Nội dung

Ch­¬ng 23 M¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé lµm viÖc ë t¶i kh«ng ®èi xøng 23-1. §¹i c­¬ng Trong khi cung cÊp ®iÖn cã thÓ x¶y ra tr­êng hîp t¶i cña c¸c pha kh«ng b»ng nhau, hé dïng ®iÖn cña mét pha nµo ®ã cã thÓ rÊt lín, vÝ dô nh­ khi cung cÊp ®iÖn cho c¸c tuyÕn ®­êng s¾t, c«ng nghiÖp ®iÖn ph©n, ... vµ nh­ vËy m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé sÏ lµm viÖc víi t¶i kh«ng ®èi xøng, trong m¸y ®iÖn ®ång bé sÏ sinh ra mét sè hiÖn t­îng bÊt lîi nh­ ®iÖn ¸p kh«ng ®èi xøng, c¸c sãng ®iÒu hoµ s.®.®. vµ dßng ®iÖn bËc cao xuÊt hiÖn lµm tæn hao t¨ng lªn, r«to nãng vµ m¸y rung, ... Gíi h¹n t¶i kh«ng ®èi xøng cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé x¶y ra khi cã ng¾n m¹ch trong hÖ thèng ®iÖn lùc, hoÆc ë ®Çu cùc m¸y ph¸t (ng¾n m¹ch mét pha víi d©y trung tÝnh; ng¾n m¹ch hai pha víi d©y trung tÝnh). Tuy dßng ®iÖn ng¾n m¹ch kh«ng ®èi xøng chØ tån t¹i trong mét thêi gian ng¾n v× c¸c r¬le b¶o vÖ m¸y ph¸t ®iÖn ®· sÏ t¸c ®éng, nh­ng còng g©y ra nh÷ng lùc ®iÖn tõ hoÆc hiÖu øng nhiÖt rÊt lín, cã thÓ lµm h­ háng m¸y ph¸t ®iÖn. §Ó nghiªn cøu chÕ ®é lµm viÖc ë t¶i kh«ng ®èi xøng cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé, ta dïng ph­¬ng ph¸p ph©n l­îng ®èi xøng, chia c¸c dßng ®iÖn, ®iÖn ¸p kh«ng ®èi xøng thµnh ba thµnh phÇn ®èi xøng: thø tù thuËn, thø tù ng­îc vµ thø tù kh«ng. Ia Ib Ic 1 = a2 a 1 1 I1 a 1 I2 a2 1 I0 (23-1) Ua Ub Uc 1 1 1 U1 = a2 a 1 U2 a a2 1 U0 (23-2) trong ®ã a = e j 2π / 3 ; a 2 = e j 4π / 3 ; 1 + a + a2 = 0. Tham sè cña m¸y ph¸t ®iÖn øng víi c¸c thµnh phÇn ®èi xøng lµ z 1, z2 vµ z0. §Ó thµnh lËp ph­¬ng tr×nh ®iÖn ¸p cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé lµm viÖc ë t¶i kh«ng ®èi xøng cÇn chó ý r»ng dßng ®iÖn kÝch thÝch i t vµ tõ tr­êng cña cùc tõ chØ sinh ra s.®.®. thø tù thuËn E 1 = E, cßn c¸c s.®.®. thø tù ng­îc vµ thø tù kh«ng ®Òu kh«ng tån t¹i (E2 = E0 = 0), v× vËy ta cã: E& 1 = U& 1 + I&1 z1 0 = U& + I& z 2 (23-3) 2 2 0 = U& 0 + I&0 z 0 Tõ c¸c ph­¬ng tr×nh (23-1), (23-2) vµ (23-3) cã thÓ suy ra: U& a = E& − I&1 z1 − I&2 z 2 − I&0 z 0 U& b = a 2 ( E& − I&1 z1 ) − aI&2 z 2 − I&0 z 0 U& = a ( E& − I& z ) − a 2 I& z − I& z c 1 1 2 2 (23-4) 0 0 120 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com C¸c ph­¬ng tr×nh (23-4) cho thÊy ®iÖn ¸p cña m¸y ph¸t ®iÖn ë t¶i kh«ng ®èi xøng b»ng s.®.®. ë c¸c pha E, a 2E, aE trõ ®i c¸c ®iÖn ¸p gi¸ng trªn c¸c tæng trë thø tù thuËn, thø tù ng­îc vµ thø tù kh«ng do c¸c dßng ®iÖn thø tù t­¬ng øng g©y ra. C¸c ph­¬ng tr×nh (23-1), (23-2) vµ (24-4) lµ c¬ së ®Ó ph©n tÝch chÕ ®é lµm viÖc kh«ng ®èi xøng nãi chung vµ ng¾n m¹ch kh«ng ®èi xøng nãi riªng cña m¸y ph¸t ®iÖn. Trong chÝn ph­¬ng tr×nh kh«ng ®èi xøng nãi trªn, E, z 1, z2, z0 ®· cho biÕt vµ cã chøa m­êi hai Èn sè. Tuú theo c¸c tr­êng hîp t¶i kh«ng ®èi xøng cô thÓ, ®Ó t×m lêi gi¶i, cÇn thªm ba ph­¬ng tr×nh bæ xung n÷a. D­íi ®©y tr­íc khi ph©n tÝch mét sè tr­êng hîp ng¾n m¹ch kh«ng ®èi xøng, ta xÐt c¸c tham sè cña m¸y ph¸t ®iÖn khi lµm viÖc kh«ng ®èi xøng. 23-2. C¸c tham sè cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé khi lµm viÖc ë t¶i kh«ng ®èi xøng 23.2.1. Tæng trë thø tù thuËn z 1 = r1 + jx1 HÖ thèng dßng ®iÖn thø tù thuËn sinh ra trong m¸y ®iÖn ®ång bé ba pha s.t.®. quay cã sãng c¬ b¶n quay ®ång bé víi r«to gièng nh­ ë tr­êng hîp m¸y ph¸t ®iÖn lµm viÖc ë t¶i ®èi xøng, nªn kh«ng sinh ra dßng ®iÖn c¶m øng ë r«to, do ®ã tæng trë thø tù thuËn z1 chÝnh lµ tæng trë cña m¸y khi lµm viÖc ë t¶i ®èi xøng, trong ®ã ®iÖn kh¸ng thø tù thuËn x1 cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé cùc Èn chÝnh lµ ®iÖn kh¸ng ®ång bé x db vµ cña m¸y cùc låi cã trÞ sè b»ng x d theo h­íng däc trôc, xq theo h­íng ngang trôc. Cßn ®iÖn trë thø tù thuËn chÝnh lµ ®iÖn trë cña d©y quÊn phÇn øng. 23.2.2. Tæng trë thø tù ng­îc z 2 = r2 + jx2 d HÖ thèng dßng ®iÖn thø tù ng­îc sinh ra s.t.®. quay ng­îc chiÒu quay r«to víi tèc ®é ®ång bé, v× U& d I&d vËy tèc ®é quay t­¬ng ®èi cña nã víi so víi r«to b»ng 2n1 vµ trong c¸c d©y quÊn ®Æt trªn r«to sÏ 2n1 sinh ra dßng ®iÖn cã tÇn sè 2f. I&q §èi víi m¸y cùc låi, ®Ó thÊy râ ý nghÜa vµ trÞ q sè cña z2 ta xem nh­ r«to ®øng yªn vµ tõ tr­êng quay ng­îc víi tèc ®é 2n 1 trªn lµ do dßng ®iÖn hai U& q pha tÇn sè 2f lÖch nhau vÒ thêi gian 900 ch¹y trong hai d©y quÊn däc trôc vµ ngang trôc lÖch nhau 900 H×nh 23-1. M« h×nh cña m¸y vÒ kh«ng gian ë stato sinh ra (h×nh 23-1). Trong ph¸t ®ång bé øng víi dßng ®iÖn tr­êng hîp ®ã sÏ kh«ng cã hiÖn t­îng hç c¶m gi÷a thø tù ng­îc hai pha, c¸c hiÖn t­îng theo c¸c h­íng däc trôc d vµ ngang trôc q kh«ng cã liªn quan víi nhau vµ cã thÓ xÐt riªng rÏ. Nh­ vËy gièng nh­ ®èi víi m.b.a. (hoÆc ®éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé khi r«to ®øng yªn), nÕu bá qua ®iÖn trë th× m¹ch ®iÖn thay thÕ theo h­íng d äc trôc trªn ®ã cã d©y quÊn phÇn øng, d©y quÊn kÝch thÝch vµ d©y quÊn c¶n d äc trôc nh­ ë h×nh 232a, hoÆc nÕu kh«ng cã d©y quÊn c¶n däc trôc th× nh­ ë h×nh 23-2b. Còng nh­ vËy, m¹ch ®iÖn thay thÕ h­íng ngang trôc sÏ nh­ ë h×nh 23-3a nÕu cã d©y quÊn c¶n ngang trôc, hoÆc nh­ ë h×nh 23-3b nÕu kh«ng cã d©y quÊn c¶n ®ã. C¨n cø vµo c¸c m¹ch ®iÖn thay thÕ ®ã, ®iÖn kh¸ng däc trôc vµ ngang trôc øng víi tõ tr­êng cña dßng ®iÖn thø tù ng­îc khi cã d©y quÊn c¶n b»ng: 121 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com x d,, = xσu + x q,, = xσu + 1 1 1 1 1 + + xud xσt xσcd xσ­ (23-6) 1 1 + xuq xσcq (23-5) a) x­d xσt x­d xσt xσcd vµ khi kh«ng cã d©y quÊn c¶n b»ng: x d, = xσu + 1 1 1 + xud xσt b) x q, = xσu + xuq = x q (23-8) V× tõ tr­êng ng­îc quÐt qua r«to víi hai lÇn tèc ®é ®ång bé nªn trÞ sè cña ®iÖn kh¸ng thø tù ng­îc x2 lu«n thay ®æi lÆp l¹i c¸c trÞ sè däc vµ ngang trôc, do vËy khi cã d©y quÊn c¶n cã thÓ xem nh­: x2 = ®ã: x d,, + x q,, H×nh 23-2. M¹ch ®iÖn thay thÕ h­íng däc trôc khi cã d©y quÊn c¶n (a) vµ khi kh«ng cã d©y quÊn c¶n (b) cña m¸y ®iÖn ®ång bé. x σ­ (23-9) 2 Th­êng khi cã d©y quÊn c¶n th× x,,d = x,,q do x 2 = x,,d = x,,q Khi m¸y kh«ng cã d©y quÊn c¶n cã thÓ xem: x2 = x σ­ (23-7) x + xq , d x­q a) xσcq x σ­ b) x­q (23-10) 2 Th«ng th­êng ®iÖn kh¸ng thø tù ng­îc cã giíi h¹n nh­ sau: x σ­ < x2 < x1 §èi víi m¸y cùc Èn x 2 = 0,12 ÷ 0,25. §èi víi H×nh 23-3. M¹ch ®iÖn thay thÕ h­íng ngang trôc khi cã d©y quÊn c¶n (a) vµ khi kh«ng cã d©y quÊn c¶n (b) cña m¸y ®iÖn ®ång bé. m¸y cùc låi cã d©y quÊn c¶n th× x 2 = 0,15 ÷ 0,35, cßn kh«ng cã d©y quÊn c¶n th× x 2 = 0,3 ÷ 0,6. §iÖn trë thø tù ng­îc bao gåm ®iÖn trë cña d©y quÊn phÇn øng r ­ vµ ®iÖn trë cña d©y quÊn r«to qui ®æi vÒ phÇn øng r,r nghÜa lµ: r2 = ru + rr, 2 (23-11) C¸c gi¸ trÞ cña x2, r2 cã thÓ x¸c ®Þnh ®­îc theo thÝ nghiÖm b»ng c¸ch ®Æt vµo d©y quÊn phÇn øng ®iÖn ¸p thÊp U2 vµ quay r«to ng­îc víi chiÒu tõ tr­êng quay víi tèc ®é ®ång bé. §o dßng ®iÖn I2 vµ c«ng suÊt P2 ë phÝa d©y quÊn stato ta tÝnh ®­îc: z2 = U2 P ; r2 = 22 ; x 2 = z 22 − r22 I2 I2 trong ®ã c¸c trÞ sè I2, U2, P2 ®Òu øng víi mét pha. 122 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com 23.2.3. Tæng trë thø tù kh«ng z 0 = r0 + jx0 Dßng ®iÖn thø tù kh«ng I0 cïng pha vÒ thêi gian ch¹y trong d©y quÊn ba pha lÖch nhau 1200 trong kh«ng gian sÏ sinh ra ë khe hë c¸c s.t.®. ®Ëp m¹ch cïng pha vÒ thêi gian vµ lÖch nhau 120 0 trong kh«ng gian. Khi ph©n tÝch chóng thµnh c¸c sãng ®iÒu hoµ th× tæng cña c¸c s.t.®. c¬ b¶n vµ s.t.® cã bËc kh¸c béi ba ®Òu b»ng kh«ng. V× vËy ë khe hë chØ tån t¹i tõ tr­êng ®Ëp m¹ch do c¸c sãng ®iÒu hoµ béi ba nh­ 3, 9, 15, ... sinh ra. C¸c dßng ®iÖn c¶m øng trong d©y quÊn kÝch thÝch vµ d©y quÊn c¶n g©y ra bëi c¸c tõ tr­êng bËc cao ®ã th­êng cã trÞ sè nhá kh«ng ®¸ng kÓ. V× tõ tr­êng c¬ b¶n kh«ng tån t¹i trong khe hë nªn ®iÖn kh¸ng thø tù kh«ng x 0 ®­îc x¸c ®Þnh bëi c¸c tõ tr­êng t¶n ë r·nh, ë ®Çu nèi vµ c¸c tõ tr­êng bËc cao nãi trªn. Còng v× vËy mµ trÞ sè cña nã th­êng nhá. §èi víi m¸y cùc Èn x 0 = 0,02 ÷ 0,10, cßn ®èi víi m¸y cùc låi x0 = 0,02 ÷ 0,20. §iÖn trë thø tù kh«ng r 0 th­êng lín h¬n r­ do trong d©y quÊn phÇn øng cã thªm tæn hao phô g©y nªn bëi c¸c tõ tr­êng bËc cao, nh­ng v× c¸c tõ tr­êng ®ã rÊt nhá nh­ ®· nãi ë trªn nªn c¸c tæn hao phô ®ã kh«ng lín vµ cã thÓ cho r»ng r 0 ≈ r­. C¸c tham sè z0, r0, x0 cã thÓ x¸c ®Þnh b»ng thÝ nghiÖm nÕu cho r«to quay víi tèc ®é ®ång bé vµ ®Æt ®iÖn ¸p U h¹ thÊp vµo ba pha d©y quÊn nèi tiÕp cña stato. Tõ c¸c trÞ sè U0, P0, I0 ®o ®­îc ë d©y quÊn stato ta suy ra: z0 = U0 P ; r0 = 02 ; x0 = z 02 − r02 3I 0 3I 0 23-3. ¶nh h­ëng cña t¶i kh«ng ®èi xøng ®èi víi m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé Khi lµm viÖc víi t¶i kh«ng ®èi xøng, trong m¸y ®iÖn chØ cã c¸c dßng ®iÖn thø tù thuËn vµ ng­îc, cßn dßng ®iÖn thø tù kh«ng hoÆc cã trÞ sè rÊt nhá hoÆc kh«ng tån t¹i, v× d©y quÊn phÇn øng th­êng nèi h×nh sao cã ®iÓm trung tÝnh nèi ®Êt qua ®iÖn trë lín (víi môc ®Ých b¶o vÖ) hoÆc kh«ng nèi ®Êt. Tõ tr­êng quay do dßng ®iÖn thø tù ng­îc sinh ra trong m¸y ®iÖn ®ång bé nh÷ng hiÖn t­îng bÊt lîi khiÕn cho m¸y ph¸t ®iÖn lµm viÖc trong nh÷ng ®iÒu kiÖn khã kh¨n h¬n nh­ ®iÖn ¸p kh«ng ®èi xøng, tæn hao t¨ng vµ r«to nãng h¬n, m¸y rung nhiÒu. D­íi ®©y ta lÇn l­ît xÐt c¸c c¸c hiÖn t­îng ®ã. 23.3.1. §iÖn ¸p cña m¸y ph¸t ®iÖn khi lµm viÖc ë t¶i kh«ng ®èi xøng Khi lµm viÖc ë t¶i kh«ng ®èi xøng dßng ®iÖn thø tù ng­îc sÏ g©y nªn nh÷ng ®iÖn ¸p r¬i z2I2 biÓu thÞ b»ng nh÷ng vÐct¬ cã c¸c gãc kh¸c nhau víi ®iÖn ¸p thø tù thuËn ë c¸c pha. NÕu vÏ ®å thÞ vÐct¬ riªng rÏ cho tõng pha theo c¸c ph­¬ng tr×nh (23-4) sÏ suy ra ®­îc ®iÖn ¸p Ua, Ub, Uc ë ®Çu m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé. C¸c ®iÖn ¸p ®ã kh«ng ®èi xøng, nghÜa lµ trÞ sè cña chóng kh¸c nhau vµ gãc lÖch pha víi nhau kh¸c 120 0. T×nh tr¹ng ®ã ¶nh h­ëng xÊu ®Õn c¸c hé dïng ®iÖn, ®Æc biÖt ®èi víi c¸c ®éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé vµ ®éng c¬ ®iÖn ®ång bé. Ta chó ý r»ng nÕu trong m¸y cã ®Æt d©y quÊn c¶n hoÆc r«to vµ cùc tõ b»ng thÐp nguyªn khèi th× z2 cã trÞ sè nhá nªn ®iÖn ¸p kh«ng ®èi xøng Ýt h¬n. §iÒu ®ã cã thÓ gi¶i thÝch ®­îc nh­ sau: dßng ®iÖn c¶m øng trong d©y quÊn c¶n vµ thÐp r«to nguyªn khèi t­¬ng ®èi lín sÏ sinh ra tõ th«ng lµm gi¶m bít tõ tr­êng quay ng­îc khiÕn cho z 2 nhá h¬n, kÕt qu¶ lµ ®iÖn ¸p ®­îc c¶i thiÖn. 123 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com 23.3.2. Tæn hao vµ r«to nãng Khi lµm viÖc ë t¶i kh«ng ®èi xøng, tõ tr­êng quay ng­îc sinh ra dßng ®iÖn cã tÇn sè 2f ë r«to g©y thªm tæn hao ë r«to, ®ång thêi còng khiÕn cho r«to bÞ nãng thªm vµ hiÖu suÊt cña m¸y bÞ gi¶m. Trong d©y quÊn c¶n hoÆc r«to thÐp nguyªn khèi cña m¸y ph¸t tuabin h¬i, dßng ®iÖn nãi trªn rÊt lín, mÆt kh¸c do hiÖu øng bÒ mÆt, ®iÖn trë cña d©y quÊn c¶n còng t¨ng, kÕt qu¶ lµ nÕu t¶i kh«ng ®èi xøng nhiÒu th× d©y quÊn c¶n vµ r«to nguyªn khèi sÏ nãng d÷ déi. Nh­ vËy th©n r«to sÏ bÞ biÕn d¹ng vµ cã kh¶ n¨ng lµm h­ háng c¸ch ®iÖn cña d©y quÊn kÝch thÝch. CÇn chó ý r»ng trong d©y quÊn kÝch thÝch, dßng ®iÖn nãi trªn kh«ng lín v× ®iÖn kh¸ng t¶n cña d©y quÊn ®ã t­¬ng ®èi lín, nªn phÇn t¨ng thªm nhiÖt ®é cña r«to m¸y cùc låi do d©y quÊn kÝch thÝch coi nh­ kh«ng ®¸ng kÓ. 23.3.3. HiÖn t­îng m¸y rung Khi t¶i kh«ng ®èi xøng, do t¸c dông t­¬ng hç gi÷a tõ tr­êng cña cùc tõ víi tõ tr­êng quay ng­îc cña stato, còng nh­ tõ tr­êng quay thuËn cña stato víi tõ tr­êng cña c¸c dßng ®iÖn tÇn sè 2f c¶m øng ë r«to sÏ sinh ra m«men quay cã dÊu thay ®æi vµ cã lùc ®Ëp m¹ch víi tÇn sè 2f t¸c dông theo h­íng tiÕp tuyÕn ë mÆt r«to vµ t¸c dông theo h­íng t©m gi÷a stato vµ r«to. KÕt qu¶ lµ stato vµ r«to cã khuynh h­íng bÞ biÕn d¹ng, khèi l¸ thÐp Ðp cña stato kh«ng chÆt, c¸c mèi hµn khung d©y bÞ h­ háng, m¸y bÞ rung m¹nh vµ ån, ... C¸c hiÖn t­îng ®iÖn ¸p mÊt ®èi xøng, r«to ph¸t nãng d÷ déi vµ m¸y rung nãi trªn cµng nghiªm träng nÕu møc ®é kh«ng ®èi xøng cña t¶i cµng nhiÒu. §Ó h¹n chÕ c¸c hiÖn t­îng bÊt lîi nãi trªn, trong ®ã chñ yÕu lµ h¹n chÕ ®é t¨ng nhiÖt cña r«to vµ møc ®é rung m¸y, th­êng chØ cho phÐp m¸y ph¸t ®iÖn lµm viÖc l©u dµi víi t¶i kh«ng ®èi xøng nÕu dßng ®iÖn c¸c pha kh«ng v­ît qu¸ ®Þnh møc vµ sù chªnh lÖch dßng ®iÖn gi÷a c¸c pha kh«ng qu¸ 10% dßng ®iÖn ®Þnh møc ®èi víi m¸y ph¸t ®iÖn tuabin h¬i vµ 20 % ®èi víi m¸y ph¸t ®iÖn tuabin n­íc. 23-4. Ng¾n m¹ch kh«ng ®èi xøng ë môc nµy sÏ ph©n tÝch c¸c tr­êng hîp ng¾n m¹ch kh«ng ®èi xøng cña m¸y ph¸t ®iÖn, thÝ dô nh­ ng¾n m¹ch mét pha, ng¾n m¹ch hai pha. 23.4.1. Ng¾n m¹ch mét pha Gi¶ thö pha a bÞ ng¾n m¹ch nh­ tr×nh bµy trªn h×nh 23-4, ta cã: Ua = 0 (23-12) Ib = Ic = 0 (23-13) Ba ph­¬ng tr×nh bæ sung ®ã hîp víi c¸c ph­¬ng tr×nh (23-1), (23-2), (23-4) thµnh hÖ thèng m­êi hai ph­¬ng tr×nh víi m­êi hai Èn sè. ë ®©y ta h·y x¸c ®Þnh dßng ®iÖn ng¾n m¹ch mét pha In1. Tr­íc hÕt ta cã: Ia = In1 (23-14) Tõ (23-13) vµ (23-1) suy ra ®­îc: I1 = I2 (23-15) a I&a U& a U& c c I&c I&n1 I&b U& b b H×nh 23-4. S¬ ®å ng¾n m¹ch mét pha cña m¸y ph¸t ®ång bé 124 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com I0 = I1 = I 2 = 1 1 I a = I n1 3 3 (23-16) E z1 + z 2 + z 0 (23-17) Thay (23-16) vµo (23-4) ta cã: I0 = I1 = I 2 = vµ dßng ®iÖn ng¾n m¹ch mét pha cã trÞ sè: 3E z1 + z 2 + z 0 In1 = Ia = 3I0 = (23-18) §iÖn ¸p cña c¸c pha b vµ c sÏ x¸c ®Þnh ®­îc theo hai biÓu thøc cuèi cña (23-4). I&a 2 I&a1 E& B − jI&b 0 x0 − jI&b 2 x 2 − jI&b1 x1 I&a 0 = I&b 0 = I&c 0 − j I&a 2 x 2 − jI&a 0 x 0 & − jI a1 x1 I&c1 I&b1 I&b 2 I&c 2 U& b E& A U& c − j I&c 2 x 2 − jI&c1 x1 − jI&c 0 x0 & EC H×nh 23-5. §å thÞ vÐct¬ ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn khi ng¾n m¹ch mét pha NÕu bá qua ®iÖn trë th× ®å thÞ vÐct¬ dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p khi ng¾n m¹ch mét pha sÏ nh­ ë h×nh 23-5. Tõ nh÷ng kÕt qu¶ ph©n tÝch ë trªn ta cã thÓ thµnh lËp m¹ch ®iÖn thay thÕ øng víi tr­êng hîp ng¾n m¹ch mét pha nh­ h×nh 23-6, trong ®ã m¸y ph¸t ®ång bé ®­îc biÓu thÞ b»ng nguån s.®.®. E víi tæng trë thø tù thuËn z 1 vµ chç ng¾n m¹ch ®­îc biÓu thÞ b»ng c¸c tæng trë z 2 vµ z0 gi÷a c¸c ®iÓm M vµ N. M¹ch ®iÖn thay thÕ nh­ vËy hoµn toµn phï hîp víi biÓu thøc (23-17). §iÖn ¸p U1 t¸c dông gi÷a c¸c ®iÓm M, N ®Æc tr­ng cho chç ng¾n m¹ch, cßn c¸c ®iÖn ¸p U2 vµ U0 lµ ®iÖn ¸p r¬i trªn c¸c tæng trë z2 vµ z0. Chó ý r»ng m¹ch ®iÖn thay thÕ trªn còng cã thÓ ¸p dông ®­îc khi x¶y ra ng¾n m¹ch mét pha trong l­íi ®iÖn phøc t¹p. Trong tr­êng hîp ®ã z 1, z2 vµ z0 lµ c¸c tæng trë thø tù thuËn, thø tù ng­îc vµ thø tù kh«ng cña c¶ l­íi ®iÖn. 23.4.2. Ng¾n m¹ch hai pha Gi¶ sö ng¾n m¹ch x¶y ra gi÷a c¸c pha b vµ c nh­ trªn h×nh 23-7, ta cã: z1 I&1 E& ~ M I&2 z2 U& 2 I&0 z0 U& 0 U& 1 N H×nh 23-6. M¹ch ®iÖn thay thÕ khi ng¾n m¹ch mét pha cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé Ub = Uc Ia = 0 125 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com (23-19) (23-20) Ib + Ic = 0 (23-21) §Ó t×m trÞ sè cña dßng ®iÖn ng¾n m¹ch hai pha tr­íc hÕt ®em céng c¸c ph­¬ng tr×nh (23-1) kÕt hîp víi (23-20), (23-21) vµ (23-3) ta ®­îc: I0 = 0; U0 = 0; I1 + I2 = 0. Tõ ®iÒu kiÖn (23-19) Ub - Uc = 0 ®em vµo c¸c ph­¬ng tr×nh (23-2) ta cã U1 = U2. §­a kÕt qu¶ ®ã vµo (23-3) sÏ suy ra ®­îc: b I&b U& a a I&n 2 U& b I&c I&a U& c c H×nh 23-7. S¬ ®å ng¾n m¹ch hai pha cña m¸y ph¸t ®ång bé E = (z 1 + z2)I1 hay: vµ sau cïng: I1 = − I 2 = E z1 + z 2 In2 = Ib = - Ic = a2I1 + aI2 = (a2 – a)I1 = -j 3I 1 = − j 3E z1 + z 2 (23-22) §å thÞ vÐct¬ dßng ®iÖn vµ I&a1 E& B ®iÖn ¸p khi bá qua ®iÖn trë cña d©y quÊn phÇn øng øng víi − jI&b1 x1 tr­êng hîp ng¾n m¹ch hai pha & − jI&a1 x1 − j I a 2 x 2 tr×nh bµy trªn h×nh 23-8. M¹ch − jI&b 2 x 2 ®iÖn thay thÕ øng víi tr­êng I& &I c1 b1 hîp ng¾n m¹ch hai pha nh­ E& A U& a − j I&c 2 x 2 h×nh 23-9. U& b = U& c Tõ nh÷ng kÕt qu¶ cã ®­îc I& I&b 2 − jI&c1 x1 c2 khi ph©n tÝch c¸c tr­êng hîp E& C ng¾n m¹ch mét pha, ng¾n m¹ch hai pha ë trªn vµ tr­êng hîp I&a 2 ng¾n m¹ch ba pha ®èi xøng ë môc 22-2 ta cã nhËn xÐt r»ng, v× H×nh 23-8. §å thÞ vÐct¬ ®iÖn ¸p vµ z1 > z2 > z0 nªn theo c¸c biÓu dßng ®iÖn khi ng¾n m¹ch hai pha thøc (23-18), (23-22) vµ (22-1) th× víi trÞ sè E nh­ nhau sÏ cã In1 > In2 > In3. Nh­ vËy z1 lµ dßng ®iÖn ng¾n m¹ch mét pha cã trÞ sè lín nhÊt. Së dÜ nh­ vËy lµ v× trong tr­êng hîp ng¾n m¹ch mét pha E& I&1 t¸c dông khö tõ cña ph¶n øng phÇn øng chØ do mét I&2 z2 pha t¹o nªn, do ®ã dßng ng¾n m¹ch mét pha sÏ lín. ~ Khi sè pha bÞ ng¾n m¹ch t¨ng lªn th× t¸c dông khö tõ U& 1 = U& 2 cña ph¶n øng phÇn øng còng t¨ng vµ dßng ®iÖn ng¾n m¹ch sÏ gi¶m xuèng. H×nh 23-9. M¹ch ®iÖn thay C©u hái thÕ khi ng¾n m¹ch hai pha 1. ý nghÜa vËt lý cña c¸c tham sè x1, x2, x0. cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé 2. Cho hÖ thèng vÐct¬ c¸c dßng ®iÖn thø tù thuËn, thø tù ng­îc vµ thø tù kh«ng cña t¶i kh«ng ®èi xøng. VÏ ®å thÞ vÐct¬ ®iÖn ¸p cña ba pha cã t¶i kh«ng ®èi xøng ®ã cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé. 126 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com