raînh räto chãú taûo gäöm hai läöng soïc : + Läöng soïc ngoaìi : duìng âãø måí maïy, chãú taûo våïi tiãút diãûn S nhoí, váût liãûu coï âiãûn tråí suáút ρ låïn, âãø coï âiãûn tråí khåíi âäüng R2kâ låïn. + Läöng soïc trong : goüi laì läöng soïc laìm viãûc, chãú taûo våïi tiãút diãûn S låïn, váût liãûu coï âiãûn tråí suáút ρ nhoí, âãø coï âiãûn tråí laìm viãûc R2lv nhoí . Hçnh 15.4 Âäüng cå khäng âäöng bäü räto hai läöng soïc a) Sæû phán bäú tæì thäng taín; b) Phán bäú máût âäü doìng khi khåíi âäüng J x 0 s =1 15.3.2. Nguyãn lyï laìm viãûc Khi måí maïy thç f2 = f1, do hiãûu æïng màût ngoaìi nãn doìng âiãûn táûp trung åí läöng soïc ngoaìi, maì R2 ngoaìi laûi låïn næîa nãn Mm låïn. Khi laìm viãûc bçnh thæåìng, táún säú f2 nhoí maì R2 trong cuîng nhoí næîa nãn doìng âiãûn låïn vaì mämen chuí yãúu do läöng soïc náöy taûo ra. 15.3.3. Maûch âiãûn thay thãú (hçnh 15.5) xm x’2kvx1 x’2kâ x’2lv rm r1 1U& 1I& '2I&−0I& ' kâ2I& ' lv2I& r’2kâ/s r’2lv/s Hçnh 15.5 Maûch âiãûn thay thãú âäüng cå khäng âäöng bäü räto hai läöng soïc 5 Doìng âiãûn : ' lv ' âk ' III 222 &&& += Âiãûn khaïng taín: x’2kâ do tæì thäng taín Φtkâ æïng våïi doìng ' âkI2& x’2lv do tæì thäng taín Φtlv æïng våïi doìng ' lvI2& x’2kv do tæì thäng taín Φtkv æïng våïi doìng ' vkI2& Bäüi säú doìng âiãûn vaì mämen åí âäüng cå räto hai läöng soïc nàòm trong khoaíng: 64 ÷= âm k I I ; 221 ÷= , M M âm max Âiãûn khaïng taín räto låïn nãn cosϕ tháúp. So våïi loaûi räto raînh sáu thç âäüng cå âiãûn loaûi naìy duìng nhiãöu kim loaûi maìu hån, nhæng coï thãø thiãút kãú âàûc tênh måí maïy linh hoaût hån. Phaûm vi cäng suáút loaûi âäüng cå naìy vaìo khoaíng 30÷1250kW 1.0 0.8 0.6 0.4. 0.2 0 2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4. 0.2 1 3 2 Hçnh 15.6 Âàûc tênh M= f(s) cuía âäüng cå khäng âäöng bäü räto läöng s âmM M Hçnh 15.6 trçnh baìy âàûc tênh M = f(s) cuía caïc loaûi âäüng cå âiãûn thæåìng (âæåìng 1), âäüng cå âiãûn raînh sáu (âæåìng 2) vaì âäüng cå âiãûn räto läöng soïc keïp (âæåìng 3). [ \ 1 Âaûi Hoüc Âaì Nàông - Træåìng Âaûi hoüc Baïch Khoa Khoa Âiãûn - Nhoïm Chuyãn män Âiãûn Cäng Nghiãûp Giaïo trçnh MAÏY ÂIÃÛN 1 Biãn soaûn: Buìi Táún Låüi Chæång 16 ÂÄÜNG CÅ KHÄNG ÂÄÖNG BÄÜ MÄÜT PHA 16.1 PHAÛM VI AÏP DUÛNG, CÁÚU TAÛO & NGUYÃN LYÏ LAÌM VIÃÛC 16.1.1. Phaûm vê ap duûng Âäüng cå âiãûn khäng âäöng bäü mäüt pha âæåüc sæí duûng ráút räüng raîi trong dán duûng vaì cäng nghiãûp nhæ maïy giàût, tuí laûnh, maïy lau nhaì, maïy båm næåïc, quaût, caïc duûng cuû cáöm tay,... Noïi chung laì caïc âäüng cå cäng suáút nhoí. Cuûm tæì “âäüng cå cäng suáút nhoí” chè caïc âäüng cå coï cäng suáút nhoí hån 750W. Pháön låïn âäüng cå mäüt pha thuäüc loaûi náöy, màût duì chuïng coìn âæåüc chãú taûo våïi cäng suáút âãún 7,5kW vaì åí hai cáúp diãûn aïp 110V vaì 220V. 16.1.2. Cáúu taûo + Stato : giäúng âäüng cå ba pha, nhæng âàût trãn âoï dáy quáún mäüt pha. + Räto : räto läöng soïc giäúng âäüng cå ba pha 16.1.3. Nguyãn lyï laìm viãûc p 1ω Tæì thäng räto Tæì thäng stato U∼ Chiãöu læûc âiãûn tæì (b) 1I& m12 F& mF11& p 1ω Ω(a) Hçnh 16.1 Âäüng cå khäng âäöng bäü mäüt pha mäüt dáy quáún a) Tæì træåìng âáûp maûch phán thaình hai tæì træåìng quay thuáûn vaì quay ngæåüc b) Tæì thäng vaì læûc âiãûn tæì taïc duûng lãn räto. 2 Khi näúi dáy quáún mäüt pha stato vaìo læåïi âiãûn coï âiãûn aïp u1 thç trong dáy quáún coï doìng âiãûn xoay chiãöu hçnh sin chaûy qua : tsinIi ω= 11 2 Doìng âiãûn naìy sinh ra tæì træåìng stato coï phæång khäng âäøi nhæng coï âäü låïn thay âäøi hçnh sin theo thåìi gian, goüi laì tæì træång âáûp maûch: αω= costsinFF m (16.1) Ta phán stâ âáûp maûch naìy thaình hai stâ quay : • Stâ quay thuáûn : tjmeF 111 ω& • Stâ quay ngæåüc : tjmeF 112 ω−& Hai stâ quay naìy coï : • Biãn âäü tæì træåìng âáûp quay: I p kW FFF dqmmm 11 1211 1 2 2 π=== • Täúc âäü quay : + Soïng quay thuáûn : p 1 1 ω=Ω cuìng chiãöu quay räto. + Soïng quay ngæåüc : 12 Ω−=Ω ngæåüc chiãöu quay räto. So våïi räto coï hãû säú træåüt : + Thuáûn : ss =Ω Ω−Ω= 1 1 1 + Ngæåüc : )s( )( )(s −=Ω− Ω−Ω−= 2 1 1 2 Phæång trçnh cán bàòng stâ täøng : + Thuáûn : sinh ra tæì caím mmm FFF 211101 &&& += )t(jmeB 111 α+ω + Ngæåüc : sinh ra tæì caím mmm FFF 221202 &&& += )t(jmeB 212 α+ω− Tæì caím täøng : s M 0 1 2 M1 M2 M Hçnh 16.2 Mämen cuía âäüng cå khäng âäöng bäü mäüt pha )t(jmeBB ~ 11 1 α+ω= + )t(jmeB 212 ω +α− hçnh thaình tæì træåìng quay Ellip Tæì træåìng quay thuáûn 1B r taïc duûng våïi doìng âiãûn räto seî taûo ra mämen quay thuáûn M1 (hçnh 16.2); Coìn tæì træåìng quay ngæåüc 2B r taïc duûng våïi doìng âiãûn räto seî taûo ra mämen quay ngæåüc M2 (hçnh16.2). Täøng âaûi säú hai mämen 3 náöy cho ta âàûc tuyãún M=f(s) : M = M1 + M2 = f(s) Tæì âàûc tênh ta tháúy ràòng luïc måí maïy (n = 0, s = 1), M1 = M2 vaì ngæåüc chiãöu nhau nãn M = 0, vç váûy âäüng cå khäng thãø tæû quay âæåüc. Nãúu ta quay âäüng cå theo mäüt chiãöu naìo âo,ï s ≠ 1 tæïc M ≠ 0 âäüng cå seî tiãúp tuûc quay theo chiãöu âoï. Vç váûy âãø âäüng cå mäüt pha laìm viãûc âæåüc, ta phaíi coï biãûn phaïp måí maïy, nghéa laì tçm caïch taûo ra cho âäüng cå mäüt mämen luïc räto âæïng yãn (M = Mk khi s =1). 16.2 PHÆÅNG TRÇNH CÅ BAÍN & SÅ ÂÄÖ THAY THÃÚ 16.2.1. Caïc phæång trçnh cå baín U1 A B BII && =1 1I& 1AI& 2AI& 111 IIB && = 122 IIB && = AI& Hçnh 16.2 Så âäö âäüng cå mäüt pha taûo nãn bàòng caïch taïch ra mäüt trong hai pha Xeït âäüng cå khäng âäöng bäü mäüt pha nhæ chãú âäü khäng âäúi xæïng cuía âäüng cå hai pha m =2, coï hai cuäün dáy âàût lãûch nhau mäüt goïc 900 âiãûn, trong âoï pha A taïch ra nãn doìng IA= 0 vaì pha B coìn laûi coï , maïy näúi vaìo læåïi âiãûn coï âiãûn aïp . Ta coï : BII && =1 1U& (16.2a) 21 AAA III &&& += (16.2b) 21 BBB III &&& += Våïi vaì laì doìng thæï tæû thuáûn vaì ngæåüc, coìn : 11 BA I;I && 22 BA I;I && 11 BA IjI && = vaì 11 BA IjI && −= Giaíi hãû phæång trçnh (16.2a,b) ta tçm âæåüc : 22111 /I/)IjI(II BABB &&&&& =−= vç 0=AI& 22212 /I/)IjI(II BABB &&&&& =+= vç 0=AI& Âiãûn aïp cuía mäüt pha : 1211211 UUUUUU BBB &&&&&& +=+== Biãøu diãùn âiãûn aïp thæï tæû thuáûn vaì ngæåüc theo doìng I vaì Z tæång æïng : 4 21111111111 /ZIZIUUB &&&& === (16.3a) 21211212122 /ZIZIUUB &&&& === (16.3b) Trong âoï : laì doìng âiãûn thæï tæû thuáûn vaì ngæåüc. Coìn Z11; Z12 laì täøng tråí thæï tæû thuáûn vaì ngæåüc. 1211 I;I && Vaì våïi 1121 1 111 −−− ++= )'ZZ(ZZ m 2221 'jxs r'Z ' += (16.4a) våïi 1122 1 112 −−− ++= )'ZZ(ZZ m 2222 2 'jxs 'r'Z +−= (16.4b) 16.2.2. Maûch âiãûn thay thãú Tæì caïc phæång trçnh cán bàòng ta veî maûch âiãûn thay thãú âäüng cå khäng âäöng bäü nhæ hçnh 16.4a. Âáy laì maûch âiãûn thay thãú chênh xaïc cuía âäüng cå mäüt pha. r1/2 'I21&1I& jx1/2 Hçnh 16.4 Maûch âiãûn thay thãú gáön âuïng cuía âäüng cå khäng âäöng bäü mäüt pha s r5,0 '2 1U& 1I& 0,5x’2 x1 r1 2 xm 0,5X’2 s2 r5,0 '2 −2 xm (b) Trong âoï : r1/2 jx1/2 jxm/2 jxm/2 rm/2 rm/2 jx’2/2 jx’2/2 s.2 r '2 )s2(2 r '2 − 'I22& 01I& 02I& 1U& 11U& 12U& Chuï yï : r’2 = kr2 x’2 = kx2 k = kekI m1= 2 (a) 1U& 1I& RT XT r x1 1 ZT RN XN ZN (c) 5 r1 = âiãûn tråí cuía dáy quáún stator. x1 = âiãûn khaïng taín cuía dáy quáún stator. xm = âiãûn khaïng tæì hoïa. r’2 = âiãûn tråí cuía dáy quáún rotor qui vãö dáy quáún stator. x’2 = âiãûn khaïng taín cuía dáy quáún rotor qui vãö dáy quáún stator. U1 = âiãûn aïp cuía nguäön. Giaí thiãút ràòng rotor quay våïi täúc âäü naìo âoï trong tæì træåìng quay thuáûn, æïng hãû säú træåüt s. Luïc naìy doìng âiãûn caím æïng trong dáy quáún rotor coï táön säú sf, f táön säú læåïi âiãûn näúi vaìo dáy quáún stator. Cho ràòng täøn hao sàõt khäng âaïng kãø hoàûc gäüp vaìo täøn hao quay. Nhæ váûy giäúng maïy âiãûn khäng âäöng bäü ba pha, täøng tråí cuía dáy quáún rotor æïng våïi tæì træåìng quay thuáûn qui vãö dáy quáún stator laì 0,5r’2/s + j0,5x’2.(hçnh 16.4b). Cuîng tæång tæû nhæ váûy âäúi våïi tæì træåìng quay ngæåüc, ta coï täøng tråí cuía dáy quáún rotor æïng våïi tæì træåìng quay ngæåüc qui vãö dáy quáún stator laì 0,5r’2/(2-s) + j0,5x’2.(hçnh 16.4b). Maûch âiãûn tæång âæång trçnh baìy trãn hçnh 16.4c, coï täøng tråí thæï tæû thuáûn ZT vaì thæï tæû ngæåüc ZT nhæ sau : )XX(5,0js/R5,0 )s/R5,0X5,0j(X5,0jjXRZ ' 2m ' 2 ' 2 ' 2m TTT ++ +=+= (16.5) )XX(5,0j)s2/(R5,0 )]s2/(R5,0X5,0j[X5,0jjXRZ ' 2m ' 2 ' 2 ' 2m NNN ++− −+=+= (16.6) Cäng suáút âiãûn tæì (khe håí khäng khê) cuía tæì træåìng thæï tæû thuáûn vaì ngæåüc : (16.7) 21TâtT IRP = (16.8) 21NâtN IRP = Moment tæång æïng : 1 âtT T PM Ω= (16.9) 1 âtN N PM Ω= (16.10) Moment täøng laì : )RR(IMMM NT 1 2 1 NT −Ω=−= (16.11) Cäng suáút cå : Ω= MPCå (16.12) )s1(MP 1Cå −Ω= (16.13) 6 (16.14) )s1)(RR(IP NT 2 1Cå −−= )s1)(PP(P âtNâtTCå −−= (16.15) Cäng suáút trãn âáöu truûc : P2 = PCå - pq (16.16) pq laì täøn hao quay, gäöm täøn hao cå vaì täøn hao phuû, cuîng coï khi gäüp caí täøn hao sàõt vaìo täøn hao quay. Täøn hao âäöng trong dáy quáún rotor æïng våïi tæì træåìng quay thuáûn vaì ngæåüc : pCu2T = sPâtT (16.17) pCu2N = (2-s)PâtN (16.18) Täøn hao âäöng trong dáy quáún rotor : pCu2 = sPâtT + (2-s)PâtN (16.19) VÊ DUÛ 16.1 Mäüt âäüng cå khäng âäöng bäü mäüt pha cäng suáút 1/4 maî læûc, 230V, 60Hz vaì 4 cæûc tæì coï tham säú vaì täøn tháút nhæ sau : R1 = 10Ω; X1 = X’2 = 12,5Ω; R’2 = 11,5Ω; Xm = 250Ω; Täøn hao sàõt åí 230V laì 35W; Täøn hao ma saït vaì quaût gioï laì 10W; Våïi hãû säú træåüt laì 0,05, xaïc âënh doìng âiãûn stato, cäng suáút cå, cäng suáút ra trãn truûc, täúc âäü vaì hiãûu suáút khi âäüng cå laìm viãûc nhæ âäüng cå mäüt pha åí âiãûn aïp vaì táön säú âënh mæïc våïi dáy quáún khåíi âäüng càõt ra. Giaíi Tæì caïc thäng säú âaî cho, ta tênh âæåüc täøng tråí thæï tæû thuáûn ZT vaì thæï tæû ngæåüc ZT cuía âäüng cå mäüt pha nhæ sau : )XX(5,0js/R5,0 )s/R5,0X5,0j(X5,0jjXRZ ' 2m ' 2 ' 2 ' 2m TTT ++ +=+= j65,5759 )5,12250(5,0j05,0/5,115,0 )05,0/5,115,05,125,0j(2505,0jjXRZ TTT +=++× ×+××=+= )XX(5,0j)s2/(R5,0 )]s2/(R5,0X5,0j[X5,0jjXRZ ' 2m ' 2 ' 2 ' 2m NNN ++− −+=+= j01,667,2 )5,12250(5,0j)05,02/(5,115,0 )]05,02/(5,115,05,125,0j[2505,0jjXRZ NNN +=++−× −×+××=+= Täøng tråí vaìo tæång âæång : Ztâ = Z1 + ZT + ZN = 10 + 12,5j +59 + 57,65j +2,67 + 6,01j 7 = 71,67 + 76,16j = 104,6 ∠46,74o Ω. Doìng âiãûn vaìo stato : A74,462,2 74,466,104 0230 Z UI oo o tâ 1 −∠=∠ ∠== && Hãû säú cäng suáút : cosϕ = cos 46,74o = 0,685 Täúc âäü âäüng cå : 710.1 2 6060)05,01(n)s1(n 1 =×−=−= vg/ph. Cäng suáút cå : = 2,22.(59-2,67).(1-0,05) = 259 W )s1)(RR(IP NT 2 1Cå −−= Cäng suáút trãn âáöu truûc : P2 = PCå -pFe- pq = 259 -35- 10 = 214 W. Cäng suáút âäüng cå tiãu thuû tæì læåïi âiãûn : P = U.Icosϕ = 230.2,2 cos 46,74o = 346,77 W Hiãûu suát cuía âäüng cå : %7,61617,0 22.347 214 P P 1 2 ====η 16.3. MÅÍ MAÏY ÂÄÜNG CÅ KHÄNG ÂÄÖNG BÄÜ MÄÜT PHA 16.3.1. Âäüng cå khäng âäöng bäü duìng cuäün dáy phuû Loaûi âäüng cå naìy âæåüc duìng khaï phäø biãún nhæ maïy âiãöu hoìa, maïy giàût, duûng cuû cáöm tay, quaût , båm ly tám ... Caïc pháön chênh cuía loaûi âäüng cå náöy cho trãn hçnh 16.5a, gäöm dáy quáún chênh (dáy quáún laìm viãûc), dáy quáún phuû (dáy quáún måí maïy ). Hai cuäün dáy náöy âàût lãûch nhau mäüt goïc 90o âiãûn trong khäng gian. Vaì räto läöng soïc. cN kN 1 M s Mk Mâm 0 (c) Cuäün chênh Cuäün chênh Vaì cuäün phuû CD K I U& Hçnh 16.5 Âäüng cå duìng dáy quáún phuû . a) Så âäö kãút cáúu. b) Âäö thë vectå luïc måí maïy. c) Âàûc tênh M = f(s) cI& pI& I& 0 (b) NC N IP IC p (a) 8 Âãø coï âæåüc mämen måí maïy, ngæåìi ta taûo ra goïc lãûch pha giæîa doìng âiãûn qua cuäün chênh Ic vaì doìng qua cuäün dáy phuû Ip bàòng caïch màõc thãm mäüt âiãûn tråí näúi tiãúp våïi cuäün phuû hoàûc duìng dáy quáún cåí nhoí hån cho cuäün phuû, goïc lãûch náöy thæåìng nhoí hån 300. Doìng trong dáy quáún chênh vaì trong dáy quáún phuû sinh ra tæì træåìng quay âãø taûo ra momen måí maïy. Âäö thë vectå luïc måí maïy âæåüc trçnh baìy trãn hçnh 16.5b. Khi täúc âäü âaût âæåüc 70÷75 % täúc âäü âäöng bäü, cuäüng dáy phuû âæåüc càõt ra nhåì cäng tàõt ly tám K vaì âäüng cå tiãúp tuûc laìm viãûc våïi cuäün dáy chênh. Âàûc tênh momen âæåüc trçnh baìy trãn hçnh 16.4c. 16.3.2. Âäüng cå duìng tuû âiãûn (hçnh 16.6) Caïc âäüng cå khäng âäöng bäü mäüt pha coï cuäün dáy phuû âæåüc màõt näúi tiãûp våïi mäüt tuû âiãûn âæåüc goüi laì âäüng cå tuû âiãûn. Loaûi âäüng cå náöy coï cuäün dáy phuû bäú trê lãûch so våïi cuäün dáy chênh mäüt goïc 900 âiãûn trong khäng gian, âãø taûo goïc lãûch vãö thåìi gian ta màõt näúi tiãúp våïi cuäün dáy phuû mäüt tuû âiãûn. Nãúu tuû âiãûn màõt näúi tiãúp våïi cuäün phuû choün giaï trë thêch håüp thç goïc lãûch pha giæîa IC vaì Ip laì gáön 900 (hçnh 16.6b). Tuìy theo yãu cáöu vãö momen måí maïy vaì momen luïc laìm viãûc, ta coï caïc loaûi âäüng cå tuû âiãûn nhæ sau: 1. Âäüng cå duìng tuû âiãûn måí maïy (hçnh 16.6a). Khi måí maïy täúc âäü âäüng cå âaût âãún 75÷85% täúc âäü âäüng bäü, cäng tàõt K måí ra vaì âäüng cå seî âaût âãún täúc âäü äøn âënh. 2. Âäüng cå duìng tuû âiãûn thæåìng træûc (hçnh 16.6b). Cuäün dáy phuû vaì tuû âiãûn måí maïy âæåüc màõt luän khi âäüng cå laìm viãûc bçnh thæåìng. Loaûi náöy coï cäng suáút thæåìng nhoí hån 500W vaì coï âàûc tênh cå täút. WC Wp KCD IC IP (a) I C WC Wp CD IC IP (b) I C U& cI& pI& I& 0 (c) Hçnh 16.6 Âäüng cå mäüt pha duìng tuû âiãûn. a) Tuû âiãûn måí maïy. b) Tuû âiãûn thæåìng træûc. c) Âäö thë vectå. 9 Ngoaìi ra, âãø caíi thiãûn âàûc tênh laìm viãûc vaì momen måí maïy ta duìng âäüng cå hai tuû âiãûn. Mäüt tuû âiãûn måí maïy khaï låïn (khoaíng 10 ÷15 láön tuû âiãûn thæåìng træûc) âæåüc gheïp song song våïi tuû âiãûn thæåìng træûc. Khi måí maïy täúc âäü âäüng cå âaût âãún 75÷85% täúc âäü âäüng bäü, tuû âiãûn måí maïy âæåüc càõt ra khoíi cuäün phuû, chè coìn tuû âiãûn thæåìng træûc näúi våïi cuäün dáy phuû khi laìm viãûc bçnh thæåìng. 16.3.3. Âäüng cå duìng voìng ngàõn maûch (hçnh 16.7) Hçnh 16.7a cho tháúy cáúu taûo loaûi âäüng cå náöy. Trãn stato ta âàût dáy quáún mäüt pha vaì cæûc tæì âæåüc chia laìm hai pháön, pháön coï voìng ngàõn maûch K äm 1/3 cæûc tæì vaì räto läöng soïc. Doìng âiãûn chaûy trong dáy quáún stato taûo nãn tæì thäng qua pháön cæûc tæì khäng voìng ngàõn maûch vaì tæì thäng qua pháön cæûc tæì coï voìng ngàõn maûch. Tæì thäng caím æïng trong voìng ngàõn maûch sââ , cháûm pha so våïi mäüt goïc 900 (hçnh 16.7b) . Voìng ngàõn maûch coï âiãûn tråí vaì âiãûn khaïng nãn taûo ra doìng âiãûn cháûm pha so våïi mäüt goïc ϕn < 900. Doìng âiãûn taûo ra tæì thäng vaì ta coï tæì thäng täøng qua pháön cæûc tæì coï voìng ngàõn maûch : 1I& 'φ& ''φ& ''φ& nE& ''φ& nI& nE& nI& nφ& nφ+φ=φ∑ &&& '' Hçnh 16.7 Âäüng cå K mäüt pha coï voìng ngàõn maûch åí cæûc tæì a) Cáúu taûo; b) Âäö thë vectå; c) Âàûc tênh mämen φΣ nE& nφ& nI& 'φ& 0 (b) ''φ& ϕn ϕ M 1 Mmax 0 s sth (c) φ (a) φ” φ’ φΣ φn K 1I& Tæì thäng náöy lãûch pha so våïi tæì thäng qua pháön cæûc tæì khäng coï voìng ngàõn maûch mäüt goïc laì ϕ . Do tæì thäng vaì φ'φ& Σ lãûch nhau trong khäng gian nãn chuïng taûo ra tæì træåìng quay vaì laìm quay räto. Loaûi âäüng cå náöy coï momen måí maïy khaï nhoí Mk= (0,2-0,5)Mâm, hiãûu suáút tháúp (tæì 25 - 40%), thæåìng chãú taûo våïi cäng suáút 20 - 30W, âäi khi cuîng coï chãú taûo cäng suáút âãún 300W vaì hay sæí duûng laìm quaût baìn, quaût tráön, maïy quay âéa ... ] [