Luận Văn Nghiên cứu mô phỏng hệ thống điều khiển máy phát điện đồng bộ

Đồ án tốt nghiệp năm 2013
Đề tài: Nghiên cứu mô phỏng hệ thống điều khiển máy phát điện đồng bộ


ỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay ở Việt Nam nói riêng và thế giới nói chung nhu cầu về năng
lượng điện ngày một tăng cao trong đó các nhà máy điện sử dụng nguồn năng
lượng truyền thống như thủy điện nhiệt điện là các dạng năng lượng đang
ngày càng cạn kiệt và gây mất cân bằng sinh thái ô nhiễm môi trường. Nguồn
điện năng khai thác từ các nhà máy nguyên tử có chi phí lớn và cũng tiềm ẩn
nguy cơ gây mất an toàn. Bởi vậy việc sử dụng nguồn năng lượng sạch có khả
năng tái tạo như năng lượng gió, năng lượng mặt trời là một xu hướng đang được
phát triển mạnh trên thế giới.Tuy nhiên nguồn năng lượng mặt trời cũng đang
trong giai đoạn phát triển và mới chỉ được thực hiện với công suất nhỏ.Do vậy
việc sử dụng nguồn năng lượng tái tạo từ gió đang ngày càng được phát triển ở
nhiều quốc gia trên toàn cầu.
: “Nghiên cứu mô phỏng hệ thống
điều khiển máy phát điện đồng bộ”
Trong quá trình làm đồ án, được sự giúp đỡ hướng dẫn nhi


CHƯƠNG 1.
NGUYÊN LÝ VÀ CẤU TẠO MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ 3 PHA
1.1. KHÁI QUÁT VỀ MÁY ĐIỆN
1.1.1. Khái niệm
Máy điện là thiết bị điện từ, nguyên lý làm việc dựa vào hiện tượng cảm ứng
điện từ. Máy điện dùng để biến đổi dạng năng lượng như cơ năng thành điện năng
và ngược lại.Hoặc dùng để biến đổi thông số như điện áp hoặc dòng điện.
1.1.2. Cấu tạo máy điện
Các phần tử cấu trúc của máy điện có thể chia thành:
a. Mạch điện b. Mạch từ
c. Các phần tử cơ khí d.Phần làm mát máy.
Người ta cũng còn có thể chia ra phần quay (rô to) và phần tĩnh (stato).
Ngoài 2 phần cơ bản là mạch điện và mạch từ, người ta còn dùng các phần cơ
khí phụ như: màng che, vỏ, nắp ổ bi để đảm bảo cho người sử dụng không chạm
vào các phần quay hoặc các phần mang điện trong khi làm việc v à ngăn cản
không cho các vật rắn, nước lọt vào trong máy hoặc để các tia lửa lọt ra ngoài.
Cách làm trên gọi là bảo vệ.
1.2. MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ
1.2.1. Khái niệm
Máy điện đồng bộ là loại máy điện xoay chiều có tốc độ quay của rô to bằng
tốc độ từ trường quay. Hầu hết các máy điện đồng bộ làm việc như máy phát có tần
số 50 Hz hoặc 60Hz. Máy điện đồng bộ cũng có thể làm việc như động cơ đồng bộ
công xuất lớn. Máy điện đồng bộ còn được dùng làm máy bù đồng bộ nhằm cải
thiện hệ số công suất của lưới điện một xí nghiệp hay một nhà máy.
1.2.2. Cấu tạo
Cấu tạo của máy phát đồng bộ về nguyên lý thì có thể đặt phần cảm ở roto
và phần ứng ở stator hoặc ngược lại. Tuy nhiên, thực tế các máy phát điện đồng
bộ luôn chọn phần cảm ( phần tạo ra từ trường chính) nằm trên roto còn phần
ứng (phần tạo nên sức điện động cung cấp dòng điện cho phụ tải) đặt trên stato,
lý do chủ yếu là với các máy điện có công suất lớn việc dẫn điện ba pha từ rotor
ra ngoài cung cấp cho phụ tải gặp rất nhiều phiền phức khi phải thông qua vành
trượt, chổi than. Như vậy, trong thực tế hầu hết các máy phát đồng bộ stator
đóng vai trò phần ứng còn rotor đóng vai trò phần cảm. Máy điện xoay chiều thì
dù là phần ứng hay phần cảm mạch từ cũng đều phải được chế tạo từ thép lá kỹ
thuật điện (thép được pha chế một hàm lượng silic nhất định, có độ từ thẩm lớn à
>1, tổn hao từ trễ và dòng xoáy nhỏ ), được cán nóng hay cán lạnh, có độ dày
từ 0,35 đến 0,5 mm, được dập định hình theo thiết kế, sơn cách điện rồi ghép
chặt lại với nhau. Dây dẫn điện của máy phát điện đồng bộ được làm bằng các
kim loại màu như đồng, nhôm và hợp kim của chúng, trong đó đồng mềm (99%
Cu) là vật liệu cơ bản làm cuộn dây vì độ dẫn điện tốt, hệ số nhiệt điện trở
nhỏ Vì stator là phần ứng nên nó được quấn cuộn dây ba pha, các cuộn dây này
có trục đặt lệch nhau 120
o
điện. Gọi là cuộn dây nhưng với các máy điện có công
suất lớn, dây dẫn phần ứng thường là các thanh đồng đặt trong các rãnh xẻ sẵn
trên stator, chính vì vậy công nghệ chế tạo máy phát điện đồng bộ có nhiều công
đoạn khác biệt với các cách quấn dây các động cơ điện thông thường. Cuộn dây
phần cảm tạo ra từ trường chính nằm trên rotor của máy điện đồng bộ. Rotor của
máy điện đồng bộ thường được chế tạo theo hai dạng: rotor cực ẩn dùng cho các
máy cao tốc (từ 1500vòng/phút trở lên) và rotor cực hiện (cực lồi) thường dùng
cho các loại máy phát có tốc độ từ 1500vòng/phút trở xuống. Cách bố trí các
cuộn dây kích từ trên rotor máy điện đồng bộ cũng hoàn toàn khác nhau trong đó
ở rotor cực ẩn cuộn dây được quấn rải trên ¾ chu vi ngoài của rotor, còn ở rotor
cực hiện cuộn dây kích từ được quấn tập trung trên các cực từ, các cuộn dây này


TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. GS TSKH Thân Ngọc Hoàn, (2005), Máy điện, Nhà xuất bản xây
dựng.
2. GS TSKH Thân Ngọc Hoàn, TS Nguyễn Tiến Ban, (2007), Điều khiển
tự động các hệ thống truyền động điện, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật.
3. Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm (2006), Thiết kế cấp điện, Nhà xuất
bản khoa học kỹ thuật.
4. www.webdien.com
5. www.***********
6. www.google.com.vn