Trước hết, chúng ta cần giới hạn phạm vi thảo luận để tránh làm cho vấn đề trở nên quá thiếu chính xác. Máy phát điện được đề cập ở đây là máy phát điện đồng bộ xoay chiều ba pha không chổi than, sau đây sẽ chỉ được gọi là “máy phát điện”.
Loại máy phát điện này bao gồm ít nhất ba bộ phận chính, sẽ được đề cập trong phần thảo luận sau:
Máy phát điện chính, được chia thành stato chính và rôto chính; Rôto chính tạo ra từ trường, và stato chính sinh ra điện để cung cấp cho tải; Bộ kích thích, được chia thành stato kích thích và rôto; Stato kích thích tạo ra từ trường, rôto sinh ra điện, và sau khi được chỉnh lưu bằng bộ chuyển mạch quay, nó cung cấp điện cho rôto chính; Bộ điều chỉnh điện áp tự động (AVR) phát hiện điện áp đầu ra của máy phát điện chính, điều khiển dòng điện của cuộn dây stato kích thích, và đạt được mục tiêu ổn định điện áp đầu ra của stato chính.
Mô tả hoạt động ổn định điện áp của AVR
Mục tiêu hoạt động của AVR là duy trì điện áp đầu ra ổn định của máy phát điện, thường được gọi là "bộ ổn định điện áp".
Chức năng của nó là tăng dòng điện stato của bộ kích thích khi điện áp đầu ra của máy phát thấp hơn giá trị cài đặt, tương đương với việc tăng dòng điện kích thích của rôto chính, làm cho điện áp máy phát chính tăng lên giá trị cài đặt; ngược lại, giảm dòng điện kích thích và cho phép điện áp giảm xuống; Nếu điện áp đầu ra của máy phát bằng giá trị cài đặt, AVR sẽ duy trì điện áp đầu ra hiện có mà không cần điều chỉnh.
Hơn nữa, dựa trên mối quan hệ pha giữa dòng điện và điện áp, tải AC có thể được phân loại thành ba loại:
Tải điện trở, trong đó dòng điện cùng pha với điện áp đặt vào; Tải cảm kháng, pha của dòng điện chậm pha so với điện áp; Tải dung kháng, pha của dòng điện sớm pha so với điện áp. So sánh đặc tính của ba loại tải này giúp chúng ta hiểu rõ hơn về tải dung kháng.
Đối với tải điện trở, tải càng lớn thì dòng điện kích thích cần thiết cho rôto chính càng lớn (để ổn định điện áp đầu ra của máy phát điện).
Trong phần thảo luận tiếp theo, chúng ta sẽ sử dụng dòng điện kích thích cần thiết cho tải điện trở làm chuẩn tham chiếu, có nghĩa là những giá trị lớn hơn được gọi là lớn hơn; chúng ta gọi những giá trị nhỏ hơn là nhỏ hơn.
Khi tải của máy phát điện là tải cảm kháng, rôto chính sẽ cần dòng điện kích thích lớn hơn để máy phát điện duy trì điện áp đầu ra ổn định.
Tải điện dung
Khi máy phát điện gặp phải tải điện dung, dòng điện kích thích cần thiết cho rôto chính sẽ nhỏ hơn, điều này có nghĩa là dòng điện kích thích phải được giảm xuống để ổn định điện áp đầu ra của máy phát điện.
Tại sao điều này lại xảy ra?
Chúng ta vẫn cần nhớ rằng dòng điện trên tải điện dung luôn đi trước điện áp, và những dòng điện đi trước này (chảy qua stato chính) sẽ tạo ra dòng điện cảm ứng trên rôto chính, dòng điện này lại cộng hưởng thuận với dòng điện kích thích, làm tăng cường từ trường của rôto chính. Vì vậy, dòng điện từ bộ kích thích phải được giảm xuống để duy trì điện áp đầu ra ổn định của máy phát điện.
Tải điện dung càng lớn, công suất đầu ra của bộ kích thích càng nhỏ; Khi tải điện dung tăng đến một mức nhất định, công suất đầu ra của bộ kích thích phải giảm xuống bằng không. Công suất đầu ra của bộ kích thích bằng không chính là giới hạn của máy phát; Tại điểm này, điện áp đầu ra của máy phát sẽ không tự ổn định, và loại nguồn điện này không đạt tiêu chuẩn. Giới hạn này còn được gọi là 'giới hạn kích thích dưới mức'.
Máy phát điện chỉ có thể chấp nhận công suất tải hạn chế; (Tất nhiên, đối với một máy phát điện cụ thể, cũng có những hạn chế về kích thước của tải điện trở hoặc tải cảm kháng.)
Nếu dự án gặp vấn đề với tải điện dung, có thể lựa chọn sử dụng nguồn điện IT có điện dung nhỏ hơn trên mỗi kilowatt, hoặc sử dụng cuộn cảm để bù. Không để tổ máy phát điện hoạt động gần vùng “giới hạn kích thích thấp”.
Thời gian đăng bài: 07/09/2023
