Đồ án Thiết bị điều khiển, Kích từ máy phát đồng bộ

Khi máy phát điện làm việc, từ trường của cực từ rôto 0 cắt dây quấn stato cảm ứng ra sđđ E0 chậm pha so với từ thông 0 góc 900 (hình A-4a). Dây quấn stato nối với tải sẽ tạo nên dòng điện I cung cấp cho tải. Dòng điện I trong dây quấn stato tạo nên từ trường quay gọi là từ trường phần ứng quay đồng bộ với từ trường của cực từ 0. Góc lệch pha giữa E0 và I do tính chất của tải quyết định. Hình I-4a:pha = 0, E0 và I cùng pha. Dòng điện I sinh ra từ trường phần ứng cùng pha với dòng điện. Tác dụng của từ trường phần ứng lên từ trường cực từ 0 theo hướng ngang trục, làm méo từ trường cực từ, ta gọi phản ứng phần ứng ngang trục. Trường hợp tải thuần cảm(hình I-4b) góc lệch pha = 900, dòng điện I sinh ra từ trường phần ứng ngược chiều với 0 ta gọi là phản ứng phần ứng dọc trục khử từ, có tác dụng làm giảm từ trường tổng. Trường hợp tải thuần dung = -900(hìnhI-4c) dòng điện sinh ra từ trường phần ứng , cùng chiều với 0, ta gọi là phản ứng phần ứng dọc trục trợ từ, có tác dụng làmg tăng từ trường tổng. Trường hợp tải bất kỳ (hìnhI-4d) ta phân tích dòng điện I làm 2 thành phần : thành phần dọc trục Id = Isin và thành phần ngang trục Iq = Icos, dòng điện I sinh ra từ trường phần ứng vừa có tính chất ngang trục vừa có tính chất dọc trục trợ từ hoặc khử từ tuỳ theotính chất của tải có tính chất điện cảm hoặc có tính chất điện dung.

doc51 trang | Chia sẻ: ngtr9097 | Lượt xem: 1589 | Lượt tải: 1download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Thiết bị điều khiển, Kích từ máy phát đồng bộ, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Giíi thiÖu kh¸I qu¸t vÒ m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé xoay chiÒu& vÒ hÖ thèng kÝch tõ . Giíi thiÖu vÒ m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé xoay chiÒu: §Þnh nghÜa: M¸y ph¸t ®iÖn xoay chiÒu cã tèc ®é quay r«to n b»ng tèc ®é quay cña tõ tr­êng n1 gäi lµ m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé. ë chÕ ®é x¸c lËp m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé cã tèc ®é quay r«to lu«n kh«ng ®æi khi t¶i thay ®æi. CÊu t¹o m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé CÊu t¹o m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé gåm hai bé phËn chÝnh lµ xtato vµ r«to. Trªn h×nh I-1 vÏ mÆt c¾t ngang trôc m¸y. Trong ®ã 1: l¸ thÐp xtato; 2: d©y quÊn xtato; 3: l¸ thÐp r«to; 4: d©y quÊn r«to.        Xtato vµ Roto cña m¸y ®ång bé cùc Èn.    R«to cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé cùc tõ cùc låi. Nguyªn lÝ lµm viÖc cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé Cho dßng ®iÖn kÝch tõ (dßng ®iÖn mét chiÒu) vµo d©y quÊn kÝch tõ sÏ t¹o nªn tõ tr­êng r«to. Khi quay r«to b»ng ®éng c¬ s¬ cÊp, tõ tr­êng cña r«to sÏ c¾t d©y quÊn phÇn øng xtato vµ c¶m øng søc ®iÖn ®éng xoay chiÒu h×nh sin, cã trÞ sè hiÖu dông lµ: Eo = 4,44fW1kgq(o Trong ®ã: Eo , w1, kdq, (o : Søc ®iÖn ®éng pha, sè vßng d©y mét pha, hÖ sè d©y quÊn, tõ th«ng cùc tõ roto. NÕu r«to cã p ®«i cùc, khi r«to quay ®­îc mét vßng, s®® phÇn øng sÏ biÕn thiªn p chu kú. Do ®ã nÕu tèc ®é quay cña r«to lµ n (v/s), tÇn sè f cña s®® sÏ lµ: f = p.n D©y quÊn ba pha stato cã trôc lÖch nhau trong kh«ng gian mét gãc 1200 ®iÖn, cho nªn s®® c¸c pha lÖch nhau gãc pha 1200. Khi d©y quÊn stato nèi víi t¶i, trong c¸c sÏ cã dßng ®iÖn ba pha. Gièng nh­ ë m¸y ph¸t ®iÖn kh«ng ®ång bé, dßng ®iÖn ba pha trong ba d©y quÊn sÏ t¹o nªn tõ tr­êng quay, víi tèc ®é lµ n1 = 60f/p, ®óng b»ng tèc ®é n cña r«to. Do ®ã kiÓu m¸y ®iÖn nµy lµ m¸y ®iÖn ®ång bé. Ph¶n øng phÇn øng cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé Khi m¸y ph¸t ®iÖn lµm viÖc, tõ tr­êng cña cùc tõ r«to (0 c¾t d©y quÊn stato c¶m øng ra s®® E0 chËm pha so víi tõ th«ng (0 gãc 900 (h×nh A-4a). D©y quÊn stato nèi víi t¶i sÏ t¹o nªn dßng ®iÖn I cung cÊp cho t¶i. Dßng ®iÖn I trong d©y quÊn stato t¹o nªn tõ tr­êng quay gäi lµ tõ tr­êng phÇn øng ( quay ®ång bé víi tõ tr­êng cña cùc tõ (0. Gãc lÖch pha gi÷a E0 vµ I do tÝnh chÊt cña t¶i quyÕt ®Þnh. H×nh I-4a:pha ( = 0, E0 vµ I cïng pha. Dßng ®iÖn I sinh ra tõ tr­êng phÇn øng ( cïng pha víi dßng ®iÖn. T¸c dông cña tõ tr­êng phÇn øng ( lªn tõ tr­êng cùc tõ (0 theo h­íng ngang trôc, lµm mÐo tõ tr­êng cùc tõ, ta gäi ph¶n øng phÇn øng ngang trôc. Tr­êng hîp t¶i thuÇn c¶m(h×nh I-4b) gãc lÖch pha ( = 900, dßng ®iÖn I sinh ra tõ tr­êng phÇn øng ( ng­îc chiÒu víi (0 ta gäi lµ ph¶n øng phÇn øng däc trôc khö tõ, cã t¸c dông lµm gi¶m tõ tr­êng tæng. Tr­êng hîp t¶i thuÇn dung ( = -900(h×nhI-4c) dßng ®iÖn sinh ra tõ tr­êng phÇn øng (, cïng chiÒu víi (0, ta gäi lµ ph¶n øng phÇn øng däc trôc trî tõ, cã t¸c dông lµmg t¨ng tõ tr­êng tæng. Tr­êng hîp t¶i bÊt kú (h×nhI-4d) ta ph©n tÝch dßng ®iÖn I lµm 2 thµnh phÇn : thµnh phÇn däc trôc Id = Isin( vµ thµnh phÇn ngang trôc Iq = Icos(, dßng ®iÖn I sinh ra tõ tr­êng phÇn øng võa cã tÝnh chÊt ngang trôc võa cã tÝnh chÊt däc trôc trî tõ hoÆc khö tõ tuú theotÝnh chÊt cña t¶i cã tÝnh chÊt ®iÖn c¶m hoÆc cã tÝnh chÊt ®iÖn dung. Ph­¬ng tr×nh ®iÖn ¸p cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé cùc låi Khi m¸y ph¸t ®iÖn lµm viÖc, tõ tr­êng cùc tõ (0 sinh ra s®® E0 ë d©y quÊn stato.Khi cã t¶i sÏ cã dßng ®iÖn I vµ ®iÖn ¸p U trªn t¶i. Ta cã ph­¬ng tr×nh c©n b»ng ®iÖn ¸p cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé cùc låi: U = E0 - jidX­d - jidXt - jidX­q - jiqXt = E0 – jid(X­d + Xt) – jiq(X­q + Xt) Gäi X­q + Xt = Xd lµ ®iÖn kh¸ng ®ång bé däc trôc. X­q + Xt = Xq lµ ®iÖn kh¸ng ®ång bé ngang trôc, ta cã thÓ viÕt gän l¹i; U = E0 – jidXd - jiqXq Ph­¬ng tr×nh trªn t­¬ng øng víi ®å thÞ vect¬ ta thÊy gãc lÖch pha ®iÖn ¸p U vµ s®® E0 do t¶i quyÕt ®Þnh. §èi víi m¸yph¸t cùc Èn lµ tr­êng hîp ®Æc biÖt cña cùc låi X®b = X® = Xq gäi lµ ®iÖn kh¸ng ®ång bé X®b th× ph­¬ng tr×nh c©n b»ng ®iÖn ¸p cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé cùc Èn cã thÓ viÕt : U = E0 – jiX®b ®å thÞ vect¬ cña nã ®­îc vÏ trªn h×nh I-5b C«ng suÊt ®iÖn tõ cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé cùc låi C«ng suÊt t¸c dông: C«ng suÊt t¸c dông cña m¸y ph¸t cung cÊp cho t¶i lµ: P = mUIcos( Trong ®ã m lµ sè pha.Theo ®å thÞ vect¬ h×nh I-5a ta thÊy ( = ( - ( do ®ã: Ta cã c«ng suÊt ®iÖn tõ: P®t =  Ta nhËn thÊy c«ng suÊt ®iÖn tõ gåm hai thµnh phÇn(h×nhI-6) Thµnh phÇn  do dßng ®iÖnkÝch tõ t¹o nªn tû lÖ víi sin. §ã lµ thµnh phÇn c«ng suÊt chñ yÕu cña m¸y ph¸t. Thµnh phÇn , kh«ng phô thuéc vµo dßng ®iÖnkÝch tõ vµ chØ xuÊt hiÖn khi xd ( xq. §èi víi m¸y cùc Èn Xd = Xq thµnh phÇn nµy b»ng kh«ng. §Æc tÝnh P = f(() gäi lµ ®Æc tÝnh gãc c«ng suÊt. M¸y ph¸t lµm viÖc æn ®Þnh khi ( trong kho¶ng 0 ( (/2; khi t¶i ®Þnh møc ( = 200 ( 300. §iÒu chØnh c«ng suÊt t¸c dông. M¸y ph¸t biÕn ®æi c¬ n¨ng thµnh ®iÖn n¨ng, v× thÕ muèn ®iÒu chØnh c«ng suÊt t¸c dông P, ph¶i ®iÒu chØnh c«ng suÊt c¬ cña ®éng c¬ s¬ cÊp (tuabin h¬i hoÆc tuabin khÝ v.v...) C«ng suÊt ph¶n kh¸ng: C«ng suÊt ph¶n kh¸ng cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé lµ: Q = mUIsin( = mUIsin((-() = m[UIsin( cos( - UIcos(sin(]  §iÒu chØnh c«ng suÊt ph¶n kh¸ng. Tõ biÓu thøc c«ng su¸t ph¶n kh¸ng trªn  Gi÷ U, f vµ P kh«ng ®æi th×: Khi Q < 0 (E0cos( <U) nghÜa lµ m¸y kh«ng ph¸t c«ng suÊt ph¶n kh¸ng, mµ nhËn c«ng suÊt ph¶n kh¸ng cña l­íi ®iÖn ®Ó t¹o ra tõ tr­êng, m¸y thiÕu kÝch tõ. Khi Q > 0 (E0cos( > U) m¸y ph¸t c«ng suÊt ph¶n kh¸ng cung cÊp cho t¶i, m¸y qu¸ kÝch tõ. Nh×n c¸c c«ng thøc trªn, muèn thay ®æi c«ng suÊt ph¶n kh¸ng, ph¶i thay ®æi E0, nghÜa lµ ph¶i ®iÒu chØnh dßng ®iÖn kÝch tõ. Muèn t¨ng c«ng suÊt ph¶n kh¸ng ph¸t ra, ph¶i t¨ng kÝch tõ. §Æc tÝnh ngoµi vµ ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh §Æc tÝnh ngoµi cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé: §Æc tÝnh ngoµi cña m¸y ph¸t ®iÖn lµ quan hÖ ®iÖn ¸p U trªn cùc m¸y ph¸t vµ dßng ®iÖn t¶i I khi tÝnh chÊt t¶i kh«ng ®æi (cos(t = const) tÇn sè vµ dßng ®iÖn kÝch tõ m¸y ph¸t kh«ng ®æi. Tõ ph­¬ng tr×nh c©n b»ng ®iÖn ¸p (I-5), ta vÏ ®å thÞ vect¬ m¸y ph¸t øng víi c¸c lo¹i t¶i kh¸c nhau. Ta thÊy khi t¶i t¨ng, ®èi víi t¶i c¶m vµ trë, ®iÖn ¸p gi¶m (t¶i c¶m ®iÖn ¸p gi¶m nhiÒu h¬n), ®èi víi t¶i dung ®iÖn ¸p t¨ng. B»ng ®å thÞ ta thÊy r»ng, ®iÖn ¸p m¸y ph¸t phô thuéc vµo dßng ®iÖn vµ ®Æc tÝnh cña t¶i. H×nh I-7a vÏ ®Æc tÝnh ngoµi cña m¸y ph¸t khi Ikt = const(E0 = const) vµ cos(t kh«ng ®æi, øng víi c¸c hÖ sè c«ng suÊt kh¸c nhau. Khi t¶i cã tÝnh chÊt c¶m ph¶n øng phÇn øng däc trôc khö tõ lµm tõ th«ng tæng gi¶m do ®ã ®Æc tÝnh ngoµi dèc h¬n t¶i ®iÖn trë. §Ó gi÷ ®iÖn ¸p U b»ng ®Þnh møc, ph¶i thay ®æi E0 b»ng c¸ch ®iÒu chØnh dßng ®iÖn kÝch tõ vÏ trªn h×nh I-7b. §é biÕn thiªn ®iÖn ¸p ®Çu cùc cña m¸y ph¸t khi lµm viÖc ®Þnh møc so víi khi kh«ng t¶i x¸c ®Þnh nh­ sau:  §é biÕn thiªn ®iÖn ¸p (U( cña m¸y ph¸t ®ång bé cã thÓ ®¹t ®Õn vµi chôc phÇn tr¨m v× ®iÖn kh¸ng ®ång bé X®b kh¸ lín. §Æc tÝnh ®iÒu chØnh: §Æc tÝnh ®iÒu chØnh lµ quan hÖ gi÷a dßng ®iÖn kÝch tõ vµ dßng ®iÖn t¶i khi: U = U®m = const. H×nh I-7.c vÏ ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh cña m¸y ph¸t ®ång bé víi c¸c hÖ sè c«ng suÊt kh¸c nhau. §­êng ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh cho biÕt h­íng ®iÒu chØnh ikt cña m¸y ph¸t ®ång bé ®Ó gi÷ ®iÖn ¸p U ë ®Çu m¸y ph¸t kh«ng ®æi. VÝ dô, t¶i c¶m khi I t¨ng, t¸c dông khö tõ cña ph¶n øng phÇn øng t¨ng dÉn ®Õn U gi¶m. §Ó gi÷ cho U = const ph¶i t¨ng ikt . Ng­îc l¹i ë t¶i cã tÝnh dung khi I t¨ng muèn U = const ta ph¶i gi¶m ikt . §Æc tÝnh t¶i §Æc tÝnh t¶i lµ quan hÖ gi÷a ®iÖn ¸p ®Çu cùc m¸y ph¸t víi dßng kÝch tõ khi dßng ®iÖn t¶i I = const, cos(=const vµ f = f®m . Víi c¸c trÞ sè kh¸c nhau cña I vµ cos( sÏ cã c¸c ®Æc tÝnh t¶i kh¸c nhau. H×nh I-8 tr×nh bµy c¸c ®­êng ®Æc tÝnh t¶i øng víi c¸c gi¸ trÞ cña dßng t¶i I cña m¸y ph¸t ®ång bé. HÖ thèng kÝch tõ m¸y ph¸t Kh¸i niÖm chung HÖ thèng kÝch tõ cã nhiÖm vô cung cÊp dßng ®iÖn mét chiÒu cho c¸c cuén d©y kÝch thÝch cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé. Dßng kÝch thÝch ph¶i cã kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh ®­îc ®Ó ®¶m b¶o chÕ ®é lµm viÖc lu«n æn ®Þnh, kinh tÕ cña m¸y ph¸t ®iÖn víi chÊt l­îng ®iÖn n¨ng cao. Trong chÕ ®é lµm viÖc b×nh th­êng, ®iÒu chØnh dßng kÝch tõ sÏ ®iÒu chØnh ®­îc ®iÖn ¸p ®Çu cùc m¸y ph¸t, vµ thay ®æi l­îng c«ng suÊt ph¶n kh¸ng ph¸t vµo l­íi. §å thÞ ®iÖn ¸p kÝch thÝch c­ìng bøc t¨ng theo quy luËt hµm mò. Uf(t) = Ufgh – ( Ufgh - Uf®m ) e-t/ Te ( * ) Te – h»ng sè thêi gian cña hÖ thèng kÝch tõ Ufgh - ®iÖn ¸p kÝch tõ giíi h¹n Uf®m - ®iÖn ¸p kÝch tõ ®Þnh møc Ph©n lo¹i vµ ®Æc ®iÓm cña mét sè hÖ thèng kÝch tõ HÖ thèng kÝch tõ cã thÓ chia lµm bèn nhãm chÝnh: HÖ thèng kÝch tõ dïng m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu HÖ thèng kÝch tõ dïng m¸y ph¸t ®iÖn xoay chiÒu vµ chØnh l­u HÖ thèng kÝch tõ dïng ®iÖn xoay chiÒu vµ chØnh l­u cã ®iÒu khiÓn. HÖ thèng kÝch tõ dïng b¨m ¸p mét chiÒu. HÖ thèng kÝch tõ dïng m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu Trªn h×nh II-2 lµ s¬ ®å hÖ thèng kÝch tõ dïng m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu. §Ó ®iÒu chØnh dßng kÝch tõ If ta thay ®æi dßng ®iÖn kÝch tõ trong c¸c cuén kÝch tõ cña m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu. BiÕn trë R®c cho phÐp ®iÒu chØnh b»ng tay dßng ®iÖn trong cuén d©y kÝch tõ chÝnh C1. Khi T§K lµm viÖc, dßng ®iÖn trong c¸c cuén C2 vµ C3 ®­îc ®iÒu chØnh tù ®éng. VÝ dô dßng trong cuén C2 ®iÒu chØnh øng víi chÕ ®é lµm viÖc b×nh th­êng, C2 øng víi chÕ ®é kÝch thÝch c­ìng bøc. N¨ng l­îng vµ tÝn hiÖu ®iÒu chØnh cung cÊp cho T§K ®­îc nhËn qua m¸y biÕn dßng vµ m¸y biÕn ¸p phÝa ®Çu cùc cña m¸y ph¸t ( cã khi lÊy tõ phÝa cao ¸p cña m¸y biÕn ¸p t¨ng ). M¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu trong hÖ thèng kÝch tõ còng cã thÓ ®­îc kÝch thÝch ®éc lËp. Khi ®ã mét m¸y ph¸t ®iÖn xoay chiÒu nhá h¬n sÏ ®­îc dïng lµm nguån cung cÊp cho cuén d©y C1 cña m¸y ph¸t ®iÖn kÝch thÝch chÝnh. C¸c ph­¬ng ph¸p quay m¸y ®iÖn kÝch thÝch. Nh­îc ®iÓm chung cña hÖ thèng kÝch tõ dïng m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu lµ h»ng sè thêi gian Te lín ( 0,3 ( 0,6 ) gi©y vµ giíi h¹n ®iÒu chØnh kh«ng cao (Ufgh ( 2 ). Ngoµi ra do cã vµnh gãp vµ chæi ®iÖn c«ng suÊt chÕ t¹o bÞ h¹n chÕ. HÖ thèng kÝch tõ dïng m¸y ph¸t ®iÖn xoay chiÒu vµ chØnh l­u HÖ thèng kÝch tõ d¹ng nµy cã hai lo¹i chÝnh: Dïng m¸y ph¸t ®iÖn xoay chiÒu tÇn sè cao vµ m¸y ph¸t ®iÖn xoay chiÒu kh«ng vµnh tr­ît. ¦u ®iÓm cña m¸y ph¸t ®iÖn xoay chiÒu tÇn sè cao, dßng ®iÖn mét chiÒu sau khi qua chØnh l­u cã chÊt l­îng æn ®Þnh ( ®é b»ng ph¼ng cao ), thiÕt bÞ cã kÝch th­íc nhá, ngoµi ra thiÕt bÞ lµm viÖc víi tÇn sè cao cßn cã kh¶ n¨ng chèng ®­îc nhiÔu c«ng nghiÖp. M¸y ph¸t ®iÖn xoay chiÒu tÇn sè cao ®­îc chÕ t¹o theo kiÓu c¶m øng. R«to kh«ng cã cuén d©y, cuén d©y kÝch tõ ®­îc ®Æt ë phÇn tÜnh. Tõ th«ng thay ®æi lµ nhê vµo kÕt cÊu r¨ng r·nh cña r«to. Dßng ®iÖn nµy qua bé chØnh l­u ba pha CL biÕn ®æi thµnh dßng mét chiÒu. H×nh II-4 tr×nh bµy s¬ ®å hÖ thèng kÝch tõ dïng MP§ xoay chiÒu tÇn sè cao vµ chØnh l­u. Cuén kÝch tõ chÝnh C1 cña m¸y ph¸t ®iÖn ( MP§ ) kÝch thÝch th­êng ®­îc nèi nèi tiÕp víi cuén kÝch tõ Cf cña m¸y ph¸t. C¸c cuén kÝch tõ phô C2 vµ C3 ®­îc cung cÊp vµ ®iÒu chØnh qua thiÕt bÞ T§K víi n¨ng l­îng nhËn tõ phÝa ®Çu cùc cña MP§ ®ång bé ( qua BU vµ BI ). Dïng MP§ xoay chiÒu tÇn sè cao lµm nguån cung cÊp, hÖ thèng kÝch tõ cã thÓ chÕ t¹o ®­îc víi c«ng suÊt kh¸ lín vµ cã thÓ ¸p dông cho c¸c m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé cã c«ng suÊt tõ (100–300)MW. H¹n chÕ c«ng suÊt trong tr­êng hîp nµy chñ yÕu vÉn do tån t¹i vµnh tr­ît vµ chæi ®iÖn. Ph­¬ng ph¸p nµy cßn cã nh­îc ®iÓm lµ h»ng sè thêi gian Te lín vµ Ufgh nhá. §Ó t¨ng c«ng suÊt kÝch tõ lªn n÷a ng­êi ta ¸p dông hÖ thèng kÝch tõ kh«ng vµnh tr­ît ( h×nh B-5 ) HÖ thèng kÝch tõ nµy sö dông mét m¸y ph¸t ®iÖn xoay chiÒu ba pha quay cïng trôc víi MP§ chÝnh lµm nguån cung cÊp cho cuén kÝch tõ MP§ ®ång bé chÝnh. M¸y ph¸t ®iÖn xoay chiÒu cho kÝch tõ cã kÕt cÊu ®Æc biÖt: Cuén kÝch tõ ®Æt ë stato, cuén d©y ba pha ®Æt ë r«to. Dßng ®iÖn xoay chiÒu ba pha t¹o ra tõ m¸y tõ m¸y kÝch thÝch ®­îc chØnh l­u thµnh dßng ®iÖn mét chiÒu nhê mét bé chØnh l­u c«ng suÊt lín g¾n ngay trªn trôc r«to cña m¸y ph¸t. Nhê vËy, cuén d©y kÝch tõ cña m¸y ph¸t ®iÖn chÝnh Cf nhËn ngay ®­îc dßng ®iÖn mét chiÒu mµ kh«ng cÇn vµnh tr­ît vµ chæi ®iÖn. §Ó cung cÊp nguån cho cuén d©y kÝch tõ cña m¸y ph¸t kÝch thÝch (®Æt ë stato ) dïng bé chØnh l­u cã ®iÒu khiÓn, nguån cung cÊp cho nã cã thÓ lÊy tõ mét m¸y ph¸t xoay chiÒu tÇn sè cao hoÆc tõ nguån ®iÖn xoay chiÒu bÊt kú. T¸c ®éng cña T§K ®­îc ®Æt trùc tiÕp vµo cöa ®iÒu khiÓn cña bé chØnh l­u cÊp ®iÖn cho cuén kÝch tõ cña m¸y ph¸t kÝch, lµm thay ®æi dßng kÝch tõ t­¬ng øng víi môc ®Ých ®iÒu chØnh. ¦u ®iÓm cña ph­¬ng ph¸p nµy lµ n©ng cao ®­îc c«ng suÊt chÕ t¹o cña m¸y ph¸t ®iÖn v× kh«ng cã chæi than vµ vµnh tr­ît. H»ng sè thêi gian kÝch tõ Te kh¸ nhá kho¶ng ( 0,1 – 0,15 )gi©y, ®iÖn ¸p kÝch thÝch giíi h¹n Ufgh t­¬ng ®èi lín. Tuy nhiªn nã cã nh­îc ®iÓm lµ chÕ t¹o phøc t¹p, gi¸ thµnh thiÕt bÞ ®¾t tiÒn. HÖ thèng kÝch tõ dïng chØnh l­u cã ®iÒu khiÓn Gi¶m thËt nhá h»ng sè thêi gian kÝch tõ Te lµ mét yªu cÇu kü thuËt quan träng xuÊt ph¸t tõ c¸c bµi to¸n ®¶m b¶o ®é æn ®Þnh vµ chÊt l­îng ®iÖn n¨ng. H»ng sè thêi gian Te ®­îc x¸c ®Þnh lµ h»ng sè thêi gian t­¬ng ®­¬ng cña tÊt c¶ c¸c kh©u, tõ tÝn hiÖu ra cña bé T§K ®Õn ®iÖn ¸p kÝch tõ Uf cña m¸y ph¸t ®ång bé vµ th­êng kh¸ lín do qu¸n tÝnh ®iÖn tõ cña m¸y ph¸t kÝch thÝch. VËy nÕu t¸c ®éng cña T§K trùc tiÕp vµo ®iÖn ¸p kÝch thÝch Uf th× h»ng sè thêi gian Te sÏ gi¶m ®i nhiÒu. VÊn ®Ò nµy ®· ®­îc gi¶i quyÕt khi xuÊt hiÖn c¸c lo¹i chØnh l­u ®iÒu khiÓn c«ng suÊt lín (sö dông Tiristor ... ). S¬ ®å hÖ thèng kÝch tõ trë nªn ®¬n gi¶n ( h×nh II-6 ). N¨ng l­îng cung cÊp cho cuén d©y kÝch thÝch cña MP§ ®ång bé cã thÓ tõ mét m¸y ph¸t ®iÖn xoay chiÒu ba pha cã tÇn sè tõ ( 50 – 500 )Hz, hoÆc tõ l­íi ®iÖn tõ dïng. Trong m¹ch chØnh l­u cã ®iÒu khiÓn, ngoµi ®iÒu kiÖn thuËn chiÒu cña ®iÖn ¸p trªn chØnh l­u, cßn ®ßi hái mét tÝn hiÖu ( dßng ®iÖn ) xuÊt hiÖn trªn cùc ®iÒu khiÓn th× bé chØnh l­u míi cho phÐp dÉn dßng qua. Th­êng ng­êi ta ¸p dông chØnh l­u ba pha cã ®iÒu khiÓn trong c¸c hÖ thèng kÝch tõ. Tèc ®é ®iÒu chØnh cña hÖ thèng nµy nhanh, cã thÓ coi nh­ t¸c ®éng tøc thêi vµo ®iÖn ¸p kÝch tõ. H»ng sè thêi gian chØ cßn kho¶ng Te = ( 0,02 – 0,04 )gi©y. Do ­u ®iÓm cña hÖ thèng kÝch tõ lo¹i nµy, chóng ®­îc ¸p dông trong c¸c m¸y ph¸t ®iÖn c«ng suÊt trung b×nh vµ lín cã yªu cÇu cao vÒ chÊt l­îng ®iÒu chØnh. HÖ thèng kÝch tõ dïng b¨m ¸p mét chiÒu cã ®iÒu khiÓn. S¬ ®å m¹ch ®éng lùc b¨m ¸p mét chiÒu. S¬ ®å ®iÖn ¸p & dßng ®iÖn ®èi víi t¶i c¶m. Khi ta ®iÒu chØnh gãc më cña Tiristor (() vµ ®iÒu chØnh thêi gian chu kú (T) ta ®iÖn chØnh ®­îc dßng ®iÖn t¶I thay ®æi .dßng ®iÖn nµy cung cÊp cho cuén kÝch tõ cña m¸y ph¸t. §Æc ®iÓm: §©y lµ s¬ ®å míi cã ®é ®iÒu chØnh cña hÖ thèng nhanh, cã thÓ coi nh­ t¸c ®éng tøc thêi vµo ®iÖn ¸p kÝch tõ. Bªn c¹nh ®ã sù ®ãng c¸c van cßn gÆp nhiÒu khã kh¨n, m¹ch ®iÒu khiÓn phøc t¹p do ®ã ch­a ®­îc sö dông réng r·i. Chän s¬ ®å m¹ch ®éng lùc. I. Tãm t¾t lý thuyÕt §Ó cÊp nguån cho t¶i mét chiÒu, chóng ta cÇn thiÕt kÕ c¸c bé chØnh l­u víi môc ®Ých biÕn ®æi n¨ng l­îng ®iÖn xoay chiÒu thµnh mét chiÒu. C¸c lo¹i bé biÕn ®æi nµy cã thÓ lµ chØnh l­u kh«ng ®iÒu khiÓn vµ chØnh l­u cã ®iªu khiÓn. Víi môc ®Ých gi¶m c«ng suÊt v« c«ng, ng­êi ta th­êng m¾c song song ng­îc víi t¶i mét chiÒu mét diod (lo¹i s¬ ®å nµy ®­îc gäi lµ s¬ ®å cã diod ng­îc). Trong c¸c s¬ ®å chØnh l­u cã diod ng­îc, khi cã vµ kh«ng cã ®iÒu khiÓn, n¨ng l­îng ®­îc truyÒn tõ phÝa l­íi xoay chiÒu sang mét chiÒu, nghÜa lµ c¸c lo¹i chØnh l­u ®ã chØ cã thÓ lµm viÖc ë chÕ ®é chØnh l­u. C¸c bé chØnh l­u cã ®iÒu khiÓn, kh«ng diod ng­îc cã thÓ trao ®æi n¨ng l­îng theo c¶ hai chiÒu. Khi n¨ng l­îng truyÒn tõ l­íi xoay chiÒu sang t¶i mét chiÒu, bé nguån lµm viÖc ë chÕ ®é chØnh l­u, khi n¨ng l­îng truyÒn theo chiÒu ng­îc l¹i (nghÜa lµ tõ phÝa t¶i mét chiÒu vÒ l­íi xoay chiÒu) th× bé nguån lµm viÖc ë chÕ ®é nghÞch l­u tr¶ n¨ng l­îng vÒ l­íi. Theo d¹ng nguån cÊp xoay chiÒu, chóng ta cã thÓ chia chØnh l­u thµnh mét hay ba pha. C¸c th«ng sè quan träng cña s¬ ®å chØnh l­u lµ: dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p t¶i; dßng ®iÖn ch¹y trong cuén d©y thø cÊp biÕn ¸p; sè lÇn ®Ëp m¹ch trong mét chu kú. Dßng ®iÖn ch¹y trong cuén d©y thø cÊp biÕn ¸p cã thÓ lµ mét chiÒu, hay xoay chiÒu, cã thÓ ph©n lo¹i thµnh s¬ ®å cã dßng ®iÖn biÕn ¸p mét chiÒu hay xoay chiÒu. Sè lÇn ®Ëp m¹ch trong mét chu kú lµ quan hÖ cña tÇn sè sãng hµi thÊp nhÊt cña ®iÖn ¸p chØnh l­u víi tÇn sè ®iÖn ¸p xoay chiÒu. Theo h×nh d¹ng c¸c s¬ ®å chØnh l­u, víi chuyÓn m¹ch tù nhiªn, nguån cÊp xoay chiÒu ba pha chóng ta cã thÓ ph©n lo¹i chØnh l­u thµnh c¸c lo¹i s¬ ®å sau: II-1. ChØnh l­u tia ba pha. H×nh 2.1. ChØnh l­u tia ba pha a. S¬ ®å ®éng lùc; b- Gi¶n ®å ®­êng c¸c cong khi gãc më ( = 300 t¶i thuÇn trë; c- Gi¶n ®å c¸c ®­êng cong khi ( = 600 c¸c ®­êng cong gi¸n ®o¹n. Khi biÕn ¸p cã ba pha ®Êu sao ( ( ) trªn mçi pha A,B,C ta nèi mét van nh­ h×nh 2.1.a, c¸c catod ®Êu chung cho ta ®iÖn ¸p d­¬ng cña t¶i, cßn trung tÝnh biÕn ¸p sÏ lµ ®iÖn ¸p ©m. Ba pha ®iÖn ¸p A,B,C dÞch pha nhau mét gãc lµ 1200 theo c¸c ®­êng cong ®iÖn ¸p pha, chóng ta cã ®iÖn ¸p cña mét pha d­¬ng h¬n ®iÖn ¸p cña hai pha kia trong kho¶ng thêi gian 1/3 chu kú ( 1200 ). Tõ ®ã thÊy r»ng, t¹i mçi thêi ®iÓm chØ cã ®iÖn ¸p cña mét pha d­¬ng h¬n hai pha kia. Nguyªn t¾c më th«ng vµ ®iÒu khiÓn c¸c van ë ®©y lµ khi anod cña van nµo d­¬ng h¬n van ®ã míi ®­îc kÝch më. Thêi ®iÓm hai ®iÖn ¸p cña hai pha giao nhau ®­îc coi lµ gãc th«ng tù nhiªn cña c¸c van b¸n dÉn. C¸c Tiristior chØ ®­îc më th«ng víi gãc më nhá nhÊt t¹i thêi ®iÓm gãc th«ng tù nhiªn (nh­ vËy trong chØnh l­u ba pha, gãc më nhá nhÊt ( = 00 sÏ dÞch pha so víi ®iÖn ¸p pha mét gãc lµ 300). Theo h×nh 2.1.b,c t¹i mçi thêi ®iÓm nµo ®ã chØ cã mét van dÉn, nh­ vËy mçi van dÉn th«ng trong 1/3 chu kú nÕu ®iÖn ¸p t¶i liªn tôc ( ®­êng cong I1,I1,I3 trªn h×nh 2.1.b), cßn nÕu ®iÖn ¸p t¶i gi¸n ®o¹n th× thêi gian dÉn th«ng cña c¸c van nhá h¬n. Tuy nhiªn trong c¶ hai tr­êng hîp dßng ®iÖn trung b×nh cña c¸c van ®Òu b»ng 1/3.Id. Trong kho¶ng thêi gian van dÉn dßng ®iÖn cña van b»ng dßng ®iÖn t¶i, trong kho¶ng van kho¸ dßng ®iÖn van b»ng 0. §iÖn ¸p cña van ph¶i chÞu b»ng ®iÖn d©y gi÷a pha cã van kho¸ víi pha cã van ®ang dÉn. VÝ dô trong kho¶ng t2 ( t3 van T1 kho¸ cßn T2 dÉn do ®ã van T1 ph¶i chÞu mét ®iÖn ¸p d©y UAB, ®Õn kho¶ng t3 ( t4 c¸c van T1, T2 kho¸, cßn T3 dÉn lóc nµy T1 chÞu ®iÖn ¸p d©y UAC. Khi t¶i thuÇn trë dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p t¶i liªn tôc hay gi¸n ®o¹n phô thuéc gãc më cña c¸c Tiristor. NÕu gãc më Tiristor nhá h¬n ( ( 300, c¸c ®­êng cong Ud, Id liªn tôc, khi gãc më lín h¬n ( ( 300 ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn t¶i gi¸n ®o¹n (®­êng cong Ud, Id trªn h×nh 2.1c). H×nh 2.2. §­êng cong ®iÖn ¸p t¶i khi gãc më ( ( 600 víi a.- t¶i thuÇn trë, b.- t¶i ®iÖn c¶m. Khi t¶i ®iÖn c¶m (nhÊt lµ ®iÖn c¶m lín) dßng ®iÖn, ®iÖn ¸p t¶i lµ c¸c ®­êng cong liªn tôc, nhê n¨ng l­îng dù tr÷ trong cuén d©y ®ñ lín ®Ó duy tr× dßng ®iÖn khi ®iÖn ¸p ®æi dÊu, nh­ ®­êng cong nÐt ®Ëm trªn h×nh 2.2b (t­¬ng tù nh­ vËy lµ ®­êng cong Ud trªn h×nh 2.1b). Trªn h×nh 2.2 m« t¶ mét vÝ dô so s¸nh c¸c ®­êng cong ®iÖn ¸p t¶i khi gãc më ( ( 600 t¶i thuÇn trë h×nh 2.2 a vµ t¶i ®iÖn c¶m h×nh 2.2 b TrÞ sè ®iÖn ¸p trung b×nh cña t¶i sÏ ®­îc tÝnh nh­ c«ng thøc (2-1) nÕu ®iÖn ¸p t¶i liªn tôc, khi ®iÖn ¸p t¶i gi¸n ®o¹n (®iÓn h×nh khi t¶i thuÇn trë vµ gãc më lín) ®iÖn ¸p t¶i ®­îc tÝnh: Trong ®ã; Udo = 1,17.U2f. ®iÖn ¸p chØnh l­u tia ba pha khi van la diod. U2f - ®iÖn ¸p pha thø cÊp biÕn ¸p. So víi chØnh l­u mét pha, th× chØnh l­u tia ba pha cã chÊt l­îng ®iÖn mét chiÒu tèt h¬n, biªn ®é ®iÖn ¸p ®Ëp m¹ch thÊp h¬n, thµnh phÇn sãng hµi bËc cao bÐ h¬n, viÖc ®iÒu khiÓn c¸c van b¸n dÉn trong tr­êng hîp nµy còng t­¬ng ®èi ®¬n gi¶n. Víi viÖc dßng ®iÖn mçi cuén d©y thø cÊp lµ dßng mét chiÒu, nhê cã biÕn ¸p ba pha ba trô mµ tõ th«ng lâi thÐp biÕn ¸p lµ tõ th«ng xoay chiÒu kh«ng ®èi xøng lµm cho c«ng suÊt biÕn ¸p ph¶i lín , nÕu ë ®©y biÕn ¸p ®­îc chÕ t¹o tõ ba biÕn ¸p mét pha th× c«ng suÊt c¸c biÕn ¸p cßn lín h¬n nhiÒu. Khi chÕ t¹o biÕn ¸p ®éng lùc c¸c cuén d©y thø cÊp ph¶i ®­îc ®Êu ( víi d©y trung tÝnh ph¶i lín h¬n d©y pha v× theo s¬ ®å h×nh 2.1. a th× d©y trung tÝnh chÞu dßng ®iÖn t¶i. II-2. ChØnh l­u tia s¸u pha H×nh 2.3. ChØnh l­u tia s¸u pha.