May Dien 1

ÂAÛI HOÜC ÂAÌ NÀÔNG

TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA KHOA ÂIÃÛN BÄÜ MÄN : ÂIÃÛN CÄNG NGHIÃÛP

¶ ·

MAÏY ÂIÃÛN 1

Nàm 2005

suu tam: [email protected]

1

Låìi noïi âáöu Maïy âiãûn nghiãn cæïu nhæîng æïng duûng cuía caïc hiãûn tæåüng âiãûn tæì nhàòm biãún âäøi nàng læåüng. Maïy âiãûn laì pháön tæí quan troüng nháút cuía báút kyì thiãút bë âiãûn nàng naìo. Noï âæåüc sæí duûng räüng raîi trong dán duûng, näng nghiãûp, cäng nghiãûp, giao thäng váûn taíi, caïc hãû âiãöu khiãøn vaì tæû âäüng âiãöu chènh, khäúng 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

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

2

Âaûi Hoüc Âaì Nàông - Træåìng Âaûi hoüc Baïch Khoa Khoa Âiãûn - Nhoïm Chuyãn män Âiãûn Cäng Nghiãûp

Giaïo trçnh Biãn soaûn:

MAÏY ÂIÃÛN 1 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:

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

3

Maïy âiãûn Maïy âiãûn ténh

Maïy âiãûn quay Maïy âiãûn xoay chiãöu

Maïy âiãûn âäöng bäü

Maïy biãún aïp

Maïy phaït âiãûn âäöng bäü

Âäüng cå âiãûn âäöng bäü

Maïy âiãûn mäüt chiãöu

Maïy âiãûn khäng âäöng bäü Maïy phaït âiãûn khäng âäöng bäü

Âäüng cå âiãûn khäng âäöng bäü

Maïy phaït âiãûn mäüt chiãöu

Âäüng cå âiãûn mäüt chiãöu

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 : dΦ [V] (0.1) e=− dt Nãúu cuäün dáy coï N voìng, sââ caím æïng laì: dΦ dΨ (0.2) e = −N =− dt dt trong âoï, Ψ = NΦ [Wb] goüi laì tæì thäng moïc voìng cuía cuäün dáy Khoa dien - dai hoc thanh do

Φ e

Hçnh 0.1 Chiãöu dæång sââ caím æïng phuì håüp våïi tæì thäng theo qui tàõc vàûn nuït chai

suu tam: [email protected]

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: 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]

Hçnh 0.2 Xaïc âënh sââ caím æïng theo qui tàõc baìn tay phaíi

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: 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]

i

Hçnh 0.3 Xaïc âënh læûc âiãûn tæì

Chiãöu cuía læûc âiãûn tæì f âæåüc xaïc âënh theo qui tàõc baìn tay traïi (hçnh 0.3).

theo qui tàõc baìn tay traïi

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: i1

i2

i3

r dl

r H

l(L)

i N

i1

l1,S1 N1

l2,S2

(L) i2 N 2 Hçnh 0.4 Minh hoüa âënh luáût doìng âiãûn toaìn pháön

Khoa dien - dai hoc thanh do

Hçnh 0.5 Maûch tæì âäöng nháút coï mäüt cuäün dáy

Hçnh 0.6 Maûch tæì coï khe håí khäng khê vaì hai cuäün dáy

suu tam: [email protected]

5

r

Nãúu H laì vectå cæåìng âäü tæì træåìng do mäüt táûp håüp doìng âiãûn i1, i2, ... ik, ..., in. taûo ra vaì nãúu L laì mäüt âæåìng cong kên bao quanh chuïng thç: r r

∫ Hd l = ∑ i k ( L)

r Våïi d l laì âäü dåìi vi phán trãn (L) .(hçnh 0.4). Dáúu cuía ik xaïc âënh theo qui tàõc r vàûn nuït chai: Quay caïi vàûn nuït chai theo chiãöu d l , 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 B 1l Hl = l = Φ = R μΦ Våïi: μ μS Hl = R μ Φ = Ni = F Váûy (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. 1l [At/Wb] tæì tråí cuía maûch tæì. Rμ = μS 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:

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

6

m

m

n

n

j=1

j=1

k =1

k =1

∑ H jl j = ∑ R μ jΦ = ∑ N k i k = ∑ Fk = F

(0.6)

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): m

F = ∑ H jl j

(0.7)

j=1

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: m

∑ R μj (Φ )Φ = F (Φ)

(0.8).

j=1

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 Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

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 B nguäüi coï âäü tæì tháøm cao hån vaì 2.0 suáút täøn hao nhoí hån theïp caïn Theïp KTÂ 1.6 noïng. Trãn hçnh 0.7 trçnh baìy Theïp âuïc âæåìng cong tæì hoaï cuía mäüt säú 1.2 váût liãûu dáùn tæì khaïc nhau. Cuìng mäüt doìng âiãûn kêch tæì, ta tháúy 0.8 Gang theïp kyî thuáût âiãûn coï tæì caím låïn 0.4 nháút, sau âoï laì theïp âuïc vaì cuäúi H cuìng laì gang. 500 1000 1500 2000 2500 3000 ÅÍ caïc pháön dáùn tæì coï tæì thäng khäng âäøi thæåìng duìng Hçnh 0.7 Âæåìng cong tæì hoïa cuía mäüt säú váût liãûu tæì 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.

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

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

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

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^

Khoa dien - dai hoc thanh do

1

suu tam: [email protected] 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

MAÏY BIÃÚN AÏP

Pháön I

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. Maïy phaït âiãûn

MBA tàng aïp

MBA gèam aïp  Z taíi 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 Khoa dien - dai hoc thanh do

2

suu tam: [email protected]

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: Φ = Φ m sin ωt

(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: dΦ e1 = − N 1 = ωN1Φ m sin(ωt − 90 0 ) = 2E1 sin(ωt − 90 0 ) (1.4) dt Khoa dien - dai hoc thanh do

3

suu tam: [email protected]

dΦ = ωN 2 Φ m sin(ωt − 90 0 ) = 2E 2 sin(ωt − 90 0 ) (1.5) dt trong âoï, E1, E2 laì trë säú hiãûu duûng cuía sââ så cáúp vaì thæï cáúp, cho båíi: ωN1Φ m E1 = = π 2fN1Φ m = 4,44fN1Φ m (1.6) 2 ωN 2 Φ m E2 = = π 2fN 2 Φ m = 4,44fN 2 Φ m (1.7) 2 Tè säú biãún aïp k cuía MBA: N E (1.8) k= 1 = 1 E2 N2 e2 = −N 2

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 : U 1 E1 N 1 ≈ = = k (1.9) U2 E2 N2 Nãúu boí qua täøn hao trong MBA thç: U1I1 = U2I2 Nhæ váûy, ta coï:

Φ

i1

∼

i2

u1

u2

Hçnh 1-2. Så âäö nguyãn lyï cuía MBA mäüt pha hai dáy quáún

U 1 I1 = =k U2 I2

(1.10)

Nãúu N2 > N1 thç U2 > U1 vaì I2 < I1 : MBA tàng aïp. Nãúu N2 < N1 thç U2 < U1 vaì I2 > 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.

(a)

(b)

Hçnh 1.3 Maûch tæì MBA kiãøu loîi: a) mäüt pha. b) ba pha

Khoa dien - dai hoc thanh do

Zt

4

suu tam: [email protected]

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.

(a)û

(b)û

(c)û

(d)û

Hçnh 1-4. Dáy quáún Maïy biãún aïp

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 : 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. Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

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.

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

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.

Khoa dien - dai hoc thanh do

7

suu tam: [email protected]

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: I1dm =

S dm S ; I 2dm = dm U1dm U 2dm

(1.11)

Âäúi våïi MBA ba pha: I1dm =

S dm 3U1dm

; I 2dm =

S dm 3U 2dm

(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^

Khoa dien - dai hoc thanh do

1

suu tam: [email protected] 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 3

QUAN HÃÛ ÂIÃÛN TÆÌ TRONG MBA Trong chæång naìy chuïng ta seî nghiãn cæïu sæû laìm viãûc cuía mba luïc taíi âäúi xæïng vaì moüi váún âãö coï liãn quan âãöu âæåüc xeït trãn mäüt pha cuía mba ba pha hay trãn mba mäüt pha. 3.1. CAÏC PHÆÅNG TRÇNH CÁN BÀÒNG CUÍA MAÏY BIÃÚN AÏP Âãø tháúy roî quaï trçnh nàng læåüng trong mba, ta haîy xeït caïc quan hãû âiãûn tæì trong træåìng håüp naìy. 3.1.1. Phæång trçnh cán bàòng âiãûn aïp (sââ) Φ i1

∼

+ u1 _

i2 _ Φt1 Φt2

u2 +

Zt

Hçnh 3.1 Tæì thäng mba mäüt pha hai dáy quáún

Trãn hçnh 3.1 trçnh baìy mba mäüt pha hai dáy quáún, trong âoï dáy quáún så cáúp näúi våïi nguäön, coï säú voìng N1, dáy quáún thæï cáúp näúi våïi taíi coï täøng tråí Zt, coï säú voìng N2. Khi näúi âiãûn aïp u1 vaìo dáy quáún så cáúp, trong dáy quáún så cáúp coï doìng âiãûn i1 chaûy qua. Nãúu phêa thæï cáúp coï taíi thç trong dáy quáún thæï cáúp seî coï doìng âiãûn i2 chaûy qua. Caïc doìng âiãûn i1 vaì i2 seî taûo nãn stâ så cáúp i1N1 vaì stâ thæï cáúp i2N2. Pháön låïn tæì thäng do hai stâ i1N1 vaì i2N2 sinh ra âæåüc kheïp maûch qua loîi theïp moïc voìng våïi caí dáy quáún så cáúp vaì thæï cáúp âæåüc goüi laì tæì thäng chênh Φ. Tæì thäng chênh Φ gáy nãn trong caïc dáy quáún så cáúp vaì thæï cáúp nhæîng sââ e1 vaì e2 nhæ âaî biãút åí chæång 2 nhæ sau : Khoa dien - dai hoc thanh do

2

suu tam: [email protected]

e1 = − N 1

dΨ dΦ =− 1 ; dt dt

(3.1a)

e2 = −N 2

dΨ dΦ =− 2 . dt dt

(3.1b)

trong âoï Ψ1 = N1Φ vaì Ψ2 = N2Φ laì tæì thäng moïc voìng våïi dáy quáún så cáúp vaì thæï cáúp æïng våïi tæì thäng chênh Φ. Ngoaìi tæì thäng chênh Φ chaûy trong loîi theïp, trong mba caïc stâ i1N1 vaì i2N2 coìn sinh ra tæì thäng taín Φt1 vaì Φt2. Tæì thäng taín khäng chaûy trong loîi theïp maì moïc voìng våïi khäng gian khäng phaíi váût liãûu sàõt tæì nhæ dáöu biãún aïp, váût liãûu caïch âiãûn ... Váût liãûu náöy coï âäü tæì tháøm beï, do âoï tæì thäng taín nhoí hån ráút nhiãöu so våïi tæì thäng chênh vaì tæì thäng taín moïc voìng våïi dáy quáún sinh ra noï. Tæì thäng taín Φt1 do doìng âiãûn så cáúp i1 gáy ra vaì tæì thäng taín Φt2 do doìng âiãûn thæï cáúp i2 gáy ra. Caïc tæì thäng taín Φt1 vaì Φt2 biãún thiãn theo thåìi gian nãn cuîng caím æïng trong dáy quáún så cáúp sââ taín et1 vaì thæï cáúp sââ taín et2, maì trë säú tæïc thåìi laì: dΦ t 1 dΨ (3.2a) e t1 = − N 1 = − t1 ; dt dt dΦ t 2 dΨ (3.2b) et2 = −N 2 = − t2 . dt dt Trong âoï: Ψt1 = N1Φ t1 laì tæì thäng taín moïc voìng våïi dáy quáún så cáúp; Ψt 2 = N 2 Φ t 2 laì tæì thäng taín moïc voìng våïi dáy quáún thæï cáúp.

Do tæì thäng taín moïc voìng våïi khäng gian khäng phaíi váût liãûu sàõt tæì nãn tè lãû våïi doìng âiãûn sinh ra noï : Ψt1 = L t1i1 ;

(3.3a)

Ψt 2 = L t 2 i 2

(3.3b)

Trong âoï: Lt1 vaì Lt2 laì âiãûn caím taín cuía dáy quáún så cáúp vaì thæï cáúp. Thãú (3.3) vaìo (3.2a,b), ta coï: di e t1 = − L t1 1 dt di e t 2 = −L t 2 2 dt Biãùu diãùn (3.4) dæåïi daûng phæïc säú : E& t1 = − jωL t1&I1 = − jx 1&I1 ;

E& t 2 = − jωL t 2 &I 2 = − jx 2 &I 2 trong âoï: x1 = ωLt1 laì âiãûn khaïng taín cuía dáy quáún så cáúp, x2 = ωLt2 laì âiãûn khaïng taín cuía dáy quáún thæï cáúp. Khoa dien - dai hoc thanh do

(3.4a) (3.4b)

(3.5a) (3.5b)

3

suu tam: [email protected] 1. Phæång trçnh cán bàòng âiãûn aïp dáy quáún så cáúp :

Xeït maûch âiãûn så cáúp gäöm nguäön âiãûn aïp u1, sæïc âiãûn âäüng e1, sââ taín cuía dáy quáún så cáúp et1, âiãûn tråí dáy quáún så cáúp r1. AÏp duûng âënh luáût Kirchhoff 2 ta coï phæång trçnh âiãûn aïp så cáúp viãút dæåïi daûng trë säú tæïc thåìi laì: (3.6a) u1 = - e1 - et1 + r1i1 Biãøu diãùn (3.6) dæåïi daûng säú phæïc: & 1 = −E& 1 − E& t1 + r1&I1 U (3.6b) Thay (3.5a) vaìo (3.6b), ta coï : & 1 = −E& 1 + jx 1&I1 + r1&I1 U & 1 = −E& 1 + ( r1 + jx 1 )&I1 = −E& 1 + Z1&I1 U

(3.7)

trong âoï: Z1 = r1 + jx1 laì täøng tråí phæïc cuía dáy quáún så cáúp. Z1&I1 laì âiãûn aïp råi trãn dáy quáún så cáúp. Coìn 2. Phæång trçnh cán bàòng âiãûn aïp dáy quáún thæï cáúp

Maûch âiãûn thæï cáúp gäöm sæïc âiãûn âäüng e2, sæïc âiãûn âäüng taín dáy quáún thæï cáúp et2, âiãûn tråí dáy quáún thæï cáúp r2, âiãûn aïp åí hai âáöu cuía dáy quáún thæï cáúp laì u2. AÏp duûng âënh luáût Kirchhoff 2 ta coï phæång trçnh âiãûn aïp thæï cáúp viãút dæåïi daûng trë säú tæïc thåìi laì: (3.8a) u2 = e2 + et2 - r2i2 Biãøu diãùn (3.8) dæåïi daûng säú phæïc: & 2 = E& 2 + E& t 2 − r2 &I 2 U (3.8b) Thay (3.5b) vaìo (3.8b), ta coï : & 2 = E& 2 − jx 2 &I 2 − r2 &I 2 U & 2 = E& 2 − ( r2 + jx 2 )&I 2 = E& 2 − Z 2 &I 2 U trong âoï Z2 = r2 + jx2 laì täøng tråí phæïc cuía dáy quáún thæï cáúp. Z 2 &I 2 laì âiãûn aïp råi trãn dáy quáún thæï cáúp. Coìn & 2 = Z t &I 2 Màût khaïc ta coï: U

(3.9) (3.10)

(3.11)

3.1.2. Phæång trçnh cán bàòng doìng âiãûn

Âënh luáût Ohm tæì (0.6), aïp duûng vaìo maûch tæì (hçnh 3.1) cho ta: N1i1 - N2i2 = Rμ Φ

(3.12)

Trong biãøu thæïc (3.7), thæåìng Z1&I1 << E& 1 nãn E1 ≈ U1. Váûy theo cäng thæïc (2.6) tæì thäng cæûc âaûi trong loîi theïp: U1 Φm = 4,44fN1

(3.13)

ÅÍ âáy U1 = U1âm, tæïc laì U1 khäng âäøi, theo (3.13) tæì thäng Φm cuîng khäng âäøi. Do âoï vãú phaíi cuía (3.12) khäng phuû thuäüc doìng i1 vaì i2, nghéa laì khäng phuû thuäüc Khoa dien - dai hoc thanh do

4

suu tam: [email protected]

chãú âäü laìm viãûc cuía mba. Âàûc biãût trong chãú âäü khäng taíi doìng i2 = 0 vaì i1 = i0 laì doìng âiãûn khäng taíi så cáúp. Ta suy ra: N1i1 + N2i2 = N1i0 N &I + N &I = N &I

Hay:

1 1

2 2

(3.14) (3.15)

1 0

Chia hai vãú cho N1 vaì chuyãøn vãú, ta coï: &I1 = &I 0 + (−&I 2 N 2 ) = &I 0 + ( −&I '2 ) N1

(3.16)

&I N trong âoï: &I '2 = 2 laì doìng âiãûn thæï cáúp qui âäøi vãö phêa så cáúp, coìn k = 1 . k N2 Tæì (3.16) ta tháúy ràòng: doìng âiãûn så cáúp &I1 gäöm hai thaình pháön, thaình pháön doìng âiãûn khäng âäøi &I 0 duìng âãø taûo ra tæì thäng chênh Φ trong loîi theïp mba, thaình pháön doìng âiãûn &I'2 duìng âãø buì laûi doìng âiãûn thæï cáúp &I 2 , tæïc laì cung cáúp cho taíi. Khi taíi tàng thç doìng âiãûn &I 2 tàng, nãn &I'2 tàng vaì doìng âiãûn &I1 cuîng tàng lãn. Toïm laûi, mä hçnh toaïn cuía mba nhæ sau: & 1 = −E& 1 + Z1&I1 U

(3.17a)

& 2 = E& 2 − Z 2 &I 2 U

(3.17b)

&I1 = &I 0 + &I '2

(3.17c)

3.2. MAÛCH ÂIÃÛN THAY THÃÚ CUÍA MAÏY BIÃÚN AÏP Âãø âàûc træng vaì tênh toaïn caïc quaï trçnh nàng læåüng xaíy ra trong mba, ngæåìi ta thay maûch âiãûn vaì maûch tæì cuía mba bàòng mäüt maûch âiãûn tæång âæång gäöm caïc âiãûn tråí vaì âiãûn khaïng âàûc træng cho mba goüi laì maûch âiãûn thay thãú mba.

i1

+ u1 −

r1

Φ

L1t

+

i2

+

e2

e1

−

−

r2

L2t u2

Zt

(a) Hçnh 3-2. MBA khäng tæì thäng taín vaì täøn hao trong dáy quáún

Trãn hçnh 3.2a trçnh baìy MBA maì täøn hao trong dáy quáún vaì tæì thäng taín âæåüc âàûc træng bàòng âiãûn tråí R vaì âiãûn caím L màõc näúi tiãúp våïi dáy quáún så vaì thæï cáúp. Âãø coï thãø näúi træûc tiãúp maûch så cáúp vaì thæï cáúp våïi nhau thaình mäüt maûch âiãûn, Khoa dien - dai hoc thanh do

5

suu tam: [email protected]

caïc dáy quáún så cáúp vaì thæï cáúp phaíi coï cuìng mäüt cáúp âiãûn aïp. Trãn thæûc tãú, âiãûn aïp cuía caïc dáy quáún âoï laûi khaïc nhau. Vç váûy phaíi qui âäøi mäüt trong hai dáy quáún vãö dáy quáún kia âãø cho chuïng coï cuìng mäüt cáúp âiãûn aïp. Muäún váûy hai dáy quáún phaíi coï säú voìng dáy nhæ nhau. Thæåìng ngæåìi ta qui âäøi dáy quáún thæï cáúp vãö dáy quáún så cáúp, nghéa laì coi dáy quáún thæï cáúp coï säú voìng dáy bàòng säú voìng dáy cuía dáy quáún så cáúp. Viãûc qui âäøi chè âãø thuáûn tiãûn cho viãûc nghiãn cæïu vaì tênh toaïn mba, vç váûy yãu cáöu cuía viãûc qui âäøi laì quaï trçnh váût lyï vaì nàng læåüng xaíy ra trong maïy mba træåïc vaì sau khi qui âäøi laì khäng âäøi. 3.2.1. Qui âäøi caïc âaûi læåüng thæï cáúp vãö så cáúp.

Nhán phæång trçnh (3.15b) våïi k, ta coï: & & & 2 = kE& 2 − (k 2 Z 2 ) I 2 = (k 2 Z t ) I 2 kU k k Âàût : E& '2 = kE& 2

(3.18) (3.19)

& '2 = kU &2 U

(3.20)

&I '2 = &I 2 / k

(3.21)

Z '2 = k 2 Z 2 ; r2' = k 2 r2 ; x '2 = k 2 x 2

(3.22)

Z 't = k 2 Z t ; rt' = k 2 rt ; x 't = k 2 x t

(3.23)

Phæång trçnh (3.12b) viãút laûi thaình: & ' = E& ' − Z ' &I ' = Z ' &I ' U 2 2 2 2 t 2

(3.24)

& '2 , &I '2 , Z '2 , Z 't tæång æïng laì sââ, âiãûn aïp, doìng âiãûn, täøng tråí Trong âoï: E& '2 , U

dáy quáún vaì täøng tråí taíi thæï cáúp qui âäøi vãö så cáúp. Toïm laûi mä hçnh toaïn mba sau khi qui âäøi laì : & 1 = E& 1 + Z1&I1 U

(3.25a)

& ' = E& ' − Z ' &I ' = Z ' &I U 2 2 2 2 t 2

(3.25b)

&I = &I + (−&I ' ) 1 0 2

(3.25c)

3.2.2. Maûch âiãûn thay thãú chênh xaïc cuía MBA.

Dæûa vaìo hãû phæång trçnh qui âäøi (3.25a,b,c) ta suy ra mäüt maûch âiãûn tæång æïng goüi laì maûch âiãûn thay thãú cuía MBA nhæ trçnh baìy trãn hçnh 3.3. Xeït phæång trçnh (3.23a), vãú phaíi phæång trçnh coï Z1 &I1 laì âiãûn aïp råi trãn täøng tråí dáy quáún så cáúp Z1 vaì − E& 1 laì âiãûn aïp råi trãn täøng tråí Zm, âàûc træng cho tæì thäng chênh vaì täøn hao sàõt tæì. Tæì thäng chênh do doìng âiãûn khäng taíi sinh ra, do âoï ta coï thãø viãút : Khoa dien - dai hoc thanh do

6

suu tam: [email protected]

− E& 1 = ( rm + jx m )&I 0 = Z m &I 0

(3.26)

trong âoï: Zm = rm + jxm laì täøng tråí tæì hoïa âàûc træng cho maûch tæì. • rm laì âiãûn tråí tæì hoïa âàûc træng cho täøn hao sàõt tæì. pFe = rm I02

(3.27)

• xm laì âiãûn khaïng tæì hoïa âàûc træng cho tæì thäng chênh Φ.

&I1

r1

x1

r’2

(−&I '2 )

x’2

+

+

&I o

−

&1 U

E& 1

rm

& '2 U

−

−

xm

Z’t

+

Hçnh 3-3. Maûch âiãûn thay thãú cuía MBA mäüt pha hai dáy quáún

3.2.3. Maûch âiãûn thay thãú gáön âuïng cuía MBA.

Trãn thæûc tãú thæåìng täøng tråí nhaïnh tæì hoïa ráút låïn (Zm >> Z1 vaì Z’2), do âoï trong nhiãöu træåìng håüp coï thãø boí qua nhaïnh tæì hoïa (Zm = ∞ ) vaì thaình láûp laûi så âäö thay thãú gáön âuïng trçnh baìy trãn hçnh 3.3a. Khi boí qua täøng tråí nhaïnh tæì hoïa, ta coï: Zn = Z1 + Z’2 = rn + jxn

(3.28)

Trong âoï Zn = rn + jxn laì täøng tråí ngàõn maûch cuía mba; rn = r1 + r’2 laì âiãûn tråí ngàõn maûch cuía mba; xn = x1 + x’2 laì âiãûn khaïng ngàõn maûch cuía mba. Trong MBA thæåìng rn << xn, nãn coï thãø boí qua âiãûn tråí ngàõn maûch (rn = 0). Trong træåìng håüp naìy maûch âiãûn thay thãú MBA trçnh baìy trãn hçnh 3.3b. &I1

jxn

rn

&1 U

&I '2

& '2 Z’t −U

(a)

&I1

jxn

&1 U

&I '2

& '2 Z’t −U

(b)

Hçnh 3-3. Maûch âiãûn tæång âæång gáön âuïng cuía MBA mäüt pha hai dáy quáún

Khoa dien - dai hoc thanh do

7

suu tam: [email protected]

3.3. ÂÄÖ THË VECTÅ CUÍA MAÏY BIÃÚN AÏP Veî âäö thë vectå cuía mba nhàòm muûc âêch tháúy roî quan hãû vãö trë säú vaì goïc lãûch & , &I , ... trong MBA, âäöng thåìi âãø tháúy roî âæåüc & ,U pha giæîa caïc âaûi læåüng váût lyï Φ sæû thay âäøi caïc âaûi læåüng váût lyï âoï åí caïc chãú âäü laìm viãûc khaïc nhau.

jx 1&I1 r1&I1 &I 1 − E& 1

&1 U

Z1&I1

ϕ1

α Ψ2

− r2' &I '2 − jx '2 &I '2

− &I '2

&I 0

ϕ1

&I 0

&I'2

jx 1&I1 & r1I1 &1 U − E& 1 Z1&I1 &I1 − &I '2 α

− Z '2 &I '2

φ&

& '2 U

− r2' &I '2

E& 1

&I'2

Ψ2

& '2 U

φ&

E& 1

− jx '2 &I'2

Hçnh 3-4 Âäö thë vector cuía maïy biãún aïp a, Taíi tênh caím; b. Taíi tênh dung

Hçnh 3-4a laì âäö thë vectå mba trong træåìng håüp phuû taíi coï tênh cháút âiãûn caím. Âäö thë vectå âæåüc veî dæûa vaìo caïc phæång trçnh cán bàòng âiãûn aïp vaì stâ cuía MBA. Caïch veî âäö thë vectå nhæ sau : & m theo chiãöu dæång truûc hoaình truûc hoaình. + Âàût vectå tæì thäng Φ & mäüt goïc α. + Veî vectå doìng âiãûn khäng taíi &I ,væåüt træåïc Φ 0

+ Veî caïc vectå sââ E& 1 vaì

E& '2

m

& m sinh ra, cháûm sau noï mäüt goïc 90o. = E& 1 do Φ

& '2 mäüt goïc ψ2. + Do taíi coï tênh âiãûn caím nãn doìng âiãûn &I '2 cháûm sau E Ψ2 = arctg

x '2 + x 't r2' + rt'

(3.29)

+ Theo phæång trçnh (3.25c), ta veî vectå doìng âiãûn &I1 bàòng vectå doìng âiãûn &I cäüng våïi vectå doìng âiãûn ( −&I '2 ) . 0

+ Veî caïc vectå khaïc dæûa vaìo caïc phæång trçnh cán bàòng (3.25a,b). Âäö thë vectå mba khi phuû taíi coï tênh dung veî tæång tæû, nhæng doìng âiãûn &I '2

& '2 mäüt goïc ψ2 (hçnh 3-4b). væåüt træåïc E

Khoa dien - dai hoc thanh do

8

suu tam: [email protected]

Âäö thë vectå âån giaín mba

&1 U

Trong så âäö thay thãú gáön âuïng (hçnh 33a), ta cho laì doìng âiãûn &Io = 0 , nãn : &I1 = −&I '2 .

Z n &I1

jx n &I1 rn &I1 & '2 ) (− U

Phæång trçnh cán bàòng âiãûn aïp : & 1 = −U & '2 + &I1Z n U

3-5o

(3.30)

ϕ2

Ta veî âæåüc âäö thë vector tæång æïng khi phuû taíi coï tênh caím nhæ hçnh 3.5.

&I1 = −&I '2

Hçnh 3-5 Âäö thë vectå âån giaín mba

3.4. XAÏC ÂËNH CAÏC THAM SÄÚ CUÍA MAÏY BIÃÚN AÏP Caïc tham säú cuía MBA coï thãø xaïc âënh bàòng thê nghiãûm hoàûc bàòng tênh toaïn. 3.4.1. Xaïc âënh caïc tham säú bàòng thê nghiãûm

Hai thê nghiãûm duìng âãø xaïc âënh caïc tham säú laì thê nghiãûm khäng taíi vaì thê nghiãûm ngàõn maûch. 1. Thê nghiãûm khäng taíi mba.

Chãú âäü khäng taíi mba laì chãú âäü maì thæï cáúp håí maûch (I2 = 0), coìn så cáúp âæåüc cung cáúp båíi mäüt âiãûn aïp U1. Trãn hçnh 3.6 laì maûch âiãûn thay thãú maïy biãún aïp khi khäng taíi. r1

r’2

x1

&I = &I 0 &1 1 U − E& 1

x’2 &I 2 = 0

&I 0

rm

A

xm

Hçnh 3-6. Så âäö thay thãú mba khi khäng taíi

W V

V

Hçnh 3-7. Så âäö thê nghiãûm khäng taíi

Khi khäng taíi (hinh 3.6) doìng âiãûn thæï cáúp I2 = 0, ta coï phæång trçnh laì: & 1 = −E& 1 + &I 0 Z1 U (3.31a) hoàûc

& 1 = &I 0 (Z1 + Z m ) = &I 0 Z 0 U

trong âoï: Z0 = Z1 + Zm = ro + jxo laì täøng tråí khäng cuía taíi mba; ro = r1 + rm laì âiãûn tråí khäng cuía taíi mba; xo = x1 + xm laì âiãûn khaïng khäng cuía taíi mba;

Khoa dien - dai hoc thanh do

(3.31b)

9

suu tam: [email protected]

Âãø xaïc âënh hãû säú biãún aïp k, täøn hao sàõt tæì trong loîi theïp pFe, vaì caïc thäng säú cuía mba åí chãú âäü khäng taíi, ta thê nghiãûm khäng taíi. Så âäö näúi dáy âãø thê nghiãûm khäng taíi nhæ trãn hçnh 3.7. Âàût âiãûn aïp U1 = U1âm vaìo dáy quáún så cáúp, thæï cáúp håí maûch, caïc duûng cuû âo cho ta caïc säú liãûu sau: oaït kãú W âo âæåüc P0 laì cäng suáút khäng taíi; Ampe kãú âo I0 laì doìng âiãûn khäng taíi; coìn vän kãú näúi phêa så cáúp vaì thæï cáúp láön læåüc âo U1âm vaì U20 laì âiãûn aïp så cáúp vaì thæï cáúp. Tæì caïc säú liãûu âo âæåüc, ta tênh : a) Tè säú biãún aïp k: U N E k = 1 = 1 ≈ 1âm N2 E2 U 20

(3.32)

&1 U Z1&I o

jx 1&I o r1&I o

− E& 1

b) Doìng âiãûn khäng taíi pháön tràm i0 % =

I0 I1dm

100 = 1% ÷ 10% (3.33)

ϕo

&I 0 α

φ&

c) Täøng tråí nhaïnh tæì hoaï + Âiãûn tråí khäng taíi : P ro = r1 + rm = 2o Io

(3.34)

Âiãûn tråí tæì hoïa rm >> r1 nãn láúy gáön âuïng bàòng: rm = r0

(3.35)

&1 =E & '2 E Hçnh 3.8 Âäö thë vectå cuía MBA khäng taíi

+ Täøng tråí khäng taíi : Z0 =

U1dm I0

(3.36)

+ Âiãûn khaïng khäng taíi : x 0 = x 1 + x m = Z 02 − r02

(3.37)

Âiãûn khaïng tæì hoïa xm >> x1 nãn láúy gáön âuïng bàòng: xm = x0

(3.38)

d) Täøn hao khäng taíi Tæì maûch âiãûn thay thãú hçnh 3.6, ta tháúy täøn hao khäng taíi laì täøn hao âäöng trãn dáy quáún så vaì täøn hao sàõt trong loîi theïp. Nhæ váûy täøn hao khäng taíi : P0 = rmIo2 + r1I02 ≈ pFe

(3. 39)

Do âiãûn tråí cuía dáy quáún så vaì doìng âiãûn khäng taíi nhoí nãn ta boí qua täøn hao âäöng trãn dáy quáún så luïc khäng taíi. Nhæ váûy täø hao khäng taíi Po thæûc tãú coï thãø xem laì täøn hao sàõt pFe do tæì trãù vaì doìng âiãûn xoaïy trong loîi theïp gáy nãn.

Khoa dien - dai hoc thanh do

10

suu tam: [email protected]

Vç âiãûn aïp âàût vaìo dáy quáún så khäng âäøi, nãn Φ, do âoï B cuîng khäng âäøi, nghéa laì täøn hao sàõt, tæïc täøn hao khäng taíi khäng âäøi. e) Hãû säú cäng suáút khäng taíi. P0 (≤ 0,1) cos ϕ 0 = U1dm I 0

(3.40)

& 1 vaì &I o Tæì âäö thë vectå MBA khäng taíi åí hçnh (3.8), ta tháúy goïc lãûc pha giæîa U laì ϕo ≈ 90o, nghéa laì hãû säú cäng suáút luïc khäng taíi ráút tháúp, thæåìng cosϕo ≤ 0,1. Âiãöu naìy coï yï nghéa thæûc tãú ráút låïn laì khäng nãn âãø MBA laìm viãûc khäng taíi hoàûc non taíi, vç luïc âoï seî laìm xáúu hãû säú cäng suáút cuía læåïi âiãûn. 2. Thê nghiãûm ngàõn maûch mba

Chãú âäü ngàõn maûch mba laì chãú âäü maì phêa thæï cáúp bë näúi tàõt, så cáúp âàût vaìo mäüt âiãûn aïp U1. Trong váûn haình, nhiãöu nguyãn nhán laìm maïy biãún aïp bë ngàõn maûch nhæ hai dáy dáùn phêa thæï cáúp cháûp vaìo nhau, råi xuäúng âáút hoàûc näúi våïi nhau bàòng täøng tråí ráút nhoí. Âáúy laì tçnh traûng ngàõn maûch sæû cäú, cáön traïnh. rn U& 1

I1âm

xn

I&1 = I&n

U1

Hçnh 3.8 Maûch âiãûn thay thãú m.b.a khi ngàõn maûch

Bä ü âiãöu chènh âiãûn aïp

A

Pn W

Un V

A

I2âm

Hçnh 3.9 Så âäö thê nghiãûm ngàõn maûch

Khi m.b.a ngàõn maûch U2 = 0, maûch âiãûn thay thãú m.b.a veî trãn hçnh 3.8. Doìng âiãûn så cáúp laì doìng âiãûn ngàõn maûch In. Phæång trçnh âiãûn aïp cuía mba ngàõn maûch:

& 1 = &I n ( rn + jx n )&I n = &I n Z n U

(3.41)

Tæì phæång trçnh (3.41), ta coï doìng âiãûn ngàõn maûch khi U1 = Uâm:

In = hay

In =

U âm Zn U âm I âm I × 100 100 = 100 = âm I z n I âm un % z n âm 100 100 I âm U âm

(3.42) (3.43)

Do täøng tråí ngàõn maûch ráút nhoí nãn doìng âiãûn ngàõn maûch ráút låïn khoaíng bàòng (10 ÷ 25)Iâm. Âáy laì træåìng håüp sæû cäú, ráút nguy hiãøm cho maïy biãún aïp. Khi sæí duûng mba cáön traïnh tçnh traûng ngàõn maûch náöy.

Khoa dien - dai hoc thanh do

11

suu tam: [email protected]

Tiãún haình thê nghiãûm NM nhæ sau: Dáy quáún thæï cáúp näúi ngàõn maûch, dáy quáún så cáúp näúi våïi nguäön qua bäü âiãöu chènh âiãûn aïp. Ta âiãöu chènh âiãûn aïp vaìo dáy quáún så cáúp sao cho doìng âiãûn trong caïc dáy quáún bàòng âënh mæïc. Âiãûn aïp âoï goüi laì âiãûn aïp ngàõn maûch Un. Luïc âoï caïc duûng cuû âo cho ta caïc säú liãûu sau: Vän kãú chè Un laì âiãûn aïp ngàõn maûch; oaït kãú chè Pn laì täøn hao ngàõn maûch; Ampe kãú chè I1âm vaì I2âm laì doìng âiãûn så cáúp vaì thæï cáúp âënh mæïc. Tæì caïc säú liãûu âo âæåüc, ta tênh : a) Täøn hao ngàõn maûch Luïc thê nghiãûm ngàõn maûch, âiãûn aïp ngàõn maûch Un nhoí (un = 4-15%Uâm) nãn tæì thäng Φ nhoí, coï thãø boí qua täøn hao sàõt tæì. Cäng suáút âo âæåüc trong thê nghiãûm ngàõn maûch Pn laì : Pn = rnIn2 = r1I21âm + r2I22âm

(3.44)

Nhæ váûy täøn hao ngàõn maûch chênh laì täøn hao âäöng trãn hai dáy quáún så cáúp vaì dáy quáún thæï cáúp khi taíi âënh mæïc. b) Täøng tråí, âiãûn tråí vaì âiãûn khaïng ngàõn maûch. + Täøng tråí ngàõn maûch: Zn =

Un I1âm

+ Âiãûn tråí ngàõn maûch: P rn = r1 + r’2 = 2 n I1âm

(3.45)

(3.46)

+ Âiãûn khaïng ngàõn maûch: xn = x1 + x’2 = Z 2n − rn2

(3.47)

Trong m.b.a thæåìng r1 = r’2 vaì x1 = x’2. Váûy âiãûn tråí vaì âiãûn khaïng taín cuía dáy quáún så cáúp: r r1 = r’2 = n (3.48) 2 x x1 = x’2 = n 2 vaì âiãûn tråí vaì âiãûn khaïng taín cuía dáy quáún thæï cáúp: r2' x '2 x2 = 2 r2 = 2 ; k k c) Hãû säú cäng suáút ngàõn maûch r Pn cos ϕ n = = n U âm I1âm Z n d) Âiãûn aïp ngàõn maûch

Khoa dien - dai hoc thanh do

(3.49)

(3.50)

12

suu tam: [email protected]

Âiãûn aïp ngàõn maûch pháön tràm: Un% =

Z n I1âm Un 100% = 100% U1âm U1âm

(3.51)

Âiãûn aïp ngàõn maûch Un gäöm hai thaình pháön: Thaình pháön trãn âiãûn tråí rn, goüi laì âiãûn aïp ngàõn maûch taïc duûng U nr , Thaình pháön trãn âiãûn khaïng xn, goüi laì âiãûn aïp ngàõn maûch phaín khaïng U nx . + Âiãûn aïp ngàõn maûch taïc duûng pháön tràm: r I U unr% = n 1âm × 100% = nr × 100% = u n % cos ϕ n U1âm U1âm + Âiãûn aïp ngàõn maûch phaín khaïng pháön tràm: x I U unx% = n 1âm × 100% = nx × 100% = u nx % sin ϕ n U1âm U1âm

(3.52)

(3.53)

Âiãûn aïp ngàõn maûch taïc duûng cuîng coï thãø tênh : u nr % =

I r I U nr Pn (W ) 100 = âm n × âm 100 = U âm I âm U âm 10.S âm (kVA )

(3.54)

3.4.2. Xaïc âënh caïc tham säú bàòng tênh toaïn 1. Täøng tråí nhaïnh tæì hoïa

Âiãûn tråí nhaïnh tæì hoïa : P rm = Fe I02 våïi

p Fe =

p1/ 50 ( B 2t G t

(3.55)

⎛ + B g2 G g )⎜

1, 3

f ⎞ 2 2 ⎟ ; W vaì I o = I or + I ox 50 ⎝ ⎠

(3.56)

Âiãûn khaïng nhaïnh tæì hoïa :

xm = våïi

I0x =

E1 I0x

(3.57)

q t .t G t + q t .g G g + nq δS Q0 = mU1 mU1

(3.58)

2. Täøng tråí ngàõn maûch

Âiãûn tråí ngàõn maûch r1 = k r ρ 75

0

Khoa dien - dai hoc thanh do

N1l tb.1 ,Ω ; S1

r2 = k r ρ 75

0

N 2 l tb.2 ,Ω S2

(3.59)

13

suu tam: [email protected]

rn = r1 + (

N1 2 ) r2 N2

(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 :

lσ =

l kR

(3.61)

kR = 0,93-0,98 : hãû säú qui âäøi tæì træåìng taín lyï tæåíng vãö tæì træåìng taín thæûc tãú (hãû säú Rogovski)

i2N2

i1N1

Theo âënh luáût toaìn doìng âiãûn :

∫ Hdl = ∑ i Âäúi våïi theïp μ Fe = ∞ , nãn HFe = 0, vç váûy : Trong phaûm vi a1 (0 ≤ x ≤ a1) : x H x1l σ = ∑ i = N 1i 1 , a1 H x1 =

do âoï

N 1i 1 x × , lσ a1

Trong phaûm vi a12 (a1 ≤ x ≤ a1+a12) : H x 2 l σ = ∑ Ni = N1i1 , do âoï

Hx2

Hx Hx2

= N1i1 − H x3 =

Hx3 x

Hx1

Ni = 1 1, lσ

a1

Trong phaûm vi a2 ( a1+ a12 ≤ x ≤ a1 + a12 + a2 ) : x − (a 1 + a 12 ) H x 3 l σ = ∑ i = N 1i 1 + N 2 i 2 , a2

do âoï

i2N2

i1N1

x − a 1 − a 12 N1i 1 , a2

a2 a12

Hçnh 3-10 Tæì thäng taín

våïi (i1N1 = -i2N2)

N1i1 a 1 + a 12 + a 2 − x × , lσ a2

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

Khoa dien - dai hoc thanh do

14

suu tam: [email protected]

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 :

dΦ 1 = μ o H x1πD tb dx moïc voìng våïi säú voìng dáy : X N x = N1 a1 Váûy trong phaûm vi a12 tæì thäng moïc voìng våïi mäüt säú voìng dáy laì N1 voìng : dΦ 2 = μ o H x 2 πD tb dx Tæì thäng moïc voìng våïi toaìn bäü dáy quáún 1 laì : Ψ1 = =

a1

x

0

1

∫a

N1 μ o

N1i 1 x π D tb dx + l σ a1

a1 +

a 12 2

∫

N1μ o

a1

N1i1 π D tb dx lσ

μ o N12 i1πD tb a 1 a 12 ( + ) lσ 3 2

Tênh tæång tæû, ta coï tæì thäng moïc voìng våïi toaìn bäü dáy quáún 2 laì : Ψ2'

μ o N12 i1πD tb a 2 a 12 = ( + ) lσ 3 2

Âiãûn khaïng ngàõn maûch : Ψ1 + Ψ2' x n = x 1 + x ' 2 = 2πf i1 μ o N12 i1πD tb k R a + a2 xn = 2πf (a 12 + 1 ) l 3

(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^

Khoa dien - dai hoc thanh do

1

suu tam: [email protected] 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.

r1 &I 1 & U 1

r’2

x1

− E& 1

&I 0 rm

xm

x’2

− &I '2 &' −U 2

Z’t

P1 ± jQ1

pcu1 ± jq1 Hçnh 4-1 Så âäö thay thãú maïy biãún aïp

P2 ± jQ2

Pât ± jQât pFe ± jqm

pcu2 ± jq2

Hçnh 4-2 Giaín âäö nàng læåüng mba

Goüi P1 laì cäng suáút taïc duûng âæa vaìo dáy quáún så cáúp mba: P1= m1U1I1cosϕ1 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

(4.1)

Cäng suáút coìn laûi goüi laì cäng suáút âiãûn tæì chuyãøn sang dáy quáún thæï cáúp: Pât = P1 - (pcu1 + pFe ) = m2E2I2cosΨ2

Khoa dien - dai hoc thanh do

(4.2)

2

suu tam: [email protected]

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: (4.5) Qât = Q1 - (q1 + qm ) = m2E2I2sinΨ2 Cäng suáút phaín khaïng âæa âãún phuû taíi: Q2 = Qât - q2 = m2U2I2sinϕ2 Trong âoï q2= m2x2I22 âãø taûo ra tæì træåìng taín åí dáy quáún thæï.

(4.6)

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 .

U 20 − U 2 U '20 − U '2 ΔU = = U 20 U '20

ΔU =

U1âm − U '2; U1âm

cosϕ2: hãû säú cäng suáút cuía mba. rn I '2 U1' âm

Khoa dien - dai hoc thanh do

P

=

rn I '2âm I '2 = βU nr* U1âm I '2âm

H βUnx*

K

βUrn* U2*

U' = 1 − 2 = 1 − U '2* (4.7) U1âm

Xaïc âënh ΔU bàòng phæång phaïp giaíi têch. I I' Goüi β = 2 = ' 2 : hãû säú taíi cuía mba. I 2âm I 2âm Ta coï: BC =

U1dm=1 A

I2 ϕ2

0 Hçnh 4-3 Xaïc âënh ΔU cuía mba

3

suu tam: [email protected]

AB =

x n I '2 x n I '2âm I '2 = = βU nx* U1âm U1âm I '2âm

Tæì A haû âæåìng thàóng goïc AP xuäúng 0U’2* vaì goüi AP = n vaì CP = m, ta coï: U '2* = 1 − n 2 − m U '2*

n2 ≈ 1− −m 2

ΔU * = 1 −

U '2*

n2 =m+ 2

(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) ΔU*% = βun%(cosϕn.cosϕ2 + sinϕn.sinϕ2)

hoàûc

ΔU%

(4.9) (4.10)

ΔU%

cosϕ2=0.8

β=1

ϕ2> 0 cosϕ2=1

unx% unr%

0 β

0 ϕ2< 0

-unx%

0 cosϕ2

1

cosϕ2=0.8

(a)

(b) Hçnh 4-4 a.Quan hãû ΔU=f(β) ⎢cosϕ 2 = const b. Quan hãû ΔU= f(cosϕ2) ⎢β

= const

Hçnh 4.4 cho biãút caïc quan hãû ΔU = f(β) khi cosϕ2 = Cte vaì ΔU = f(cosϕ2) khi β = Cte.

Khoa dien - dai hoc thanh do

4

suu tam: [email protected]

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).

(a)

(b) Hçnh 4-5 Caïc kiãøu âiãöu chènh âiãûn aïp cuía mba

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.

Khoa dien - dai hoc thanh do

5

suu tam: [email protected]

X1

X1 T 1

C1

T1

C1

K

K C2

T2

X1

C1 C2

T2

X2 T2

X2

X2

K

(b)

(a)

C2

T1

(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.

A X

R

Hçnh 4-7 Nguyãn lyï âiãöu aïp dæåïi taíi duìng âiãûn tråí R

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: P η% = 2 100 (4.11) P1

Khoa dien - dai hoc thanh do

6

suu tam: [email protected]

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 : η% = (1 −

∑ p )100 P2 + ∑ p

(4.12)

våïi ∑p = pcu1 + pcu2 + pFe Ta âaî coï pháön træåïc: pFe = P0 pcu1 + pcu2 = r1I12 + r2' I '22 = rn I '22 = rn I '22dm ( P2 = U2I2 cosϕ2 ≈ U 2âm I 2âm Thãú vaìo (4.12), ta coï : Khoa dien - dai hoc thanh do

I2 I 2âm

I '2 I '2dm

) 2 = Pn β 2

cos ϕ 2 = βS âm cos ϕ 2

7

suu tam: [email protected]

η% = (1 −

P0 + β 2 Pn β S âm cos ϕ 2 + P0 + β 2 Pn

(4.13)

)100

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 : dη = 0 → β 2max Pn = P0 dβ

→ β max =

P0 Pn

η cosϕ2=1

1

cosϕ2=0.8

(4.14) .95

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.

P0 = 0,2 → 0.25 Pn ⇒ β max = 0.45 → 0.5

β

.9 0

0.5

1

Hçnh 4-9 Quan hãû η=f(β)⏐ cosϕ2=const

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.

Khoa dien - dai hoc thanh do

8

suu tam: [email protected]

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 : I cb =

ΔE Z nI + Z nII

Giaí thæí ZnI=ZnII =0.05, I cb =

(4.15)

0.518 = 5.18 láön Iâm 0.05 + 0.05

Nhæ váûy âoìng âiãûn Icb = 5,18Iâm seî laìm hoíng maïy biãún aïp.

U1

IcbII

I

ΔE

a

A X

x

IcbI U2

II A

E2I ΔE

a X

E2II

x 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

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 : ΔE = E1I − E 2 II ⇒ I cb =

Khoa dien - dai hoc thanh do

ΔE Z nI + Z nII

(4.16) (4.17)

9

suu tam: [email protected]

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. E2I

U2 ItI

I2I

ItII

U2

I2II

E2II

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

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 : 1 1 = Z= 1 1 1 1 + + ∑ Z nI Z nII Z nIII Z ni

&I1

U& 1

&I I

Zn1

III

ZnII

IIII

ZnIII

− &I 'I − &I '2

ΔU

- U& 2'

Hçnh 4-12 Maûch âiãûn thay thãú cuía mba laìm viãûc song song

Âiãûn aïp råi trãn maûch tæång âæång: & =U &1−U & '2 = Z.&I ΔU (4.18) trong âoï &I = &I1 = &I '2 doìng âiãûn täøng caïc mba, do âoï doìng âiãûn taíi cuía mäùi mba :

Khoa dien - dai hoc thanh do

10

suu tam: [email protected]

& &I 2 I = Z.I = Z nI

&I

1 Z nI ∑ Z ni & &I &I 2 II = Z.I = ; 1 Z nII Z nII ∑ Z ni & &I &I 2 III = Z.I = 1 Z nIII Z nIII ∑ Z ni

(4.19a)

(4.19b)

(4.19c)

Thæåìng thç ϕnI ≈ ϕnII ≈ ϕnII nãn chuyãøn tênh tæì säú phæïc sang tênh mäâun: Ta coï : U z n = u n âm I âm Tæì doìng mba I, ta coï : I 2I =

I

, I âmi u nI ∑u I âmI ni U âm U âm nhán hai vãú cho , ta coï hãû säú taíi cuía caïc maïy : = S âm U âm I âm S βI = S u nI ∑ âmi u ni S β II = S u nII ∑ âmi u ni S β III = S u nIII ∑ âmi u ni

(4.20)

(4.21a)

(4.21b)

(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 : 1 1 1 : : (4.22) βI : βII : βIII = u nI u nII u nIII 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

Khoa dien - dai hoc thanh do

11

suu tam: [email protected]

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 : 740 S βI = = = 1,125 180 240 320 S âmi 5,4∑ ( + + ) u nI ∑ 5,4 6 6,6 u ni 740 S β II = = = 1,01 180 240 320 S âmi 6∑ ( + + ) u nII ∑ 5,4 6 6,6 u ni 740 S β III = = = 0,92 180 240 320 S âmi 6,6 × ∑ ( + + ) u nIII ∑ 5,4 6 6,6 u ni 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 : S S βI = = =1 180 240 320 S âmi 5,4 × ∑ ( + + ) u nI ∑ 5,4 6 6,6 u ni ⇒ 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^

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

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 &Ia , &I b , &Ic âæåüc phán têch thaình ba hãû thäúng doìng âiãûn âäúi xæïng: + Thæï tæû thuáûn: &I a1 , &I b1 , &I c1 + Thæï tæû ngæåüc: &I a2 , &I b2 , &I c2 + Thæï tæû khäng: &I a0 , &I b0 , &I c0 vaì quan hãû giæîa chuïng ta âaî hoüc åí pháön “lyï thuyãút maûch âiãûn” nhæ sau : &I = &I + &I + &I a a1 a2 a0

&I b = &I b1 + &I b 2 + &I b0 = a 2 &I a1 + a&I a 2 + &I a 0 &I c = &I c1 + &I c 2 + &I c0 = a&I a1 + a 2 &I a 2 + &I a 0

Viãút laûi åí daûng ma tráûn: &I a 1 1 &I b = 1 a 2 &I 1 a c

vaì

1 &I a 0 a &I a1 a 2 &I

&I 1 1 a0 1 &I = 1 a a1 &I a 2 3 1 a 2

Khoa dien - dai hoc thanh do

(5.1)

a2

1 &I a a 2 &I

b

a &I c

(5.2)

suu tam: [email protected]

2

0

0

Trong âoï: a = e j120 , a 2 = e j240 vaì 1 + a + a2 = 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 A

a

IB0

Ib0

IC0

Ic0

3IA0

3IA0

B C 0

Z1

b

IA0

Ia0

IB0

Ib0

IC0

Ic0

B

c

C

0

0

3IA0 Z1

Im0

Zm0

-UA0

UA0

Zn & A0 U

Z2

IA0

Ia0

Ia0 Im0

Zm0

Zn

IA0 = -Ia0

& A0 -U

& A0 U

(a)

IA0 = -Ia0

(b)

Hçnh 5.1 Maûch âiãûn thay thãú maïy biãún aïp âäúi våïi thaình pháön thæï tæû khäng a. Näúi Yo/Yo ;

Khoa dien - dai hoc thanh do

b. Näúi Yo/ Δ

a b c

Z2

IA0 UA0

A

suu tam: [email protected]

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 : 3IA0

Z1

0

Ia0

A

Ib0

B

Ic0

C

a b

Z2

IA0 UA0

Ia0 Im0

Zm0

-UA0

Zm0 + Z2

Ia0 -UA0

c

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 :

E& t 0 = −Z m 0 &I m 0 Khoa dien - dai hoc thanh do

(5.3)

suu tam: [email protected]

4

+ Khi mba näúi Y0/Y0 hoàûc Y0/Δ : caí så cáúp vaì thæï cáúp âãöu coï doìng TT K nãn doìng &I A 0 ≈ −&I a 0 váûy &I m 0 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 A

Hçnh 5.3 Så âäö näúi dáy xaïc âënh täøng tråí thæï tæû khäng maïy biãún aïp

U

T

W

V

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: Z t0 =

U 3I

rt 0 =

P

;

(5.4) (5.5)

3I 2

x t 0 = Z 2to − rt20 .

(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: &I A + &I B + &I C = 0 Thæï:

&I + &I + &I = &I a b c d

(5.7) (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 &I m1 , &I m 2 cuía caïc pha seî sinh ra caïc sââ E& A , E& B , E& C . + 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 E m0 tæång âäúi låïn. Phæång trçnh cán bàòng âiãûn aïp phêa så cáúp laì: & = &I Z − E& − E& U A A 1 A m0 & & & & U B = I B Z1 − E B − E m 0 & = &I Z − E& − E& U C

C 1

C

m0

do E& A + E& B + E& C = 0 vaì &I A + &I B + &I C = 0 nãn:

Khoa dien - dai hoc thanh do

(5.9)

suu tam: [email protected]

5

& A +U & B +U & C = −3E& m 0 = 3&I m 0 Z m 0 U

(5.10)

Khi dáy quáún näúi Y, ta coï: & & & U AB = U A − U B & & & U BC = U B − U C & & & U CA = U C − U A

A (5.11)

& 'A U

Tênh: & & & & & & U CA − U AB = ( U C − U A ) − ( U A − U B ) & +U & +U & − 3U & =U A

B

C

&I ao Z mo &A U

&B U

& 'C U

A

&C U

& A = 3(&I A 0 Z m 0 − U & A) = 3&I m 0 Z m 0 − 3U

& 'B U

C

Váûy: & & & = U AB − U CA + &I Z = U & ' + &I Z U A a 0 m0 A a 0 m0 3 & & & = U BC − U AB + &I Z = U & ' + &I Z U B b0 m0 B b0 m0 3 & & & = U CA − U BC + &I Z = U & ' + &I Z U C co mo C co mo 3

B

Hçnh 5-4 Âiãûn aïp khäng âäúi xæïng do âiãøm trung tênh bë xã dëch

(5.12)

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 I ao Z mo Phæång trçnh cán bàòng âiãûn aïp phêa thæï cáúp laì:

&a =U & A − &I A Z1 + &I a Z 2 −U & 'A + Z mo &I Ao − (&I A1 + &I A 2 )Z1 + (&I a1 + &I a 2 + &I ao )Z 2 =U Vç &I A1 = −&I a1 ; &I A 2 = −&I a 2 vaì Zmo + Zo = Zto , cho nãn : &a =U & 'A − &I A Z n + &I ao Z to −U

(5.13a)

Cuîng tæång tæû , ta coï : &b =U & 'B − &I B Z n + &I bo Z to −U &c =U & 'C − &I C Z n + &I co Z to −U

(5.13b) (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 &I ao Z to låïn hån khoaíng lãûch så cáúp &I ao Z mo . Thæûc tãú, sæû khaïc nhau khäng âaïng kãø, vi Z mo ≈ Z to . 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.

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

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 Φ to vaì E to nhæ váûy phæång trçnh âiãûn aïp thæï cáúp seî nhæ sau: &a =U & 'A − &I A Z n −U &b =U & 'B − &I B Z n −U &c =U & 'C − &I C Z n −U

(5.14)

Vç : &I A + &I B + &I C = &I d Nãn tæì (5.14) ta suy ra âæåüc : & +U & +U & = Z &I U a b c n d

(5.15) 1 3

Âiãøm trung tênh seî bë lãûch mäüt khoaíng I ao Z n = I d Z n . 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).

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

7

67%

67%

100%

T

A

a 33%

A

33%

a

B

100%

33% 33%

33%

C

o

67%

B

c

b 33%

C

c

100%

A

a

a

100%

100%

B

b

b

c

c

100%

C

A 100%

100%

100%

100%

100%

100%

a b c

100% 100% 100% 100%

A 100%

B C

Hçnh 5.5 Sæû phán bäú doìng âiãûn giæîa caïc pha khi ngàõn maûch

]R R^

Khoa dien - dai hoc thanh do

o

B C

1

suu tam: [email protected] 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: dφ (6.1) u1 = U1msin(ωt + Ψ0) = r1i 0 + W1 . dt Ta tháúy quan hãû φ = f(i0) laì quan hãû phi φ tuyãún. Âãø tênh toaïn âån giaín, ta giaí thiãút φ tè K lãû våïi i0 , nghéa laì : i 0 =

W1φ . L1

Våïi L1: hãû säú tæû caím cuía dáy quáún så. Viãút laûi phæång trçnh (6.1), ta coï: U1m r dφ . sin(ωt + Ψ0 ) = 1 φ + W1 L1 dt

Khoa dien - dai hoc thanh do

u1

W1

W2

Hçnh 6.1 Så âäö âoïng mba vaìo læåïi âiãûn luïc khäng taíi

2

suu tam: [email protected]

Giaíi phæång trçnh trãn, ta coï nghiãûm laì: φ = φ’ + φ’’ . Thaình pháön xaïc láûp cuía tæì thäng: π φ’ = φmsin(ωt + Ψ0 - ). 2 = - φmcos(ωt + Ψ0). L1 U1m Våïi : φ m = . W1 r12 + (ωL1 ) 2 Thaình pháön tæì thäng tæû do: φ = Ce ''

−

r1 t L1

.

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 . −

r1 t L1

. Váûy : φ” = (φmcosΨ0 ± φdæ) e Ta coï, sau khi giaíi phæång trçnh : φ = - φmcos(ωt + Ψ0) + (φmcosΨ0 ± φdæ) e Tæì phæång trçnh trãn ta tháúy :

−

r1 t L1

.

1. Âiãöu kiãûn thuáûn låüi nháút khi âoïng mba vaìo læåïi âiãûn laì : π Ψ0 = tæïc âiãûn aïp u1 = U1m vaì tæì thäng φdæ = 0, luïc âoï: 2 φ = - φmcos(ωt + Ψ0) = φmsinωt . tæïc laì xaïc láûp ngay khi âoïng mba vaìo læåïi, khäng xaíy ra quaï trçnh quaï âäü. 2. Âiãöu kiãûn báút låüi nháút khi âoïng mba vaìo læåïi âiãûn laì : Ψ0 = 0 tæïc âiãûn aïp u1 = 0 vaì tæì thäng φdæ > 0, luïc âoï: φ = - φmcosωt + (φm + φdæ) e Khi ωt = π thç φ = φmax vç r << ωL1. −

r1 t L1

−

r1 t L1

.

φmax

φ

πr1 ωL1

e =e ≈ 1. Nãn : Tæì thäng luïc náöy : φmax ≈ 2φm + φdæ Váûy, tæì thäng φmax > 2φm luïc laìm viãûc bçnh thæåìng, nãn luïc náöy loîi theïp m.b.a ráút baío hoìa vaì doìng tæì hoïa I0 trong quaï trçnh quaï âäü seî ráút låïn, cåî 100 láön doìng I0 Khoa dien - dai hoc thanh do

−

φ” φdæ 0

π

φ’

Hçnh 6.2 Sæû biãún thiãn tæì thäng φ(t) luïc doïng maûch báút låüi nháút

ωt

3

suu tam: [email protected]

VÊ DUÛ 1 : Luïc bçnh thæåìng : I0 = 5%Iâm . Luïc qtrçnh quïa âäü : I0 = 5Iâm . Mba bë càõt khoíi læåïi khi âoïng khäng taíi. 6.2.2. Quaï doìng âiãûn khi ngàõn maûch

ÅÍ âáy chè xeït quïa trçnh quïa âäü tæì luïc bàõt âáöu xaíy ra ngàõn maûch âãún khi thaình láûp chãú âäü ngàõn maûch xaïc láûp. Tênh doìng âiãûn In åí quïa trçnh quïa âäü. xn

in rn

Våïi rn = r1 + r’2 xn = x1 + x’2 = ωLn

u1

u1

Hçnh 6.3 Så âäö luïc mba bë ngàõn maûch

Viãút phæång trçnh cán bàòng âiãûn aïp : u1 = U1msin(ωt + Ψn) = rn i n + L n

di n . dt

Trong âoï Ψn: laì goïc pha cuía âiãûn aïp luïc mba xaíy ra ngàõn maûch. Giaíi phæång trçnh trãn våïi âiãöu kiãûn ban âáöu t = 0 thç in = 0, ta âæåüc : in = i’ + i’’ = − 2I n cos(ωt + Ψn ) + 2I n cos Ψn e U1 våïi : I n = . rn2 + (ωL n ) 2

−

rn t Ln

Ngàõn maûch xaíy ra báút låüi nháút khi Ψn = 0, våïi rn << ωLn . i n = − 2I n cos ωt + 2I n e

−

rn t Ln

Doìng âaût giaï trë cæûc âaûi khi ωt = π, luïc âoï : i xg = 2I n (1 + e

−

πrn ωL n

) = 2I n K xg

Trong âoï, Kxg phuû thuäüc vaìo dung læåüng mba, mba caìng låïn thç Kxg caìng låïn. Thæåìng Kxg = 1.2 ÷ 1.8.

VÊ DUÛ 2 : Mba cäng suáút 1000kVA, un % = 6.5, unr % = 1.5, unx % = 6.32. −

πrn ωL n

Kxg = 1 + e Doìng âiãûn xung bàòng :

= 1+ e

i xg = 2I n K xg = 2

Khoa dien - dai hoc thanh do

−

πu nr u nx

= 1.475

100 1.475 = 22.7 nghéa laì ixg = 22.7Iâm . un %

4

suu tam: [email protected]

• Haûi mba : 1. Dáy quáún noïng vaì bë chaïy caïch âiãûn. 2. Gáy læûc cå hoüc phaï kãút cáúu dáy quáún. • Baío vãû : 1. Duìng relais taïc âäüng nhanh càõt chäù sæû cäú ra khoíi mba. 2. Mba bë nm caïc voìng dáy bãn trong, ngæåìi ta thæåìng duìng relais håi, relais so lãûch âãø baío vãû càõt mba ra khoíi læåïi. 6.3. QUAÏ ÂIÃÛN AÏP TRONG M.B.A 6.3.1. Nguyãn nhán gáy quaï âiãûn aïp :

Um0

Um

U Um Pâ MBA

0.5Um 1.2

50

t (μs)

Hçnh 6.4 Soïng quaï âiãûn aïp

Hçnh 6.5 Soïng quaï âiãûn aïp træåïc vaì sau chäúng seït

Khi mba laìm viãûc trong læåïi âiãûn thæåìng chëu nhæîng âiãûn aïp xung kêch, coìn goi laì quaï âiãûn aïp, coï trë säú gáúp nhiãöu láön trë säú âiãûn aïp âënh mæïc. Nguyãn nhán gáy quaï âiãûn aïp : 1. Thao taïc âoïng càõt âæåìng dáy hoàûc caïc maïy âiãûn. 2. Ngàõn maûch chaûm âáút keìm theo häö quang. 3. Seït âaïnh vaìo âæåìng dáy taíi âiãûn trãn khäng vaì soïng seït truyãön âãún mba. Âáy laì soïng nguy hiãøm nháút âäúi våïi mba, vç coï trë säú haìng triãûu vän.Tæì soïng quaï âiãûn aïp, ta tháúy : a. Tæì nåi xuáút hiãûn lan truyãön vãö hai phêa våïi täúc âäü gáön bàòng C. b. Daûng xung khäng chu kyì våïi âáöu soïng ráút däúc, coìn âuäi bàòng phàóng hån. c. Thåìi gian tàng tæì 0 ÷ Um khoaíng μs (hçnh 6.1). Âãø giaím biãn âäü Um0 cuía soïng quaï âiãûn aïp ta duìng bäü chäúng seït phoïng âiãûn P (hçnh 6.2), âãø dáùn âiãûn têch cuía soïng xung kêch xuäúng âáút. Ta tháúy Um0 laì biãn âäü træåïc chäúng seït ráút låïn. Sau taïc âäüng cuía bäü chäúng seït, âiãûn aïp cuía soïng xung kêch giaím âi nhiãöu Um. Biãn âäü sau bäü chäúng seït Um nhoí hån trë säú thæí âäü bãöìn caïch âiãûn cuía mba.

Khoa dien - dai hoc thanh do

5

suu tam: [email protected] 6.3.2. Maûch âiãûn thay thãú vaì phæång trçnh vi phán

Táön säú soïng quaï âiãûn aïp (xung kêch) laì : ω 1 1 1 fx = x = = = = 2,08.10 5 Hz −6 2π Tx 4 t d 4.1,2.10 Thaình láûp så âäö thay thãú : Goüi : C’d laì âiãûn dung giæîa caïc pháön tæí cuía dáy quáún våïi nhau. C’q laì âiãûn dung giæîa caïc pháön tæí cuía dáy quáún våïi âáút. Khi quaï âiãûn aïp dung khaïng xc << r, xL nãn boí qua r, xL vç fx ráút låïn. r, xl

A

X C’d

C’q xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx A

Hçnh 6.6 Så âäö thay thãú cuía X

C’d

dáy quáún mba khi coï quaï âiãûn aïp

C’q xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

Ta tháúy âiãûn dung coï thäng säú raîi gäöm n voìng dáy: C'd 1 = . Âiãûn dung doüc toaìn pháön : Cd = ∑1 / C d n Âiãûn dung ngang toaìn pháön : Cq = ∑ C 'q = nC'q

Khi láúy âäü daìi cuía dq laì mäüt âån vë, âäúi våïi mäüt nguyãn täú nhoí cuía dq coï âäü daìi dx coï thãø tçm âæåüc âiãûn dung ngang Cqdx vaì tham säú vi phán ngang Kdx, trong âoï K=1/Cd . du x Âäúi våïi âiãûn têch ngang åí nguyãn täú Kdx : Q x = (6.1) Kdx dQ x Âiãûn aïp trãn âiãûn dung : (6.2) ux = Cq dx Thay (6.1) vaìo (6.2), ta coï :

d 2ux dx 2

Giaíi pt trãn ta âæåüc nghiãûm daûng:

−

Cq Cd

ux = 0

u x = D1e αx + D 2 e − αx

våïi α laì nghiãûm cuía pt âàûc træng : α 2 −

Cq Cd

Duìng âiãöu kiãûn biãn våïi dáy quáún näúi âáút :

Khoa dien - dai hoc thanh do

=0→α=±

Cq Cd

.

6

suu tam: [email protected]

1. u x = D1e αx + D 2 e − αx = U m

khi x =1

2. u x = D1e αx + D 2 e − αx = 0 khi x = 0 shαx Ta tçm âæåüc : u x = U m shα Træåìng håüp dáy quáún khäng näúi âáút, ta cuîng coï : chαx . ux = Um chα

(6.3)

(6.4)

6.3.3. Sæû phán bäú âiãûn aïp ban âáöu doüc dáy quáún:

Veî caïc quan hãû (6.3) vaì (6.4), ta âæåüc sæû phán bäú âiãûn aïp ban âáöu :

Um

Um 1 .8 α=0

.4

A

α=1

.8

.6

.2

α=0

1

.6 .4

α=5

.2

α=10 1

.8

.6

.4

.2

0

X

A

α=5 α=10 1 .8

.6

(a)

.4

.2

0 X

(b)

Hçnh 6.6 Sæû phán bäú âiãûn aïp ban âáöu doüc dáy quáún. a/. Khi näúi âáút. b/. Khi khäng näúi âáút.

Ta tháúy : α = 0 sæû phán bäú âiãûn aïp ban âáöu doüc theo dáy quáún âãöu : ux = xUm. α caìng låïn sæû phán bäú âiãûn aïp ban âáöu doüc theo dáy quáún khäng âãöu, maì táûp trung chuí yãúu vaìo âáöu dáy quáún. α > 5 sæû phán bäú âiãûn aïp khäng phuû thuäüc vaìo sæû näúi âáút hay khäng. Vç ràòng giaín âäö thay thãú mba gäöm r, L, C hçnh thaình, nãn mäüt loaût nhæîng maûch voìng dao âäüng vaì qtqâ tæì âiãûn aïp ban âáöu âãún âiãûn aïp cuäúi cuìng åí mäùi âiãøm cuía dáy quáún âãöu mang âàûc tênh dao âäüng. Do täøn hao trãn âiãûn tråí caïc dao âäng seî tàõt dáön. Biãn âäü dao âäüng vaì quaï âiãûn aïp xuáút hiãûn khi âoï tàng lãn våïi sæû tàng vãö âäü khaïc nhau giæîa phán bäú âiãûn aïp âáöu vaì cuäúi. Âãø giaím nguy hiãøm do dao âäüng âoï cáön giaím α âãún mæïc coï thãø. Giaím α seî tàng kêch thæåïc mba nhæ váûy seî tàng giaï thaình, nghéa laì khäng thæûc hiãûn âæåüc.

Khoa dien - dai hoc thanh do

7

suu tam: [email protected]

Baío vãû mba khoíi quaï âiãûn aïp : 1. Tàng cæåìng caïch âiãûn åí âáöu vaì cuäúi dáy quáún. 2. Taûo ra âiãûn dung maìn chàõn ténh âiãûn, dæåïi daûng nhæîng voìng kim loaûi håí coï boüc caïch âiãûn.

]R R^

Khoa dien - dai hoc thanh do

1

suu tam: [email protected] 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 7

MAÏY BIÃÚN AÏP ÂÀÛC BIÃÛT 7.1. MBA BA DÁY QUÁÚN Mba ba dáy quáún laì mba coï mäüt dáy quáún så vaì hai dáy quáún thæï, duìng âãø cung cáúp âiãûn cho caïc læåïi âiãûn coï âiãûn aïp khaïc nhau, æïng våïi caïc tè säú biãún âäøi : k 12 =

&1 U

U1 W1 U W ; k 13 = 1 = 1 = U 2 W2 U 3 W3

&I3

&I1 31 2

T

2 1 3

(7.1)

&I 2 &3 U

&2 U

Hçnh 7.1 Mba ba dáy quáún

Æu âiãøm cuía mba ba dáy quáún so våïi mba hai dáy quáún : 1. Giaï thaình saín xuáút reí hån mba hai dáy quáún. 2. Màût bàòng chiãúm chäù beï hån. 3. Liãn tuûc truyãön taíi nàng læåüng tæì dáy quáún så sang hai dáy quáún thæï hoàûc truyãön tæì dáy quáún thæï náöy sang dáy quáún thæï khaïc. 4. Täøn tháút nàng læåüng beï hån mba 2 dáy quáún khoaíng chæìng hai láön. Khuyãút âiãøm cuía mba ba dáy quáún so våïi mba hai dáy quáún : 1. Âäü tin cáûy cuía mba 3 dáy quáún beï hån mba 2 dáy quáún vç ... 2. Viãûc bäú trê âáöu ra cuía mba 3 dáy quáún phæïc taûp hån mba 2 dáy quáún. Cuîng nhæ maïy biãún aïp hia dáy quáún, ngæåìi ta chãú taûo maït biãún aïp ba dáy quáún theo kiãøu täø maïy biãún aïp ba pha hoàûc maïy biãún aïp ba pha ba truû, åí mäùi pha âàût

Khoa dien - dai hoc thanh do

2

suu tam: [email protected]

ba dáy quáún nhæ hçnh 7.1. Tiãu chuáøn täø näúi dáy mba 3 dáy quáún Y0/Y0/Δ-12-11 vaì täø mba 3pha hay mba 3pha ba truû Y0/Δ/Δ-11-11. Theo qui âënh tiãu chuáøn vãö cäng suáút chãú taûo mba 3 dáy quáún: S2âm/S1âm S3âm/S1âm . S1âm/S1âm 1 1 1 1 1 2/3 1 2/3 2/3 (1 2/3 1) 7.1.1. Phæång trçnh cå baín, så âäö thay thãú, âäö thë vectå cuía mba 3 dáy quáún.

Quaï trçnh âiãûn tæì trong mba 3 dáy quáún âæåüc mä taí mhæ mba 2 dáy quáún, táút caí caïc âaûi læåüng cuía hai dáy quáún thæï 2, 3 quy âäøi vãö säú voìng cuía dáy quáún så: I '2 = I 2

W W2 W W ; I 3' = I 3 3 ; U '2 = U 2 1 ; U 3' = U 3 1 W1 W1 W3 W2

Cuîng nhæ mba 2dáy quáún, doìng tæì hoïa mba3dáy quáún ráút nhoí âæåüc xaïc âënh : &I1 + &I '2 + &I 3' = &I 0 ≈ 0

(7.2)

Sââ häø caím : − E& 1 = −E& '2 = Z m &I 0 våïi Zm = rm + jxm . Sââ taín trong mäùi dáy quáún: E& σ1 = − jx 1&I1' ; E& 'σ 2 = − jx '2 &I '2 ; E& 'σ3 = − jx 3' &I 3' . Våïi doìng cán bàòng häø caím : &I1' = &I1 − &I 0 ≈ &I1 Âiãûn khaïng : x1, x2’, x’3 laì âiãûn khaïng taín tæång âæång cuía dáy quáún, âæåüc tçm tháúy khi coï tênh âãún aính hæåíng cuía caïc dáy quáún khaïc. (Ngáùu håüp tæì thäng taín). Phæång trçnh cán bàòng âiãûn aïp cuía mba ba dáy quáún :

& 1 = −E& 1 − E& σ1 + r1&I1 = −E& 1 + Z1&I1 U & '2 = E& '2 + E& 'σ 2 − r2' &I '2 = E& '2 − Z '2 &I '2 . U

(7.3)

& 3' = E& 3' + E& σ' 3 − r3' &I 3' = E& 3' − Z 3' &I 3' . U

Z1

&I1 &1 U

Z3’

Z2’ &I '

2

&I3'

&I 0 Zm

&2 U

Hçnh 7.2 Så âäö thay thãú mba 3 dáy quáún

Khoa dien - dai hoc thanh do

&3 U

3

suu tam: [email protected]

Täøng tråí nhaïnh tæì hoaï Zm tçm âæåüc bàòng tênh toaïn hoàûc thê nghiãûm. Caïc täøng tråí Z1,Z’2,Z’3, âæåüc xaïc âënh tæì thê nghiãûm ngàõn maûch (hçnh 7.3) nhæ: Zn12 = Z1 + Z’2 = rn12 + jxn12 Zn13 = Z1 + Z’3 = rn13 + jxn13 Zn23 = Z’2 + Z’3 = rn23 + jxn23 .

(7.4)

Giaíi hãû phæång trçnh ta tçm âæåüc :Z1 , Z’2 , Z’3. 1 Z1= (Zn12 + Zn13- Zn23); 2 1 Z’2= (Zn12+ Zn23- Zn13); 2 1 Z’3= (Zn13+ Zn23- Zn12). 2

2

2

1

Un

Un

3

Un

2

1

1

3

3 Z2’

Z2’

Z2’

Z1

(7.5)

Z1

Z1 Z3’

Z3’

Z3’

Un

Un

Un

Hçnh 7.3 Så âäö vaì maûch âiãûn thay thãú khi thê nghiãûm ngàõn maûch mba ba dáy quáún

Tæì âäö thë vectå cuía mba ba dáy quáún (hçnh 7.4), ta tháúy U’2 khäng nhæîng phuû thuäüc vaìo I’2 maì coìn phuû thuäüc vaìo I’3. Vaì U’3 khäng nhæîng phuû thuäüc vaìo I’3 maì coìn phuû thuäüc vaìo I’2. Âãø giaím aính hæåíng náöy ta cáön giaím täøng tråí Z1 bàòng caïch âàût cuäün dáy 1 vaìo giæîa 2 dáy quáún 2 vaì 3, luïc âoï x1 coï thãø coï giaï trë ám.

Khoa dien - dai hoc thanh do

jx’2I’2 jx1I1

r’2I’2

U’3

U’2

-E’2 -I’2

I1

φ

I0 -I’3

Hçnh 7-4 Âäö thë vectå mba 3 dáy quáún

4

suu tam: [email protected] 7.1.2. Âäü thay âäøi âiãûn aïp thæï cáúp mba ba dáy quáún.

Dáy quáún 1 vaì 2 : U1dm − U '2 . = U1dm

ΔU *12

= unr*12 cosϕ2 + unx*12 sinϕ2 + unr*(3) cosϕ3 + unx*(3) sinϕ3 (7.6) Trong âoï: r1I 3' rn12 I '2 x n12 I '2 ; u nx*12 = ; u nr*(3) = ; = U1dm U1dm U1dm

u nr*12

u nx*(3)

x 1 I 3' ; = U 1dm

Dáy quáún 2 vaì 3 : ΔU *13 =

U1dm − U 3' . U1dm

= unr*13 cosϕ3 + unx*13 sinϕ3 + unr*(2) cosϕ2 + unx*(2) sinϕ2 .(7.7) Trong âoï: u nr*13 =

x I' rn13 I 3' ; u nx*13 = n13 3 ; U1dm U1dm

u nr*( 2 ) =

r1 I '2 ; U 1dm

u nx*( 2 ) =

x 1 I '2 ; U 1dm

I2 , I3 : doìng âiãûn taíi. cosϕ2 ,cosϕ3 : hãû säú cäng suáút. 7.2. MAÏY BIÃÚN AÏP TÆÛ NGÁÙU. Mba tæû ngáùu laì loaûi mba maì åí âoï ngoaìi sæû liãn hãû vãö tæì coìn coï sæû liãn hãû træûc tiãúp våïi nhau vãö âiãûn giæîa dáy quáún så cáúp vaì dáy quáún thæï cáúp . IHA

E2 I2 x

a

ICA

UHA E1 I1

UCA A

X

a E2 I2 IHA UHA

E1 I1

UHA

UCA A

ICA

a E2 I2 IHA UCA

U1

ICA

a

ICA

x

X

x

X

U2

A E1 I1

E2 I2

IHA

UHA

U2 x

A E1 I1

UCA U1

X Näúi ngæåüc (b)

Näúi thuáûn (a) Hçnh 7.5 Så âäö cuía mba tæû ngáùu mäüt pha

Khoa dien - dai hoc thanh do

5

suu tam: [email protected]

Hçnh 7.4 trçnh baìy hai kiãøu näúi dáy cuía mba tæû ngáùu : Näúi thuáûn hçnh 7.5a vaì ngæåüc 7.5b Ta tháúy cäng suáút truyãön taíi cuía mba tæû ngáùu gäöm hai thaình pháön : 1. Truyãön qua nhåì tæì træåìng trong loîi theïp. 2. Truyãön dáùn træûc tiãúp. Dung læåüng thiãút kãú mba tæû ngáùu laì dung læåüng truyãön dáùn nhåì tæì træåìng: (7.8) Stkãú = E1I1 = E2I2 Dung læåüng mba tæû ngáùu truyãön qua luïc váûn haình thæûc tãú : (7.9) Sttaíi = UCAICA = UHAIHA Tè säú biãún âäøi âëãn aïp cuía mba TN: U 1 E1 I 2 (7.10) = = =K U 2 E 2 I1 Tè säú biãún âäøi âëãn aïp cuía læåïi âiãûn : U CA I HA = = K thæåìng K< 2.5. U HA I CA

(7.11)

Xeït træåìng håüp näúi thuáûn (hçnh a): S tkãú ( U − U HA )I CA E 2 I2 1 = = CA = 1− S ttaíi U CA I CA U CA I CA K

(7.12)

Xeït træåìng håüp näúi ngæåüc (hçnh b): S tkãú ( U − U HA )I HA E2I2 1 = = CA = (1 − )K = K − 1 (7.13) S ttaíi U CA I CA U CA I CA K Nhæ váûy kiãøu näúi thuáûn coï låüi hån nãn âæåüc duìng trong thæûc tãú. Cäng duûng cuía mba TN : 1. Mba tæû ngáùu duìng âãø liãn laûc giæîa caïc hãû thäúng âiãûn coï caïc cáúp âiãûn aïp khaïc nhau trong hãû thäúng âiãûn nhæ : 110-220; 220-500; 330-750 kV. 2. Mba tæû ngáùu duìng âãø måí maïy caïc âäüng cå khäng âäöng bäü cäng suáút låïn. 3. Mba tæû ngáùu duìng räüng raîi laìm nguäön cho caïc thiãút bë âiãûn sinh hoaût. 4. Mba tæû ngáùu duìng åí caïc phoìng thê nghiãûm âãø thay âäøi âiãûn aïp liãn tuûc. Æu nhæåüc âiãøm cuía mba tæû ngáùu : • Æu âiãøm : 1. Mba tæû ngáùu chãú taûo reî hån mba 2 dáy quáún cuìng cäng suáút. 2. Luïc váûn haình täøn hao trong mba tæû ngáùu cuîng nhoí hån: ∑ p = ∑ p (1− 1 ) nghéa laì täøn hao chè coìn (1− 1 ) so våïi mba 2 dáy S ttai S tke k k quáún.

Khoa dien - dai hoc thanh do

6

suu tam: [email protected]

3. Âiãûn aïp un cuía mba tn nhoí coìn ( 1−

1 ) so våïi mba 2 dáy quáún cuìng k

cäng suáút. 4. Suût aïp trong mba tæû ngáùu nhoí vç un nhoí. • Nhæåüc âiãøm : 1. Vç un nhoí nãn doìng âiãûn In tæång âäúi låïn. 2. Khi váûn haình våïi læåïi âiãûn trung tênh mba tæû ngáùu phaíi näúi âáút nãúu khäng seî khäng an toaìn. 3. Mba tæû ngáùu yãu cáöu caïch âiãûn cao hån mba thæåìng. 7.3. MAÏY BIÃÚN AÏP ÂO LÆÅÌNG 7.3.1. Maïy biãún âiãûn aïp

Maïy biãún âiãûn aïp (hçnh 7.6a) duìng âãø biãún âiãûn aïp cao thaình âiãûn aïp nhoí âãø âo læåìng vaì âiãöu khiãøn. Cäng suáút maïy biãún âiãûn aïp 25÷1000VA. Maïy biãún âiãûn aïp coï dáy quáún så näúi våïi læåïi âiãûn vaì dáy quáún thæï näúi våïi Vän meït, cuäün dáy aïp cuía Watt kãú, cuäün dáy cuía caïc råle baío vãû, hoàûc caïc thiãúc bë âiãöu khiãøn khaïc (hçnh 7.6b). Caïc loaûi duûng cuû náöy coï täøng tråí Z ráút låïn nãn maïy biãún âiãûn aïp xem nhæ laìm viãûc åí chãú âäü khäng taíi, do âoï sai säú vãö trë säú nhoí vaì bàòng :

U2 ΔU% =

W1 − U1 W2 100 U1

(7.14)

Goïc δu giæîa U1 vaì U’2 (hçnh 7.6c) cuîng nhoí.

U1 A

X

a

x

U1

δu

U’2

U2 V W

(a)

(b) Hçnh 7.6 Maïy biãún âiãûn aïp

Khoa dien - dai hoc thanh do

(c)

7

suu tam: [email protected]

Cáúp chênh xaïc vaì sai säú cuía mbâa :

Cáúp chênh xaïc Sai säú ΔU Sai säú δu

0.5 ± 0.5% ± 20’

1 3 ± 1% ± 3% 0 ± 40’ K qui âënh

Chuï yï : Khi sæí duûng mbâa khäng âæåüc näúi tàõt maûch thæï cáúp vç näúi tàõt maûch thæï cáúp tæång âæång näúi tàõt maûch så cáúp nghéa laì gáy sæû coï ngàõn maûch åí læåïi âiãûn. 7.3.2. Maïy biãún doìng âiãûn :

Maïy biãún doìng âiãûn duìng âãø biãún doìng âiãûn låïn thaình doìng âiãûn nhoí âãø âo læåìng bàòng caïc duûng cuû âo tiãu chuáøn vaì âiãöu khiãøn. Cäng suáút Maïy biãún doìng âiãûn : 5÷100VA. Maïy biãún doìng âiãûn (hçnh 7.7a) coï dáy quáún så gäöm êt voìng dáy màõc näúi tiãúp våïi maûch cáön âo doìng vaì dáy quáún thæï gäöm nhiãöu voìng dáy näúi våïi ampe meït, cuäün dáy doìng cuía Watt meït, cuäün dáy cuía caïc råle baío vãû, hoàûc caïc thiãúc bë âiãöu khiãøn khaïc (hçnh 7.7b). Caïc loaûi duûng cuû náöy coï täøng tråí Z ráút beï nãn maïy biãún doìng âiãûn laìm viãûc åí traûng thaïi ngàõn maûch, khi âoï loîi theïp maïy biãún doìng âiãûn khäng baîo hoìa vaì Φ = (0.8÷1)Wb, do âoï sai säú âo læåìng vãö trë säú nhoí vaì bàòng : W I 2 2 − I1 W1 (7.15) Δi % = 100 I1 Goïc δi giæîa I1 vaì I’2 (hçnh 7.7c) cuîng nhoí.

I1

I2

A

(a)

I’2

W

(b) Hçnh 7.7 Maïy biãún doìng âiãûn

Khoa dien - dai hoc thanh do

I1

δi

(c)

8

suu tam: [email protected]

Cáúp chênh xaïc vaì sai säú cuía maïy biãún doìng âiãûn :

Cc xaïc Ssäú ΔI S.säú δi

0.2 ± 0.2% ± 10’

0.5 ± 0.5% ± 40’

1 ± 1% ± 80

3 10 ± 3% ±10% K qui âënh

Chuï yï : Khi sæí duûng maïy biãún doìng âiãûn khäng âæåüc dãø dáy quáún thæï håí maûch vç nhæ váûy doìng tæì hoïa I0 = I1 ráút låïn vaì loîi theïp baîo hoìa nghiãm troüng seî noïng lãn laìm chaïy dáy quáún, hån næîa tæì thäng bàòng âáöu seî sinh ra sââ nhoün âáöu åí dáy quáún thæï coï thãø xuáút hiãûn âiãûn aïp cao haìng nghçn vän laìm cho dáy quáún thæï vaì ngæåìi sæí duûng khäng an toaìn. 7.4. MAÏY BIÃÚN AÏP HAÌN HÄÖ QUANG

Laì loaûi maïy biãún aïp âàûc biãût duìng âãø haìn bàòng phæång phaïp häö quang âiãûn. Maïy âæåüc chãú taûo coï âiãûn khaïng taín låïn vaì cuäün dáy thæï cáúp näúi våïi âiãûn khaïng ngoaìi K âãø haûn chãú doìng âiãûn haìn. Vç thãú âæåìng âàûc tênh haìn ráút däúc, phuì håüp våïi yãu cáöu haìn âiãûn (hçnh 7.8). Cuäün dáy så cáúp näúi våïi nguäön âiãûn, cuäün dáy thæï cáúp mäüt âáöu näúi våïi cuäün âiãûn khaïng K räöi näúi tåïi que haìn, coìn âáöu kia näúi våïi táúm kim loaûi cáön haìn. Maïy biãún aïp laìm viãûc åí Khe håí khäng khê chãú âäü ngàõn maûch ngàõn haûn dáy quáún thæï cáúp. Âiãûn aïp U1 thæï cáúp âënh mæïc cuía maïy biãún aïp haìn thæåìng laì 60 K ÷70V. Khi dê que haìn vaìo táúm kim loaûi, seî coï doìng Hçnh 7.8 Så âäö maïy biãún aïp haìn häö quang âiãûn låïn chaûy qua laìm noïng chäù tiãúp xuïc. Khi nháúc que haìn caïch táúm kim loüai mäüt khoaíng nhoí, vç cæåìng âäü âiãûn træåìng låïn laìm ion hoïa cháút khê, sinh häö quang vaì toía nhiãût læåüng låïn laìm noïng chaíy chäù haìn. Âãø âiãöu chènh doìng âiãûn haìn, coï thãø thay âäøi säú voìng dáy cuía dáy quáún thæï cáúp maïy biãún aïp haìn hoàûc thay âäøi âiãûn khaïng ngoaìi bàòng caïch thay âäøi khe håí khäng khê cuía loîi theïp K. ]R R^

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

1

Âaûi Hoüc Âaì Nàông - Træåìng Âaûi hoüc Baïch Khoa Khoa Âiãûn - Nhoïm Chuyãn män Âiãûn Cäng Nghiãûp

Giaïo trçnh Biãn soaûn:

MAÏY ÂIÃÛN 1 Buìi Táún Låüi

NHÆÎNG VÁÚN ÂÃÖ CHUNG

Pháön II

CUÍA MAÏY ÂIÃÛN XOAY CHIÃÖU

Chæång 8

MAÛCH TÆÌ LUÏC KHÄNG TAÍI 8.1. ÂAÛI CÆÅNG. Tæì træåìng trong maïy âiãûn laì âãø sinh ra sââ vaì mämen âiãûn tæì. Trong háöu hãút maïy âiãûn hiãûn nay, tæì træåìng luïc khäng taíi âãöu do doìng âiãûn mäüt chiãöu chaûy qua dáy quáún kêch thêch âàût trãn cæûc tæì sinh ra. Muûc âêch cuía viãûc nghiãn cæïu maûch tæì luïc khäng taíi cuía maïy âiãûn mäüt chiãöu hay caïc maïy âiãûn khaïc nhæ maïy âiãûn khäng âäöng bäü, maïy âiãûn âäöng bäü ... laì xaïc âënh stâ cáön thiãút âãø taûo ra tæì thäng åí khe håí âuí âãø sinh ra trong dáy quáún pháön æïng mäüt sââ vaì mämen âiãûn tæì theo yãu cáöu thiãút kãú. Trong chæång náöy seî trçnh baìy caïch tênh toaïn cuû thãø maûch tæì maïy âiãûn mäüt chiãöu. Phæång phaïp náöy coï tênh täøng quaït nãn cuîng coï thãø æïng duûng âãø tênh toaïn maûch tæì cuía caïc loaûi maïy âiãûn quay khaïc. 11.1.1. Tæì træåìng chênh vaì tæì træåìng taín.

Trong maïy âiãûn, caïc cæûc tæì coï cæûc tênh khaïc nhau âæåüc bäú trê xen keí nhau. Tæì thäng âi tæì cæûc bàõc N qua khe håí vaì vaìo pháön æïng räöi tråí vãö hai cæûc nam N nàòm kãö bãn. Tæì hçnh 8.1 ta tháúy, âaûi bäü pháûn tæì thäng dæåïi mäùi cæûc tæì âi qua khe håí vaìo pháön æïng, coï mäüt pháön ráút nhoí

Khoa dien - dai hoc thanh do

Hçnh 8.1 Xaïc âënh tæì træåìng maïy âiãûn mäüt chiãöu

suu tam: [email protected]

2

tæì thäng khäng qua pháön æïng maì træûc tiãúp qua caïc cæûc tæì bãn caûnh, gäng tæì, nàõp maïy ... Pháön tæì thäng âi vaìo pháön æïng goüi laì tæì thäng chênh hay tæì thäng khe håí Φ0. Tæì thäng náöy caím æïng sââ trong dáy quáún khi pháön æïng quay vaì taïc duûng våïi doìng âiãûn trong dáy quáún âãø sinh ra momen. Âáy laì pháön chuí yãúu cuía tæì thäng cæûc tæì ΦC. Pháön tæì thäng khäng âi qua pháön æïng goüi laì tæì thäng taín Φσ. Noï khäng caím æïng sââ vaì sinh ra mämen trong pháön æïng song noï váùn täön taûi laìm cho âäü baío hoìa tæì cuía cæûc tæì vaì gäng tæì tàng lãn. Váûy tæì thäng cuía cæûc tæì bàòng: Φ c = Φ 0 + Φ σ = Φ 0 (1 +

trong âoï σ = 1 +

Φσ ) = σΦ 0 Φ0

(8.1)

Φσ hãû säú taín tæì cuía cæûc tæì chênh. Thæåìng σ = 1,15 ÷ 1,28. Φ0

11.1.2. Stâ cáön thiãút âãø sinh ra tæì thäng.

Cáön phaíi coï stâ F0 âãø sinh ra tæì thäng chênh Φ0. Stâ náöy do säú ampe voìng trãn âäi cæûc tæì cuía maïy âiãûn sinh ra. Theo âënh luáût toaìn doìng âiãûn, ta coï:

∫ Hdl = ∑ Wi L

Aïp duûng âënh luáût náöy vaìo mäüt âäi cæûc tæì cuía maïy (hçnh 8.1), ta coï: F0 = ∑ Wi = ∑ H.l

= 2Hδδ + 2Hr.hr + Hæ.læ + 2Hc.lc + Hglg. (8.2) = F δ + Fr + Fæ + F c + Fg trong âoï, caïc chæî nhoí δ, r, æ, c, g chè khe håí, ràng, pháön æïng, cæûc tæì vaì gäng tæì; h chè chiãöu cao vaì l - chè chiãöu daìi. Cæåìng âäü tæì træåìng âæåüc tênh theo cäng thæïc: B (8.3) H= μ trong âoï: Φ tæì caím trãn caïc âoaûn B= S maûch tæì. Coìn Φ, S vaì μ láön læåüc laì tæì thäng, tiãút diãûn vaì hãû säú tæì tháøm cuía caïc âoaûn maûch tæì. Trong khäng khê μ = 4π.10-7H/m, coìn trong loîi Hçnh 8.2 Xaïc âënh stâ trong maïy âiãûn mäüt chiãöu theïp thç μ khäng phaíi laì hàòng säú, vç váûy tçm træûc tiãúp H theo âæåìng cong tæì hoïa cuía váût liãûu B = f(H).

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

3

8.2. TÊNH STÂ KHE HÅÍ Fδ Stâ åí khe håí bàòng: Fδ =

2 Bδ k δ δ μ0

(8.4)

trong âoï: μo = 4π.10-7H/m hãû säú tæì tháøm cuía khäng khê; Bδ tæì caím khe håí khäng khê æïng våïi tæì thäng chênh Φ0 naìo âoï : (theo baíng). Bδ =

våïi:

Φ0 α δ τl δ

(8.5)

αδ laì hãû säú tênh toaïn cuía cunh cæûc tæì; αδ = bc/τ = 0,62-0,72. τ laì bæåïc cæûc tæì. lδ laì chiãöu daìi tênh toaïn cuía pháön æïng. l δ = 0,5(l t − l )

(8.6)

• lt - chiãöu daìi cæûc tæì theo truûc. • l - chiãöu daìi loîi sàõt pháön æïng khäng tênh raînh thäng gioï. (8.7) l = l1 - ng.bg Coìn l1 chiãöu daìi thæûc loîi sàõt; ng,bg säú raînh vaì bãö räüng raînh thäng gioï kδ hãû säú khe håí liãn quan âãún ràng raînh, coï thãø tênh theo cäng thæïc sau: t + 10δ (8.8) kδ = 1 b r1 + 10δ våïi t1 vaì br1 laì bæåïc ràng vaì bãö räüng cuía âènh ràng. 8.3. TÊNH STÂ RÀNG FZ • Tênh chênh xaïc: • Tênh gáön âuïng: Tæì caím tênh toaïn cuía ràng Brx åí âäü cao x cuía ràng coï thãø tênh nhæ sau: (8.9)

trong âoï: Φt = Bδlδt1 tæì thäng âi qua mäüt bæåïc ràng t1. lδ , l1 - chiãöu daìi tênh toaïn vaì chiãöu daìi thæûc cuía loîi sàõt. brx - chiãöu räüng cuía ràng åí âäü cao x. kc - hãû säú eïp chàût. t1 - bæåïc ràng cuía pháön æïng. Trong thæûc tãú tênh toaïn stâ ràng, chè cáön

Khoa dien - dai hoc thanh do

t1 1 2

brx bZx br2 bZ2 hZ

Bl t Φt = δδ1 Srx b rx l1k c

x

B rx =

3 Hçnh 8.3 Xaïc âënh stâ ràng

suu tam: [email protected]

4

tênh H åí ba âiãøm trãn chiãöu cao cuía ràng åí tiãút diãûn trãn, giæîa vaì dæåïi cuía noï laì Hr1, Hr.tb, Hr2. Trë säú tênh toaïn cuía cæåìng âäü tæì træåìng trung bçnh: 1 H r = ( H r1 + 4H r .tb + H r 2 ) 6

(8.10)

Stâ ràng âäúi våïi mäüt âäi cæûc tæì bàòng: Fr = 2Hrhr

(8.11)

Thæåìng âãø âån giaín hån, ta chè xaïc âënh tæì caím B vaì cæåìng âäü tæì træåìng H åí tiãút diãûn caïch chán ràng laì hz/3 laìm trë säú trung bçnh âãø tênh toaïn, ta coï: Fr = 2H 1 h r z

(8.12)

3

8.4. TÊNH STÂ ÅÍ LÆNG PHÁÖN ÆÏNG Tæì caím åí læng pháön æïng: Φ Φo Bæ = æ = S æ 2 h æ l 1k c

(8.13)

trong âoï: Φæ = Φ0/2 tæì thäng pháön æïng. Sæ = hæ l1kc tiãút diãûn læng pháön æïng. hæ chiãöu cao pháön æïng. Tæì B ta tçm âæåüc H theo âæåìng cong tæì hoïa B = f(H). Stâ trãn læng pháön æïng: Fæ = Hælæ

(8.14)

8.5. TÊNH STÂ TRÃN CÆÛC TÆÌ VAÌ GÄNG TÆÌ Tæì thäng dæåïi cæûc tæì: Φ c = Φ 0 σt

(8.15)

Tæì thäng trong gäng tæì: Φg =

1 1 Φ c = Φ 0 σt 2 2

(8.16)

Φc Φ vaì B g = c Sc 2Sg

(8.17)

Tæì caím cæûc tæì vaì gäng tæì: Bc =

trong âoï: Sc, Sg laì tiãút diãûn cæûc tæì vaì gäng tæì. Tæì âæåìng cong tæì hoïa cuía váût liãûu chãú taûo cæûc tæì vaì gäng tæì, ta tçm âæåüc cæåìng âäü tæì træåìng cæûc tæì Hc vaì gäng tæì Hg .

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

5

Stâ trãn cæûc tæì vaì gäng tæì: Fc = 2Hchc vaì Fg = Hglg Trong âoï: hc chiãöu cao cæûc tæì ; lg chiãöu daìi trung bçnh cuía gäng tæì.

(8.18)

8.6. ÂÆÅÌNG CONG TÆÌ HOÏA Muäún coï tæì thäng Φ0 cáön coï stâ kêch tæì F0. Quan hãû Φ0 = f(F0) laì quan hãû cuía âæåìng cong tæì hoïa cuía maïy âiãûn (hçnh 8.4). Do sââ luïc khäng taíi E0 tè lãû thuáûn våïi tæì thäng Φ0 vaì doìng âiãûn kêch tæì It tè lãû thuáûn våïi stâ F0 , nãn daûng cuía âæåìng cong tæì hoïa Φ0 = f(F0) cuîng chênh laì daûng cuía âàûc tênh khäng taíi. Khi tæì thäng tàng lãn loîi sàõt baîo hoìa, nãn âæåìng cong tæì hoïa nghiãng vãö bãn phaíi. Keïo daìi pháön âæåìng thàóng Φ0 Fδ cuía âæåìng cong tæì hoïa ta âæåüc b c a quan hãû Φ0 = f(Fδ). Khi Φ0 = Φ0 âënh mæïc thç stâ khe håí bàòng âoaûn ab coìn âoaûn bc laì s.t.â råi trãn caïc pháön sàõt cuía maûch tæì. Láûp tè säú: F F ac (8.19) kμ = o = 0 Fδ ab kμ - hãû säú baîo hoìa cuía maûch tæì, thæåìng bàòng tæì 1,1÷1,35.

F0

Hçnh 8.4 Âæåìng tæì hoïa cuía maïy âiãûn mäüt chiãöu

]R R^

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

1

Âaûi Hoüc Âaì Nàông - Træåìng Âaûi hoüc Baïch Khoa Khoa Âiãûn - Nhoïm Chuyãn män Âiãûn Cäng Nghiãûp

Giaïo trçnh Biãn soaûn:

MAÏY ÂIÃÛN 1 Buìi Táún Låüi

Chæång 9

DÁY QUÁÚN MAÏY ÂIÃÛN XOAY CHIÃÖU

9.1. KHAÏI NIÃÛM CHUNG Dáy quáún cuía maïy âiãûn quay âæåüc bäú trê åí hai bãn khe håí trãn loîi theïp cuía pháön ténh hoàûc cuía pháön quay. Noï laì bäü pháûn chênh âãø thæûc hiãûn sæû biãún âäøi nàng læåüng cå âiãûn trong maïy. Mäüt caïch täøng quaït coï thãø chia dáy quáún maïy âiãûn quay ra laìm hai loaûi : dáy quáún pháön caím (dáy quáún kêch tæì ); dáy quáún pháön æïng. Dáy quáún pháön caím coï nhiãûm vuû sinh ra tæì træåìng åí khe håí luïc khäng taíi. Tæì træåìng naìy trong caïc maïy âiãûn quay thæåìng coï cæûc tênh thay âäøi (hinh 9.1 vaì 9.2), nghéa laì bäú trê cæûc N vaì S xen keí nhau. Stator

N S

Rotor

S

N

S

N

S

N

Hçnh 9.1 Dáy quáún kêch tæì quáún táûp trung cuía maïy âiãûn âäöng bäü

Dáy quáún pháön æïng coï nhiãûm vuû caím æïng âæåüc mäüt sââ nháút âënh khi coï chuyãøn âäüng tæång âäúi trong tæì træåìng khe håí vaì taûo ra stâ cáön thiãút cho sæû biãún âäøi nàng læåüng cå âiãûn. Roî raìng ràòng nãúu tæì træåìng khe håí coï cæûc tênh thay âäøi thç sââ caím æïng laì sââ xoay chiãöu.

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

2

Stator N

Rotor

N

S

S

Hçnh 9.2 Dáy quáún kêch tæì quáún raîi cuía maïy âiãûn âäöng bäü

Nãúu caïc cæûc tæì N vaì S xen keí nhau quanh khe håí, dáy quáún pháön æïng âæåüc hçnh thaình tæì täø håüp caïc bäúi dáy (pháön tæí) våïi nhau. Mäùi bäúi dáy cuía b c c b dáy quáún xãúp (hçnh y y 9.3a) hoàûc dáy quáún soïng (hçnh 9.3b) gäöm coï N voìng dáy. Caïc a d a d pháön ab, cd âæåüc âàût trong raînh cuía loîi theïp goüi laì caïc caûnh taïc (a) (b) duûng, coìn ad, bc nàòm ngoaìi raînh goüi laì pháön Hçnh 9.3. Bäúi dáy. a) Dáy quáún xãúp; b) Dáy quáún soïng âáöu näúi. Yãu cáöu cuía dáy quáún: • Âäúi våïi dáy kêch tæì thç taûo ra tæì træåìng hçnh sin åí khe håí, coìn dáy quáún pháön æïng âaím baío coï sââ vaì doìng âiãûn tæång æïng våïi cäng suáút âiãûn tæì cuía maïy. • Kãút cáúu dáy quáún phaíi âån giaín. • Êt täún nguyãn váût liãûu. • Bãö vãö cå, âiãûn, nhiãût, hoïa. • Làõp raïp vaì sæía chæîa dãù daìng.

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

3

9.1.1. Caïc âaûi læåüng dàûc træng cuía dáy quáún maïy âiãûn xoay chiãöu

1. Bæåïc cæûc: Bæåïc cæûc laì khoaíng caïch giæîa hai cæûc tæì liãn tiãút nhau. τ=

Z /säú raînh/. 2p

Trong âoï, Z laì säú raînh, 2p säú cæûc tæì. 2. Bæåïc dáy quáún y : Bæåïc dáy quáún y1 laì khoaíng caïch giæîa hai caûnh taïc duûng cuía mäüt pháön tæí. Z y= ± ε /säú raînh/. 2p Váûy y1 phaíi laì säú nguyãn. Coï caïc træåìng håüp: • ε = 0 → y = τ dáy quáún bæåïc âuí. •

ε > 0 → y > τ dáy quáún bæåïc daìi.

•

ε < 0 → y < τ dáy quáún bæåïc ngàõn.

Muäún coï sââ caím æïng trong pháön tæí dáy quáún låïn nháút ept.max thç y = τ 3. Bæåïc tæång âäúi β : Bæåïc tæång âäúi β laì tè säú giæîa y vaì τ . y β= τ Trong âoï, β = 1 dáy quáún bæåïc âuí. β > 1 dáy quáún bæåïc daìi. β < 1 dáy quáún bæåïc ngàõn. 4. Säú raînh cuía mäüt pha dæåïi mäüt cæûc tæì : q=

Z /säú raînh/. m 2p

Trong âoï, m laì säú pha; coìn q coï thãø laì säú nguyãn, cuîng coï thãø laì phán säú. 5. Goïc âäü âiãûn giæîa hai raînh caûnh nhau : α=

360 p.360 /âäü âiãûn/ = Z/ p Z

6. Vuìng pha cuía dáy quáún:

γ = qα /âäü âiãûn/.

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

4

9.1.2. Phán loaûi dáy quáún maïy âiãûn xoay chiãöu:

1. Phán theo säú låïp trong raînh: + Dáy quáún mäüt låïp : Hçnh 9.4 laì dáy quáún mäüt låïp, trong mäüt raînh chè âàût mäüt caûnh taïc duûng. Nhæ váy säú pháön tæí cuía dáy quáún : Z S= 2 trong âoï S laì säú pháön tæí; Z laì säú raînh.

Hçnh 9.4 Dáy quáún mäüt låïp

+ Dáy quáún hai låïp: Hçnh 9.5 laì dáy quáún hai låïp, mäüt raînh âàût hai caûnh taïc duûng cuía hai pháön tæí khaïc nhau. Nhæ váy säú pháön tæí : S=Z 2. Phán theo säú pha. • Dáy quáún mäüt pha. • Dáy quáún hai pha. • Dáy quáún ba pha.

Hçnh 9.5 Dáy quáún hai låïp

3. Phán theo bæåïc dáy quáún. • Dáy quáún bæåïc âuí. • Dáy quáún bæåïc daìi. • Dáy quáún bæåïc ngàõn. 4. Phán theo caïch näúi caïc pháön tæí. • Dáy quáún xãúp. • Dáy quáún soïng. 5. Phán theo hçnh daûng pháön tæí dáy quáún. • Dáy quáún âäöng khuän. • Dáy quáún âäöng tám. • Dáy quáún phán taïn ...

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

5

Âãø hiãøu roî caïch näúi caïc pháön tæí dáy quáún ta duìng så âäö khai triãøn. Så âäö khai triãøn laì så âäö nháûn âæåüc bàòng caïch càõt pháön æïng bàòng mäüt âæåìng thàóng song song våïi truûc maïy räöi traíi noï ra trãn mäüt màût phàóng. 9.2. DÁY QUÁÚN BA PHA COÏ q LAÌ SÄÚ NGUYÃN. 9.2.1. Dáy quáún mäüt låïp:

Xeït så âäö khai triãøn dáy quáún mäüt låïp cuía maïy âiãûn xoay chiãöu coï säú liãûu sau: Z = 24; 2p = 4; m =3. • Veî hçnh sao sââ cuía caïc raînh vaì pháön tæí: + Tênh caïc âaûi læåüng âàûc træng cuía dáy quáún: p360 0 2.360 0 α= = = 30 0 (âäü âiãûn) Z 24 Z 24 q= = =2 2mp 2.3.2 Z 24 τ= = =6 2p 4 y=τ=6 γ = α.q = 30 0.2 = 60 0 (âäü âiãûn)

(a)

(b)

Hçnh 9.6 Hçnh sao sââ raînh (a) vaì pháön tæí (b)

+ Ta tháúy: Caûnh taïc duûng thæï 1÷12 hçnh thaình hçnh sao sââ, caïc tia lãûch pha nhau 300, åí âäi cæûc tæì thæï nháút (hçnh 9.6a). Caûnh taïc duûng thæï 13÷24 hçnh thaình hçnh sao sââ, åí âäi cæûc tæì thæï hai, do coï vë trê giäúng nhau trong tæì træåìng, nãn hoaìn toaìn truìng våïi hçnh sao cuía âäi cæûc tæì thæï nháút. Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

6

Âàûc mäüt cung γ = 600 xaïc âënh âæåüc vuìng pha, tæì âoï ta biãút âæåüc caûnh taïc duûng cuía tæìng pha. + Caïch näúi dáy quáún: y = 6, vaì näúi nhæ sau: Pha A: (1-7), (2-8); (13-19), (14-20). Pha B: (5-11), (6-12); (17-23), (18-24). Pha C: (9-15), (10-16); (21-3), (22-4). • Så âäö khai triãøn dáy quáún: τ

τ

τ

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

τ

A1

X1

B1

C1

A2

X2

Hçnh 9.7 Dáy quáún âäöng khuän

Tæì så âäö khai triãøn ta tháúy: + Mäùi pha coï hai nhoïm pháön tæí dáy quáún. + Mäùi nhoïm coï q pháön tæí dáy quáún. + Caïc pháön tæí cuía mäüt nhoïm phaíi màõc näúi tiãúp nhau.(Khäng song song ?) + Caïc nhoïm coï thãø màõc näúi tiãúp hoàûc màõc song song phuû thuäüc vaìo âiãûn aïp. + Dáy quáún gäöm caïc pháön tæí coï kêch thæåïc giäúng nhau goüi laì dáy quáún âäöng khuän (hçnh 8.6). • Xaïc âënh sââ cuía mäüt pha: Cäüng caïc vectå thuäüc pha âoï laûi. Ta nháûn tháúy ràòng trë säú sââ cuía mäüt pha khäng phuû thuäüc thæï tæû näúi caïc caûnh taïc duûng thuäüc pha âoï. Vê duû pha A coï thãø näúi caïc caûnh taïc duûng theo thæï tæû (1-8), (2-7) åí dæåïi âäi cæûc tæì thæï nháút vaì (13-20), (14-19) åí dæåïi âäi cæûc tæì thæï hai. Nhæ váûy ta coï thãø näúi caïc caûnh taïc duûng cuía caïc pháön tæí åí caïc pha theo thæï tæû sau: Pha A: (1-8), (2-7); (13-20), (14-19). Pha B: (5-12), (6-11); (17-24), (18-23). Pha C: (9-16), (10-15); (21-4), (22-3). Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

7

Våïi caïch näúi dáy quáún nhæ trãn, ta coï så âäö khai triãùn dáy quáún hçnh 9.8 τ

τ

τ

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

τ

A1

B1

C1

X1

X2

A2

Hçnh 9.8 Dáy quáún âäöng tám

Tæì hçnh 9.8, ta tháúy: • Caïc bäúi dáy giäúng nhæ nhæîng voìng troìn âäöng tám goüi laì dáy quáún âäöng tám. • Âáy laì dáy quáún dãù tæû âäüng hoïa trong quaï trçnh âàût dáy quáún vaìo raînh. • Khi thæûc hiãûn dáy quáún âäöng tám phaíi beí pháön âáöu näúi mäùi nhoïm lãn âãø chuïng khäng chäöng cheïo nhau. Caïc kiãøu dáy quáún âäöng tám, âäöng khuän goüi laì dáy quáún táûp trung vç caïc nhoïm pháön tæí táûp trung dæåïi caïc cæûc tæì nháút âënh. τ

τ

τ

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

τ

A

B

X

Hçnh 9.9 Dáy quáún phán taïn

Coï thãø näúi caïc caûnh taïc duûng cuía caïc pháön tæí theo thæï tæû khaïc laì (2-7), (8-13) vaì (14-19), (20-1). Nhæ váûy ta coï thãø näúi caïc caûnh taïc duûng cuía caïc pháön tæí åí caïc pha theo thæï tæû sau : Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

Pha A: (2-7), (8-13); (14-19), (20-1). Pha B: (6-11), (12-17); (18-23), (24-5). Pha C: (10-15), (16-21); (22-3), (4-9). Våïi caïch näúi trãn ta âæåüc så âäö khai triãùn hinh 9.9 goüi laì dáy quáún phán taïn. 9.2.2. Dáy quáún hai låïp

Coï hai loaûi : dáy quáún xãúp vaì dáy quáún soïng. Æu âiãøm : Laìm bæåïc ngàõn âãø caíi thiãûn daûng soïng sââ. Nhæåüc âiãøm: Läöng dáy vaì sæía chæîa khoï khàn.

a/ Dáy quáún xãúp: Xeït dq xãúp hai låïp coï: Z=24; 2p=4; m=3. + Tênh caïc âaûi læåüng âàûc træng cuía dáy quáún: p360 0 2.360 0 α= = = 30 0 âiãûn Z 24 Z 24 q= = =2 2mp 2.3.2 Z 24 τ= = =6 2p 4 y 5 y1 = 5; β = 1 = τ 6 γ = α.q = 30 0.2 = 60 0 âiãûn + Veî hçnh sao sââ caïc pháön tæí. Hçnh 9.10 Hçnh sao sââ raînh Tæì hçnh sao sââ, ta tháúy: Caïc pháön tæí lãûch pha nhau mäüt goïc 300. Tæì hçnh 9.10, ta tháúy : + Pha a coï caïc pháön tæí: 1,2,7,8; 13,14,19,20. + Pha a coï caïc pháön tæí: 5,6,11,12; 17,18,23,24. + Pha a coï caïc pháön tæí: 9,10,15,16; 21,22,3,4. Caïch näúi caïc pha: y1 = 5 Pha A: låïp trãn: 1 2 7 8 13 14 19 20 Låïp dæåïi: 6 7 12 13 18 19 24 1 Pha B: låïp trãn: 5 6 11 12 17 18 23 24 Låïp dæåïi: 10 11 15 17 22 23 4 5 Pha C: låïp trãn: 9 10 15 16 21 22 3 4 Låïp dæåïi: 14 15 20 21 2 3 8 9 Veî så âäö khai triãùn: Veî cho pha a coìn pha b vaì c veî tæång tæû Ta tháúy: + Do q = 2 nãn mäùi cæûc tæì coï hai pháön tæí.

Khoa dien - dai hoc thanh do

8

suu tam: [email protected]

9

+ Caïc pháön tæí trong mäùi nhoïm phaíi màõc näúi tiãúp nhau. + Caïc nhoïm coï thãø màõc song song hoàûc näúi tiãúp phuû thuäüc âiãûn aïp. + Säú nhaïnh song song nhiãöu nháút bàòng säú cæûc tæì (n ≤ 2p). τ

τ

τ

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

τ

1

A

C

B

X

Hçnh 9.11 Dáy quáún xãúp hai låïp bæåïc ngàõn

b/ Dáy quáún soïng : våïi Z = 18, 2p = 4, m = 3. Hçnh 9.12. τ

τ

τ

19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

τ

1

X1

A1

A2

X2

Hçnh 9.12 Dáy quáún soïng hai låïp bæåïc ngàõn

9.3. DÁY QUÁÚN COÏ q LAÌ PHÁN SÄÚ Säú pháön tæí cuía mäüt pha dæåïi mäüt cæûc tæì: Z a c q= = = b+ 2mp d d Ta tháúy: + Säú pháön tæí cuía mäüt pha dæåïi caïc cæûc tæì khäng âãöu nhau. + Nhoïm coï nhiãöu pháön tæí goüi laì nhoïm låïn: (b+1) pháön tæí. Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

10

+ Nhoïm coï êt pháön tæí goüi laì nhoïm nhoí: b pháön tæí. + Dæåïi d cæûc tæì coï c nhoïm låïn vaì (d-c) nhoïm nhoí. Xeït vê duû : Veî giaín âäö khai triãøn dáy quáún coï Z = 18; 2p = 4 ; m = 3. + Tênh caïc âaûi læåüng âàûc træng cuía dáy quáún: p360 0 2.360 0 α= = = 40 0 âiãûn Z 18 q=

Z 18 3 1 = = = 1+ 2 mp 2.3.2 2 2

3 γ = α.q = 40 0. = 60 0 âiãûn 2 Z 18 τ= = = 4.5 ; y = 4 2p 4

Váûy a = 3; d = 2; b = c = 1. Nhoïm låïn coï b+1 = 2 pháön tæí . Nhoïm nhoí coï b = 1 pháön tæí. Phán vuìng pha: Pha a: 1,2,6, 10,11,15; Pha b: 4,5,9, 13,14,18; Pha c: 7,8,3, 16,17,12. Så âäö näúi dáy caïc pha: y = 4. Pha a: låïp trãn:1 2 6 Låïp dæåïi: 5 6 10 Pha b: låïp trãn: 4 5 9 Låïp dæåïi: 8 9 13 Pha c: låïp trãn: 7 8 3 Låïp dæåïi: 11 12 7

10 14 13 17 16 2

11 15 14 18 17 3

15 1 18 4 12 16

Veî så âäö khai triãøn dáy quáún: (hçnh 9.13) τ

τ

τ

τ

11 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1

A

B

C

X

Hçnh 9.13 Dáy quáún xãúp hai låïp våïi q laì phán säú

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

11

9.4 DÁY QUÁÚN NGÀÕN MAÛCH KIÃØU LÄÖNG SOÏC: Âáy quáún ngàõn maûch kiãøu läöng soïc âæåüc taûo thaình båíi caïc thanh dáùn bàòng âäöng âàût trong caïc raînh cuía räto, hai âáöu cuía chuïng haìn våïi hai vaình ngàõn maûch cuîng bàòng âäöng. Caïc thanh dáùn vaì vaình ngàõn maûch noïi trãn cuîng coï thãø âuïc bàòng nhäm. Sââ cuía caïc thanh dáùn lãûch pha nhau mäüt goïc: α = 2πp/Z. Trong tênh toaïn thæûc tãú, thæåìng xem mäùi thanh dáùn laì mäüt pha: m2 = Z2, vaì säú voìng dáy cuía mäüt pha: N = 1/2, caïc hãû säú knν = krν = 1. Så âäö maûch âiãûn cuía dáy quáún läöng soïc:

&I v 21

&I v12 &I v 23 2

1

&I v 34

&I v 21

3

&I v12 &I v 23 2

1

&I v 34 3

rv rt

&I v 21

&I t1

&I t 2

&I t 3

r

&I t1

&I t 2

&I t 3

&I v12

&I v 23

&I v 34

&I v 21

&I v12

&I v 23

&I v 34

(a)

(b)

Hçnh 9.15 Så âäö maûch âiãûn thæûc (a) vaì tæång âæång (b) cuía dáy quáún kiãøu läöng soïc

Så âäö maûch âiãûn cuía dáy quáún läöng soïc nhæ trãn hçnh 8.14a, trong âoï: rt - âiãûn tråí thanh dáùn; rv - âiãûn tråí cuía tæìng âoaûn giæîa hai thanh dáùn cuía vaình ngàõn maûch; Ta thay thãú maûch âiãûn thæûc noïi trãn bàòng maûch âiãûn tæång âæång dæûa trãn cå såí täøn hao cuía hai maûch âiãûn âoï bàòng nhau (hçnh 8.14b). Âäúi våïi mäüt nuït báút kyì, thê duû nuït hai ta coï: I&t 2 it2 = iv23 - iv12 Do doìng âiãûn trong caïc âoaûn cuía voìng I&v 23 ngàõn maûch cuîng lãûch pha nhau mäüt goïc α , ta coï: I&v12 α πp α I t = 2I v sin = 2I v sin Z 2 It Iv = vaì pπ 2 sin Z Hçnh 9.15 Quan hãû giæîa Vç täøn hao trãn âiãûn tråí cuía maûch âiãûn thæûc doìng âiãûn trong thanh dáùn vaì maûch âiãûn thay thãú phaíi bàòng nhau, nghéa laì: vaì doìng trong vaình ngàõn 2 2 2 maûch ZI t rt + 2ZI v rv = ZI t r

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

12

Kãút håüp våïi phæång trçnh trãn, ta tçm âæåüc âiãûn tråí pha cuía dáy quáún kiãøu läöng soïc: r = rt +

rv 2 sin 2

pπ Z

9.5. CAÏCH THÆÛC HIÃÛN DÁY QUÁÚN MAÏY ÂIÃÛN XOAY CHIÃÖU:

Dáy quáún maïy âiãûn xoay chiãöu âæåüc âàût trong caïc raînh trãn stato hay roto. Caïc raînh náöy coï caïc daûng nhæ sau:

a) Raînh kên

b) Raînh næîa kên

c) Raînh næîa håí

d) Raînh håí

Hçnh 9.16 Caïc daûng raînh cuía dáy quáún maïy âiãûn

Raînh næîa kên duìng cho dáy quáún stato maïy âiãûn cäng suáút P< 100 kW, âiãûn aïp U<1000V. Loaûi raînh náöy chè duìng dáy dáùn tiãút diãûn troìn dæåìng kênh < 2,5mm. Raînh næîa håí duìng cho dáy quáún stato cuía caïc maïy âiãûn coï cäng suáút låïn P = 300-400 kW, âiãûn aïp U<1000V Raînh håí duìng cho dáy quáún stato maïy âiãûn cäng suáút låïn, âiãûn aïp cao. Dáy quáún loaûi náöy thæåìng duìng tiãút diãûn chæî nháût, laìm thaình nhæîng bäúi dáy træåïc räöi sau âoï âàût vaìo raînh. ÅÍ nhæîng maïy âiãûn cäng suáút låïn, âãø traïnh læûc âiãûn tæì ráút maûnh luïc xaíy ra ngàõn maûch taïc duûng lãn pháön âáöu näúi, laìm hoíng pháön âáöu näúi dáy quáún stato, bäü pháûn náöy buäüc chàût vaìo caïc voìng theïp coï bouläng bàõt vaìo thán maïy./.

]R R^

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

1

Âaûi Hoüc Âaì Nàông - Træåìng Âaûi hoüc Baïch Khoa Khoa Âiãûn - Nhoïm Chuyãn män Âiãûn Cäng Nghiãûp

Giaïo trçnh Biãn soaûn:

MAÏY ÂIÃÛN 1 Buìi Táún Låüi

Chæång 10

SÆÏC ÂIÃÛN ÂÄÜNG CUÍA DÁY QUÁÚN MAÏY ÂIÃÛN XOAY CHIÃÖU 10.1. NHÁÛN XEÏT BAN ÂÁÖU Khi tæì thäng cuía pháön caím xuyãn qua dáy quáún pháön æïng biãún thãn thç trong dáy quáún pháön æïng seî sinh ra sæïc âiãûn âäüng (sââ). Trong maïy âiãûn quay coï hai caïch âãø taûo ra sæû biãún thiãn cuía tæì thäng xuyãn qua dáy quáún pháön æïng. Caïch thæï nháút laì cho dáy quáún pháön æïng chuyãøn âäüng tæång âäúi trong tæì træång pháön caím. Caïch thæï hai laì cho xuyãn qua dáy quáún pháön æïng âæïng yãn, mäüt tæì træång pháön caím âáûp maûch hoàûc mäüt tæì træåìng khäng âäøi nhæng tæì dáùn maûch tæì hay âäøi. Âãø maïy laìm viãûc âæåüc täút, yãu cáöu tæì træåìng phán bäú doüc khe håí cuía maïy hçnh sin âãø sââ caím æïng trong dáy quáún coï daûng hçnh sin. Thæûc tãú: khäng thãø coï, vç cáúu taûo maïy, tæì træåìng cuía cæûc tæì vaì cuía dáy quáún âãöu khaïc sin. Ta phán têch chuïng thaình soïng cå baín (báûc 1) vaì soïng báûc cao ν (báûc 3,5,...). Ta phán tæì caím B thaình caïc soïng hçnh sin B1, B3, B5, B7, .. Våïi tæì træåìng B1 coï bæåïc cæûc τ coìn Bν coï bæåïc cæûc τν=τ/ ν. Khi räto chuyãøn âäüng, tæì træåìng B1, B3, B5, B7, .. caím æïng trong dáy quáún sââ e1, e3, e5, e7, .. Do táön säú f khaïc nhau nãn sââ täøng trong dáy quáún seî coï daûng khäng sin.

Khoa dien - dai hoc thanh do

Hçnh 10.1 Sæû phán bäú tæì caím cuía tæì træåìng cæûc tæì cuía maïy âiãûn âäöng bäü cæûc läöi doüc bãö màût stato

suu tam: [email protected]

2

10.2. SÆÏC ÂIÃÛN ÂÄÜNG CAÍM ÆÏNG TRONG DÁY QUÁÚN Xeït sââ caím æïng trong dáy quáún do B1, B3, B5, B7, .. tçm sââ täøng. 10.2.1. Sââ cuía dáy quáún do tæì træåìng soïng cå baín.

1. Sââ cuía mäüt thanh dáùn: Thanh dáùn coï chiãöu daìi l chuyãøn âäøng våïi váûn täúc v trong tæì træåìng cå baín phán bäú hçnh sin doüc khe håí : x B x = B m sin π τ Trong thanh dáùn caím æïng sââ: π e td = B x vl = B m vl sin x τ trong âoï: x 2τ v= = = 2τ f t T do ω = 2πf : täúc âäü goïc vaì Nãn:

B Bx

0

Bm1 x

v l

x

τ

Hçnh 10.2 Chuyãøn âäüng tæång âäúi cuía thanh dáøn trong tæì træåìng hçnh sin

2 B m lτ : tæì thäng æïng våïi mäüt bæåïc cæûc tæì. π etd = πfΦsinωt Φ=

Trë säú hiãûu duûng sââ âoï bàòng: E td =

2 π fΦ = π fΦ 2 2

2. Sââ cuía mäüt voìng dáy. Sââ cuía mäüt bäúi dáy (pháön tæí): Sââ cuía mäüt voìng dáy gäöm hai thanh dáùn âàût trong hai raînh caïch nhau mäüt khoaíng y laì hiãûu säú hçnh hoüc caïc sââ lãûch nhau mäüt goïc (y/τ)π cuía hai thanh dáùn âoï. Tæì hçnh 10.3, ta coï: yπ (10.5) E V = E 'td − E 'td' = 2E td sin = π 2fΦk n τ2 yπ π (10.6) trong âoï: k n = sin = sin β 2 τ2 y Thæåìng hãû säú β = < 1, nãn kn âæåüc goüi laì hãû säú bæåïc ngàõn. τ Nãúu trong hai raînh noïi trãn coï âàût mäüt bäúi dáy (pháön tæí) gäöm Npt voìng dáy thç sââ cuía bäúi dáy âoï bàòng: E p1 = π 2k n fN pt Φ

Khoa dien - dai hoc thanh do

(10.7)

suu tam: [email protected]

3

ν=1

Bm1

τ

− E& 'td'

E& v

βπ E& 'td

βπ

βπ

π

E& 'td

y=βτ

E& 'td'

E& 'td'

Hçnh 10.3 Sââ cuía mäüt voìng dáy

3. Sââ cuía mäüt nhoïm bäúi dáy : Giaí thiãút ta coï q bäúi dáy màõc näúi tiãúp vaì âæåüc âàût raíi trong caïc raînh liãn tiãúp nhau. Goïc lãûch pha trong tæì træåìng giæîa hai raînh caûnh nhau: 2π 2πp (10.8) α= = Z/ p Z trong âo ï: Z/p säú raînh dæåïi mäüt âäi cæûc tæì. Caïc vectå Ept lãûch pha nhau mäüt goïc α Goïc γ = qα vuìng pha.

Bm1

ν=1

τ K

Ept2

Ept1

Eq βπ

A

α

α

α/2

y=βτ

α α

Ept3

Ept1

0 γ = qα

Ept2 Ept3

Hçnh 10.4 Nhoïm coï q=3 bäúi dáy trong tæì træåìng

Khoa dien - dai hoc thanh do

Hçnh 10.5 Sââ nhoïm coï q=3 bäúi

B

suu tam: [email protected]

4

Sââ täøng cuía mäüt nhoïm bäúi dáy Eq laì täøng hçnh hoüc cuía q vectå nhæ hçnh 10.5: E pt1 sin q2α sin q2α qα E q = AB = 2OA sin = 2 AK =2 sin α2 2 2 sin α2 E q = qE pt

Trong âoï:

sin q2α

q sin α2

= qE pt k r1

(10.9)

qα Täøng hçnh hoüc caïc sââ sin 2 k r1 = = q sin α2 Täøng säú hoüc caïc sââ

(10.10)

Eq = π 2f k n k r qWpt Φ = π 2 f k dq qWpt Φ

(10.11)

Váûy:

Våïi: kdq : goüi laì hãû säú dáy quáún vaì bàòng: kdq = knkr

(10.12)

4. Sââ cuía dáy quáún mäüt pha: Dáy quáún mäüt pha gäöm mäüt hoàûc nhiãöu nhaïnh âäöng nháút gheïp song song do âoï sââ cuía mäüt pha laì sââ cuía mäüt nhaïnh song song. Mäùi nhaïnh gäöm n nhoïm bäúi dáy coï vë trê giäúng nhau trong tæì træåìng cuía caïc cæûc tæì nãn sââ cuía chuïng cäüng säú hoüc våïi nhau:

E f = π 2k dq nqWpt fΦ = π 2k dq WfΦ

(10.13)

trong âoï: W = nqWpt voìng dáy cuía mäüt nhaïnh song song hay cuía mäüt pha. 10.2.2. Sââ cuía dáy quáún do tæì træåìng soïng báûc cao.

Nháûn xeït: Biãøu thæïc sââ tæì træåìng soïng báûc cao giäúng tæì træåìng báûc mäüt. ÅÍ âáy ta chuï yï ràòng bæåïc cæûc cuía tæì træåìng báûc ν nhoí ν láön tæì træåìng soïng cå baín (hçnh 10.1) vç váûy goïc âiãûn 2π cuía tæì træåìng soïng cå baín æïng våïi goïc 2νπ âäúi våïi tæì træåìng báûc ν, nhæ váûy: τ τν = ν π k nν = sin νβ 2 Vaì (10.14) sin ν q2α k rν = q sin ν α2

Hãû säú dáy quáún cuía soïng báûc ν :

k dqν = k nν k rν Táön säú cuía soïng báûc ν :

Khoa dien - dai hoc thanh do

(10.15)

suu tam: [email protected]

5

fν = νf Sââ caím æïng cuía soïng báûc ν : E ν = π 2k dqν Wfν Φ ν Våïi:

Φν =

(10.16)

2 2 B m ν lτ ν = B mν lτ π νπ

Tæì nhæîng phán têch trãn ta tháúy ràòng, khi tæì træåìng cæûc tæì phán bäú khäng hçnh sin, sââ caím æïng trong dáy quáún mäüt pha laì täøng cuía mäüt daîy caïc sââ âiãöu hoìa coï táön säú khaïc nhau. Trë hiãûu duûng sââ âoï coï trë säú: E = E12 + E 32 + E 52 + ... + E ν2 ...

(10.17)

10.3. CAÍI THIÃÛN DAÛNG SOÏNG SÂÂ.

Nguyãn nhán laìm cho sââ caím æïng khäng sin laì tæì caím B khäng sin. Sau âáy laì caïc biãûn phaïp âãø laìm cho sââ caím æïng coï daûng sin. 10.3.1. Taûo âäü cong màût cæûc âãø B sin

Våïi δ laì khe håí nhoí nháút giæîa màût cæûc. δ tàng dáön vãö 2 phêa moîm cæûc tæì, âãø B hçnh sin thç δx caïch giæîa màût cæûc bàòng:

δx ≈

δ cos πτ x

(10.18)

Nãúu goüi b laì bãö räüng màût cæûc thç b =(0,65-0,76)τ vaì δmax = (1,5-2,5)δ. 10.3.2. Ruït ngàõn bæåïc dáy quáún

Khi y = τ thç táút caí caïc sââ báûc cao âãöu täön taûi vç:

k nν = sin νβ π2 = ±1

Khi y < τ thç sââ báûc cao tuìy yï seî bë triãût tiãu, nhæ: y 4 1 • β = = váûy ruït ngàõn dáy quáún τ τ 5 5 4π k n 5 = sin 5 = 0 → E5 = 0 52 1 • Tæång tæû muäún E7 = 0 thç ruït ngàõn τ 7

Chuï yï: • Bæåïc ngàõn khäng âäöng thåìi triãût tiãu táút caí sââ báûc cao vç váûy phaíi choün bæåïc ngàõn thêch håüp. • Ruït ngàõn bæåïc dáy quáún sââ báûc mäüt cuîng giaím âi mäüt êt nhæng khäng âaïng kãø.

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

6

10.3.3. Thæûc hiãûn dáy quáún raíi

Khi q = 1 thç krν = ± 1 nghéa laì caïc sââ báûc cao khäng giaím. Khi q > 1 thç caïc sââ báûc cao âãöu giaím nhoí. Xem baíng, ta tháúy ràòng coï mäüt säú báûc cao khäng bë giaím yãúu âi maì coï krν = kr1 báûc cuía sââ âoï coï thãø biãøu thë nhæ sau: νZ = 2mqk ± 1 trong âoï: k = 1, 2, 3,...; m: säú pha; q: säú raînh cuía mäüt pha dæåïi mäüt cæûc tæì. Vç: 2mq = Z/p nãn (10.19) tråí thaình: Z νZ = k ± 1 p

(10.19)

(10.20)

Caïc soïng âiãöu hoìa νZ goüi laì soïng âiãöu hoìa ràng. Såí dé coï krν = kr1 laì do goïc lãûch ανZ giæîa caïc sââ cuía caïc bäúi dáy âàût trong caïc raînh liãn tiãúp do tæì træåìng báûc νZ hoaìn toaìn bàòng goïc lãûch α æïng våïi tæì træåìng soïng cå baín: 2πp ⎛ Z ⎞ 2πp α ν = α.ν Z = = 2πk ± α (10.21) ⎜⎜ k ± 1⎟⎟ = 2πk ± Z ⎝ p Z ⎠ Z

Kãút luáûn : Quáún raíi khäng triãût tiãu âæåüc soïng âiãöu hoìa ràng, tuy nhiãn q tàng νZ tàng theo vaì BmνZ nhoí âi, kãút quaí laì soïng âiãöu hoìa ràng cuîng nhoí âi tæång æïng vaì daûng soïng sââ cuîng caíi thiãûn âæåüc mäüt pháön. Coï thãø giaím soïng âiãöu hoìa ràng nhiãöu bàòng caïch duìng dáy quáún coï q laì phán säú. 10.3.4. Thæûc hiãûn raînh cheïo. BmνZ

τνZ

ΔE ΔE

Ta coï: νZ =(Z/p).k ± 1, træåìng håüp k = 1 laì låïn nháút, âãø triãût tiãu âæåüc sââ náöy ta choün bæåïc raînh cheïo laì: bc = 2 τ ν = 2τ/νZ = 2τ.p/(Z±p) Z

Thæûc tãú thæåìng choün: bc = 2.τ.p / Z = πD / Z (10.22) Táút caí caïc soïng âiãöu hoìa âãöu bë giaím âi ráút nhiãöu.

Hçnh 10.7 Træåìng håüp raînh cheïo mäüt bæåïc ràng

]R R^

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

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 11 SÆÏC TÆÌ ÂÄÜNG CUÍA DÁY QUÁÚN MAÏY ÂIÃÛN XOAY CHIÃÖU 11.1. STÂ ÂÁÛP MAÛCH VAÌ STÂ QUAY Giaí thiãút âãø viãûc khaío saït âæåüc âån giaín: • δ âãöu. • Rμ theïp ≈ 0, nghéa laì μFe = ∞ .

F

t =T/4 t =T/6 α

-π/2

3π/2

π/2

11.1.1. Stâ âáûp maûch.

Biãøu thæïc toaïn hoüc cuía stâ âáûp maûch: F = Fm sin ωt. cos α (10.1) trong âoï α laì goïc khäng gian. Trong biãøu thæïc trãn, nãúu t = const thç: F = Fm1 cos α = f (α )

t =3T/4

Hçnh 10.1 Stâ dáûp maûch åí caïc thåìi âiãøm khaïc nhau

trong âoï Fm1 = Fm sin ωt laì biãn âäü tæïc thåìi stâ âáûp maûch vaì luïc âoï sæû phán bäú cuía F laì hçnh sin trong khäng gian. Coìn khi α = const åí vë trê cäú âënh báút kyì : F = Fm 2 sin ωt trong âoï Fm 2 = Fm cos α vaì F åí vë trê âoï biãún âäøi tuáön hoaìn theo thåìi gian. Stâ âáûp maûch laì mäüt soïng âæïng, noï phán bäú hçnh sin trong khäng gian vaì biãún âäøi hçnh sin theo thåìi gian (hçnh 10.1). 11.1.2. Stâ quay troìn.

Biãøu thæïc toaïn hoüc stâ quay troìn: F = Fm sin(ωt m α )

Khoa dien - dai hoc thanh do

(10.2)

suu tam: [email protected]

(+α)

F

Fm 0

2

π 2

(-α)

F t=T/4 t= 0

π

2π

t= 0

t=T/4

α

0 3π 2

(a)

π 2

α

π

3π 2

2π

(b) Hçnh 10.2 Vë trê soïng quay ngæåüc (a) vaì quay thuáûn

Tháût váûy, giaí sæí ta xeït mäüt âiãøm báút kyì cuía soïng stâ coï trë säú khäng âäøi: sin( ωt m α ) = const hay (ωt m α ) = const Láúy vi phán theo thåìi gian: dα (10.3) = ±ω dt Ta tháúy, âaûo haìm α theo t chênh laì täúc âäü goïc quay: dα • > 0 æïng voïi soïng quay thuáûn, tæïc laì dáúu (-) trong (10.2). dt dα • < 0 æïng voïi soïng quay ngæåüc, tæïc laì dáúu (+) trong (10.2). dt Hçnh 10.2a vaì b cho ta tháúy vë trê cuía caïc soïng quay thuáûn vaì quay ngæåüc åí caïc thåìi âiãøm khaïc nhau. 11.1.3. Quan hãû giæîa stâ âáûp maûch vaì stâ quay:

Âãø tháúy roî quan hãû giæîa stâ âáûp maûch vaì stâ quay, træåïc hãút ta chuï yï ràòng : 1 1 (10.4) Fm sin ωt. cos α = Fm sin(ωt − α ) + Fm sin(ωt + α ) = F1 + F2 2 2 nghéa laì stâ âáûp maûch laì täøng cuía hai stâ quay : F1 quay thuáûn våïi täúc âäü goïc+ ω vaì F2 quay ngæåüc cuìng täúc âäü goïc -ω vaì coï biãn âäü cuía caïc stâ quay âoï bàòng mäüt næía biãn âäü stâ dáûp maûch. Màût khaïc, ta coï biãøu thæïc læåüng giaïc: Fm sin(ωt ± α ) = Fm sin ωt. cos α ± Fm cos ωt. sin α = π π = Fm sin ωt. cos α ± Fm sin(ωt − ). cos(α − ) (10.4a) 2 2 ta tháúy ràòng stâ quay laì täøng håüp cuía hai stâ âáûp maûch lãûch pha nhau trong khäng gian mäüt goïc π/2 vaì khaïc pha nhau vãö thåìi gian mäüt goïc laì π/2.

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

3

11.2. STÂ CUÍA DÁY QUÁÚN MÄÜT PHA 11.2.2. Stâ cuía mäüt pháön tæí.

Giaí thiãút: τ

τ/2

τ/2

δ c

b Fpt

Hçnh 10.3. a. Âæåìng sæïc tæì do doìng âiãûn i; b. Âæåìng biãøu thë stâ doüc khe håí cuía maïy

Fpt1 a

d

g

e

- Dáy quáún âàût åí stato - Pháön tæí coï Wpt voìng dáy - Dáy quáún bæåïc âuí (y = τ ). - Cho qua pháön tæí dáy quáún doìng âiãûn i = 2I sin ωt . - Ta coï âæåìng sæïc tæì sinh ra nhæ hçnh 10.3a. Theo âl toaìn doìng âiãûn, doüc theo âæåìng sæïc tæì kheïp kên ta viãút : r r ∫ Hd l = iWpt trong âoï H - cæåìng âäü tæì træåìng doüc theo âæåìng sæïc tæì. Nãúu giaí thiãút Rμ ráút nhoí (μFe = ∞) nãn HFe = 0, ta coï: H2δ = iWpt. Nhæ váy stâ æïng våïi mäüt khe håí khäng khê bàòng: 1 (10.6) Fpt = iWpt 2 Ta tháúy: 1) Âæåìng biãøu diãùn stâ khe håí dæåïi mäüt bæåïc cæûc coï thãø biãøu thë bàòng hçnh chæî 1 nháût abcd coï âäü cao bàòng iWpt vaì åí bæåïc cæûc tiãúp theo bàòng hçnh chæî nháût 2 dega våïi qui æåïc nãúu âæåìng sæïc tæì hæåïng lãn Fpt âæåüc biãøu thë bàòng tung âäü dæång (hçnh10.3b). 2) Vç i = 2I sin ωt nãn stâ phán bäú doüc khe håí daûng hçnh chæî nháût, coï âäü cao thay âäøi vãö trë säú vaì dáúu theo doìng âiãûn xoay chiãöu i. Stâ phán bäú hçnh chæî nháût trong khäng gian vaì biãún âäøi hçnh sin theo thåìi gian âoï coï thãø phán têch thaình daîy Fourier coï caïc soïng âiãöu hoìa 1, 3, 5, 7... , ta coï:

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

4

Fpt = Fpt1 cos α + Fpt 3 cos 3α + ... + Fptν cos να + ... =

∑

Fptν ν =1,3,5,..

cos να

trong âoï: Fptν =

π 2

π 2 4 Fpt cos να.dα = Fpt sin ν . ∫ π π νπ 2 −

2

1 2 Fpt = iWpt = IWpt sin ωt 2 2

Vaì

Thay vaì ta âæåüc: Fpt =

∑

Fpt .mν ν =1,3,5,..

cos να. sin ωt

trong âoï: Fpt .mν =

IWpt 2 2 2 2 π IWpt sin ν = ± IWpt = ±0,9 2 νπ νπ ν

Stâ cuía mäüt pháön tæí coï doìng âiãûn xoay chiãöu laì täøng cuía ν soïng âáûp maûch phán bäú hçnh sin trong khäng gian vaì biãún âäøi hçnh sin theo thåìi gian. 11.2.3. Stâ cuía dáy quáún mäüt låïp bæåïc âuí.

Xeït stâ: (hçnh.10.4) τ δ

τ

1 23

τ 1

2 2

α γ=qα

α 3

F 4 1’ 2’ 3’ Fq1

Fq1

Fpt1

3

Cäüng stâ cuía 3 pháön tæí

-π

0

Hçnh 10.4 Stâ cuía dáy quáún mäüt låïp bæåïc âuí coï q=3

Khoa dien - dai hoc thanh do

α

suu tam: [email protected]

5

1) Dáy quáún mäüt låïp. 2) Coï q = 3 pháön tæí. 3) Pháön tæí coï Wpt voìng dáy. 4) Goïc lãûch pha cuía hai pháön tæí caûnh nhau: α =

2πp Z

Tçm Stâ täøng ? = Täøng 3 stâ cuía 3 pháön tæí. Stâ báûc mäüt cuía mäüt nhoïm coï q pháön tæí : (giäúng biãøu thæïc sââ) Fq1 = qk r1Fpt1 våïi kr1 : hãû säú quáún raíi Soïng báûc ν cuía mäüt nhoïm coï q pháön tæí : Fqν = qk rν Fptν våïi krν : hãû säú quáún raíi báûc ν. Stâ cuía dáy quáún mäüt låïp bæåïc âuí : Fq = ∑ qFptmν k rν cos να sin ωt ν =1,3,5..

11.2.4. Stâ cuía dáy quáún mäüt pha hai låïp bæåïc ngàõn.

Stâ cuía dáy quáún mäüt pha hai låïp bæåïc ngàõn coï thãø dæåüc xem nhæ täøng stâ cuía hai dáy quáún mäüt låïp bæåïc âuí, mäüt âàût åí låïp trãn vaì mäüt âàût åí låïp dæåïi nhæng lãûch pha nhau mäüt goïc γ âäü âiãûn (hçnh 10.5). τ

τ τ

δ

τ

Ff1

y=βτ

Fq2 0

Fq1

(1-β)π

F γ=(1-β)π Ff1

Cäüng stâ cå baín cuía hai låïp dáy quáún mäüt pha

-π

Fq1 α π

0

Hçnh 10.5 Stâ cuía dáy quáún mäüt låïp bæåïc âuí coï q=3

Âäúi våïi soïng cå baín ν = 1, goïc lãûch : γ = (1 − β )π

Khoa dien - dai hoc thanh do

våïi β = y / τ .

suu tam: [email protected]

6

Ta coï, âäúi våïi soïng báûc 1 : Ff = 2Fq1 cos(1 − β )

π π = sin β 2 2 Tæång tæû âäúi våïi soïng báûc ν :

π = 2Fq1k n1 2

våïi k n1 = cos(1 − β )

Ffν = 2Fqν cos ν (1 − β )

π = 2Fqν k nν 2

π π = sin νβ 2 2 váûy, stâ cuía dq mäüt pha hai låïp bæåïc ngàõn :

våïi

k nν = cos ν (1 − β )

Ff =

Viãút laûi stâ Ff : Ff =

∑ 2qk rν k nν Fptmν cos να sin ωt

ν =1,3,5..

∑

Ffν ν =1,3,5..

cos να sin ωt

Wk dqν 2 2 Wk dqν × I = 0,9 I π νp νp våïi : W = 2pqWpt laì säú voìng dáy cuía mäüt pha.

Trong âoï :

Ffν =

Váûy, stâ cuía mäüt pha laì täøng håüp cuía mäüt daîy stâ âáûp maûch phán bäú hçnh sin trong khäng gian biãún âäøi hçnh sin theo thåìi gian. 10.3. STÂ CUÍA DÁY QUÁÚN BA PHA Giaí thiãút dáy quáún ba pha âàût lãûch nhau mäüt goïc 120o âiãûn hay 2π/3 vaì coï doìng âiãûn chaûy qua: i A = 2I sin ωt i B = 2I sin(ωt − 2π / 3) i C = 2I sin(ωt − 4π / 3)

Tæìng pha sinh ra stâ : FA = FB = FB =

∑ Ffν sin ωt cos να

ν =1,3,5..

∑

Ffν ν =1,3,5..

sin(ωt − 2π / 3) cos ν(α − 2π / 3)

∑ Ffν sin(ωt − 4π / 3) cos ν(α − 4π / 3)

ν =1,3,5..

Âãø coï stâ cuía dáy quáún ba pha ta láúy täøng ba stâ âáûp maûch âoï. Muäún cho sæû phán têch âæåüc dãù daìng, ta phán stâ báûc ν cuía mäùi pha thaình hai stâ quay thuáûn vaì

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

7

quay ngæåüc nhæ váûy stâ täøng cuía dáy quáún ba pha seî laì täøng cuía táút caí stâ quay thuáûn vaì quay ngæåüc âoï. Ta coï : FAν = Ffν sin ωt cos να F F = fν sin(ωt − να ) + fν sin(ωt + να ) 2 2 FBν = Ffν sin(ωt − 2π / 3) cos ν(α − 2π / 3) F F 2π 2π 2π 2π = fν sin[(ωt − ) − ν(α − )] + fν sin[(ωt − ) + ν(α − )] 2 3 3 2 3 3 FCν = Ffν sin(ωt − 4π / 3) cos ν(α − 4π / 3) F F 4π 4π 4π 4π = fν sin[(ωt − ) − ν(α − )] + fν sin[(ωt − ) + ν(α − )] 2 3 3 2 3 3 Trong âoï : ν = 1, 3, 5, . . coï thãø chia thaình ba nhoïm:

1) ν = mk = 3k (våïi k = 1, 3, 5.. thç ν = 3, 9, 15, .. ) 3) ν = 2mk + 1 = 6k + 1 (våïi k = 0, 1, 2, 3.. thç ν = 1, 7, 13, .. ) 4) ν = 2mk - 1 = 6k - 1 (våïi k = 1, 2, 3.. thç ν = 5, 11, 17 , .. ) Ta xeït stâ quay thuáûn: F FAνt = fν sin(ωt − να ) 2 F 2π = fν sin[(ωt − να ) + 0(ν − 1) ] 2 3 F 2π 2π FBνt = fν sin[(ωt − ) − ν (α − )] 2 3 3 F 2π = fν sin[(ωt − να ) + 1(ν − 1) ] 2 3 F 4π 4π FCνt = fν sin[(ωt − ) − ν (α − )] 2 3 3 F 2π = fν sin[(ωt − να ) + 2(ν − 1) ] 2 3 Täøng cuía chuïng laì täøng caïc soïng quay hçnh sin lãûch pha nhau mäüt goïc (ν 1)2π/3. • Xeït våïi nhoïm ν = 3k, ta coï : 2π 2π 2π (ν − 1) = (3k − 1) = 2πk − 3 3 3 Thay vaìo trãn ta coï 3 stâ âoï lãûch pha nhau 1 goïc 2π/3 vaì quay cuìng täúc âäü nãn täøng cuía chuïng bàòng khäng. • Xeït våïi nhoïm 6k + 1, ta coï : 2π 2π (ν − 1) = [(6k + 1) − 1] = 4πk 3 3 Váûy, chuïng truìng pha nhau nãn täøng cuía chuïng bàòng: Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

8

3 Ffν sin(ωt − να ) 2 ν =6 k +1

∑

Fth =

• Xeït våïi nhoïm 6k - 1, ta coï : 4π 2π 2π (ν − 1) = [(6k − 1) − 1] = 4πk − 3 3 3 Ta cuîng coï 3 stâ trãn lãûch pha nhau mäüt goïc 4π/3 vaì stâ täøng cuía chuïng bàòng khäng. Tæång tæû, ta xeït stâ quay ngæåüc, våïi nhoïm ν = 3k vaì ν = 6k+ 1 coï stâ täøng bàòng khäng. Riãng nhoïm ν = 6k - 1 chuïng truìng pha nhau nãn täøng laì: 3 Fng = ∑ Ffν sin(ωt + να ) 2 ν =6 k −1 Váûy stâ cuía dáy quáún ba pha viãút gäüp laûi : 3 F(3) = ∑ Ffν sin( ωt m να ) ν =6 k ±1 2 Trong âoï :

Wk dqν 3 3 2 Wk qdν × Ffν = I = 1,35 I π νp νp 2 Fbνt

Faνt

Faνt

Faνt

Fcνt

2400

1200

Fbνt

Fcνt

Fcνt

Fbνt (a)

(b)

(c)

Hçnh 10.6 Cäüng caïc stâ quay thuáûn báûc ν cuía caïc pha

Stâ cuía dáy quáún ba pha laì täøng caïc stâ báûc ν = 6k+ 1 quay thuáûn vaì caïc stâ báûc ν = 6k - 1 quay ngæåüc, coï : 3 Biãûn âäü : Ffν 2 60f ω n Täúc âäü : ων = hay n ν = våïi n = . ν ν p 10.4 STÂ CUÍA DÁY QUÁÚN HAI PHA Nãúu dáy quáún 2 pha âàût lãûch pha nhau trong khäng gian mäüt goïc 90o âiãûn vaì doìng âiãûn hai pha lãûch pha nhau mäüt goïc 90o . Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

9

Phán têch nhæ træåìng håüp dáy quáún 3 pha, ta coï:

F( 2 ) =

∑

Ffν ν = 4 k ±1

sin(ωt m να )

Trong âoï :

Ffν = 0,9

Wk dqν

I νp Stâ cuía dq hai pha laì täøng cuía caïc stâ báûc ν =2mk+1= 4k+ 1 quay thuáûn vaì caïc stâ báûc ν = 2mk-1= 4k - 1 quay ngæåüc. Biãn âäü thç bàòng biãn âäü cuía stâ mäüt pha báûc ν, vaì täúc âäü quay cuía stâ báûc ν laì nν = n/ν. 10.5 PHÁN TÊCH STÂ DÁY QUÁÚN BÀÒNG PHÆÅNG PHAÏP ÂÄÖ THË Xeït stâ sinh ra båíi doìng âiãûn ba pha iA, iB, iC chaûy trong dáy quáún ba pha AX, BY, CZ âàût lãûch pha nhau trong khäng gian mäüt goïc laì 120o; maïy âiãûn coï q = 1 vaì p = 1 (hçnh 10.7).

&I A

&I C

t= 0

&I B &I B t= T/3

&I A

&I C

Hçnh 10.7 Stâ cuía dáy quáún ba pha q=1, 2p=2 åí t=0 vaì t=T/3

• ÅÍ thåìi âiãøm t = 0, cho doìng âiãûn pha A âaût cæûc âaûi. iA = Im ; iB = iC = -Im/2 Gèa thiãút chiãöu doìng âiãûn pha A chaûy tæì X → A ta suy ra chiãöu doìng trong pha B, C nhæ hçnh veî (hçnh 10.7b). Vaì ta veî âæåüc stâ FA, FB, FC tçm âæåüc stâ F täøng (â4). • ÅÍ thåìi âiãøm t = T/3, doìng âiãûn pha B âaût cæûc âaûi.

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

10

IB = Im ; iA = iC = -Im/2 Chiãöu doìng âiãûn pha B chaûy tæì Y → B ta suy ra chiãöu doìng trong pha A, C nhæ hçnh veî (hçnh 10.7b). Vaì ta veî âæåüc stâ FA, FB, FC tçm âæåüc stâ F täøng (â4). Váûy stâ do doìng âiãûn ba pha chaûy trong dáy quáún ba pha laì stâ quay coï chiãöu quay trong khäng gian vaì coï täúc âäü : f 60f n1 = (voìng/phuït) hay n 1 = (voìng/gy) p p Truûc stâ täøng truìng våïi truûc pha coï doìng âiãûn cæûc âaûi.

]R R^

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

1

Âaûi Hoüc Âaì Nàông - Træåìng Âaûi hoüc Baïch Khoa Khoa Âiãûn - Nhoïm Chuyãn män Âiãûn Cäng Nghiãûp

Giaïo trçnh Biãn soaûn:

MAÏY ÂIÃÛN 1 Buìi Táún Låüi

Pháön III

MAÏY ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄÖNG BÄÜ

Chæång 12

ÂAÛI CÆÅNG VÃÖ MAÏY ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄÖNG BÄÜ 12.1. KHAÏI NIÃÛM CHUNG Maïy âiãûn khäng âäöng bäü laì maïy âiãûn xoay chiãöu, laìm viãûc theo nguyãn lyï caím æïng âiãûn tæì, coï täúc âäü cuía rotor n khaïc våïi täúc âäü tæì træåìng quay trong maïy n1. Maïy âiãûn khäng âäöng bäü coï thãø laìm viãûc åí hai chãú âäü : Âäüng cå vaì maïy phaït. Maïy phaït âiãûn khäng âäöng bäü êt duìng vç coï âàûc tênh laìm viãûc khäng täút, nãn trong chæång náöy ta chuí yãúu laì xeït âäüng cå khäng âäöng bäü. Âäüng cå khäng âäöng bäü âæåüc sæí duûng nhiãöu trong saín xuáút vaì trong sinh hoaût vç chãú taûo âån giaín, giaï thaình reî, âäü tin cáûy cao, váûn haình âån giaín, hiãûu suáút cao vaì gáön nhæ khäng baío trç. Gáön âáy do kyî thuáût âiãûn tæí phaït triãùn, nãn âäüng cå khäng âäöng bäü âaî âaïp æïng âæåüc yãu cáöu âiãöu chènh täúc âäü vç váûy âäüng cå caìng sæí duûng räüng raîi hån. Daîy cäng suáút cuía noï ráút räüng tæì vaìi watt âãún haìng ngaìn kilowatt. Háöu hãút laì âäüng cå ba pha, coï mäüt säú âäüng cå cäng suáút nhoí laì mäüt pha. 12.2. CÁÚU TAÛO MAÏY ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄÖNG BÄÜ Cáúu taûo cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü âæåüc trçnh baìy trãn hçnh 7.1, gäöm hai bäü pháûn chuí yãúu laì stator vaì rotor, ngoaìi ra coìn coï voí maïy, nàõp maïy vaì truûc maïy. Truûc laìm bàòng theïp, trãn âoï gàõn rotor, äø bi vaì phêa cuäúi truûc coï gàõn mäüt quaût gioï âãø laìm maït maïy doüc truûc.

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

12.2.1.

2

Stator (pháön tÉnh)

Stator gäöm hai bäü pháûn chênh laì loîi theïp vaì dáy quáún, ngoaìi ra coìn coï voí maïy vaì nàõp maïy.

10 9

1

8

2 3

7

4

5 6

Hçnh 13.1 Cáúu taûo cuía âäüng cå âiãûn khäng âäöng bäü 1. Loîi theïp stato;2. Dáy quáún stato; 7. Nàõp maïy; ; 4. ÄØ bi; 5. Truûc maïy; 6.Häüp dáöu cæûc; 7. Loîi theïp räto; 8. Thán maïy; 9. Quaût gioï laìm maït; 10. Häüp quaût

1. Loîi theïp

Loîi theïp stator coï daûng hçnh truû (hçnh 13.2b), laìm bàòng caïc laï theïp kyî thuáût âiãûn, âæåüc dáûp raînh bãn trong (hçnh 13.2a) räöi gheïp laûi våïi nhau taûo thaình caïc raînh theo hæåïng truûc. Loîi theïp âæåüc eïp vaìo trong voí maïy. 2. Dáy quáún stator

Dáy quáún stator thæåìng âæåüc laìm bàòng dáy âäöng coï boüc caïch âiãûn vaì âàût trong caïc raînh cuía loîi theïp (xem laûi chæång 9). Doìng âiãûn xoay chiãöu ba pha chaûy trong dáy quáún ba pha stator seî taûo nãn tæì træåìng quay (xem laûi chæång 12).

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

3

3. Voî maïy

Voí maïy gäöm coï thán vaì nàõp, thæåìng laìm bàòng gang (hçnh 13.1).

iA

iA

(a)

Hçnh 13.2 Kãút cáúu stator maïy âiãûn khäng âäöng bäü

(b)

a) Laï theïp stator; b) Loîi theïp stator

12.2.2.

Rotor (pháön quay)

Rotor laì pháön quay gäöm loîi theïp, dáy quáún vaì truûc maïy.

ÂC (a)

(b)

(d)

Hçnh 13.3 Cáúu taûo rotor âäüng cå khäng âäöng bäü. a) Dáy quáún rotor läöng soïc c) Loîi theïp rotor d) Kyï hiãûu âäüng cå trãn så âäö

1. Loîi theïp

Loîi theïp rotor gäöm caïc laï theïp kyî thuáût âiãûn âæåüc láúy tæì pháön bãn trong cuía loîi theïp stator gheïp laûi, màût ngoaìi dáûp raînh (hçnh 13.2a) âãø âàût dáy quáún, åí giæîa coï dáûp läù âãø làõp truûc. 2. Truûc

Truûc cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü laìm bàòng theïp, trãn âoï gàõn loîi theïp räto.

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

4

3. Dáy quáún rotor

Dáy quáún rotor cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü coï hai kiãøu : rotor ngàõn maûch coìn goüi laì rotor läöng soïc vaì rotor dáy quáún. Rotor läöng soïc (hçnh 13.3a) gäöm caïc thanh âäöng hoàûc thanh nhäm âàût trong raînh vaì bë ngàõn maûch båíi hai vaình ngàõn maûch åí hai âáöu. Våïi âäöng cå nhoí, dáy quáún rotor âæåüc âuïc nguyãn khäúi gäöm thanh dáùn, vaình ngàõn maûch, caïnh taín nhiãût vaì caïnh quaût laìm maït (hçnh 3.3b). Caïc âäüng cå cäng suáút trãn 100kW thanh dáùn laìm bàòng âäöng âæåüc âàût vaìo caïc raînh rotor vaì gàõn chàût vaìo vaình ngàõn maûch. Rotor dáy quáún (hçnh 13.4) cuîng quáún giäúng nhæ dáy quáún ba pha stator vaì coï cuìng säú cæûc tæì nhæ dáy quáún stator. Dáy quáún kiãøu náöy luän luän âáúu sao (Y) vaì coï ba âáöu ra âáúu vaìo ba vaình træåüt, gàõn vaìo truûc quay cuía rotor vaì caïch âiãûn våïi truûc. Ba chäøi than cäú âënh vaì luän tyì trãn vaình træåüt náöy âãø dáùn âiãûn vaìo mäüt biãún tråí cuîng näúi sao nàòm ngoaìi âäüng cå âãø khåíi âäüng hoàûc âiãöu chènh täúc âäü.

Giaï

Vaình træåüt

Häüp

Dáy quáún räto

Loîi theïp stato

Dáy quáún stato

Läù måî

Âãún nguäön cung cáúp

Hçnh 13.4 Cáúu taûo maïy âiãûn khäng âäöng bäü räto dáy quáún

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

5

12.3. NGUYÃN LYÏ LAÌM VIÃÛC MAÏY ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄÖNG BÄÜ Khi coï doìng âiãûn ba pha chaûy trong dáy quáún stato thç trong khe håí khäng khê xuáút hiãûn tæì træåìng quay våïi täúc âäü n1 = 60f1/p (f1 laì táön säú læåïi âiãûn; p laì säú âäi cæûc tæì cuía maïy; n1 laì täúc âäü tæì træåìng quay báûc mäüt) Tæì træåìng náöy queït qua dáy quáún nhiãöu pha tæû ngàõn maûch âàût trãn loîi sàõt räto, laìm caím æïng trong dáy quáún räto caïc sââ E2. Do räto kên maûch nãn trong dáy quáún räto coï doìng âiãûn I2 chaûy qua. Tæì thäng do doìng âiãûn náöy sinh ra håüp våïi tæì thäng cuía stato taûo thaình tæì thäng täøng åí khe håí. Doìng âiãûn trong dáy quáún räto taïc duûng våïi tæì thäng khe håí sinh ra mämen. Taïc duûng âoï coï quan hãû máût thiãút våïi täúc âäü quay n cuía räto. Trong nhæîng phaûm vi täúc âäü khaïc nhau thç chãú âäü laìm viãûc cuía maïy cuîng khaïc nhau. Sau âáy ta seî nghiãn cæïu taïc duûng cuía chuïng trong ba phaûm vi täúc âäü. Hãû säú træåüt s cuía maïy :

s=

n 1 − n Ω1 − Ω = n1 Ω1

Nhæ váûy khi n = n1 thç s = 0, coìn n = 0 thç s = 1; khi n > n1, s < 0 vaì khi räto quay ngæåüc chiãöu tæì træåìng quay n < 0 thç s > 1. 1. Roto quay cuìng chiãöu tæì træåìng quay nhæng coï täúc âäü n < n1 (0 < s < 1)

S

n1 Fât

S

n1

Fât

Fât

→

→

BB n

Fât

S

n1

BB n F ât

→

Fât

BB

n

N

N

N

(a)

(b)

(c)

Hçnh 13.5 Quaï trçnh taûo moment cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü

Gèa thiãút vãö chiãöu quay n1 cuía tæì træåìng khe håí Φ vaì cuía räto n nhæ hçnh 13. 5a. Theo qui tàõc baìn tay phaíi, xaïc âënh âæåüc chiãöu sââ E2 vaì I2; theo qui tàõc baìn tay traïi, xaïc âënh âæåüc læûc F vaì mämen M. Ta tháúy F cuìng chiãöu quay cuía räto,

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

6

nghéa laì âiãûn nàng âæa tåïi stato, thäng qua tæì træåìng âaî biãún âäøi thaình cå nàng trãn truûc laìm quay räto theo chiãöu tæì træåìng quay n1, nhæ váûy maïy laìm viãûc åí chãú âäü âäüng cå âiãûn. 2. Roto quay cuìng chiãöu tæì træåìng quay nhæng coï täúc âäü n > n1 (s < 0)

Duìng âäüng cå så cáúp quay räto cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü væåüt täúc âäü âäöng bäü n > n1. Luïc âoï chiãöu cuía tæì træåìng quay queït qua dáy quáún räto seî ngæåüc laûi, sââ vaì doìng âiãûn trong dáy quáún räto cuîng âäøi chiãöu nãn chiãöu cuía mämen M cuîng ngæåüc chiãöu cuía n1, nghéa laì ngæåüc chiãöu cuía räto, nãn âoï laì mämen haîm (hçnh 13.5b). Nhæ váûy maïy âaî biãún cå nàng taïc duûng lãn truûc âäüng cå âiãûn, do âäüng cå så cáúp keïo thaình âiãûn nàng cung cáúp cho læåïi âiãûn, nghéa laì maïy âiãûn laìm viãûc åí chãú âäü maïy phaït âiãûn. 3. Roto quay ngæåüc chiãöu tæì træåìng quay tæïc täúc âäü n < 0 (s > 1)

Vç nguyãn nhán naìo âoï maì räto cuía maïy âiãûn quay ngæåüc chiãöu tæì træåìng quay (hçnh 13. 5c), luïc náöy chiãöu sââ, doìng âiãûn vaì mämen giäúng nhæ åí chãú âäü âäüng cå âiãûn. Vç mämen sinh ra ngæåüc chiãöu quay våïi räto nãn coï taïc duûng haîm räto laûi. Trong træåìng håüp náöy, maïy væìa láúy âiãûn nàng åí læåïi âiãûn vaìo, væìa láúy cå nàng tæì âäüng cå så cáúp. Chãú âäü laìm viãûc nhæ váûy goüi laì chãú âäü haîm âiãûn tæì. 12.4. PHÁN LOAÛI MAÏY ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄÖNG BÄÜ 1. Phán theo kãút cáúu voî maïy.

+ Kiãøu kên + Kiãøu baío vãû + kiãøu håí 2. Phán theo säú pha.

Ta coï maïy âiãûn khäng âäöng bäü + Mäüt pha + Hai pha + Ba pha 3. Phán theo kiãøu dáy quáún räto.

+ Maïy âiãûn khäng âäöng bäü räto läöng soïc. + Maïy âiãûn khäng âäöng bäü räto dáy quáún.

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

7

12.5. CAÏC ÂAÛI LÆÅÜNG ÂËNH MÆÏC MAÏY ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄÖNG BÄÜ Cuîng nhæ táút caí caïc loaûi maïy âiãûn khaïc, maïy âiãûn khäng âäöng bäü coï caïc trë säú âënh mæïc âàûc træng cho âiãöu kiãûn kyî thuáût cuía maïy. Caïc trë säú náöy do nhaì maïy thiãút kãú, chãú taûo qui âënh vaì âæåüc ghi trãn nhaîn maïy. Vç maïy âiãûn khäng âäöng bäü chuí yãúu duìng laìm âäüng cå âiãûn nãn trãn nhaîn maïy ghi caïc trë säú âënh mæïc cuía âäüng cå nhæ sau : 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Cäng suáút âënh mæïc Pâm(kW,W) Âiãûn aïp âënh mæïc Uâm (V). Doìng âiãûn âënh mæïc Iâm (A). Täúc âäü quay âënh mæïc nâm (voìng/phuït). Hiãûu suáút âënh mæïc ηâm %. Hãû säú cäng suáút âënh mæïc cosâm .

Âäúi våïi âäüng cå âiãûn khäng âäöng bäü, cäng suáút âënh mæïc laì cäng suáút trãn âáöu truûc âäüng cå. Coìn âäüng cå ba pha, âiãûn aïp vaì doìng âiãûn ghi trãn nhaîn maïy laì âiãûn aïp vaì doìng âiãûn dáy tæång æïng våïi caïch âáúu hçnh sao (Y) hay âáúu hçnh tam giaïc (Δ). Tæì caïc trë säú âënh mæïc ghi trãn nhaîn, ta coï thãø tênh âæåüc: Cäng suáút âënh mæïc maì âäüng cå tiãu thuû tæì læåïi âiãûn : P P1âm = âm = 3.U âm I âm cos ϕ âm η âm Mämen quay âënh mæïc åí âáöu truûc : P (W ) P (kW ) N.m M âm = âm = 9550 âm Ω âm n âm våïi Ω âm = 2πn âm / 60 (rad/s) laì täúc âäü goïc cuía räto. ]R R^

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

1

Âaûi Hoüc Âaì Nàông - Træåìng Âaûi hoüc Baïch Khoa Khoa Âiãûn - Nhoïm Chuyãn män Âiãûn Cäng Nghiãûp

Giaïo trçnh Biãn soaûn:

MAÏY ÂIÃÛN 1 Buìi Táún Låüi

Chæång 13

QUAN HÃÛ ÂIÃÛN TÆÌ TRONG MAÏY ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄÖNG BÄÜ

13.1. ÂAÛI CÆÅNG Trãn stato cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü (MK) coï dáy quáún m1 pha, coìn trãn dáy quáún roto coï dáy quáún m2 pha. Nhæ váûy trong maïy âiãûn khäng âäöng bäü coï hai maûch âiãûn khäng näúi våïi nhau vaì giæîa chuïng coï liãn hãû våïi nhau vãö tæì. Khi maïy âiãûn laìm viãûc bçnh thæåìng trãn dáy quáún stato vaì räto coï tæì thäng taín vaì tæång æïng coï âiãûn khaïng taín vaì giæîa hai dáy quáún coï sæû häù caím. Vç váûy ta coï thãø coi maïy âiãûn khäng âäöng bäü nhæ mäüt mba maì dáy quáún stato laì dáy quáún så cáúp, dáy quáún räto laì dáy quáún thæï cáúp vaì sæû liãn hãû giæîa hai maûch så cáúp vaì thæï cáúp thäng qua tæì træåìng quay. Do âoï ta coï thãø duìng caïch phán têch mba âãø nghiãn cæïu nguyãn lyï laìm viãûc cå baín cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü. Khi nghiãn cæïu nguyãn lyï laìm viãûc cå baín cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü ta chè xeït taïc duûng cuía soïng cå baín maì khäng xeït soïng báûc cao. 13.2. MAÏY ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄÖNG BÄÜ LAÌM VIÃÛC KHI RÄTO ÂÆÏNG YÃN Âàût mäüt âiãûn aïp U1 coï táön säú f1 vaìo dáy quáún stato, trong dáy quáún stato seî coï doìng âiãûn I1, táön säú f1; trong dáy quáún räto seî coï doìng âiãûn I2, táön säú f1; doìng I1 vaì I2 sinh ra stâ quay F1 vaì F2 coï trë säú laì:

m 2 N1k dq1 & F&1 = 1 × I1 π p m 2 N 2 k dq 2 & F& 2 = 2 × I2 π p

(13.1a) (13.1b)

trong âoï : m1,m2 laì säú pha cuía dáy quáún stato vaì räto; p laì säú âäi cæûc tæì; N1,N2 laì säú voìng dáy mäüt pha cuía dáy quáún stato vaì räto; kdq1,kqd2 laì hãû säú dáy quáún cuía dáy quáún stato vaì räto. Hai stâ náöy quay cuìng täúc âäü n1 = 60f1/p vaì taïc duûng våïi nhau âãø sinh ra stâ täøng trong khe håí F0. Vç váûy phæång trçnh cán bàòng stâ âæåüc viãút laì:

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

F&1 + F& 2 = F& 0 F&1 = F& 0 + (−F& 2 )

2

(13.2a) (13.2b)

ÅÍ âáy ta xem doìng âiãûn I1 gäöm hai thaình pháön:

m 2 N1k dq1 & × I0 . • Mäüt thaình pháön laì doìng âiãûn &I 0 taûo nãn stâ F& 0 = 1 π p m 2 N1k dq1 & ' × I 2 buì laûi • Vaì mäüt thaình pháön laì (−&I '2 ) taûo nãn stâ (−F& 2' ) = − 1 π p stâ F2 cuía doìng âiãûn thæï cáúp &I 2 . Nhæ váûy ta coï: hay

&I1 = &I 0 + (−&I '2 )

(13.3a)

&I + &I ' = &I 1 2 0

(13.3b)

So saïnh stâ F2 do doìng âiãûn I2 cuía räto taûo ra vaì stâ F’2 do thaình pháön &I '2 cuía doìng âiãûn stato sinh ra, ta coï:

m 2 2 N 2 k dq 2 & m 2 N1k dq1 & ' × I2 = 1 × I2 π p π p Tæì âoï ta coï âæåüc hãû säú qui âäøi doìng âiãûn:

ki =

m 1 N1k dq1 m 2 N 2 k dq 2

(13.4)

Stâ F0 sinh ra tæì thäng chênh Φ trong khe håí, tæì thäng Φ náöy caím æïng trong dáy quáún stato vaì räto caïc sââ: & 2π & m = − jω1 Ψ1m (13.5a) E& 1 = − j f1 N1k dq1Φ 2 2 & 2π & m = − jω 2 Ψ2 m (13.5b) E& 2 = − j f 2 N 2 k dq 2 Φ 2 2 Khi räto âæïng yãn f2 = f1 nãn tè säú biãún âäøi âiãûn aïp cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü bàòng: N1k dq1 E ke = 1 = (13.6) E 2 N 2 k dq 2 Tæång tæû nhæ mba ta coï phæång trçnh cán bàòng sââ trong maûch âiãûn stato:

& 1 = −E& 1 − E& t1 + &I1r1 = −E& 1 + &I1 ( r1 + jx 1 ) = −E& 1 + &I1Z1 (13.7) U trong âoï: + Z1 = r1 + jx1: täøng tråí cuía dáy quáún stator. * r1 laì âiãûn tråí cuía dáy quáún stato. * x1 laì âiãûn khaïng taín cuía dáy quáún stator. + E& t1 = − j&I1x1 sââ taín do tæì thäng taín stato Φt1 sinh ra.

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

3

Phæång trçnh cán bàòng sââ trong maûch âiãûn räto: 0 = E& 2 − &I 2 (r2 + jx 2 ) = E& 2 − &I 2 Z 2

(13.8)

trong âoï: Z2 = r2 + jx2: täøng tråí cuía dáy quáún räto. * r2 laì âiãûn tråí cuía dáy quáún räto. * x2 = 2πf1Lt2 laì âiãûn khaïng taín cuía dáy quáún rätoluïc âæïng yãn. Cuîng giäúng nhæ åí mba, ta coï thãø viãút: − E& 1 = &I 0 Z m = &I 0 ( rm + jx m ) (13.9) trong âoï: I0 - doìng âiãûn tæì hoïa sinh ra stâ F0. Zm = rm + jxm: täøng tråí cuía nhaïnh tæì hoïa. * rm laì âiãûn tråí tæì hoïa âàût træng cho sæû täøn hao sàõt tæì. * xm laì âiãûn khaïng tæì hoïa biãøu thë sæû häù caím giæîa stato vaì räto. Qui âäøi phêa räto vãö phêa stato theo nguyãn tàõc täøn hao khäng âäøi:

• Qui âäøi sââ räto E2 sang bãn stato ta âæåüc laì: E’2 = E1 = keE2. • Qui âäøi âiãûn tråí räto r2 vãö stato : m1I '22 r2' = m 2 I 22 r2 2

Váûy :

r2'

2

m 2 ⎛ I '2 ⎞ m ⎛mk W ⎞ ⎜ ⎟ r2 = 2 ⎜ 1 dq1 1 ⎟ r2 = m 1 ⎜⎝ I '22 ⎟⎠ m 1 ⎜⎝ m 2 k dq 2 W2 ⎟⎠

(13.10)

r2' = k e k i r2 = k.r2

trong âoï, k = keki laì hãû säú qui âäøi täøng tråí. • Tæång tæû qui âäøi âiãûn khaïng räto x2 vãö stato : x '2 = kx 2

(13.11)

Toïm laûi, caïc phæång trçnh âàûc træng cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü qui âäøi vãö stato laì: & 1 = −E& 1 + &I1Z1 U 0 = E& '2 − &I '2 Z '2 E& '2 = E& 1 &I1 = &I 0 + (−&I '2 )

(13.12)

− E& 1 = &I 0 Z m Khi räto âæïng yãn maì dáy quáún räto ngàõn maûch, thç doìng âiãûn trong 2 dáy quáún ráút låïn. Âãø haûn chãú doìng âiãûn I1 vaì I2 trong 2 dáy quáún åí trë säï âënh mæïc cuía chuïng thç cáön phaíi giaím tháúp âiãûn aïp xuäúng coìn khoaíng (15-25)%Uâm. Luïc náöy sââ E1 trong maïy âiãûn khäng âäöng bäü nhoí âi ráút nhiãöu vaì tæång æïng tæì thäng Φm cuîng nhoí, nghéa laì stâ tæì hoïa F0 ráút nhoí so våïi F1 vaì F2, do âoï ta coi F0 = 0 vaì ta coï:

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

4

F&1 + F& 2 = F& 0 = 0 &I1 + &I '2 = &I 0 = 0

vaì

& U 1

jx1&I1

− E& 1 −

(13.13)

r1&I1

r1 &I 1

− &I '2

& U 1

x1

r’2

x’2

&I = −&I ' 1 2

− r2' &I '2

jx '2 &I '2

&I 0 Φ

Hçnh 13.2 Maûch âiãûn thay thãú cuía

Hçnh 13.1 Âäö thë vectå cuía MK khi räto âæïng yãn

MK khi ngàõn maûch

Ta coï thãø tênh doìng âiãûn stato I1: & & &I1 = U1 = U1 Z1 + Z '2 Z n trong âoï: Zn = Z1 + Z’2 = rn +jxn :täøng tråí ngàõn maûch cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü. Våïi rn = r1 + r’2 vaì xn = x1 + x’2 Khi U1 = Uâm thç I1 = Ik âáy laì doìng âiãûn khåíi âäüng cuía maïy. 13.3. MAÏY ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄÖNG BÄÜ LAÌM VIÃÛC KHI ROTOR QUAY

Khi räto quay thç táön säú cuía trë säú sââ vaì doìng âiãûn trong dáy quáún roto thay âäøi. Âiãöu âoï aính hæåíng ráút låïn âãún sæû laìm viãûc cuía maïy âiãûn, nhæng noï khäng laìm thay âäøi nhæîng qui luáût vaì quan hãû âiãûn tæì khi räto âæïng yãn. 13.3.1. Caïc phæång trçnh cå baín.

1. Phæång trçnh cán bàòng sââ åí dáy quáún stato:

Maïy âiãûn khäng âäöng bäü khi laìm viãûc thç dáy quáún räto nháút âënh phaíi kên maûch vaì thæåìng laì nhàõn maûch. Khi näúi dáy quáún stato våïi nguäön ba pha, ta coï phæång trçnh cán bàòng sââ åí dáy quáún stato khi räto quay giäúng nhæ khi âæïng yãn : & 1 = −E& 1 + &I1Z1 U (13.14) 2. Phæång trçnh cán bàòng sââ åí dáy quáún räto:

Tæì træåìng khe håí do stâ F0 sinh ra quay våïi täúc âäü n1. Nãúu räto quay våïi täúc âäü n theo chiãöu tæì træåìng quay thç giæîa dáy quáún räto vaì tæì træåìng quay coï täúc âäü træåüt n2 = n1 - n, váûy táön säú sââ vaì doìng âiãûn trong dáy quáún räto seî laì : n p n − n n1 × p × f2 = 2 = 1 = sf1 (13.15) 60 n1 60 Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

5

trong âoï, s - laì hãû säú træåüt cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü, luïc maïy laìm viãûc åí chãú âäü taíi âënh mæïc, thæåìng sâm = 0,02 ÷ 0,08. Sââ caím æïng trong dáy räto luïc quay: & 2π & m = − jω 2 Ψ2 m = sE& 2 E& 2s = − j f 2 W2 k dq 2 Φ 2 2 Âiãûn khaïng cuía dáy quáún räto luïc quay: x2s = 2πf2Lt2 = 2πsf1Lt2 = s.x2

(13.16)

(13.17)

Phæång trçnh cán bàòng sââ cuía maûch âiãûn räto: 0 = E& 2s − &I 2 ( r2 + jx 2s )

(13.18)

Hay sau khi qui âäøi laì: 0 = E& '2s − &I '2 ( r2' + jx '2s )

(13.19)

Trong phæång trçnh trãn, sââ vaì doìng âiãûn coï táön säú f2, coìn bãn stato sââ vaì doìng âiãûn coï táön säú f1 vç váûy ta phaíi qui âäøi táön säú thç viãûc thiãút láûp phæång trçnh måïi coï yï nghéa. Ta viãút laûi phæång trçnh (13.19): 0 = E& '2s e jω t − &I '2 ( r2' + jx '2s )e jω t 1 1 Nhán hai vãú våïi: e jωt = e j( ω −ω ) t s s Trong âoï: ω = ω1 - ω2 täúc âäü goïc cuía räto; e j(ω −ω 2

2

1

2

1

2

)t

laì hãû säú qui âäøi táön säú.

Tæì âoï ta viãút laûi phæång trçnh trãn: ' ' jω t ' r2 & & 0 = E 2 e − I 2 ( + jx '2 )e jω t s 1 − s jω t Hay (13.20) 0 = E& '2 e jω t − &I '2 (r2' + jx '2 + r2' )e s Nháûn xeït: 1. Vãö màût toaïn hoüc hai phæång trçnh (13.18) vaì (13.20) khäng coï gç khaïc nhau, nhæng vãö màût váût lyï âaî khaïc nhau vãö baín cháút. Phæång trçnh (13.18) chè roî mäúi quan hãû cuía âiãûn aïp khi räto quay våïi hãû säú træåüt s, trong âoï E’2s, I’2 vaì täøn tråí r’2 + jx’2s coï táön säú f2. Phæång trçnh (13.20) chè roî quan hãû træåìng håüp räto âæïng yãn vaì luïc náöy trãn räto âæåüc näúi thãm mäüt âiãûn tråí giaí tæåíng r’2(1-s)/s; coìn E’2, I’2 vaì täøn tråí r’2/s + jx’2 coï táön säú f1. 1

1

1

1

2. Trong hai træåìng håüp doìng âiãûn I2 coï khaïc nhau vãö táön säú nhæng trë hiãûu duûng vaì goïc lãûch pha laì khäng âäøi. 3. Duì räto quay hay khäng quay thç stâ stato F1 vaì stâ räto F2 bao giåì cuîng quay âäöng bäü våïi nhau. 4. Nàng læåüng tiãu taïn trãn âiãûn tråí giaí tæåíng Rcå = r’2(1-s)/s tæång âæång våïi nàng læåüng âiãûn biãún âäøi thaình cå nàng trãn truûc âäüng cå khi noï quay. Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

6

Phæång trçnh cán bàòng stâ : (vç stâ stato F1 vaì räto F2 quay cuìng ω1). hay

F&1 + F& 2 = F& 0 &I1 + &I '2 = &I 0

Váûy phæång trçnh cå baín cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü luïc räto quay laì:

& 1 = −E& 1 + &I1Z1 U '

r 0 = E& '2 − &I '2 ( 2 + jx '2 ) s &E '2 = E& 1 &I1 = &I 0 + ( −&I '2 )

(13.21)

− E& 1 = &I 0 Z m 13.3.2. Maûch âiãûn thay thãú cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü.

Dæûa vaìo caïc phæång trçnh cå baín, ta thaình láûp så âäö thay thãú hçnh T (hçnh 13.3) cho maïy âiãûn khäng âäöng bäü khi räto quay giäúng nhæ mba, åí âáy dáy quáún så cáúp mba laì dáy quáún stato, dáy quáún thæï cáúp mba laì dáy quáún räto vaì phuû taíi mba laì âiãûn tråí giaí tæåíng r’2(1-s)/s . Tæì så âäö thay thãú coï thãø tênh doìng âiãûn stato, doìng âiãûn räto, mämen, cäng suáút cå.. . vaì nhæîng tham säú khaïc. Nhæ váûy ta âaî chuyãøn viãûc tênh toaïn mäüt hãû Âiãûn - Cå hay Cå -Âiãûn vãöì viãûc tênh toaïn maûch âiãûn âån giaín. r1

& U 1

&I 1

r’2

x1

&I 0

rm (−&I '2 )

x’2 r’2(1-s)/s

xm

Hçnh 13.3 Maûch âiãûn thay thãú hçnh T cuía MK

Trong maïy âiãûn khäng âäöng bäü, do coï khe håí khäng khê låïn nãn täön taûi doìng âiãûn tæì hoïa låïn, khoaíng (20-50)%Iâm. Âiãûn khaïng taín x1 cuîng låïn. Trong træåìng håüp nhæ váûy âiãûn khaïng tæì hoïa xm giæî nguyãûn vaì boí qua âiãûn tråí rm (rm = 0) coìn täøn hao sàõt ta gäüp vaìo täøn hao cå vaì täøn hao phuû. Tæì âoï ta coï maûch âiãûn thay thãú hçnh 13.4 do IEEE âãö xæåïng. Âáy laì maûch âiãûn thay thãú âæåüc sæí duûng nhiãöu trong tênh toaïn vaì khaío saït maïy âiãûn khäng âäöng bäü.

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

7

r1

&1 U

x1

x’2

&I o

&I 1

r’2

(−&I '2 )

r2'

xm

1− s s

Hçnh 13.4 Maûch âiãûn thay thãú MK do IEEE âãö xæåïng

Thæåìng âãø tênh toaïn thuáûn låüi, ta biãún âäøi maûch âiãûn thay thãú hçnh T vãö maûch âiãûn thay thãú hçnh Γ âån giaín hån. Caïch biãún âäøi nhæ sau: Tæì hçnh (13.3) ta coï:

Vaì

&' &I ' = E 2 2 Z '2 & &I = − E1 0 Zm

våïi Z’2s = r’2/s + jx’2.

− E& 1 − E& '2 + ' Váûy doìng âiãûn: &I1 = &I 0 + (−&I '2 ) = Zm Z 2s Màûc khaïc:

⎛ & 1 − &I1Z1 = U & 1 + E& 1 ⎜ Z1 + Z1 − E& 1 = U ' ⎜Z ⎝ m Z 2s &1 &1 U U → −E& 1 = = Z Z & + Z1 C 1 + 1 + '1 1 Z m Z 2s Z '2s

⎞ ⎟ ⎟ ⎠

Trong âoï : C1 = 1+Z1/Zm. Ta coï:

Váûy:

− &I '2 =

− E& 1

&1 U

=

& Z' + Z C 1 2 1 & & &1 U &I1 = &I 0 − &I = U1 − I1Z1 + 2' & Z' + Z Zm C 1 2s 1 & &1 U & = U1 + → &I1 (1 + (Z1 / Z m )) = &I1C 1 & Z' + Z Zm C 1 2s 1 & & U1 &I1 = U1 + = &I 00 + &I '2' ' 2 &C Z & Z +C & Z C 1 m Z '2s

1

2s

(4.22)

1 1

&1 &1 &1 U U U = = goüiü laì doìng âiãûn khäng taíi lyï Trong âoï: &I 00 = & Z C ( 1 + Z / Z ) Z Z + Z 1 m 1 m m 1 m tæåíng, nghéa laì doìng âiãûn khäng taíi luïc s = 0, tæïc laì r’2(1-s)/s = ∞. Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

− &I '2' =

Vaì:

8

&1 U & 2Z' C 1 2s

&I '2 =− laì doìng âiãûn thæï cáúp cuía maûch âiãûn hçnh Γ. Tæì & & Z C +C 1 1 1

caïc phæång trçnh trãn ta thaình láûp âæåüc maûch âiãûn thay thãú hçnh Γ chênh xaïc cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü nhæ hçnh 13.5a

& Z C 1 1 &I 1 & U 1

Z1 &I

& 2 Z' C 1 2

Z’2

Z1

& 2r ' 1 − s C 1 2 s

(−&I '2' )

00

&I 1

Z1

& U 1

(−&I '2' = −&I '2 )

r’2(1-s)/s

&I 00 Zm

Zm (a)

(b)

Hçnh 13.5 Maûch âiãûn thay thãú hçnh Γ cuía maït âiãûn khäng âäöng bäü

Thæûc tãú laì C& 1 chè låïn hån 1 mäüt êt, goïc phæïc laûi ráút nhoí nãn coï thãø coi C& 1 = C1= 1 + x/xm vaì nhæ váûy &I '2' = &I '2 . Ta coï maûch âiãûn âån giaín hån nhæ hçnh (13.4b). 13.3.3. Hãû säú qui âäøi cuía dáy quáún räto läöng soïc.

Khi veî maûch âiãûn thay thãú hay âäö thë vectå, caïc tham säú bãn räto âãöu qui âäøi vãö bãn stato. Caïc hãû säú qui âäøi tæì räto sang stato cuía MK:

ke =

k dq1 N1 k dq 2 N 2

ki =

;

m 1k dq1 N1 m 2 k dq 2 N 2

; k = keki

Âäúi våïi dáy quáún räto läöng soïc, âáy laì loaûi dáy quáún âàûc biãût, ta coï: m2 = Z2 ; N2 = 1/2 ; kdq2 = 1. Thãú vaìo trãn ta coï: ke =

ki =

k dq1 N1 k dq 2 N 2

k dq1 N1 = 2k dq1 N1 ; 1 1. 2

m 1k dq1 N1 m 2 k dq 2 N 2

k = keki =

Khoa dien - dai hoc thanh do

=

=

2m 1k dq1 N1 Z2

4m 1 (k dq1 N1 ) 2 . Z2

;

suu tam: [email protected]

9

13.4. CAÏC CHÃÚ ÂÄÜ LAÌM VIÃÛC,GIAÍN ÂÄÖ NÀNG LÆÅÜNG VAÌ ÂÄÖ THË VEÏCTÅ MAÏY ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄÖNG BÄÜ

Ta âaî biãút, maïy âiãûn khäng âäöng bäü laìm viãûc åí ba chãú âäü: âäüng cå, maïy phaït vaì haîm. 13.4.1. Maïy âiãûn khäng âäöng bäü laìm viãûc åí chãú âäü âäüng cå âiãûn (0 < s < 1)

Cäng suáút taïc duûng âäüng cå âiãûn nháûn tæì læåïi âiãûn: P1 = m1U1I1cosϕ1. Mäüt pháön nhoí cäng suáút naìy buì täøn hao âäöng trãn dáy quáún stato pCu1 = m1 I12 r1 vaì täøn hao sàõt theïp trong loîi theïp pFe = m1 I o2 rm, pháön låïn cäng suáút âæa vaìo coìn laûi chuyãøn thaình cäng suáút âiãûn tæì Pât truyãön qua räto. Nhæ váûy : Pât = P1 - (pCu1+ pFe) = m1I '22

r2' s

(13.23)

Vç trong räto coï doìng âiãûn nãn coï täøn hao âäöng trãn dáy quáún räto: pCu2 = m1I’ 2r’2. Do âoï cäng suáút cå cuía âäüng cå âiãûn : 2

Pcå = Pât - pCu2 =

' '2 r2 m1 I 2

s

-m2I’22r’2 = m1I '22 r2'

1− s s

(13.24)

Cäng suáút åí âáöu truûc cuía âäüng cå âiãûn: P2 = Pcå - (pcå +pf) + täøn hao cå pcå (täøn hao ma saït vaì quaût gioï) + täøn hao phuû pf (xeït åí chæång sau).

(a)

(b)

(13.25)

ca)

Hçnh 13.6 Giaín âäö nàng læåüng maïy âiãûn khäng âäöng bäü

Täøng täøn hao cuía âäüng cå âiãûn khäng âäöng bäü : Σp = pCu1+ pFe + pCu2 + pcå + pf

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

10

Hiãûu suáút cuía âäüng cå âiãûn khäng âäöng bäü : η=

P2 ∑p = 1− P1 P1

(13.26)

Giaín âäö nàng læåüng cuía âäüng cå khäng âäöng bäü nhæ åí hçnh 13.6a. Vaì cuîng giäúng nhæ mba, âäö thë vectå cuía âäüng cå âiãûn khäng âäöng bäü coï thãø veî theo caïc phæång trçnh cå baín (13.21) nhæ trçnh baìy trãn hçnh 13.7a. Sæû phán phäúi cäng suáút phaín khaïng trong maïy âiãûn khäng âäöng bäü coï thãø tháúy roî tæì maûch âiãûn thay thãú hçnh T åí hçnh 13.3. Cäng suáút phaín khaïng âäüng cå âiãûn nháûn tæì læåïi âiãûn : Q1 = m1U1I1sinϕ

(13.27)

Mäüt pháön cäng suáút phaín khaïng naìy âæåüc duìng âãø sinh ra tæì træåìng taín trong maûch stato vaì tæì træåìng taín räto : (13.28) q1 = m1I21x1 ; q2 = m1I’22x’2 Pháön låïn cäng suáút phaín khaïng coìn laûi duìng âãø sinh ra tæì træåìng khe håí : (13.29) Qm = m1I20xm (13.30) Váûy : Q1 = q1 + q2 + Qm = m1U1I1sinϕ1 Do maïy âiãûn khäng âäöng bäü coï khe håí khäng khê låïn hån trong mba, nãn doìng âiãûn tæì hoaï trong maïy âiãûn khäng âäöng bäü låïn hån doìng âiãûn tæì hoaï trong mba, thæåìng I0 = 20-25%Iâm. Vaì do Qm vaì I0 tæång âäúi låïn nãn hãû säú cäng suáút cosϕ cuía maïy tháúp, thæåìng cosϕâm = 0,7- 0,95 vaì khi khäng taíi cosϕ0 = 0,1- 0,15, ráút tháúp. 13.4.2. Maïy âiãûn khäng âäöng bäü laìm viãûc åí chãú âäü maïy phaït (-∞<s<0)

Khi maïy âiãûn khäng âäöng bäü laìm viãûc åí chãú âäü maïy phaït, s < 0 thç cäng suáút cå cuía maïy laì Pcå = m1I '22 r2'

1− s < 0, nghéa laì maïy nháûn cäng suáút vaìo. Ngoaìi ra, s

ta coï : x '2 sx '2 tgψ2 = ' = ' < 0. r2 / s r2

Váûy sæû lãûch pha giæîa E1 vaì I2 laì nàòm trong khoaíng 900 < ψ2 < 1800. Tæì âäö thë vectå hçnh 6.7b, ta tháúy : ϕ1 > 900 nãn : + Cäng suáút âiãûn taïc duûng laì: P1 = m1U1I1cosϕ1.< 0 : maïy phaït cäng suáút taïc duûng vaìo læåïi. + Cäng suáút phaín khaïng: Qm = m1U1I1sinϕ1> 0, maïy nháûn cäng suáút phaín khaïng tæì læåïi nhæ âäüng cå âiãûn. Giaín âäö nàng læåüng cuía maïy phaït âiãûn khäng âäöng bäü nhæ åí hçnh 13.6b.

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

U& 1

11

jx1 I&1 r1 I&1

− E& 1

I&1

− I&

' 2

ϕ1

I&0

& U 1

r1&I1

− E& 1

&I ' 2 ϕ1

φ&

r1&I1

jx 1&I1

− E& 1

Ψ2

&I 0

&I 0

φ& − &I '2

Ψ2

E& 1 (a)

E& 1

&I1

− &I '2

ϕ1

90o

I&2'

jx 1&I1

&1 U

&I 1

φ&

Ψ2

&I '2

(b)

E& 1 (c)

Hçnh 13.7 Âäö thë vectå cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü

13.4.3. Maïy âiãûn khäng âäöng bäü laìm viãûc åí chãú âäü haîm (1< s < + ∞ )

1− s < 0, nãn Maïy nháûn s r' cäng suáút cå tæì ngoaìi vaìo. Cäng suáút âiãûn tæì cuía maïy Pât = m 1I '22 2 > 0, nãn maïy s nháûn cäng suáút âiãûn tæì læåïi. Táút caí cäng suáút cå vaì âiãûn láúy åí ngoaìi vaìo âãöu biãún thaình täøn hao âäöng trãn maûch räto : r' 1− s = m1I '22 r2' = pCu2 Pât + (-Pât ) = m 1I '22 2 - m 1I '22 r2' s s Vç táút caí nàng læåüng láúy vaìo âãöu tiãu thuû trãn maïy nãn khi U1 = U1âm chè cho pheïp maïy laìm viãûc trong thåìi gian ngàõn. Giaín âäö nàng læåüng vaí âäö thë vectå cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü laìm viãûc åí chãú âäü haîm nhæ åí hçnh 13.6c vaì hçnh 13.7c.

Khi s > 1 thç cäng suáút cå cuía maïy Pcå = m 1I '22 r2'

13.5. MÄMEN ÂIÃÛN TÆÌ CUÍA MAÏY ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄÖNG BÄÜ

Vç maïy âiãûn khäng âäöng bäü thæåìng âæåüc duìng laìm âäüng cå âiãûn, nãn khi phán têch seî láúy âäüng cå âiãûn laìm vê duû. Cuîng giäúng nhæ caïc maïy âiãûn khaïc, âäüng cå âiãûn khäng âäöng luïc laìm viãûc phaíi kàõc phuûc mämen taíi bao gäöm mämen khäng taíi M0 vaì mämen cuía phuû taíi M. Vç váûy phæång trçnh cán bàòng mämen cuía âäüng cå âiãûn khäng âäöng bäü luïc laìm viãûc äøn âënh laì : (13.31) M = M0 + M2 Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

12

Trong âoï: M : Mämen âiãûn tæì cuía âäüng cå âiãûn. p + pf P vaì M 2 = 2 Våïi: M 0 = cå Ω Ω 2πn laì täúc âäü goïc cuía räto; Trong âoï : Ω = 60 n laì täúc âäü quay cuía räto. Ta viãút laûi cäng thæïc (13.31) : p + p f + P2 Pcå M = cå = Ω Ω Ta cuîng coï: P M = dt Ω1 Pcå Pât Váûy: = Ω Ω1 Ω n Pcå = Pât = Pât = (1 − s )Pât Ω1 n1

(13.32)

(13.33)

(13.34)

Täøn hao âäöng trãn räto bàòng : ta coï: Nãn: Ta âaî coï:

pCu2 = Pât - Pcå = sPât Pât = m2E2I2cosψ2. Pcå = m2(1-s)E2I2cosψ2.

(13.35) (13.36)

E2 = 2 πf1N2kdq2Φm f1 = pn1/60. Ω = (1-s)Ω1 = (1-s)2πn1/60.

Thãú vaìo trãn ta tçm âæåüc mämen âiãûn tæì cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü : M=

Pco 1 = m2 pN2kdq2ΦmI2cosψ2. Ω 2

(13.37)

Thæåìng ta låüi duûng maûch âiãûn thay thãú âãø tênh mämen âiãûn tæì theo s. Tæì så âäö thay thãú hçnh Γ (hçnh 13.4a), ta coï: I '2 = C1I '2' =

vaì

U1 ( r1 + C1r2' / s ) 2 + (x 1 + C1x '2' ) 2

1− s s Ω = (1-s)Ω1 maì Ω1 = 2πn1/60 = 2π(60f1/p)/60 =ω1/p

Pcå = m 1I '22 r2'

Mämen âiãûn tæì cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü :

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

13

Pcå m 1 U12 r2' / s M= = × Ω Ω1 ( r1 + C1r2' / s ) 2 + (x1 + C1x '2 ) 2

(13.38)

Nháûn xeït: + Mämen M tè lãû U21. + Mämen M tè lãû nghëch (x1 + c1x’2)2 khi táön säú cho træåïc. + M = f(s). Veî quan hãû M = f(s). 13.5.1. Tçm mämen cæûc âaûi Mmax

Âãø veî quan hãû M = f(s), ta tçm mämen cæûc âaûi bàòng caïch giaí thiãút nhæ sau : • Giaí thiãút caïc tham säú khaïc laì khäng âäøi. • Âàût y = 1/s. Viãút laûi biãøu thæïc mämen âiãûn tæì: (13.38) thaình : Ay M= B + Cy + Dy 2 trong âoï:

m 1 U12 r2' A= Ω 2 B = r1 + (x1 + C1x '2 ) 2

C = 2C1r1r2'

D = C12 r2'2

Láúy âaûo haìm vaì tçm sm æïng våïi mämen cæûc âaûi Mmax . dM dy

= y=ym

2 A (B - Dy m )

( B + Cy + Dy 2 ) 2

=0

ym = ± B / D sm = ± D / B = ± M max = ±

C1 r2' r12

1 × 2Ω1C1 ±

+ (x 1 + C1x '2 ) 2 m 1U12 r1 + r12 + (x 1 + C1x '2 ) 2

Thæåìng r1 << x1 + C1x’2, nãn xem r1 = 0, ta coï: C1r2' sm = ± x1 + C1x '2

M max

m 1 U12 1 =± × 2Ω1C1 x 1 + C1x '2

(13.40)

(13.41)

(13.42) (13.43)

Ta nháûn xeït vãö Mmax : + Mmax tè lãû våïi U12 + Mmax khäng phuû thuäüc r’2 + Mmax åí chãú âäü maïy phaït låïn hån mäüt êt so våïi Mmax åí chãú âäü âäüng cå. Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

14

+ r’2 caìng låïn thç sm caìng låïn. + r’2 tàng thç Mmax khäng âäøi maì dëch sang phaíi. M Mmax

Mk s

-sm

-1

sm

1

(-Mmax) M.Faït

Â.cå

Haîm

Hçnh 13.8 Quan hãû M = f(s)

13.5.2. Mämen khåíi âäüng :

Âiãøm s = 1 (n = 0) æïng våïi chãú âäü khåíi âäüng (hçnh 13.8) cuía âäüng cå: m 1U12 r2' 1 Mk = × Ω1 ( r1 + C1r2' ) 2 + (x1 + C1x '2 ) 2

(13.44)

Ta nháûn xeït vãö mämen khåíi âäüng Mk : + Mk tè lãû våïi U12 + Mk tè lãû våïi nghëch våïi Z2 = (r1 + C1r’2)2 + (x1 + C1x’2)2 . Nãúu C1 = 1 thç Z = Zn coìn (r1 + C1r’2) << (x1 + C1x’2) thç Mk tè lãû våïi nghëch âiãûn khaïng (x1 + C1x’2)2. + Tçm Mk = Mmax thç hãû säú træåüc sm = 1, ta coï: sm =

C1r2'

x1 + C1x '2 x r2' = 1 + x '2 C1

=1 (13.45)

Âáy laì âiãûn tråí cuía maûch räto âãø Mk = Mmax . 13.5.3. Âàûc tênh cå cuía âäüng cå âiãûn

Âàûc tênh cå cuía âäüng cå âiãûn laì quan hãû: M2 = f(n) hoàûc n = f(M2). Maì ta coï M = M0 + M2 , váûy åí âáy ta xem M0 = 0 hoàûc chuyãøn M0 vãö mämen caín ténh, nãn xem ràòng M2 = M = f(n). Tæì hçnh 13.9, ta coï : + Âoaûn oa (0 < s < sm) Âäüng cå laìm viãûc äøn âënh. Âàûc tênh cå cæïng. + Âoaûn oa ( s m < s < 1) Âäüng cå laìm viãûc khäng äøn âënh.

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

15

13.5.4. Tçm biãøu thæïc Klox (Âäüng cå)

Láûp tè säú M/Mmax :

[

]

2C1 r2' r1 + r12 + ( x 1 + C1 x '2 ) 2 M . = M max s ( r1 + C1 r2' ) 2 + ( x 1 + C1 x '2 ) 2

[

Ta coï:

r12 + (x1 + C1x '2 )2 =

Thãú vaìo ta âæåüc:

Våïi a =

2r1 C1r2'

]

(13.46)

C1r2' . sm

2 + as m M = s sm M max + + as m sm s

(13.47)

vaì trong maïy âiãûn khäng âäöng bäü thæåìng âiãûn tråí r1 = r’2 vaì sm=

0,1÷0,2, nãn: asm << säú haûng træåïc noï, nãn: M 2 = s sm M max + sm s

(13.48)

Âoï laì biãøu thæïc Kläx.

M

13.5.5. Nàng læûc quaï taíi

km =

Mk M âm

13.5.7. Bäüi säú doìng âiãûn khåíi âäüng

kI =

Mmax

r’2 < r’2 < r’2

M max (=1,7÷3). M âm

13.5.6. Bäüi säú mämen khåíi âäüng

kk =

b

c

n

0

sm

1

s

Hçnh 13.9 Âàûc tênh cå âcå M = f(s)

Ik . I âm

13.6. THÊ NGHIÃÛM XAÏC ÂËNH THÄNG SÄÚ MAÛCH ÂIÃÛN THAY THÃÚ

Mä hçnh maûch âiãûn cuía âäüng cå khäng âäöng bäü tæång tæû nhæ mba, caïc thäng säú cuîng âæåüc xaïc âënh bàòng thê nghiãûm khäng taíi (âáöu truûc âäüng cå khäng näúi våïi taíi) vaì ngàõn maûch (giæî räto âæïng yãn) giäúng nhæ trong mba. 13.6.1. Thê nghiãûm khäng taíi

Thê nghiãûm khäng taíi laì dáy quáún stato ÂK näúi vaìo læåïi âiãûn coï âiãûn aïp vaì táön säú âënh mæïc, coìn âáöu truûc âäüng cå khäng näúi våïi taíi. Så âäö näúi dáy thê nghiãûm âäüng cå khäng âäöng bäü âæåüc trçnh baìy trãn hçnh 13.10. Khi näúi nguäön âiãûn coï âiãûn Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

16

aïp âënh mæïc vaìo dáy quáún stato, luïc âoï ta âo âæåüc caïc âaûi læåüng nhåì caïc duûng cuû âo nhæ sau : Cäng suáút khäng taíi Po (3-pha, täøng cäng suáút trãn hai Watt kãú) Doìng âiãûn khäng taíi Io (tênh trung bçnh tæì 3 ampe kãú) Âiãûn aïp khäng taíi Uo (tênh trung bçnh tæì 3 vän kãú). K

* * W

A

Nguäön AC ba pha

V

V ÂK

A V A

* W *

Hçnh 13.10 Så âäö thê nghiãûm ÂK ba pha

Cäng suáút khäng taíi Po (täøn hao khäng taíi) laì caïc täøn tháút khi cäng suáút trãn âáöu truûc laì zeïro, bao gäöm : täøn hao âäöng stato, täøn hao sàõt vaì täøn hao quay (täøn hao quaût gêo, ma saït vaì täøn hao phuû). Täøn hao sàõt trong loîi theïp chè xaíy ra åí stato, coìn trong räto khäng âaïng kãø, do hãû säú træåüt ráút tháúp (so=0,001), nãn táön säú doìng âiãûn trong dáy quáún räto tháúp, khoaíng 0,05Hz. Trë säú doìng âiãûn khäng taíi ÂK khoaíng 20 - 40% doìng âiãûn âënh mæïc vç coï khe håí khäng khê. Täøn tháút âäöng stato khi khäng taíi cáön âæåüc tênh toaïn, bàòng caïch âo âiãûn tråí mäüt chiãöu vaì hiãûu chènh theo doìng âiãûn xoay chiãöu (50Hz). Cäng suáút cå Pcå tæång æïng våïi âiãûn tråí giaí tæåíng coï âäü træåüc so ráút tháúp. Vç váûy r’2/so + jx’2 >> Zm = rm + jxm nãn r’2/so + jx’2 coï thãø boí qua. Tæì maûch âiãûn thay thãú hçnh 13.3 khi khäng taíi âæåüc trçnh baìy trãn hçnh 13.11a.

r1

& U 1

&I 0

x1

&I 0

rm xm (a)

&I 0 ro

& U 1

xo (b)

Hçnh 13.11 Maûch âiãûn thay thãú ÂK khäng taíi

Khoa dien - dai hoc thanh do

rm

& U 1

xm (c)

suu tam: [email protected]

17

Phäúi håüp hai nhaïnh näúi tiãúp Z1 vaì Zm ta âæåüc maûch âiãûn hçnh 13.11b. Trong âoï Zo = Z1 + Zm = ro + jxo,, våïi ro = r1 + rm vaì xo = x1 + xm. ÅÍ âáy ta phaíi hiãøu ro âàûc træng cho täøn hao khäng taíi gäöm täøn hao sàõt, quaût gioï, ma saït vaì täøn hao phuû. Tæì caïc thäng säú thê nghiãûm vaì maûch âiãûn thay thãú hçnh 13.11b, ta coï : P 1 (13.49) ro = r1 + rm = o × 2 3 Io U 1 (13.50) zo = o × 3 Io x o = x 1 + x m = z o2 − ro2

(13.51)

Hãû säú cäng suáút khäng taíi : cosϕo = Po/(UoIo)

(13.52)

Âiãûn khaïng taín stato x1 tçm âæåüc tæì thê ngàõn maûch. Ta coï thãø taïch täøn hao quay tæì täøn hao khäng taíi bàòng caïch træì täøn hao âäöng trãn dáy quáún stato khi khäng taíi : pq = Po - 3.r1Io2.

(13.53)

Do täøng tråí dáy quáún stato Z1 = r1 + jx1 << Zm = rm + jxm, nãn coï thãø boí qua Z1. Maûch âiãûn thay thãú gáön âuïng âäüng cå khäng âäöng bäü khi khäng taíi trçnh baìy trãn hçnh 13.11c. Maûch âiãûn tæång âæång naìy duìng âãø tênh täøng tråí nhaïnh tæì hoaï ráút âån giaín, giäúng nhæ trong mba. 13.6.2. Thê nghiãûm ngàõn maûch

Thê nghiãûm naìy âæåüc duìng âãø xaïc âënh caïc thäng säú näúi tiãúp trong mä hçnh maûch âäüng cå khäng âäöng bäü. Så âäö näúi dáy thê nghiãûm giäúng nhæ khi khäng taíi (hçnh 13.10), nhæng giæî räto âæïng yãn, luïc naìy hãû säú træåüt s = 1. Giaím âiãûn aïp âàût vaìo dáy quáún stato, sao cho doìng âiãûn chaûy trong dáy quáún stato bàòng doìng âiãûn âënh mæïc. Luïc âoï ta âo âæåüc caïc âaûi læåüng nhåì caïc duûng cuû âo nhæ sau : Cäng suáút ngàõn maûch Pn (3-pha, täøng cäng suáút trãn hai oaït kãú) Doìng âiãûn ngàõn maûch In (tênh trung bçnh tæì 3 ampe kãú) Âiãûn aïp ngàõn maûch Un (tênh trung bçnh tæì 3 vän kãú). Trong thê nghiãûm naìy, boí qua täøn hao sàõt rm = 0, nhæng khäng thãø boí qua âiãûn khaïng tæì hoaï Xm vç noï nhoí hån nhiãöu so våïi mba. Tæì maûch âiãûn thay thãú hçnh 13.4, khi thê nghiãûm ngàõn maûch âæåüc trçnh baìy trãn hçnh 13.12a (chênh laì maûch âiãûn thay thãú IEEE khi s = 1). Phäúi håüp hai nhaïnh song song thaình hçnh 13.12b. Nãúu boí qua nhaïnh tæì hoaï song song cuía maûch âiãûn trçnh baìy trãn hçnh 13.16a thç giäúng nhæ thê nghiãûm ngàõn maûch mba, viãûc tênh toaïn seî âån giaín hån vç x’’2 vaì r’’2 tæång Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

18

æïng bàòng x’2 vaì r’2. Tæì caïc thäng säú thê nghiãûm vaì mä hçnh maûch hçnh 13.12b, ta tênh âæåüc : P 1 (13.54) rtâ = r1 + r2'' = n × 2 3 In U 1 (13.55) z tâ = n × 3 In x tâ = x 1 + x '2' = z 2tâ - rt2â

(13.56)

Hãû säú cäng suáút khäng taíi : cosϕn = Pn/(UnIn)

(13.57)

Trong træåìng håüp gáön âuïng coï thãø cho ràòng âiãûn khaïng taín stato vaì âiãûn khaïng taín räto bàòng nhau vaì bàòng næía xtâ (xtâ ≈ xn : x1 = x’2 = xtâ/2

(13.58)

Tæì maûch âiãûn thay thãú hçnh 13.16a vaì b, ta coï : (r2' + jx '2 ) jx m r + jx = ' r2 + j( x '2 + x m ) '' 2

'' 2

(13.59)

Pháön thæûc cuía biãøu thæïc trãn laì : r2' x 2m r = ' 2 ( r2 ) + ( x '2 + x m ) 2 '' 2

(13.60)

Do r’2 << (x’2 + xm), nãn boí qua r’2 : r2' x 2m r = ' (x 2 + x m )2

(13.61)

Ta coï r’’2 = rtâ - r1, nãn :

( x '2 + x m ) 2 r’2 = ( rtâ - r1) . x 2m

(13.62)

Khi xm >> x’2, ta coï :

xtâ = x1 + x’2.

(13.63)

'' 2

r1

& U 1

&I 1

&I 0

(a)

r1

x’2

x1

(−&I '2 )

xm

r’2

& U 1

x1

&I 1

x’’2 (b)

Hçnh 13.12 Maûch âiãûn thay thãú ÂK ngàõn maûch

Khoa dien - dai hoc thanh do

r’’2

suu tam: [email protected]

19

13.7 MÄMEN PHUÛ CUÍA MAÏY ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄÖNG BÄÜ

Mämen phuû maïy âiãûn khäng âäöng bäü laì mämen sinh ra do tæì træåìng soïng báûc cao quay våïi nhæîng täúc âäü khaïc nhau. Nhæîng mämen phuû náöy ráút yãúu so våïi soïng cå baín, nhæng åí täúc âäü tháúp noï sinh ra mämen haîm tæång âäúi låïn laìm aính hæåíng âãún sæû laìm viãûc cuía maïy âiãûn, nháút laì trong quaï trçnh måí maïy âäüng cå khäng âäöng bäü. 13.7.1. Caïc loaûi mämen phuû

1. Mämen phuû khäng âäöng bäü:

Duì täúc däü quay cuía räto nhæ thãú naìo, stâ soïng cå baín cuía stato vaì räto âãöu quay cuìng täú âäü n1, do âoï sinh ra mämen âiãûn tæì nhæ âaî phán têch trãn. Khaïi niãûm naìy cuîng âuïng cho caïc soïng âiãöu hoìa. Caïc soïng âiãöu hoìa âãöu sinh ra mämen, nhæng soïng báûc 5 quay ngæåüc vaì soïng báûc 7 quay thuáûn coï biãn âäü tæång âäúi låïn vaì mämen phuû sinh ra cuîng aính hæåíng nhiãöu âãún mämen cuía maïy âiãûn. Tháût váûy: + Soïng báûc 7 quay thuáûn: (ν = 6K + 1). n1 7

• Täúc âäü âäöng bäü: n7 = • Váûy täúc âäü: 0 < n <

n1 7

: maïy åí chãú âäü âäüng cå; coìn n >

maïy phaït. + Soïng báûc 5 quay ngæåüc : (ν = 6K - 1). n Täúc âäü âäöng bäü: n 5 = − 1 , nãn 5 täúc âäü âäöng bäü cuía noï åí trong khu væûc s >1, (traûng thaïi haîm). Vç tæì træåìng soïng báûc 5 quay ngæåüc nãn täúc âäü trong khoaíng : - n1/5 < n < n1 mämen ám vaì n < - n1/5 mämen dæång.

M

n1 7

: maïy åí chãú âäü

M

Mmin 1

7

-n/n1 0

5

H.13.13 Âàûc tênh M = f(n) khi coï soïng báûc 5, 7

2. Mämen phuû âäöng bäü:

Mämen phuû âäöng bäü sinh ra do soïng âiãöu hoìa báûc cao naìo âoï cuía tæì træåìng stato taïc duûng våïi mäüt soïng âiãöu hoìa báûc cao coï cuìng säú âäi cæûc cuía tæì træåìng räto. Mämen phuû náöy chuí yãúu do stâ soïng âiãöu hoìa ràng cuía stato va räto sinh ra. Do âoï sæû phäúi håüp ràng raính giæîa stato vaì räto liãn quan âãún viãûc sinh ra mämen náöy. Chuï yï: Z1 = Z2 vaì Z1 - Z2 = ± 2p sinh ra mämen phuû âäöng bäü.

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

20

3. Mämen doìng xoaïy vaì Mämen tæì trãù:

+ Mämen doìng xoaïy Mx sinh ra do sæû tæång taïc cuía doìng âiãûn xoaïy caím æïng trong maûch dáùn tæì räto vaì tæì træåìng chênh. + Mämen tæì trãù MT sinh ra do hiãûn tæåüng trãù cuía theïp laìm maûch dáùn tæì räto laìm cháûm trãù sæû tæì hoïa laûi räto âäúi våïi tæì træåìng dëch chuyãøn tæång âäúi so våïi räto 13.7.2. Phæång phaïp træì khæí momen phuû

Mämen phuû laì do stâ soïng âiãöu hoìa báûc cao sinh ra, trong âoï coï caí stâ soïng âiãöu hoìa ràng. Vç váûy muäún træì khæí mämen phuû thç phaíi laìm yãúu stâ soïng âiãöu hoìa âoï âi. + Duìng dáy quáún bæåïc ngàõn. + Phäúi håüp raînh thêch âaïng. + Thæûc hiãûn raînh nghiãng. 13.8. CAÏC ÂÆÅÌNG ÂÀÛC TÊNH CUÍA MAÏY ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄÖNG BÄÜ. 13.8.1. Âàûc tênh täúc âäü n = f(P2).

Theo cäng thæïc hãû säú træåüt, ta coï: n = n1(1-s) trong âoï : s = pCu2/Pât . Khi khäng taíi pCu2 << Pât nãn s ≈ 0 âäüng cå âiãûn quay gáön täúc âäü âäöng bäü n ≈ n1 Khi tàng taíi thç täøn hao âäöng cuîng tàng lãn n giaím mäüt êt, nãn âæåìng âàûc tênh täúc âäü laì âæåìng däúc xuäúng. 13.8.2. Âàûc tênh momen M = f(P2)

Ta coï M = f(s) thay âäøi ráút nhiãöu. 1 Nhæng trong phaûm vi 0 < s < sm thç âæåìng M = f(s) gáìn giäúng âæåìng cosϕ .8 thàóng, nãn M2 = f(P2) âæåìng thàóng qua .6 gäúc toaû âäü.

η

n

M

.4

13.8.3. Âàûc tênh hiãûu suáút η = f(P2).

Ta coï hiãûu suáút cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü :

η=

M2

.2 0

.5

1

H.13.14 Âàûc tênh laìm viãûc cuía MK

P2 100% P2 + ∑ p

∑p täøng täøn hao, nhæng åí âáy chè coï täøn hao âäöng thay âäøi theo phuû taíi coìn caïc täøn hao khaïc laì khäng âäøi.

Khoa dien - dai hoc thanh do

s

suu tam: [email protected]

21

13.8.4. Âàûc tênh hãû säú cäng suáút cosϕ = f(P2).

Vç MK luän luän nháûn cäng suáút phaín khaïng tæì læåïi. Luïc khäng taíi cosϕ ráút tháúp thæåìng < 0,2. Khi coï taíi doìng âiãûn I2 tàng lãn nãn cosϕ cuîng tàng. 13.9. MAÏY ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄÖNG BÄÜ LAÌM VIÃÛC TRONG ÂIÃÖU KIÃÛN KHÄNG ÂËNH MÆÏC. 13.9.1. Âiãûn aïp khäng âënh mæïc.

Giaí thiãút U1 < Uâm : thæåìng gàûp nháút, nhæ taíi cuäúi nguäön, luïc náöy M giaím vç M ≡ U2. Vaì ta coï M = CΦI2cosψ2 , nãúu Mc khäng âäøi thç I2 seî tàng lãn tè lãû våïi sæû giaím Φ, laìm maïy noïng lãn, vç U ≈ E ≡ Φ nãn U giaím thç Φ giaím. Hãû säú cäng suáút cosϕ coï xu hæåïng tàng vç I0 giaím khi U giaím. Vãö màût täøn hao, âiãûn aïp giaím coï aính hæåíng nhæ sau : • täøn hao pFe giaím ≡ U2 • täøn hao pCu2 tàng ≡ I22 • täøn hao pCu1 phuû thuäüc vaìo I0 vaì I2 vç I0 giaím coìn I2 tàng. Nãúu taíi < 40%, täøn hao coï giaím nãn hiãûu suáút η tàng. Nhæng taíi > 50%, täøn hao tàng nãn hiãûu suáút η giaím. 100

η

Δ

80

100 cosϕ

100 Y 80

80

Δ

Y 60

60

60

40

40

40

20

20

20

0

P2/Pâm .2 .4 .6 .8 1

η

P2/Pâm

0

.2 .4 .6 .8 1

0

Δ Y

P2/Pâm .2 .4 .6 .8 1

Hçnh 13.15 Âàûc tênh cuía ÂK khi âäøi näúi tæì Δ sang Y

13.9.2. Táön säú khäng âëng mæïc.

Thæåìng thç táön säú f khäng âäøi hay thay âäøi ±5%fâm xem nhæ khäng âäøi. Giaí thiãút : f < fâm maì U ≈ E ≡ fΦ cho ràòng U= Ct → Φ ≡ 1/ f . Váûy khi táön säú f giaím thç: + Φ tàng thç I0 tàng laìm pFe tàng vaì cosϕ1 giaím. + täúc âäü n cuîng giaím. + Nãúu MC = Ct thi I2 giaím vaì s giaím vç sPât = pCu2 = m2I22r’2. Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

22

13.9.3. Âiãûn aïp âàût vaìo khäng âäúi xæïng

Phán têch âiãûn aïp khäng âäúi xæïng thaình caïc thaình pháön thuáûn, thæï tæû ngæåüc, thæï tæû khäng vaì trung tênh khäng näúi âáút nhæ thæåìng gàûp trong caïc âäüng cå khäng âäöng bäü. Hãû thäúng âiãûn aïp thæï tæû ngæåüc sinh ra tæì træåìng quay nghëch coï hãû säú træåüt cuía räto âäúi våïitæì træåìng quay náöy laì (2-s) > 1 vaì mämen do noï sinh ra laìm giaím mämen coï êch, âäöng thåìi gáy nãn täøn hao phuû. ]R R^

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

1

Âaûi Hoüc Âaì Nàông - Træåìng Âaûi hoüc Baïch Khoa Khoa Âiãûn - Nhoïm Chuyãn män Âiãûn Cäng Nghiãûp

Giaïo trçnh Biãn soaûn:

MAÏY ÂIÃÛN 1 Buìi Táún Låüi

Chæång 15

KHÅÍI ÂÄÜNG VAÌ ÂIÃÖU CHÈNH TÄÚC ÂÄÜ ÂÄÜNG CÅ ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄÖNG BÄÜ

14.1. KHÅÍI ÂÄÜNG ÂÄÜNG CÅ KHÄNG ÂÄÖNG BÄÜ Phæång trçnh cán bàòng mämen trong quaï trçnh khåíi âäüng:

M − Mc = J

dΩ dt

trong âoï: M : Mämen âiãûn tæì cuía âäüng cå âiãûn: f1(Ω). MC : Mämen caín cuía taíi: f2(Ω). J : Mämen quaïn tênh. Ta tháúy: + Tàng täúc âäü thuáûn låüi khi dΩ/dt > 0 → M > MC + (M - MC) caìng låïn thç täúc âäü tàng caìng nhanh. + Maïy coï quaïn tênh låïn thç thåìi gian khåíi âäüng tk láu. Doìng âiãûn khåíi âäüng Ik : khi khåíi âäüng Ω = 0 , s = 1 nãn : U1 Ik = ( r1 + C1r2' ) 2 + (x 1 + C1x '2 ) 2 Thæåìng thç : Ik = (4÷7)Iâm æïng våïi Uâm . Mämen khåíi âäüng Mk : m1 U12 r2' Mk = × Ω1 ( r1 + C1 r2' ) 2 + (x 1 + C1x '2 ) 2 Yãu cáöu khi khåíi âäüng âäüng cå : • 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. Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

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, U1 + Thåìi gian khåíi âäüng tk nhoí. Khuyãút âiãøm cuía phæång phaïp naìy laì doìng CD 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 ÂC cuía nguäön låïn hån nhiãöu láön cäng suáút âäüng Hçnh 16-1 Khåíi âäüng træûc tiãúp 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. Âiãûn aïp âàût vaìo dáy quáún stato kâ: (k < 1) U’k= kU1 Âoìng âiãûn khåíi âäüng: I’k= kIk Våïi Ik: doìng khåíi âäüng træûc tiãúp våïi U1. Mämen khåíi âäüng:

U1 CD1

CK

CD2

ÂC Hçnh 14. 2 Khåíi âäüng duìng âiãûn

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

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

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: U1 (k < 1) Uk= kT U1 Luïc âoï doìng âiãûn khåíi âäüng: CD1 I’k= kT Ik våïi Ik: doìng khåíi âäüng træûc tiãúp. Doìng âiãûn MBATN nháûn tæì læåïi âiãûn: CD2 I1 = kTI’k = k2TIk TN Mämen khåíi âäüng: M’k= k2T Mk. ÂC

Hçnh 14.3 Khåíi âäüng duìng MBA TN

CD3

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: 1 U1 U 'kf = Uk 3 CD1 Doìng âiãûn khi khåíi âäüng näúi Y: 1 I kY = I 'kf = I kf 3 CD2 Doìng âiãûn khi khåíi âäüng træûc tiãúp: I kΔ = 3I kf Δ ÂC I kΔ 3I kf = =3 I kf I kY 3 Mämen khåíi âäüng Mk giaím âi 3 láön.

Ta coï:

Y Hçnh 14. 4 Khåíi âäüng âäøi näúi Y→ Δ

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 Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

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. M U1

r2

r2+ rp2

r2+ rp2+rp1

CD1

3

ÂC K2

s 0

rp2

(b)

K1 rp1

(a)

1

Hçnh 14. 5 Khåíi âäüng âäüng cå räto dáy quáún. a) Så âäökhåíi âäüng; b) Âàûc tênh khåíi âäüng

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 U12 . 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. Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected] B

A

5 n

C

MC

nm <

U1

<

U2 U3 M

ÂC 0 (a)

(b)

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

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 :

M max

U12 =C 2 ; f1

Trong âoï C laì mäüt hãû säú. n Invertor (dc - ac)

IM

f giaím →

Rectifier (ac- dc)

MC

3φ V control

f control

M 0 (a)

(b)

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

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 : Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

6

M'max M max = M' M M ' M ' max U1'2 f12 = = M M max U12 f1'2

hay

U1' f1 ' M ' = U1 f1 M

Do âoï ta coï:

Trong thæûc tãú æïng duûng, thæåìng yãu cáöu mämen khäng âäøi, nãn ta coï :

U1' f1 ' = U1 f1

U1 = const f1

hay

Træåìng håüp yãu cáöu cäng suáút Pcå khäng âäøi, nghéa laì mämen tè lãû nghëch våïi táön säú, ta coï :

M1' f1 = ; M1 f1' Thãú vaìo trãn ta âæåüc :

U1' f' = 1 f1 U1 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 :

f=

1 1 = ; t1 + t 2 T

R C = R1

t1 t = R 1 1 = R 1ρ t1 + t 2 T

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.

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

7 M

U1

r2

CD1

r2+ rp1

r2+ rp2+rp1

IM s

rp 0 s1 s2 s3 s4 s5 (b)

(a)

1

3φ Id

Rcå

+ UC

IM

R

−

(c) 3φ

Id Tach

IM

Rcå

+ UC

R

−

(d) n n* Σ +

− +

Id

α

Σ

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

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 : U C = 1,35 s K D U • Âiãûn aïp ra cuía nghëch cáöu : U N = 1,35 K B U cos α W2 k dq 2 ; sKDU: âiãûn aïp ra cuía räto; KB : tè säú biãún aïp Våïi K D = W1k dq1 Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

8

U CD1 BA ÂC Bäü CL

Bäü NL

UCL

(a)

UNL

3φ Id (b)

Tach

+

+ UCL

IM

UNL

− − n n* Σ +

− − +

Id

α

Σ

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

Váûy, tæì caïc cäng thæïc trãn ta coï: s=−

KB cos α KD

våïi 900 < α < 1800 nãn cosα < 0

] R R^

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

1

Âaûi Hoüc Âaì Nàông - Træåìng Âaûi hoüc Baïch Khoa Khoa Âiãûn - Nhoïm Chuyãn män Âiãûn Cäng Nghiãûp

Giaïo trçnh Biãn soaûn:

MAÏY ÂIÃÛN 1 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.

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

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

b

M

1

2

3

x s =1

h

sâm

J

s 0

sâm

1

Hçnh 15.1 Sæû phán bäú tæì thäng taín vaì máût âäü doìng âiãûn åí räto khi khåíi âäüng

Hçnh 15.2 Âàûc tênh cå khi khåíi âäüng

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.

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

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 :

r2' = k r r2' r + r2' v x '2 = k x x '2 r + x '2 v trong âoï : r : kyï hiãûu nhoí chè raînh räto. v : kyï hiãûu nhoí chè vaình ngàõn maûch. k r : hãû säú tàng âiãûn tråí do hiãûu æïng màût ngoaìi.

k x : hãû säú giaím âiãûn khaïng taín do hiãûu æïng màût ngoaìi. Hãû säú kr vaì kx phuû thuäüc chiãöu cao qui âäøi ξ :

ξ = hr s trong âoï :

ρ ρ Cu

+ 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)

r1

&I1 &1 U

k x x '2 r + x '2 v k r r2' r + r2' v

x1

&I 0

& xm − I 2 '

1− s (k r r2' r + r2 v ' ) s

rm

Hçnh 15.3 Maûch âiãûn thay thãú âäüng cå räto raînh sáu

Bäüi säú doìng vaì bäüi säú mämen åí âiãûn aïp âënh mæïc : M max Ik = 4,5 ÷ 6 vaì = 1 ÷ 1,4 I âm M âm

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.

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

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 . x

s =1

J 0

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

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)

r1

&I1 &1 U

x’2kv

x1

&I0

xm

− &I'2

rm

&I ' 2 kâ x’2kâ

&I '2lv x’2lv

r’2kâ/s

r’2lv/s

Hçnh 15.5 Maûch âiãûn thay thãú âäüng cå khäng âäöng bäü räto hai läöng soïc

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

5

Doìng âiãûn : &I '2 = &I '2 kâ + &I '2lv Âiãûn khaïng taín: x’2kâ do tæì thäng taín Φtkâ æïng våïi doìng &I '2 kâ x’2lv do tæì thäng taín Φtlv æïng våïi doìng &I '2lv x’2kv do tæì thäng taín Φtkv æïng våïi doìng &I '2 kv Bäüi säú doìng âiãûn vaì mämen åí âäüng cå räto hai läöng soïc nàòm trong khoaíng: M max Ik = 4÷6; = 1,2 ÷ 2 M âm I âm

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 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).

M M âm

3 2 1

s

1.0

0.8

0.4.

0.2

Hçnh 15.6 Âàûc tênh M= f(s) cuía âäüng cå khäng âäöng bäü räto läöng

[ \

Khoa dien - dai hoc thanh do

0.6

2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4. 0.2 0

suu tam: [email protected]

1

Âaûi Hoüc Âaì Nàông - Træåìng Âaûi hoüc Baïch Khoa Khoa Âiãûn - Nhoïm Chuyãn män Âiãûn Cäng Nghiãûp

Giaïo trçnh Biãn soaûn:

MAÏY ÂIÃÛN 1 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 Chiãöu læûc âiãûn tæì

F&12 m

&I1

Tæì thäng räto

F&11m

ω1 p

ω1 p (a)

Ω

Tæì thäng stato

U∼ (b)

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.

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

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 : i1 = 2 I1 sin ωt

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: F = Fm sin ωt cos α

(16.1)

Ta phán stâ âáûp maûch naìy thaình hai stâ quay : jω t • Stâ quay thuáûn : F&11m e 1

− jω t • Stâ quay ngæåüc : F&12m e 1

Hai stâ quay naìy coï :

F1m 2 W1k dq1 I = F11m = F12 m = p 2 π

• Biãn âäü tæì træåìng âáûp quay: • Täúc âäü quay : + Soïng quay thuáûn : Ω1 =

ω1 cuìng chiãöu quay räto. p

+ Soïng quay ngæåüc : Ω 2 = −Ω1 ngæåüc chiãöu quay räto. So våïi räto coï hãû säú træåüt : Ω −Ω + Thuáûn : s1 = 1 =s Ω1 (−Ω1 ) − Ω + Ngæåüc : s 2 = = (2 − s ) ( −Ω1 ) Phæång trçnh cán bàòng stâ täøng : + Thuáûn : F& 01m = F& 11m + F& 21m sinh ra tæì caím B1m e j(ω t +α ) + Ngæåüc : F& 02m = F& 12m + F& 22m sinh ra tæì caím B 2 m e − j( ω t +α 1

1

1

Tæì caím täøng : ~ B = B1m e j( ω t +α ) + B 2 m e − j( ω t +α 1

1

1

2

räto seî taûo ra mämen quay ngæåüc M2 (hçnh16.2). Täøng âaûi säú hai mämen

Khoa dien - dai hoc thanh do

)

M

)

M1

hçnh thaình tæì træåìng quay Ellip r Tæì træåìng quay thuáûn B1 taïc duûng våïi doìng âiãûn räto seî taûo ra mämen quay thuáûn M1 (hçnh 16.2); Coìn tæì træåìng r quay ngæåüc B2 taïc duûng våïi doìng âiãûn

2

M s 0

1

2

M2 Hçnh 16.2 Mämen cuía âäüng cå khäng âäöng bäü mäüt pha

suu tam: [email protected]

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 B

&I1 = &I B

&I1

&I B1 = &I11 A

&I B2 = &I12

&I A1

&I A 2

&I A 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 &I1 = &I B , maïy näúi vaìo læåïi âiãûn coï âiãûn aïp & 1 . Ta coï : U

&I A = &I A1 + &I A 2 &I B = &I B1 + &I B2

(16.2a) (16.2b)

Våïi &I A1 ; &I B1 vaì &I A 2 ; &I B2 laì doìng thæï tæû thuáûn vaì ngæåüc, coìn : &I A1 = j&I B1 vaì &I A1 = − j&I B1 Giaíi hãû phæång trçnh (16.2a,b) ta tçm âæåüc : &I B1 = &I11 (&I B − j&I A ) / 2 = &I B / 2 vç &I A = 0 &I B2 = &I 21 (&I B + j&I A ) / 2 = &I B / 2 vç &I A = 0 Âiãûn aïp cuía mäüt pha : &1 =U &B =U & B1 + U & B2 = U & 11 + U & 12 U Biãøu diãùn âiãûn aïp thæï tæû thuáûn vaì ngæåüc theo doìng I vaì Z tæång æïng :

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

4

& B1 = U & 11 = &I11Z11 = &I1Z11 / 2 U & B2 = U & 12 = &I12 Z12 = &I1Z12 / 2 U

(16.3a) (16.3b)

Trong âoï : &I11 ; &I12 laì doìng âiãûn thæï tæû thuáûn vaì ngæåüc. Coìn Z11; Z12 laì täøng tråí thæï tæû thuáûn vaì ngæåüc. Vaì

r2' + jx ' 2 s r' våïi Z' 22 = 2 + jx ' 2 2−s

Z11 = Z1 + (Z −m1 + Z' −211 ) −1 våïi Z' 21 =

(16.4a)

Z12 = Z1 + (Z −m1 + Z' −221 ) −1

(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. &I1 r1/2

jx1/2

& 11 U

&I 01

&I '21 jx’2/2

rm/2 jxm/2

&1 U

&I 02

& 12 U

jxm/2 rm/2

r1/2

&I r 1 1

&I '22

jx1/2

x1

(a)

&I r1 1

0,5x’2

xm 2

&1 U

r2' 2.s r2' 2(2 − s ) jx’2/2

Chuï yï : r’2 = kr2 x’2 = kx2 k = kekI m 1= 2

x1

0,5r2' s

RT ZT XT

&1 U

0,5X’2

RN

xm 2 (b)

0,5r2'

ZN

XN

2−s (c)

Hçnh 16.4 Maûch âiãûn thay thãú gáön âuïng cuía âäüng cå khäng âäöng bäü mäüt pha

Trong âoï : Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

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 :

Z T = R T + jX T =

j0,5X m ( j0,5X '2 + 0,5R '2 / s )

Z N = R N + jX N =

0,5R '2 / s + j0,5(X m + X '2 ) j0,5X m [ j0,5X '2 + 0,5R '2 /( 2 − s )] 0,5R '2 /(2 − s ) + j0,5(X m + X '2 )

(16.5)

(16.6)

Cäng suáút âiãûn tæì (khe håí khäng khê) cuía tæì træåìng thæï tæû thuáûn vaì ngæåüc : PâtT = R T I12

(16.7)

PâtN = R N I12

(16.8)

Moment tæång æïng : MT =

PâtT Ω1

(16.9)

MN =

PâtN Ω1

(16.10)

I12 M = MT − M N = (R T − R N ) Ω1

(16.11)

Moment täøng laì :

Cäng suáút cå : PCå = MΩ

(16.12)

PCå = MΩ1 (1 − s )

(16.13)

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

6

PCå = I12 (R T − R N )(1 − s )

(16.14)

PCå = (PâtT − PâtN )(1 − s )

(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 : X1 = X’2 = 12,5Ω; R’2 = 11,5Ω; Xm = 250Ω; R1 = 10Ω; 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 :

Z T = R T + jX T = Z T = R T + jX T =

Z N = R N + jX N =

j0,5X m ( j0,5X '2 + 0,5R '2 / s ) 0,5R '2 / s + j0,5(X m + X '2 ) j0,5 × 250( j0,5 × 12,5 + 0,5 × 11,5 / 0,05) = 59 + 57,65 j 0,5 × 11,5 / 0,05 + j0,5(250 + 12,5)

j0,5X m [ j0,5X '2 + 0,5R '2 /( 2 − s )]

0,5R '2 /(2 − s ) + j0,5(X m + X '2 ) j0,5 × 250[ j0,5 × 12,5 + 0,5 × 11,5 /( 2 − 0,05)] Z N = R N + jX N = = 2,67 + 6,01 j 0,5 × 11,5 /( 2 − 0,05) + j0,5(250 + 12,5)

Täøng tråí vaìo tæång âæång : Ztâ = Z1 + ZT + ZN = 10 + 12,5j +59 + 57,65j +2,67 + 6,01j

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

7

= 71,67 + 76,16j = 104,6 ∠46,74o Ω. Doìng âiãûn vaìo stato : & 230∠0 o &I1 = U = = 2,2∠ − 46,74 o A o Z tâ 104,6∠46,74 Hãû säú cäng suáút : cosϕ = cos 46,74o = 0,685 60 × 60 Täúc âäü âäüng cå : n = (1 − s )n 1 = (1 − 0,05) = 1.710 vg/ph. 2 Cäng suáút cå : PCå = I12 (R T − R N )(1 − s ) = 2,22.(59-2,67).(1-0,05) = 259 W 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 : η =

P2 214 = = 0,617 = 61,7% P1 347.22

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 ...

CD I

K

M Cuäün chênh

NC

IP

& U

0

&I p

IC Np

Cuäün chênh Vaì cuäün phuû

&I c

&I

Mk s

Mâm 0

(a)

(b)

(c) 1

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)

Caïc pháön chênh cuía loaûi âäüng cå náöy cho trãn hçnh 16.5a, gäöm dáy quáún chênh N c (dáy quáún laìm viãûc), dáy quáún phuû (dáy quáún måí maïy N k ). Hai cuäün dáy náöy âàût lãûch nhau mäüt goïc 90o âiãûn trong khäng gian. Vaì räto läöng soïc.

Khoa dien - dai hoc thanh do

suu tam: [email protected]

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.

CD I

CD I

K

&I p

IP

IP

WC

C

IC

WC

C

IC

Wp

& U

0

&I

Wp

&I c (a)

(b)

Hçnh 16.6 Âäüng cå mäüt pha duìng tuû âiãûn. a) Tuû âiãûn måí maïy. b) Tuû âiãûn thæåìng træûc. c) Âäö thë vectå.

Khoa dien - dai hoc thanh do

(c)

suu tam: [email protected]

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 &I1 taûo nãn tæì thäng φ& ' qua pháön cæûc tæì khäng voìng ngàõn maûch vaì tæì thäng φ& '' qua pháön cæûc tæì coï voìng ngàõn maûch. Tæì thäng φ& '' caím æïng trong voìng ngàõn maûch sââ E& n , cháûm pha so våïi φ& '' mäüt goïc 900 (hçnh 16.7b) . Voìng ngàõn maûch coï âiãûn tråí vaì âiãûn khaïng nãn taûo ra doìng âiãûn &I cháûm pha so våïi E& mäüt goïc ϕn < 900. Doìng âiãûn &I taûo ra tæì thäng φ& vaì ta coï n n n n tæì thäng täøng qua pháön cæûc tæì coï voìng ngàõn maûch : φ& ∑ = φ& '' + φ& n φ& '

&I 1

φΣ

M

φ& ''

Mmax φΣ

ϕ 0

K φn

φ” φ’ (a)

E& n

ϕn

φ

&I n

0

φ& n (b)

s sth

1 (c)

Hçnh 16.7 Âäüng cå KÂ mäüt pha coï voìng ngàõn maûch åí cæûc tæì a) Cáúu taûo; b) Âäö thë vectå; c) Âàûc tênh mämen

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 φ& ' vaì φΣ 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 ... ] [ Khoa dien - dai hoc thanh do