bongthienthan_benthienduong
New Member
Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết Nối
ĐẶT VẤN ĐỀ
Máy phát điện dự phòng để đảm bảo liên tục cho các phụ tải đặc biệt là một yêu cầu không thể thiếu được trong các nhà máy sản xuất công nghiệp và các cơ quan ví dụ như: Bệnh viện, đài phát thanh và các sinh hoạt công nghiệp khác. Do vậy tìm hiểu về những vấn đề liên quan đến điều khiển tự động máy phát điện dự phòng là rất cần thiết. Đối với bản đồ án của tui cần quan tâm tới ba nội dung chính đó là:
Ổn định tốc độ động cơ sơ cấp
1. Ổn định điện áp của máy phát điện dự phòng sao cho không phụ thuộc vào sự thay đổi của phụ tải và không chịu ảnh hưởng vào nguồn năng lượng cơ khí (động cơ sơ cấp).
2. Tự động chuyển đổi để máy phát dự phòng tiếp tục cung cấp điện cho phụ tải khi lưới điện quốc gia mất và tự động ngừng máy phát dự phòng khi lưới điện quốc gia có trở lại.
Ngoài ra bản đồ án này của tui có thể cho học sinh tìm hiểu nghiên cứu và thực hành, vận dụng những điều đã nói ở trên thì cần có một mô hình thực hành và nội dung đồ án của tui là xây dựng mô hình thực hành đó.
Bản thuyết minh đồ án sau đây của tui là những trình bày về quá trình tham gia chế tạo mô hình đó. Bản thuyết minh được chia thành nhiều chương:
Chương I: Giới thiệu về máy phát điện xoay chiều đồng bộ
Chương II: Ổn định tần số điện áp máy phát.
Chương III: Ổn định điện áp máy phát (AVR).
ChươngIV: Mạch tự động chuyển đổi (ATS).
ChươngV: Kết cấu của mô hình.
Chương VI: Những bài thực hành thực hiện được trên mô hình.
CHƯƠNG I
MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ
Đối với máy phát xoay chiều ở đây ta không quan tâm nhiều về vấn đề cấu tạo hay về nguyên lý làm việc mà chủ yếu ta quan tâm về: Năng lượng sơ cấp để kéo roto máy phát, vấn đề tự kích từ và tự động kích từ. Tự động ổn định điện áp, tần số điện áp máy phát.
1. Nguồn năng lượng sơ cấp.
Điện áp do bất cứ máy phát nào phát ra đều phụ thuộc vào tốc độ quay của động cơ sơ cấp (n). Điều đó kéo theo tần số của điện áp cũng phụ thuộc vào động cơ sơ cấp ( f= f(n)). Khi tốc độ quay của động cơ sơ cấp tăng thì tần số của điện áp phát ra cũng tăng theo và ngược lại do đó đặt vấn đề phải giải quyết là phải tự động ổn định tần số điện áp phát ra.
Nguồn năng lượng sơ cấp thì ta có thể sử dụng nhiều loại như:
Tuabin nước.
Tuabin gió.
Động cơ điezen.
Động cơ điện một chiều…
2. Từ trường biến thiên ban đầu
Mặc dù khi có nguồn năng lượng sơ cấp ban đầu đã đủ lớn nhưng khi không có một từ trường biến thiên ban đầu (điện áp kích từ ban đầu) thì máy phát cũng không thể sinh ra được điện năng và điều quan trọng ở máy phát điện nói chung đó là giá trị điện áp do máy phát phát ra phụ thuộc vào điện áp kích từ ( Uf = f(u (kt)). Khi đã có điện áp kích từ và nguồn năng lượng sơ cấp để kéo được roto của máy phát thì khi đó mới có điện năng do máy phát phát ra.
Từ trường biến thiên ban đầu là do từ dư của nam châm (Roto) sinh ra. Khi roto quay thì từ dư của nam châm biến thiên trong lõi thép của roto sinh ra một sực điện động biến thiên điều hoà. Sức điện động biến thiên này gây ra hiện tượng cảm ứng điện từ trong cuộn dây của stato và sinh ra một sức điện động tự cảm biến thiên cùng tần số trong cuộn dây stato. Tạo ra mạch ngoài một dòng điện biến thiên cùng tần số cùng biên độ. Khi đó một phần điện áp phát ra lại được lấy chỉnh lưu phản hồi lại để làm điện áp kích từ nuôi cho roto (đây chính là quá trình tự kích từ). Khi đó roto mới trở thành nam châm điện. Nhưng ở đây vấn đề đặt ra đó là ổn định điện áp ra của máy phát, và ổn định tần số của điện áp phát ra của máy phát.
Ngoài ra đối với một mạng điện của bộ nguồn dự phòng thì vấn đề lớn nữa ta cần quan tâm đó là bộ tự động chuyển đổi (ATS).
I. ĐẠI CƯƠNG VỀ MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ.
Máy điện đồng bộ nói chung và máy phát điện đồng bộ nói riêng được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Phạm vi sử dụng chính là biến đổi cơ năng thành điện năng, nghĩa là làm máy phát điện. Điện năng ba pha chủ yếu dùng trong nền kinh tế quốc dân và trong đời sống. Được sản xuất từ các nhà máy phát điện quay tuabin hơi hay khí nước.
Ngoài ra máy điện đồng bộ còn được làm động cơ đặc biệt trong các thiết bị lớn vì chúng có khả năng phát ra công suất phản kháng.
1. Phân loại.
Theo kết cấu có thể chia máy phát điện đồng bộ thành hai loại: Máy phát điện đồng bộ cực ẩn thích hợp với tốc độ quay cao (số cực 2p = 2) và máy phát điện đồng bộ cực lồi thích hợp khi tốc độ quay thấp (2p 4).
Theo chức năng, có thể chia máy phát điện đồng bộ thành các loại chủ yếu sau:
a. Máy phát điện đồng bộ.
Máy phát điện đồng bộ thường được kéo bởi tuabin hơi hay tuabin nước và được gọi là máy phát tuabin hơi hay máy phát tuabin nước. Máy phát tuabin hơi có tốc độ quay cao, do đó được chế tạo theo kiểu cực ẩn và có trục máy đặt nằm ngang. Máy phát điện tuabin nước thường có tốc độ quay thấp nên có kết cấu theo kiểu cực lồi và nối chung trục máy được đặt thẳng đứng. Trong trường hợp máy phát điện có công suất nhỏ và cần di động thì thường dùng động cơ điezen làm động cơ sơ cấp và được gọi là máy phát điện điêzen. Máy phát điện điêzen thường có cấu tạo cực lồi.
b. Động cơ điện đồng bộ.
c. Máy bù đồng bộ.
2. Kết cấu
Để thấy rõ đặc điểm về kết cấu của máy điện đồng bộ, ta sẽ xét riêng rẽ kết cấu của máy cực ẩn và máy cực lồi.
a. Kết cấu của máy phát điện động bộ cực ẩn.
Rôto của máy đồng bộ cực ẩn làm bằng thép hợp kim chất lượng cao, được rèn thành khối hình trụ, sau đó gia công và phay rãnh để đặt dây quấn kích từ. Phần không phay rãnh của rôto hình thành mặt cực từ.
Các máy điện đồng bộ hiện đại cực ẩn thường được chế tạo với số cực 2p = 2, tốc độ quay của rôto là 3000vg/ph và để hạn chế lực li tâm, trong phạm vi an toàn đối với thép hợp kim chế tạo thành lõi thép rôto, đường kính của rôto không vượt quá 1,1 -1,15m. Để tăng công suất máy, chỉ có thể tăng chiều dài l của rôto. Chiều dài tối đa của rôto khoảng 6,5m.
Dây quấn kích từ đặt trong rãnh rôtođược chế tạo từ dây đồng trần tiết diện chữ nhật quấn theo chiều mỏng thành các bối dây đồng tâm. Các vòng dây của bối dây này được cách điện với nhau bằng một lớp mica mỏng. Để cố định và ép chặt dây quấn kích từ trong rãnh, miệng rãnh được nêm kín bởi các thanh nêm bằng thép không từ tính. Phần đầu nối nằm ngoài rãnh của dây quấn kích từ được đai chặt bằng các ống không từ tính.
Hai đầu của dây quấn kích từ đi luồn trong trục và nối với hai vành trượt đặt ở đầu trục thông qua hai chổi điện để nối với dòng kích từ một chiều.
Máy kích từ này thường được nối trục với trục máy đồng bộ hay có trục với trục của máy đồng bộ.
Stato của máy đồng bộ cực ẩn bao gồm lõi thép, trong có đặt dây quấn ba pha và than máy, nắp máy. Lõi thép stato được ép bằng cac lá tôn silic dày 0,5mm, hai mặt có phủ sơn cách điện. dọc chiều dài lõi thép stato cứ cách khoảng 3 6 cm lại có một rãnh thông gió ngang trục,rộng 10 mm. Lõi thép stato được đặt cố định trong thân máy. Trong các máy đồng bộ công suất trung bình, than máy được chế tạo kiểu kết cấu khung thép, mặt ngoài bọc bằng các tấm thép dát dầy.Thân máy phải thiết kế và chế tạo đẻ sao cho trong nó hình thành hệ thống đường thông gió làm lạnh máy điện. Nắp máy cũng được chế tạo từ thép tấm hay từ gang đúc. Ở các máy đồng bộ công suất trung bình và lớn ổ trục không đặt ở nắp máy mà ở giá đỡ ổ trục đặt cố định trên bệ máy.
b. Kết cấu của máy phát điện đồng bộ cực lồi.
Máy đồng bộ cực lồi thường có tốc độ quay thấp, vì vậy khác với máy đồng bộ cực ẩn, đường kính rôto D của nó có thể lớn tới 15 m trong khi chiều dài l lại nhỏ với tỷ lệ 1/D =0,15 0,2.
Rôto của máy điện cực lồi công suất nhỏ và trung bình có lõi thép được cấu tạo bằng thép đúc và gia công thành khối lăng trụ hay hình trụ trên mặt có đặt các cực từ. ở các máy lớn, lõi thép đó được hình thành bởi các tấm thép dày 1 6 mm, được dập hay đúc định hình sẵn để ghép thành các khối lăng trụ và lõi thép này thường không trực tiếp lồng vào trục máy mà được đặt trên giá đỡ của rôto. Giá này lồng vào trục máy. cực từ đặt trên lõi thép rôto được ghép bằng những lá thép dày 1 1,5 mm.
Việc xác định cực từ trên lõi thép được thực hiện nhờ đuôi hình T hay bằng các đuôi hình bulông xuyên qua mặt cực và vít chặt vào lõi thép rôto.
Dây quấn kích từ được chế tạo từ dây đồng trần tiết diện chữ nhật quấn uốn theo chiều mỏng thành từng quộn dây. Cách điện giữa các vòng dây là các lớp mica hay amiăng. Các cuộn dây sau khi đã gia công được lồng vào các cuộc than cực.
Dây quấn cản (trường hợp này máy phát đồng bộ) hay dây quấn mở máy (trường hợp dộng cơ dồng bộ) được đặt trên các dầu cực. Các dây quấn này giống như dây quấn kiểu lồng sóc của máy điện không đồng bộ, nghĩa là làm bằng các thanh đồng đặt vào các đầu cực và được nối hai đầu bởi hai vòng ngắn mạch.
Dây quấn mở máy chỉ khác dây quấn cản ở chỗ điện trở các thanh dẫn của nó lớn hơn.
Stato của máy đồng bộ cực lồi có cấu tạo tương tự như của máy dồng bộ cực ẩn.
Trục của máy đồng bộ có thể đặt nằm ngang như ở các động cơ đồng bộ, máy bù đồng bộ, máy phát diện điêzen hay máy phát tuabin nước công suất nhỏ và tốc độ quay tương đối lớn (khoảng trên 200 vg/ph). ở trường hợp máy phát tuabin nước,tuabin nước công suất lớn, tốc dộ chậm, trục của máy được đặt thẳng đứng. Khi trục của máy được đặt thẳng đứng, trọng ổ trục đỡ rất quan. Nếu ổ trục đỡ đặt ở đầu trên của trục thì máy thuộc kiểu treo, còn nếu đặt ở đầu dưới của trục thì máy thuộc kiểu dù.
Ở máy phát tuabin nước kiểu treo, xà đỡ trên tựa vào than máy, do đó tương đối dài và phải rất khẻo vì nó chịu toàn bộ trọng lượng của rôto máy phát, rôto tuabin nước và xung lực của nước đi vào tuabin. Như vậy kích thước xà đỡ trên rất lớn tốn nhiều sắt thép, đồng thời bản thân máy cũng cao lớn do đó tăng chi phí xây dựng buồng đặt máy. Ở máy phát tuốcbin nước kiểu dù, ổ đỡ trục nằm trên xà dưới. Xà đỡ dưới được cố định trên nền của gian máy, do đó ngắn hơn và ở một số máy, ổ trục đỡ được đặt ngay trên nắp của tuabin nước. Trong cả hai trường hợp đều giảm được vật liệu chế tạo (có thể đến vài trăm tấn đối với các máy lớn) và khiến cho bản thân máy và buồng đặt máy đều thấp hơn.
Trên cùng trục máy phát tuabin thường có đặt them các máy phụ - máy kích thích, để cung cấp dòng diện một chiều cho cực từ cuả máy phát đồng bộ và máy phát điều chỉnh để làm nguồn cung cấp điện cho bộ điều chỉnh tự động của tuabin.
Điều chỉnh điện áp máy phát ta điều chỉnh dòng kích từ Id dẫn đến từ thông và điện trường thay đổi, ta sẽ điều chỉnh được điện áp.
Ta điều chỉnh tần số thì ta điều chỉnh tốc độ của động cơ sơ cấp ( tuabin nước, khí, dầu, gió).
Ta điều chỉnh công suất máy phát ta phải điều chỉnh công suất điện từ, tức là ta điều chỉnh góc giữa U và E0. Muốn điều chỉnh góc ta phải điều chỉnh công suất của động cơ sơ cấp.
Như điều chỉnh công suất của máy phát liên quan đến tần số máy phát, ta điều chỉnh dòng kích từ E0 thay đó góc giữa U và I thay đổi công suất thay đổi, công suất phản kháng thay đổi.
Việc điều chỉnh công suất phản kháng liên quan đến điện áp máy phát ra.
+ Điều kiện làm việc song song của máy phát.
+UF = Ul
+ fF = fl
+ Thứ tự pha giống nnhau
+ UF, Ul trùng pha nhau
+ F: máy phát, l: lưới điện.
3. Nguyên lý làm việc của máy phát.
Máy phát biến đổi cơ năng thành điện năng do đó ta phải dùng động cơ sơ cấp quay rôto với tốc độ n. vì rôto là nam châm điện nên cảm ứng trong dây quấn stato suất điện động 3 pha eA, eB, eC.
Trị số hiệu dụng suất điện động 1 pha
E0 = 4,44. w.f.k.dq..
W: số vòng của một pha. f =
f: là tần số
n: là tốc độ rôto
p: là số đối cực
k.dq: là hệ số dây quấn
0: từ trường dưới một cực
Khi máy phát mang tải (mạch ngoài kín) trong dây quấn dòng điện 3 pha tạo ra một từ trường quay n1= n.
4. Phương trình và các quan hệ điện từ.
a. Phản ứng phần ứng.
Khi stato có dây điện, dòng điện stato (phần ứng) tạo ra từ trường gọi là từ trường phần ứng. Tác dụng của từ trường phần ứng làm từ trường phần cảm của rôto gọi là phản ứng phần ứng.Tuỳ theo tính chất của tải mà phản ứng phần ứng khác nhau.
+ Tải thuần dung.
0 của cực từ cảm ứng suất diện động E0 ở stato, E0 chậm sau 0 một góc /2 tải thuần dung nên dòng stato Id vượt trước E0 một ggóc 900
Id sinh ra từ trường phần ứng, ưd trùng pha nhau sinh ra suất điện động
tải thuần dung phản ứng phần ứng dọc trục (ud, 0 cùng trục), trợ từ (ud cùng chiều 0).
+ Tải thuần cảm: Tương tự như tải thuần dung nhưng tải thuần cảm dùng stato Id chậm sau E0 một góc 900, ta cs đồ thị véc tơ.
Eud = - j.nud.Id.
Tải thuần cảm phản ứng phần ứng dọc trục khử từ (ud ngược chiều 0).
+ Tải thuần trở: Dòng điện stato In trùng pha với E0 ta có đồ thị
In sinh ra un
un sinh ra Eun
Eun = - j.xun.In.
tải thuần trở thì phản cảm ứng ngang trục
+ Tải bất kỳ: Dòng điện stato I ta phân làm hai thành phần I = Id + In.
In:gây ra phản ứng phần ứng ngang trục.
Id: Gây ra phản ứng cảm ứng đồng trục(trợ từ hay khử từ) tuỳ từng trường hợp vào tải mang tính chất tương ứng.
Trợ từ mang tính chất điện dung .
khử từ mang tính chất điện cảm.
b. Phương trình của máy phát điện.
0 sinh ra E0.
I = Id+In.
Id sinh ra ud, ud sinh ra Eud.
In sinh ra un, un sinh ra Eun.
MỤC LỤC.
CHƯƠNG I- GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MÁY CẮT ĐÁ THÀNH PHẨM.
I- Giới thiệu tổng quan.
II- Nguyên lý hoạt động của các động cơ.
III- Đồ thị công nghệ của máy.
CHƯƠNG II- YÊU CẦU VỀ TRANG BỊ ĐIỆN VÀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN.
I¬- Những yêu cầu đối với truyền động chính.
II- Những yêu cầu đối với truyền động ăn dao.
III- Những yêu cầu đối với truyền động phụ.
CHƯƠNG III- PHÂN TÍCH- LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG.
I-Nguyên lý điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ điện một chiều.
II- Phân tích tổng quát hệ thống chỉnh lưu điều khiển.
III- Phân tích các sơ đồ chỉnh lưu có điều khiển.
CHƯƠNG IV- TÍNH CHỌN CÁC PHẦN TỬ TRONG MẠCH LỰC.
I-Tính chọn van Thyristor.
II- Tính máy biến áp.
III- Thiết kế cuộn kháng lọc.
IV- Tính mạch bảo vệ Thyristor.
CHƯƠNG V- THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN THYRISTOR.
I- Thiết kế mạch điều khiển chỉnh lưu.
II- Phân tích các khối trong mạch điều khiển chỉnh lưu.
III- Tổng hợp và thiết kế mạch điều khiển.
IV- Tính chọn các phần tử trong mạch điều khiển.
V- Thiết kế mạch điều khiển không tiếp điểm cho truyền động chính.
CHƯƠNG VI
BỘ THỰC HÀNH MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU
A-Mô tả thiết bị:
Bộ thực hành gồm 3 khối:
I-Khối đối tượng điều khiển là máy điện xoay chiều
Khối này là 1 hệ thống gồm có bệ máy(Saxsi) bằng thép góc, được cố định xuống sàn nhà bằng đai ốc(buloon).
Trên bệ máy có động cơ sơ cấp( ĐSC ) nối trục với máy phát điện xoay chiều 3 pha( F3 ), và máy phát điện xoay chiếu 1 pha ( F1 )¬.
Dùng 1động cơ 1 chiều kích từ độc lập để làm ĐSC .
Phía trước bệ máy là mặt máy ( Tablo ) làm bặng mica trong suốt , có khung bằng sắt sơn tĩnh điện . Trên mặt mica in lưới các hình vẽ và tham số của các phần tử .
II-Khối nguồn .
Khối này là một hộp :khung bằng sắt , sơn tĩnh điện , mặt mica trong suốt , in lưới hình vẽ và tham số của các phần tử . Trong hộp có chứa các loại nguồn cấn thiết cung cấp cho mạch động lực và mạch điều khiển của các bài thực hành về máy phát điện xoay chiều 1 pha và 3 pha .
III-Khối các phần tử chấp hành và điều khiển.
Tuỳ theo yêu cầu của người đặt hang , khối này có thể bố trí thành một hộp lớn khung bằng sắt , sơn tĩnh điện , mặt mica trong , in lưới hình vẽ và tham số của các phần tử , hay bố trí thành các hộp nhỏ ( Modyn ).
Khối này bao gồm :
1)Các thiết bị đóng cắt , bảo vệ
2)Các mạch điều khiển
3)Các thiết bị điều khiển bằng tay
B-Yêu cầu thực hành
Người thực hành dựa theo nội dung các bài thực hành , sử dụng các dây nối , cọc cắm ghép thành các sơ đồ điều khiển để tác động nên các đối tượng điều khiển là các máy phát điện .
Quan sát hiiện tượng , ghi nhận kết quả , đánh giá , nhận xét , kết quả . Viết báo cáo thu hoạch .
C-Nội dung các bài thực hành.
Tuỳ theo yêu cầu của người đặt hàng , các loại sản xuất khác nhau có thể có số bài thực hành khác nhau do đó thiết bị và giá thành cũng khác nhau .
(Tuy nhiên tài liệu này được dùng chung cho mọi trường hợp ).
Bài 1:Máy phát điện xoay chiều ở chế độ kích từ độc lập .
1) Khảo sát sự thay đổi của điện áp máy phát (F) khi thay đổi điện áp kích từ của máy phát .
Sơ đồ thực hành vẽ trên hình H.1
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
ĐẶT VẤN ĐỀ
Máy phát điện dự phòng để đảm bảo liên tục cho các phụ tải đặc biệt là một yêu cầu không thể thiếu được trong các nhà máy sản xuất công nghiệp và các cơ quan ví dụ như: Bệnh viện, đài phát thanh và các sinh hoạt công nghiệp khác. Do vậy tìm hiểu về những vấn đề liên quan đến điều khiển tự động máy phát điện dự phòng là rất cần thiết. Đối với bản đồ án của tui cần quan tâm tới ba nội dung chính đó là:
Ổn định tốc độ động cơ sơ cấp
1. Ổn định điện áp của máy phát điện dự phòng sao cho không phụ thuộc vào sự thay đổi của phụ tải và không chịu ảnh hưởng vào nguồn năng lượng cơ khí (động cơ sơ cấp).
2. Tự động chuyển đổi để máy phát dự phòng tiếp tục cung cấp điện cho phụ tải khi lưới điện quốc gia mất và tự động ngừng máy phát dự phòng khi lưới điện quốc gia có trở lại.
Ngoài ra bản đồ án này của tui có thể cho học sinh tìm hiểu nghiên cứu và thực hành, vận dụng những điều đã nói ở trên thì cần có một mô hình thực hành và nội dung đồ án của tui là xây dựng mô hình thực hành đó.
Bản thuyết minh đồ án sau đây của tui là những trình bày về quá trình tham gia chế tạo mô hình đó. Bản thuyết minh được chia thành nhiều chương:
Chương I: Giới thiệu về máy phát điện xoay chiều đồng bộ
Chương II: Ổn định tần số điện áp máy phát.
Chương III: Ổn định điện áp máy phát (AVR).
ChươngIV: Mạch tự động chuyển đổi (ATS).
ChươngV: Kết cấu của mô hình.
Chương VI: Những bài thực hành thực hiện được trên mô hình.
CHƯƠNG I
MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ
Đối với máy phát xoay chiều ở đây ta không quan tâm nhiều về vấn đề cấu tạo hay về nguyên lý làm việc mà chủ yếu ta quan tâm về: Năng lượng sơ cấp để kéo roto máy phát, vấn đề tự kích từ và tự động kích từ. Tự động ổn định điện áp, tần số điện áp máy phát.
1. Nguồn năng lượng sơ cấp.
Điện áp do bất cứ máy phát nào phát ra đều phụ thuộc vào tốc độ quay của động cơ sơ cấp (n). Điều đó kéo theo tần số của điện áp cũng phụ thuộc vào động cơ sơ cấp ( f= f(n)). Khi tốc độ quay của động cơ sơ cấp tăng thì tần số của điện áp phát ra cũng tăng theo và ngược lại do đó đặt vấn đề phải giải quyết là phải tự động ổn định tần số điện áp phát ra.
Nguồn năng lượng sơ cấp thì ta có thể sử dụng nhiều loại như:
Tuabin nước.
Tuabin gió.
Động cơ điezen.
Động cơ điện một chiều…
2. Từ trường biến thiên ban đầu
Mặc dù khi có nguồn năng lượng sơ cấp ban đầu đã đủ lớn nhưng khi không có một từ trường biến thiên ban đầu (điện áp kích từ ban đầu) thì máy phát cũng không thể sinh ra được điện năng và điều quan trọng ở máy phát điện nói chung đó là giá trị điện áp do máy phát phát ra phụ thuộc vào điện áp kích từ ( Uf = f(u (kt)). Khi đã có điện áp kích từ và nguồn năng lượng sơ cấp để kéo được roto của máy phát thì khi đó mới có điện năng do máy phát phát ra.
Từ trường biến thiên ban đầu là do từ dư của nam châm (Roto) sinh ra. Khi roto quay thì từ dư của nam châm biến thiên trong lõi thép của roto sinh ra một sực điện động biến thiên điều hoà. Sức điện động biến thiên này gây ra hiện tượng cảm ứng điện từ trong cuộn dây của stato và sinh ra một sức điện động tự cảm biến thiên cùng tần số trong cuộn dây stato. Tạo ra mạch ngoài một dòng điện biến thiên cùng tần số cùng biên độ. Khi đó một phần điện áp phát ra lại được lấy chỉnh lưu phản hồi lại để làm điện áp kích từ nuôi cho roto (đây chính là quá trình tự kích từ). Khi đó roto mới trở thành nam châm điện. Nhưng ở đây vấn đề đặt ra đó là ổn định điện áp ra của máy phát, và ổn định tần số của điện áp phát ra của máy phát.
Ngoài ra đối với một mạng điện của bộ nguồn dự phòng thì vấn đề lớn nữa ta cần quan tâm đó là bộ tự động chuyển đổi (ATS).
I. ĐẠI CƯƠNG VỀ MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ.
Máy điện đồng bộ nói chung và máy phát điện đồng bộ nói riêng được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Phạm vi sử dụng chính là biến đổi cơ năng thành điện năng, nghĩa là làm máy phát điện. Điện năng ba pha chủ yếu dùng trong nền kinh tế quốc dân và trong đời sống. Được sản xuất từ các nhà máy phát điện quay tuabin hơi hay khí nước.
Ngoài ra máy điện đồng bộ còn được làm động cơ đặc biệt trong các thiết bị lớn vì chúng có khả năng phát ra công suất phản kháng.
1. Phân loại.
Theo kết cấu có thể chia máy phát điện đồng bộ thành hai loại: Máy phát điện đồng bộ cực ẩn thích hợp với tốc độ quay cao (số cực 2p = 2) và máy phát điện đồng bộ cực lồi thích hợp khi tốc độ quay thấp (2p 4).
Theo chức năng, có thể chia máy phát điện đồng bộ thành các loại chủ yếu sau:
a. Máy phát điện đồng bộ.
Máy phát điện đồng bộ thường được kéo bởi tuabin hơi hay tuabin nước và được gọi là máy phát tuabin hơi hay máy phát tuabin nước. Máy phát tuabin hơi có tốc độ quay cao, do đó được chế tạo theo kiểu cực ẩn và có trục máy đặt nằm ngang. Máy phát điện tuabin nước thường có tốc độ quay thấp nên có kết cấu theo kiểu cực lồi và nối chung trục máy được đặt thẳng đứng. Trong trường hợp máy phát điện có công suất nhỏ và cần di động thì thường dùng động cơ điezen làm động cơ sơ cấp và được gọi là máy phát điện điêzen. Máy phát điện điêzen thường có cấu tạo cực lồi.
b. Động cơ điện đồng bộ.
c. Máy bù đồng bộ.
2. Kết cấu
Để thấy rõ đặc điểm về kết cấu của máy điện đồng bộ, ta sẽ xét riêng rẽ kết cấu của máy cực ẩn và máy cực lồi.
a. Kết cấu của máy phát điện động bộ cực ẩn.
Rôto của máy đồng bộ cực ẩn làm bằng thép hợp kim chất lượng cao, được rèn thành khối hình trụ, sau đó gia công và phay rãnh để đặt dây quấn kích từ. Phần không phay rãnh của rôto hình thành mặt cực từ.
Các máy điện đồng bộ hiện đại cực ẩn thường được chế tạo với số cực 2p = 2, tốc độ quay của rôto là 3000vg/ph và để hạn chế lực li tâm, trong phạm vi an toàn đối với thép hợp kim chế tạo thành lõi thép rôto, đường kính của rôto không vượt quá 1,1 -1,15m. Để tăng công suất máy, chỉ có thể tăng chiều dài l của rôto. Chiều dài tối đa của rôto khoảng 6,5m.
Dây quấn kích từ đặt trong rãnh rôtođược chế tạo từ dây đồng trần tiết diện chữ nhật quấn theo chiều mỏng thành các bối dây đồng tâm. Các vòng dây của bối dây này được cách điện với nhau bằng một lớp mica mỏng. Để cố định và ép chặt dây quấn kích từ trong rãnh, miệng rãnh được nêm kín bởi các thanh nêm bằng thép không từ tính. Phần đầu nối nằm ngoài rãnh của dây quấn kích từ được đai chặt bằng các ống không từ tính.
Hai đầu của dây quấn kích từ đi luồn trong trục và nối với hai vành trượt đặt ở đầu trục thông qua hai chổi điện để nối với dòng kích từ một chiều.
Máy kích từ này thường được nối trục với trục máy đồng bộ hay có trục với trục của máy đồng bộ.
Stato của máy đồng bộ cực ẩn bao gồm lõi thép, trong có đặt dây quấn ba pha và than máy, nắp máy. Lõi thép stato được ép bằng cac lá tôn silic dày 0,5mm, hai mặt có phủ sơn cách điện. dọc chiều dài lõi thép stato cứ cách khoảng 3 6 cm lại có một rãnh thông gió ngang trục,rộng 10 mm. Lõi thép stato được đặt cố định trong thân máy. Trong các máy đồng bộ công suất trung bình, than máy được chế tạo kiểu kết cấu khung thép, mặt ngoài bọc bằng các tấm thép dát dầy.Thân máy phải thiết kế và chế tạo đẻ sao cho trong nó hình thành hệ thống đường thông gió làm lạnh máy điện. Nắp máy cũng được chế tạo từ thép tấm hay từ gang đúc. Ở các máy đồng bộ công suất trung bình và lớn ổ trục không đặt ở nắp máy mà ở giá đỡ ổ trục đặt cố định trên bệ máy.
b. Kết cấu của máy phát điện đồng bộ cực lồi.
Máy đồng bộ cực lồi thường có tốc độ quay thấp, vì vậy khác với máy đồng bộ cực ẩn, đường kính rôto D của nó có thể lớn tới 15 m trong khi chiều dài l lại nhỏ với tỷ lệ 1/D =0,15 0,2.
Rôto của máy điện cực lồi công suất nhỏ và trung bình có lõi thép được cấu tạo bằng thép đúc và gia công thành khối lăng trụ hay hình trụ trên mặt có đặt các cực từ. ở các máy lớn, lõi thép đó được hình thành bởi các tấm thép dày 1 6 mm, được dập hay đúc định hình sẵn để ghép thành các khối lăng trụ và lõi thép này thường không trực tiếp lồng vào trục máy mà được đặt trên giá đỡ của rôto. Giá này lồng vào trục máy. cực từ đặt trên lõi thép rôto được ghép bằng những lá thép dày 1 1,5 mm.
Việc xác định cực từ trên lõi thép được thực hiện nhờ đuôi hình T hay bằng các đuôi hình bulông xuyên qua mặt cực và vít chặt vào lõi thép rôto.
Dây quấn kích từ được chế tạo từ dây đồng trần tiết diện chữ nhật quấn uốn theo chiều mỏng thành từng quộn dây. Cách điện giữa các vòng dây là các lớp mica hay amiăng. Các cuộn dây sau khi đã gia công được lồng vào các cuộc than cực.
Dây quấn cản (trường hợp này máy phát đồng bộ) hay dây quấn mở máy (trường hợp dộng cơ dồng bộ) được đặt trên các dầu cực. Các dây quấn này giống như dây quấn kiểu lồng sóc của máy điện không đồng bộ, nghĩa là làm bằng các thanh đồng đặt vào các đầu cực và được nối hai đầu bởi hai vòng ngắn mạch.
Dây quấn mở máy chỉ khác dây quấn cản ở chỗ điện trở các thanh dẫn của nó lớn hơn.
Stato của máy đồng bộ cực lồi có cấu tạo tương tự như của máy dồng bộ cực ẩn.
Trục của máy đồng bộ có thể đặt nằm ngang như ở các động cơ đồng bộ, máy bù đồng bộ, máy phát diện điêzen hay máy phát tuabin nước công suất nhỏ và tốc độ quay tương đối lớn (khoảng trên 200 vg/ph). ở trường hợp máy phát tuabin nước,tuabin nước công suất lớn, tốc dộ chậm, trục của máy được đặt thẳng đứng. Khi trục của máy được đặt thẳng đứng, trọng ổ trục đỡ rất quan. Nếu ổ trục đỡ đặt ở đầu trên của trục thì máy thuộc kiểu treo, còn nếu đặt ở đầu dưới của trục thì máy thuộc kiểu dù.
Ở máy phát tuabin nước kiểu treo, xà đỡ trên tựa vào than máy, do đó tương đối dài và phải rất khẻo vì nó chịu toàn bộ trọng lượng của rôto máy phát, rôto tuabin nước và xung lực của nước đi vào tuabin. Như vậy kích thước xà đỡ trên rất lớn tốn nhiều sắt thép, đồng thời bản thân máy cũng cao lớn do đó tăng chi phí xây dựng buồng đặt máy. Ở máy phát tuốcbin nước kiểu dù, ổ đỡ trục nằm trên xà dưới. Xà đỡ dưới được cố định trên nền của gian máy, do đó ngắn hơn và ở một số máy, ổ trục đỡ được đặt ngay trên nắp của tuabin nước. Trong cả hai trường hợp đều giảm được vật liệu chế tạo (có thể đến vài trăm tấn đối với các máy lớn) và khiến cho bản thân máy và buồng đặt máy đều thấp hơn.
Trên cùng trục máy phát tuabin thường có đặt them các máy phụ - máy kích thích, để cung cấp dòng diện một chiều cho cực từ cuả máy phát đồng bộ và máy phát điều chỉnh để làm nguồn cung cấp điện cho bộ điều chỉnh tự động của tuabin.
Điều chỉnh điện áp máy phát ta điều chỉnh dòng kích từ Id dẫn đến từ thông và điện trường thay đổi, ta sẽ điều chỉnh được điện áp.
Ta điều chỉnh tần số thì ta điều chỉnh tốc độ của động cơ sơ cấp ( tuabin nước, khí, dầu, gió).
Ta điều chỉnh công suất máy phát ta phải điều chỉnh công suất điện từ, tức là ta điều chỉnh góc giữa U và E0. Muốn điều chỉnh góc ta phải điều chỉnh công suất của động cơ sơ cấp.
Như điều chỉnh công suất của máy phát liên quan đến tần số máy phát, ta điều chỉnh dòng kích từ E0 thay đó góc giữa U và I thay đổi công suất thay đổi, công suất phản kháng thay đổi.
Việc điều chỉnh công suất phản kháng liên quan đến điện áp máy phát ra.
+ Điều kiện làm việc song song của máy phát.
+UF = Ul
+ fF = fl
+ Thứ tự pha giống nnhau
+ UF, Ul trùng pha nhau
+ F: máy phát, l: lưới điện.
3. Nguyên lý làm việc của máy phát.
Máy phát biến đổi cơ năng thành điện năng do đó ta phải dùng động cơ sơ cấp quay rôto với tốc độ n. vì rôto là nam châm điện nên cảm ứng trong dây quấn stato suất điện động 3 pha eA, eB, eC.
Trị số hiệu dụng suất điện động 1 pha
E0 = 4,44. w.f.k.dq..
W: số vòng của một pha. f =
f: là tần số
n: là tốc độ rôto
p: là số đối cực
k.dq: là hệ số dây quấn
0: từ trường dưới một cực
Khi máy phát mang tải (mạch ngoài kín) trong dây quấn dòng điện 3 pha tạo ra một từ trường quay n1= n.
4. Phương trình và các quan hệ điện từ.
a. Phản ứng phần ứng.
Khi stato có dây điện, dòng điện stato (phần ứng) tạo ra từ trường gọi là từ trường phần ứng. Tác dụng của từ trường phần ứng làm từ trường phần cảm của rôto gọi là phản ứng phần ứng.Tuỳ theo tính chất của tải mà phản ứng phần ứng khác nhau.
+ Tải thuần dung.
0 của cực từ cảm ứng suất diện động E0 ở stato, E0 chậm sau 0 một góc /2 tải thuần dung nên dòng stato Id vượt trước E0 một ggóc 900
Id sinh ra từ trường phần ứng, ưd trùng pha nhau sinh ra suất điện động
tải thuần dung phản ứng phần ứng dọc trục (ud, 0 cùng trục), trợ từ (ud cùng chiều 0).
+ Tải thuần cảm: Tương tự như tải thuần dung nhưng tải thuần cảm dùng stato Id chậm sau E0 một góc 900, ta cs đồ thị véc tơ.
Eud = - j.nud.Id.
Tải thuần cảm phản ứng phần ứng dọc trục khử từ (ud ngược chiều 0).
+ Tải thuần trở: Dòng điện stato In trùng pha với E0 ta có đồ thị
In sinh ra un
un sinh ra Eun
Eun = - j.xun.In.
tải thuần trở thì phản cảm ứng ngang trục
+ Tải bất kỳ: Dòng điện stato I ta phân làm hai thành phần I = Id + In.
In:gây ra phản ứng phần ứng ngang trục.
Id: Gây ra phản ứng cảm ứng đồng trục(trợ từ hay khử từ) tuỳ từng trường hợp vào tải mang tính chất tương ứng.
Trợ từ mang tính chất điện dung .
khử từ mang tính chất điện cảm.
b. Phương trình của máy phát điện.
0 sinh ra E0.
I = Id+In.
Id sinh ra ud, ud sinh ra Eud.
In sinh ra un, un sinh ra Eun.
MỤC LỤC.
CHƯƠNG I- GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MÁY CẮT ĐÁ THÀNH PHẨM.
I- Giới thiệu tổng quan.
II- Nguyên lý hoạt động của các động cơ.
III- Đồ thị công nghệ của máy.
CHƯƠNG II- YÊU CẦU VỀ TRANG BỊ ĐIỆN VÀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN.
I¬- Những yêu cầu đối với truyền động chính.
II- Những yêu cầu đối với truyền động ăn dao.
III- Những yêu cầu đối với truyền động phụ.
CHƯƠNG III- PHÂN TÍCH- LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG.
I-Nguyên lý điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ điện một chiều.
II- Phân tích tổng quát hệ thống chỉnh lưu điều khiển.
III- Phân tích các sơ đồ chỉnh lưu có điều khiển.
CHƯƠNG IV- TÍNH CHỌN CÁC PHẦN TỬ TRONG MẠCH LỰC.
I-Tính chọn van Thyristor.
II- Tính máy biến áp.
III- Thiết kế cuộn kháng lọc.
IV- Tính mạch bảo vệ Thyristor.
CHƯƠNG V- THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN THYRISTOR.
I- Thiết kế mạch điều khiển chỉnh lưu.
II- Phân tích các khối trong mạch điều khiển chỉnh lưu.
III- Tổng hợp và thiết kế mạch điều khiển.
IV- Tính chọn các phần tử trong mạch điều khiển.
V- Thiết kế mạch điều khiển không tiếp điểm cho truyền động chính.
CHƯƠNG VI
BỘ THỰC HÀNH MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU
A-Mô tả thiết bị:
Bộ thực hành gồm 3 khối:
I-Khối đối tượng điều khiển là máy điện xoay chiều
Khối này là 1 hệ thống gồm có bệ máy(Saxsi) bằng thép góc, được cố định xuống sàn nhà bằng đai ốc(buloon).
Trên bệ máy có động cơ sơ cấp( ĐSC ) nối trục với máy phát điện xoay chiều 3 pha( F3 ), và máy phát điện xoay chiếu 1 pha ( F1 )¬.
Dùng 1động cơ 1 chiều kích từ độc lập để làm ĐSC .
Phía trước bệ máy là mặt máy ( Tablo ) làm bặng mica trong suốt , có khung bằng sắt sơn tĩnh điện . Trên mặt mica in lưới các hình vẽ và tham số của các phần tử .
II-Khối nguồn .
Khối này là một hộp :khung bằng sắt , sơn tĩnh điện , mặt mica trong suốt , in lưới hình vẽ và tham số của các phần tử . Trong hộp có chứa các loại nguồn cấn thiết cung cấp cho mạch động lực và mạch điều khiển của các bài thực hành về máy phát điện xoay chiều 1 pha và 3 pha .
III-Khối các phần tử chấp hành và điều khiển.
Tuỳ theo yêu cầu của người đặt hang , khối này có thể bố trí thành một hộp lớn khung bằng sắt , sơn tĩnh điện , mặt mica trong , in lưới hình vẽ và tham số của các phần tử , hay bố trí thành các hộp nhỏ ( Modyn ).
Khối này bao gồm :
1)Các thiết bị đóng cắt , bảo vệ
2)Các mạch điều khiển
3)Các thiết bị điều khiển bằng tay
B-Yêu cầu thực hành
Người thực hành dựa theo nội dung các bài thực hành , sử dụng các dây nối , cọc cắm ghép thành các sơ đồ điều khiển để tác động nên các đối tượng điều khiển là các máy phát điện .
Quan sát hiiện tượng , ghi nhận kết quả , đánh giá , nhận xét , kết quả . Viết báo cáo thu hoạch .
C-Nội dung các bài thực hành.
Tuỳ theo yêu cầu của người đặt hàng , các loại sản xuất khác nhau có thể có số bài thực hành khác nhau do đó thiết bị và giá thành cũng khác nhau .
(Tuy nhiên tài liệu này được dùng chung cho mọi trường hợp ).
Bài 1:Máy phát điện xoay chiều ở chế độ kích từ độc lập .
1) Khảo sát sự thay đổi của điện áp máy phát (F) khi thay đổi điện áp kích từ của máy phát .
Sơ đồ thực hành vẽ trên hình H.1
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links
Last edited by a moderator: