Bài 25. Máy điện xoay chiều ba pha. Máy biến áp ba pha

Båi d­ìng gi¸o viªn

( C«ng nghÖ 12)

Ch­¬ng 2.

M¸y ®iÖn 3 pha

 

Ch­¬ng nµy cho biÕt thÕ nµo lµ m¸y ®iÖn, c¸ch ph©n lo¹i c¸c m¸y ®iÖn vµ kh¶o s¸t hai lo¹i m¸y ®iÖn phæ biÕn trong s¶n xuÊt vµ ®êi sèng: m¸y biÕn ¸p vµ ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ba pha.

I. §Þnh nghÜa vµ ph©n lo¹i

1. §Þnh nghÜa 

M¸y ®iÖn lµ thiÕt bÞ ®iÖn, lµm viÖc theo nguyªn lý c¶m øng ®iÖn tõ, dïng ®Ó biÕn ®æi c¸c d¹ng n¨ng l­îng kh¸c nh­ c¬ n¨ng thµnh ®iÖn n¨ng (m¸y ph¸t ®iÖn) hoÆc ng­îc l¹i, biÕn ®æi ®iÖn n¨ng thµnh c¬ n¨ng (®éng c¬ ®iÖn) hoÆc dïng ®Ó biÕn ®æi th«ng sè ®iÖn n¨ng nh­ biÕn ®æi ®iÖn ¸p, dßng ®iÖn, sè pha v.v..

HiÖn nay, m¸y ®iÖn cã rÊt nhiÒu lo¹i kh¸c nhau vµ ®­îc sö dông réng r·i trong ®êi sèng còng nh­ trong kü thuËt.

2. Ph©n lo¹i

M¸y ®iÖn cã nhiÒu lo¹i vµ cã nhiÒu c¸ch ®Ó ph©n lo¹i chóng. Cã thÓ dùa vµo cÊu t¹o, chøc n¨ng, lo¹i dßng ®iÖn, nguyªn lý ho¹t ®éng v.v.. ®Ó ph©n lo¹i m¸y ®iÖn. ë ®©y, ta ph©n lo¹i dùa vµo nguyªn lý ho¹t ®éng cña m¸y ®iÖn:

2.1. M¸y ®iÖn tÜnh: vÝ dô nh­ m¸y biÕn ¸p. Sù lµm viÖc cña m¸y dùa trªn hiÖn t­îng c¶m øng ®iÖn tõ do sù biÕn thiªn tõ th«ng gi÷a c¸c cuén d©y kh«ng cã sù chuyÓn ®éng t­¬ng ®èi víi nhau.

M¸y ®iÖn tÜnh th­êng dïng ®Ó biÕn ®æi th«ng sè ®iÖn n¨ng. Do tÝnh chÊt thuËn nghÞch cña c¸c quy luËt c¶m øng ®iÖn tõ, qu¸ tr×nh biÕn ®æi cña m¸y còng cã tÝnh chÊt thuËn nghÞch. VÝ dô, m¸y biÕn ¸p biÕn ®æi ®iÖn ¸p cña hÖ thèng ®iÖn cã th«ng sè U1, f thµnh hÖ thèng ®iÖn cã th«ng sè U2, f hoÆc ng­îc l¹i.

H×nh 2.1 biÓu diÔn tÝnh thuËn nghÞch cña m¸y biÕn ¸p vµ ký hiÖu cña nã trªn c¸c s¬ ®å ®iÖn.

 

2.2. M¸y ®iÖn cã phÇn ®éng:

Gåm m¸y ®iÖn quay hoÆc chuyÓn ®éng th¼ng. Nguyªn lý lµm viÖc dùa trªn hiÖn t­îng c¶m øng ®iÖn tõ, lùc ®iÖn tõ do tõ tr­êng vµ dßng ®iÖn cña c¸c cuén d©y cã chuyÓn ®éng t­¬ng ®èi víi nhau g©y ra. Lo¹i m¸y ®iÖn nµy th­êng dïng ®Ó biÕn ®æi d¹ng n¨ng l­îng, vÝ dô biÕn ®æi c¬ n¨ng thµnh ®iÖn n¨ng (m¸y ph¸t ®iÖn) hoÆc biÕn ®æi ®iÖn n¨ng thµnh c¬ n¨ng (®éng c¬ ®iÖn). Qu¸ tr×nh biÕn ®æi cã tÝnh chÊt thuËn nghÞch.

H×nh 2.2 lµ s¬ ®å ph©n lo¹i c¸c m¸y ®iÖn th­êng gÆp.

 

II. M¸y biÕn ¸p ba pha

§Ó biÕn ®æi ®iÖn ¸p cña dßng xoay chiÒu (t¨ng hoÆc gi¶m) ng­êi ta dïng m¸y biÕn ¸p. M¸y biÕn ¸p lµ thiÕt bÞ ®iÖn tõ tÜnh, lµm viÖc theo nguyªn lý c¶m øng ®iÖn tõ dïng biÕn ®æi ®iÖn ¸p cña dßng xoay chiÒu (t¨ng hoÆc gi¶m) nh­ng kh«ng lµm thay ®æi tÇn sè cña nã.

HiÖn nay, m¸y biÕn ¸p ®ãng vai trß quan träng trong hÖ thèng ®iÖn, dïng ®Ó truyÒn t¶i, ph©n phèi ®iÖn n¨ng. Ngoµi ra cßn nhiÒn chøc n¨ng kh¸c tuú thuéc môc ®Ých sö dông.

§Ó biÕn ®æi ®iÖn ¸p cña hÖ thèng dßng ®iÖn ba pha, ta cã thÓ dïng ba m¸y biÕn ¸p mét pha hay m¸y biÕn ¸p ba pha.

1. CÊu t¹o cña m¸y biÕn ¸p ba pha

NÕu dïng ba m¸y biÕn ¸p mét pha ghÐp l¹i ®Ó t¹o thµnh mét m¸y biÕn ¸p ba pha th× vÒ cÊu t¹o cña chóng, ®· ®­îc xÐt ®Õn trong m¸y biÕn ¸p mét pha. M¸y biÕn ¸p  ba pha t¹o ra tõ ba m¸y biÕn ¸p mét pha ®­îc gäi lµ lo¹i m¸y biÕn ¸p ba pha cã m¹ch tõ ®éc lËp (h×nh 2-3).

 

M¸y biÕn ¸p ba pha cã m¹ch tõ khÐp kÝn gäi lµ m¸y biÕn ¸p ba pha cã m¹ch tõ liªn quan. Lo¹i nµy cã ba trô vµ d©y quÊn ba pha quÊn trªn ba trô nh­ h×nh 2- 4 a,b.

                                                        

                           a)                                                         b)

H×nh 2. 4. CÊu t¹o m¸y biÕn ¸p 3 pha m¹ch tõ liªn quan (a) ,   S¬ ®å nguyªn lý m¸y biÕn ¸p ba pha m¹ch tõ liªn quan (b).

1. D©y quÊn cao ¸p (quÊn phÝa ngoµi); 2. D©y quÊn h¹ ¸p (quÊn phÝa trong); 3. Lâi thÐp (kÓ c¶ bäc c¸ch ®iÖn); 4. G«ng tõ.

D©y quÊn cña m¸y biÕn ¸p ba pha ®­îc ký hiÖu nh­ sau:

D©y quÊn		Ký hiÖu ®Çu d©y	Ký hiÖu cuèi d©y
Cao ¸p	pha A pha B pha C	A B C	X Y Z
Trung ¸p	pha A pha B pha C	Am Bm Cm	Xm Ym Zm
H¹ ¸p	pha A pha B pha C	a b c	x y z

Víi m¸y biÕn ¸p ba pha, c¸c  l­îng ®Þnh møc ghi trªn biÕn m¸y cã kh¸c so  víi biÕn ¸p mét pha. Cô thÓ:

+ §iÖn ¸p ®Þnh møc: U1®m, U2®m lµ ®iÖn ¸p d©y ®Þnh møc.

+ Dßng ®iÖn ®Þnh møc: I1®m, I2®m lµ dßng ®iÖn d©y ®Þnh møc.

+ S®m  lµ c«ng suÊt toµn phÇn cña c¶ ba pha.

2. C¸c kiÓu nèi d©y cña m¸y biÕn ¸p ba pha

D©y quÊn s¬ cÊp vµ thø cÊp cã thÓ nèi theo h×nh sao (Y) hoÆc h×nh tam gi¸c (). H×nh 2-5 ®­a ra 3 vÝ dô vÒ c¸ch nèi d©y cña m¸y biÕn ¸p ba pha.

 

NÕu d©y quÊn s¬ cÊp nèi sao vµ d©y quÊn thø cÊp nèi sao ta ký hiÖu Y/Y

NÕu d©y quÊn s¬ cÊp nèi tam gi¸c vµ d©y quÊn thø cÊp nèi tam gi¸c ta ký hiÖu /.

NÕu d©y quÊn s¬ cÊp nèi sao vµ d©y quÊn thø cÊp nèi tam gi¸c ta ký hiÖu Y/.

Do cã nhiÒu c¸ch nèi kh¸c nhau, nªn xuÊt hiÖn hÖ sè biÕn ¸p pha vµ d©y lµ:

+ HÖ sè biÕn ¸p pha: ký hiÖu kP:

                                                            (2-1)

+ HÖ sè biÕn ¸p d©y: ký hiÖu lµ kd:

                                                                     (2-2)

VÝ dô: h×nh 2-5a ta cã:

                       

                      

ë h×nh 2-5c ta cã:

                  

                        

 

Lo¹i m¹ch tõ ®éc lËp cã ­u ®iÓm lµ vËn chuyÓn dÔ dµng h¬n, nhÊt lµ nh÷ng n¬i ®i l¹i khã kh¨n. Lo¹i m¹ch tõ liªn quan sÏ tiÕt kiÖm vËt liÖu h¬n.

 

III. §éng c¬ kh«ng ®ång bé 3 pha

 

§éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé lµ lo¹i m¸y ®iÖn xoay chiÒu lµm viÖc theo nguyªn lý c¶m øng ®iÖn tõ, cã tèc ®é quay cña r«to (n) kh¸c víi tèc ®é cña tõ tr­êng quay (n1). Còng nh­ m¸y ®iÖn quay kh¸c, m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé cã tÝnh thuËn nghÞch, nghÜa lµ cã thÓ lµm viÖc ë chÕ ®é ®éng c¬ ®iÖn, còng nh­ chÕ ®é m¸y ph¸t ®iÖn.

M¸y ph¸t ®iÖn kh«ng ®ång bé cã ®Æc tÝnh lµm viÖc kh«ng tèt vµ tiªu tèn c«ng suÊt ph¶n kh¸ng cña l­íi nªn Ýt ®­îc dïng.

§éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé, so víi c¸c lo¹i ®éng c¬ kh¸c cã cÊu t¹o vµ vËn hµnh kh«ng phøc t¹p, gi¸ thµnh rÎ, lµm viÖc tin cËy nªn ®­îc sö dông nhiÒu trong s¶n xuÊt vµ sinh ho¹t

§éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé cã c¸c lo¹i: ®éng c¬ ba pha, hai pha vµ mét pha. §éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé cã c«ng suÊt > 600W th­êng lµ lo¹i ba pha cã ba d©y quÊn lµm viÖc, trôc c¸c d©y quÊn lÖch nhau 1200 ®iÖn trong kh«ng gian.

C¸c ®éng c¬ c«ng suÊt < 600W th­êng lµ ®éng c¬ hai pha hoÆc mét pha. §éng c¬ hai pha cã hai d©y quÊn lµm viÖc, trôc cña hai d©y quÊn ®Æt lÖch nhau trong kh«ng gian mét gãc 900 ®iÖn. §éng c¬ ®iÖn mét pha chØ cã mét d©y quÊn lµm viÖc.

 1. CÊu t¹o cña ®éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé ba pha

CÊu t¹o cña ®éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé ba pha ®­îc vÏ trªn h×nh 2.6, gåm hai bé phËn chñ yÕu lµ stato vµ r«to. Ngoµi ra cßn cã vá vµ n¾p m¸y. H×nh 2.7 vÏ c¸c l¸ thÐp cña stato vµ r«to.

  1.1. Stato (phÇn tÜnh)

Stato lµ phÇn tÜnh gåm hai bé phËn chÝnh lµ d©y quÊn vµ lâi thÐp. Ngoµi ra cßn cã vá vµ n¾p m¸y.

a. Lâi thÐp: lµ bé phËn dÉn tõ cña m¸y, cã d¹ng h×nh trô nh­ h×nh 2.7a. V× tõ tr­êng ®i qua lâi thÐp lµ tõ tr­êng quay nªn ®Ó gi¶m tæn hao, lâi thÐp ®­îc lµm b»ng c¸c l¸ thÐp kü thuËt ®iÖn dµy 0,35mm 0,5mm phñ s¬n c¸ch ®iÖn, ®­îc dËp theo h×nh vµnh kh¨n, phÝa trong cã xÎ r·nh ®Ó ®Æt d©y quÊn nh­ h×nh 2.8.

b. D©y quÊn: d©y quÊn stato lµm b»ng d©y ®ång, bäc c¸ch ®iÖn, ®Æt trong c¸c r·nh cña lâi thÐp (h×nh 3.3a). H×nh 3.3b vÏ s¬ ®å khai triÓn d©y quÊn ba pha ®Æt trong 12 r·nh d©y quÊn pha A trong c¸c r·nh 1,4,7,10; pha B trong c¸c r·nh 3, 6, 9, 12 cßn l¹i pha C trong c¸c r·nh 5,8,11,2. Dßng xoay chiÒu ba pha ch¹y trong ba pha d©y quÊn stato sÏ t¹o ra tõ tr­êng quay.

 c. Vá m¸y: Lµm b»ng gang hoÆc nh«m, dïng ®Ó gi÷ chÆt lâi thÐp vµ cè

®Þnh m¸y trªn bÖ. Hai ®Çu cã n¾p m¸y, trong n¾p m¸y cã æ ®ì trôc.Vá vµ n¾p m¸y cßn dïng ®Ó b¶o vÖ m¸y.

 

 

1.2. R«to (phÇn quay)

R«to lµ phÇn quay gåm lâi thÐp, d©y quÊn vµ trôc m¸y.

a) Lâi thÐp: gåm c¸c l¸ thÐp kü thuËt ®iÖn gièng stato, c¸c l¸ thÐp nµy lÊy tõ phÇn ruét bªn trong khi dËp l¸ thÐp stato. MÆt ngoµi cã xÎ r·nh ®Æt d©y quÊn r«to  (h×nh 2.7), ë gi÷a cã lç ®Ó g¾n víi trôc m¸y. Trôc m¸y ®­îc g¾n víi lâi thÐp r«to vµ lµm b»ng thÐp tèt.

b) D©y quÊn: ®­îc ®Æt trong lâi thÐp r«to, vµ ph©n lµm 2 lo¹i chÝnh: lo¹i r«to kiÓu lång sãc vµ lo¹i r«to kiÓu d©y quÊn.

+ Lo¹i r«to d©y quÊn: cã d©y quÊn gièng nh­ d©y quÊn stato. Trong m¸y ®iÖn c«ng suÊt trung b×nh trë lªn, d©y quÊn r«to th­êng lµ kiÓu d©y quÊn sãng hai líp v× bít ®­îc d©y ®Çu nèi, kÕt cÊu d©y quÊn trªn r«to chÆt chÏ. Trong m¸y ®iÖn cì nhá, th­êng dïng d©y quÊn ®ång t©m mét líp.

    D©y quÊn ba pha cña r«to th­êng ®Êu sao, ba ®Çu cßn l¹i ®­îc nèi víi ba vµnh tr­ît lµm b»ng ®ång g¾n ë mét ®Çu trôc, c¸ch ®iÖn víi nhau vµ víi trôc. Th«ng qua chæi than vµ vµnh tr­ît, cã thÓ nèi d©y quÊn r«to víi ®iÖn trë phô bªn ngoµi ®Ó c¶i thiÖn tÝnh n¨ng më m¸y, ®iÒu chØnh tèc ®é hoÆc c¶i thiÖn hÖ sè c«ng suÊt cña m¸y. Khi lµm viÖc b×nh th­êng, d©y quÊn r«to ®­îc nèi ng¾n m¹ch. H×nh 2.9a,b,c lµ h×nh vÏ r«to d©y quÊn, c¸ch nèi d©y r«to d©y quÊn víi ®iÖn trë bªn ngoµi vµ ký hiÖu cña nã trong c¸c s¬ ®å ®iÖn.

+. Lo¹i r«to lång sãc: kÕt cÊu cña lo¹i d©y quÊn nµy rÊt kh¸c víi d©y quÊn stato. Lo¹i r«to lång sãc c«ng suÊt >100kW, trong c¸c r·nh cña lâi thÐp ®Æt c¸c thanh ®ång, hai ®Çu nèi ng¾n m¹ch b»ng hai vßng ®ång t¹o thµnh lång sãc nh­ h×nh 2.10b. ë ®éng c¬ c«ng suÊt nhá, lång sãc ®­îc chÕ t¹o b»ng c¸ch ®óc nh«m vµo c¸c r·nh lâi thÐp r«to, t¹o thµnh thanh nh«m, hai ®Çu ®óc vßng ng¾n m¹ch vµ c¸ch lµm m¸t (h×nh 2.10c). §éng c¬ ®iÖn r«to lång sãc gäi lµ ®éng c¬ kh«ng ®ång bé r«to lång sãc vµ cã ký hiÖu nh­ h×nh 2.10d.

 

Còng nh­ c¸c m¸y ®iÖn kh¸c, m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé cã c¸c trÞ sè ®Þnh møc ®Æc tr­ng cho ®iÒu kiÖn kü thuËt cña m¸y. C¸c trÞ sè nµy do nhµ m¸y thiÕt kÕ chÕ t¹o quy ®Þnh vµ ®­îc ghi trªn nh·n m¸y. V×  m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé chñ yÕu lµm viÖc ë chÕ ®é ®éng c¬ ®iÖn nªn trªn nh·n m¸y ghi c¸c trÞ sè ®Þnh møc cña ®éng c¬ ®iÖn t¶i ®Þnh møc nh­  sau:

P®m (W, kW) : c«ng suÊt ®Þnh møc ë ®Çu trôc lµ c«ng suÊt c¬ ®Þnh møc m¸y ®­a ra ë ®Çu trôc.

I®m (A)  : dßng ®iÖn d©y ®Þnh møc

n®m (vg/ph)  : tèc ®é ®Þnh møc cña r«to

c¸ch ®Êu Y hay  v.v…

2. Tõ tr­êng cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé

   2.1. Tõ tr­êng ®Ëp m¹ch cña d©y quÊn mét pha

Tõ tr­êng cña d©y quÊn mét pha lµ tõ tr­êng cã ph­¬ng kh«ng ®æi, song trÞ sè vµ chiÒu biÕn ®æi theo thêi gian ®­îc gäi lµ tõ tr­êng ®Ëp m¹ch.

§Ó ®¬n gi¶n ta xÐt d©y quÊn mét pha ®Æt trong bèn r·nh cña stato (h×nh 2.11  vµ h×nh 2.12).

H×nh 2.11 øng víi sè ®«i cùc p = 1. H×nh 2.12 øng víi sè ®«i cùc p = 2

 

 

 

 

 

 

 

Khi cho dßng ®iÖn i = Imaxsint vµo cuén d©y, ë n¬i dßng ®i vµo ta ký hiÖu dÊu , ®i ra ta ký hiÖu , c¨n cø vµo chiÒu dßng ®iÖn, ta vÏ ®­îc chiÒu tõ tr­êng theo quy t¾c vÆn nót chai (h×nh 2.11, h×nh 2.12). §ã lµ chiÒu øng víi mét nöa chu kú cña dßng i, ë nöa chu kú sau, chiÒu dßng ®iÖn vµ tõ tr­êng sÏ ng­îc l¹i. ë h×nh 2.11 lµ tõ tr­êng mét ®«i cùc, h×nh 2.12 lµ tõ tr­êng hai ®«i cùc.

2.2. Tõ tr­êng quay

Dßng ®iÖn ba pha cã ­u ®iÓm lín lµ t¹o ra tõ tr­êng quay trong  c¸c m¸y ®iÖn xoay chiÒu.

a) Sù t¹o thµnh tõ tr­êng quay

§Ó hiÓu ®­îc tõ tr­êng quay chóng ta nghiªn cøu mét m¸y ®iÖn ba pha ®¬n gi¶n cã 6 r·nh, trong ®ã ®Æt ba d©y quÊn ba pha AX, BY, CZ vµ lÖch nhau 1200 ®iÖn trong kh«ng gian nh­ h×nh 2.13.

Gi¶ sö, dßng ®iÖn ba pha ®­a vµo 3 d©y quÊn cña m¸y ®iÖn lµ ®èi xøng vµ cã biÓu thøc

 iA = Imaxsint

 iB = Imaxsin(t - 1200)

 iC = Imaxsin(t - 2400) = Imaxsin(t + 1200)

vµ ®å thÞ tøc thêi cña chóng nh­ h×nh 2.13a.

Khi dßng ba pha ®i vµo c¸c cuén d©y AX, BY, CZ nh­ h×nh 2.13b, trªn ®ã ta quy ®Þnh nh­ sau:

Dßng ®iÖn pha nµo d­¬ng cã chiÒu tõ ®Çu ®Õn cuèi pha, th× ®Çu ®­îc ký hiÖu , cuèi ®­îc ký hiÖu (). Dßng ®iÖn pha nµo ©m th× ký hiÖu ng­îc l¹i.

XÐt tõ tr­êng t¹i 3 thêi ®iÓm kh¸c nhau nh­ sau:

+ Thêi ®iÓm t = 900: t¹i thêi ®iÓm nµy, dßng ®iÖn pha A cùc ®¹i vµ d­¬ng cßn dßng pha B vµ C ©m (h×nh 2.13a). Theo quy ®Þnh trªn, dßng ®iÖn pha A d­¬ng nªn ®Çu A ký hiÖu  cßn cuèi X ký hiÖu . Dßng ®iÖn c¸c pha B vµ C ©m nªn ®Çu B vµ C ký hiÖu cßn Y vµ Z ký hiÖu 

Dïng quy t¾c vÆn nót chai sÏ x¸c ®Þnh ®­îc chiÒu ®­êng søc tõ tr­êng do c¸c dßng ®iÖn sinh ra ë tr­êng hîp nµy (h×nh 2.13b). Tõ tr­êng tæng cã mét cùc S vµ mét cùc N, lµ tõ tr­êng mét ®«i cùc (p = 1). ChiÒu cña tõ tr­êng tæng trïng víi chiÒu cña tõ tr­êng pha A, ®ã lµ pha cã dßng ®iÖn cùc ®¹i (h×nh 3.8c). §é lín cña tõ tr­êng tæng b»ng tæng c¸c vÐct¬ tõ tr­êng c¸c pha.

+ Thêi ®iÓm t =900 + 1200: lµ thêi ®iÓm øng víi dßng pha B cùc ®¹i vµ d­¬ng cßn c¸c pha A vµ C ©m. Lµm t­¬ng tù tr­êng hîp trªn, ta x¸c ®Þnh ®­îc chiÒu tõ tr­êng tæng trïng víi chiÒu cña tõ tr­êng pha B, tøc ®· quay ®i mét gãc 1200 so víi thêi ®iÓm tr­íc .

+ Thêi ®iÓm t =900 + 2400: lµ thêi ®iÓm dßng pha C cùc ®¹i vµ d­¬ng cßn dßng ®iÖn pha A vµ B ©m. T­¬ng tù lµm c¸ch trªn, x¸c ®Þnh ®­îc tõ tr­êng tæng trïng víi chiÒu tõ tr­êng pha C (pha cã dßng ®iÖn cùc ®¹i) vµ ®· quay ®i mét gãc 1200 so víi tr­êng hîp thø 2 hoÆc 2400 so víi tr­êng hîp thø nhÊt.

NÕu lÊy nhiÒu ®iÓm liªn tôc, sÏ thÊy tõ tr­êng tæng cña dßng ®iÖn  ba pha lµ tõ tr­êng quay. Tõ tr­êng quay nµy mãc vßng víi c¶ 2 d©y quÊn stato vµ r«to, ®ã lµ tõ tr­êng chÝnh cña m¸y ®iÖn, tham gia vµo qu¸ tr×nh biÕn ®æi n¨ng l­îng.

Víi c¸ch cÊu t¹o d©y quÊn nh­ ®· nªu trong tr­êng hîp nµy, ta cã tõ tr­êng quay mét ®«i cùc. Thay ®æi c¸ch ®Êu d©y cña stato ®Ó thay ®æi sè ®«i cùc, t­¬ng øng ta cã tõ tr­êng 2, 3 hay 4 v.v…®«i cùc.

b)  §Æc ®iÓm cña tõ tr­êng quay

Tõ tr­êng quay cña hÖ thèng dßng ®iÖn ba pha ®èi xøng cã ba ®Æc ®iÓm sau:

+ Tèc ®é tõ tr­êng quay:

Tèc ®é cña tõ tr­êng quay phô thuéc vµo tÇn sè dßng ®iÖn stato f vµ sè ®«i cùc p. ThËt vËy, ë h×nh 2.13, khi dßng ®iÖn biÕn thiªn mét chu kú, tõ tr­êng quay ®­îc mét vßng, do ®ã trong mét gi©y dßng ®iÖn stato biÕn thiªn f chu kú, tõ tr­êng quay ®­îc f vßng.

Khi tõ tr­êng cã mét ®«i cùc, tèc ®é quay cña tõ tr­êng lµ n1 = f vßng/gi©y. Khi tõ tr­êng cã 2 ®«i cùc, dßng ®iÖn biÕn thiªn mét chu kú, tõ tr­êng quay ®­îc 1/2 vßng (tõ cùc NSN), do ®ã tèc ®é tõ tr­êng quay lµ . Tæng qu¸t, khi tõ tr­êng quay cã p ®«i cùc, tèc ®é tõ tr­êng quay lµ:

                         (vßng/gi©y)                              (3.1a)

hay                          (vßng/phót)                            (3.1b)

+ ChiÒu quay cña tõ tr­êng:

ChiÒu quay cña tõ tr­êng phô théc vµo thø tù pha cña dßng ®iÖn. Muèn ®æi chiÒu quay cña tõ tr­êng, ta thay ®æi thø tù hai pha cho nhau (h×nh 2.14).

§iÒu nµy dÔ nhËn thÊy, v× nÕu thø tù pha lÇn l­ît lµ ABC mét c¸ch chu kú th× tõ tr­êng quay quay nh­ ®· xÐt ë trªn. Nh­ng khi ®æi pha A vµ B cho nhau, tøc cho dßng iB vµo d©y quÊn AX, dßng iA vµo d©y quÊn BY tõ tr­êng sÏ quay theo chiÒu tõ BAC tøc ng­îc víi chiÒu nh­ ®· xÐt.

+ Biªn ®é cña tõ tr­êng quay:

Tõ tr­êng quay sinh ra tõ th«ng xuyªn qua mçi d©y quÊn. XÐt tõ th«ng cña tõ tr­êng xuyªn qua d©y quÊn AX; ta thÊy d©y quÊn pha B vµ C lÖch víi pha A mét gãc 1200 vµ 2400. Tõ th«ng tæng xuyªn qua d©y quÊn AX do d©y quÊn ba pha t¹o ra lµ:

  =  A + Bcos(-1200) + Ccos(1200)                            (2.3)

 

V× hÖ thèng dßng ®iÖn ba pha ®èi xøng tøc

 A + B + C = 0 hay B + C = - A, do ®ã

                                                           (2.4)

Dßng iA = Imaxsint, nªn tõ th«ng cña dßng ®iÖn pha A lµ:

 A = Amaxsint

nªn

VËy tõ th«ng cña tõ tr­êng quay xuyªn qua c¸c d©y quÊn biÕn thiªn h×nh sin vµ cã biªn ®é b»ng 3/2 tõ th«ng cùc ®¹i mét pha:

                                                                  (2.5)

Tæng qu¸t, nÕu m¸y cã m pha th×:

                                                                  (2.6)

KÕt luËn:

Khi d©y quÊn ®èi xøng vµ dßng ®iÖn c¸c pha ®èi xøng, tõ tr­êng quay quay trßn cã biªn ®é kh«ng ®æi vµ tèc ®é kh«ng ®æi. Tõ tr­êng quay trßn sÏ cho ®Æc tÝnh cña m¸y tèt. Khi kh«ng ®èi xøng, tõ tr­êng quay elÝp cã biªn ®é vµ tèc ®é quay biÕn ®æi.

3. Nguyªn lý lµm viÖc cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ba pha

Khi cho dßng ®iÖn ba pha tÇn sè f ®i vµo ba d©y quÊn stato cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé, trong m¸y sÏ cã tõ tr­êng quay p ®«i cùc quay víi tèc ®é . Tõ tr­êng quay quÐt qua c¸c thanh dÉn cña d©y quÊn r«to, c¶m øng trong d©y quÊn s®®. V× d©y quÊn r«to khÐp kÝn m¹ch nªn s®® c¶m øng sÏ sinh ra dßng ®iÖn ch¹y trong c¸c thanh dÉn r«to. Lùc t¸c dông t­¬ng hç gi÷a tõ tr­êng quay cña m¸y víi dßng ®iÖn ch¹y trong thanh dÉn r«to, kÐo r«to quay víi tèc ®é n cïng chiÒu víi tõ tr­êng quay vµ n 1.

     §Ó minh ho¹ cho ®iÒu ®ã, h×nh 2.15 vÏ tõ tr­êng quay tèc ®é n1 cã chiÒu thuËn kim ®ång hå, chiÒu s®® vµ dßng ®iÖn c¶m øng trong thanh dÉn r«to vµ chiÒu lùc ®iÖn tõ t¸c dông lªn c¸c thanh dÉn.

§Ó x¸c ®Þnh ®­îc chiÒu cña s®® c¶m øng theo quy t¾c bµn tay ph¶i, ta c¨n cø vµo chiÒu chuyÓn ®éng t­¬ng ®èi gi÷a thanh dÉn víi tõ tr­êng n1, sau ®ã ¸p dông quy t¾c bµn tay ph¶i ®Ó x¸c ®Þnh chiÒu s®® vµ chiÒu dßng ®iÖn r«to (h×nh 2.15).

BiÕt chiÒu dßng ®iÖn r«to, ¸p dông quy t¾c bµn tay tr¸i x¸c ®Þnh ®­îc chiÒu lùc ®iÖn tõ F®t . KÕt qu¶ lµ chiÒu r«to quay cïng chiÒu tõ tr­êng.

 

 

 

 

 

 

 

 

Nh­ng tèc ®é cña r«to (n) lu«n nhá h¬n tèc ®é tõ tr­êng quay n1 v× nÕu tèc ®é n = n1 th× gi÷a c¸c thanh dÉn r«to vµ tõ tr­êng quay n1 kh«ng cã sù chuyÓn ®éng t­¬ng ®èi, do ®ã trong d©y quÊn r«to kh«ng cã s®® vµ dßng ®iÖn c¶m øng, lùc ®iÖn tõ b»ng kh«ng.

§é chªnh lÖch gi÷a tèc ®é tõ tr­êng quay vµ tèc ®é m¸y gäi lµ tèc ®é tr­ît n2.

                        n2 = n1 - n                                      (2.7)

Ng­êi ta ®­a ra hÖ sè tr­ît tèc ®é ký hiÖu s, lµ:

                                                        (2.8)

Khi r«to ®øng yªn (n = 0), hÖ sè tr­ît s =1; khi r«to quay ®Þnh møc, s®m=0,02 ®Õn 0,06. Tèc ®é ®éng c¬ lµ:

                n = n1(1- s) = vg/ph               (2.9)

víi ®éng c¬, 0 < s < 1.

 

Ch­¬ng III.

M¹ng ®iÖn s¶n xuÊt qui m« nhá

 

I. kh¸i niÖm chung vÒ m¹ng ®iÖn

§iÖn n¨ng s¶n xuÊt t¹i c¸c nhµ m¸y ®iÖn ®­îc truyÒn t¶i ®Õn c¸c hé tiªu thô nhê m¹ng l­íi ®iÖn.

1. Ph©n lo¹i m¹ng ®iÖn

- Theo ®iÖn ¸p ng­êi ta ph©n m¹ng ®iÖn ra c¸c lo¹i:

+ M¹ng ®iÖn h¹ ¸p ( LV) : U < 1 kV.

+M¹ng ®iÖn trung ¸p (MV) : 1  U   66 kV.

+ M¹ng ®iÖn cao ¸p (MV)  : 66  U  220 kV

+ M¹ng ®iÖn siªu cao ¸p (EHV) :330  U  750 kV

+ M¹ng ®iÖn cùc cao ¸p (VHV) : U  800 kV

- Theo chøc n¨ng, ph¹m vi ho¹t ®éng vµ cÊp ®iÖn ¸p, cã thÓ ph©n m¹ng ®iÖn thµnh 2 lo¹i : m¹ng cung cÊp vµ m¹ng ph©n phèi.

M¹ng cung cÊp ®­îc dïng ®Ó truyÒn t¶i ®iÖn n¨ng tõ c¸c thanh gãp ®iÖn ¸p cao tõ 110 kV trë lªn cña c¸c nhµ m¸y ®iÖn ®Õn c¸c tr¹m biÕn ¸p khu vùc (c¸c trung t©m ph©n phèi) cña m¹ng ph©n phèi.

M¹ng ph©n phèi ®­îc dïng ®Ó truyÒn t¶i ®iÖn n¨ng tõ c¸c tr¹m biÕn ¸p khu vùc ®Õn c¸c hé tiªu thô ®iÖn vµ cã ®iÖn ¸p tõ 110 kV trë xuèng.

Dùa vµo tÝnh chÊt cña hé tiªu thô ®iÖn, c¸c m¹ng ®iÖn ph©n phèi ®­îc chia thµnh m¹ng ®iÖn c«ng nghiÖp, m¹ng ®iÖn n«ng nghiÖp vµ m¹ng ®iÖn thµnh phè.

Mçi mét m¹ng ®iÖn ®­îc ®Æc tr­ng b»ng ®iÖn ¸p danh ®Þnh, ®iÖn ¸p nµy ®­îc sö dông ®Ó tÝnh ®iÖn ¸p danh ®Þnh cña c¸c thiÕt bÞ trong m¹ng ®iÖn (m¸y ph¸t ®iÖn, m¸y biÕn ¸p, ®­êng d©y v.v...).

C¸c gi¸ trÞ tiªu chuÈn cña ®iÖn ¸p danh ®Þnh trªn thÕ giíi ®èi víi c¸c m¹ng ®iÖn xoay chiÒu ®iÖn ¸p cao lµ: 3; 3,3; 6,6; 10; 11; 15; 20; 22; 30; 35; 45; 47; 66; 69; 110; 115; 132; 138; 150; 161; 220; 230; 275; 287; 330; 345; 380; 400; 500; 735; 750; 765; 1050; 1100;  1150; 1300; 1500; ...kV.

§èi víi c¸c m¹ng ®iÖn ®iÖn ¸p thÊp (U 1 kV) ®iÖn ¸p danh ®Þnh gi÷a c¸c pha vµ ®iÖn ¸p pha lµ: 220/127; 380/220; 660/380 V.

  PhÇn tö chÝnh cña m¹ng ®iÖn lµ c¸c tr¹m biÕn ¸p vµ ®­êng d©y truyÒn t¶i.

2. Tr¹m biÕn ¸p:

Tr¹m biÕn ¸p cã vai trß quan träng hÖ thèng nhiÒu m¹ng l­íi ®iÖn. Nã dïng ®Ó biÕn ®æi ®iÖn ¸p ( nh­ng gi÷ nguyªn tÇn sè)  cña nguån ®iÖn sao cho phï hîp víi nhiÖm vô t¶i ®iÖn ®i xa hay ph©n phèi cña hÖ thèng ®iÖn vµ hîp nhÊt c¸c hÖ thèng ®iÖn. Tuú theo chøc n¨ng vµ nhiÖm vô, ng­êi ta chia tr¹m biÕn ¸p thµnh hai lo¹i:

2.1. Tr¹m biÕn ¸p trung gian hay cßn gäi lµ tr¹m biÕn ¸p chÝnh:

C¸c tr¹m nµy nhËn ®iÖn n¨ng tõ hÖ thèng ®iÖn cã ®iÖn ¸p cao 110kV, 220kV vµ tuú theo hé tiªu thô, chóng sÏ biÕn ®æi ®iÖn ¸p vµ sau ®ã ph©n phèi ®iÖn n¨ng víi c¸c cÊp ®iÖn ¸p: 90kV, 66kV, 35kV, 22kV, 15kV, 10kV hoÆc 6kV. §Ó thùc hiÖn ®­îc ®iÒu ®ã, c¸c tr¹m nµy ph¶i gåm cã:

+ C¸c tuyÕn d©y ®­a ®Õn ë ®iÖn ¸p cao 110kV hay 220kV.

+ C¸c m¸y c¾t ®iÖn vµ dao c¸ch ly ®Ó thùc hiÖn ®ãng c¾t l­íi ®iÖn cao ¸p.

+ C¸c m¸y biÕn ¸p c«ng suÊt lín ®Ó biÕn ®æi ®iÖn ¸p.

+ C¸c m¸y c¾t ®iÖn, dao c¸ch ly trung thÕ vµ cÇu ch× b¶o vÖ nh­ cÇu ch×, r¬ le ®Ó ®ãng ng¾t vµ b¶o vÖ ®­êng d©y ®iÖn tõ tr¹m ph©n phèi ®Õn c¸c tr¹m h¹ thÕ cña c¸c hé tiªu thô.

  2.2. Tr¹m biÕn ¸p h¹ ¸p

Tr¹m nµy nhËn ®iÖn n¨ng tõ tr¹m trung gian, biÕn ®æi thµnh c¸c cÊp ®iÖn ¸p thÝch hîp ®Ó cÊp cho c¸c hé tiªu thô víi ®iÖn ¸p 220/380V hoÆc 660V.

VÒ ph­¬ng diÖn cÊu tróc, ng­êi ta chia c¸c tr¹m biÕn ¸p thµnh hai lo¹i :

+ Tr¹m biÕn ¸p ngoµi trêi:  ë tr¹m nµy, c¸c thiÕt bÞ ë ®iÖn ¸p cao ®Òu ®Æt ngoµi trêi, cßn phÇn ph©n phèi ®iÖn ¸p thÊp th× ®Æt trong nhµ.

+Tr¹m  biÕn ¸p trong nhµ: ë tr¹m nµy tÊt c¶ c¸c thiÕt bÞ ®Òu ®Æt trong nhµ.

X©y dùng tr¹m ngoµi trêi tiÕt kiÖm h¬n c¸c tr¹m trong nhµ.

Ngoµi ra do ®iÒu kiÖn chiÕn tranh, ng­êi ta cßn x©y dùng nh÷ng tr¹m biÕn ¸p ngÇm. Lo¹i nµy kinh phÝ x©y dùng kh¸ tèn kÐm.

3. §­êng d©y t¶i ®iÖn

§­êng d©y t¶i ®iÖn cã nhiÖm vô t¶i ®iÖn n¨ng ph¸t ra tõ c¸c nhµ m¸y ®iÖn ®Ó cÊp cho c¸c hé tiªu thô ®iÖn. Dùa vµo ®iÖn ¸p, ng­êi ta chia ®­êng d©y t¶i ®iÖn ra lµm 2 lo¹i: §­êng d©y cao ¸p (tõ 6 kV trë lªn), vµ ®­êng d©y h¹ ¸p (1 kV trë xuèng). D©y dÉn ®iÖn th­êng cã c¸c lo¹i: d©y ®ång, d©y nh«m, d©y nh«m lâi thÐp, vµ d©y thÐp. §ång dÉn ®iÖn tèt h¬n nh«m nh­ng ®¾t tiÒn, hiÕm vµ lµ kim lo¹i ­u tiªn cho qu©n sù nªn chØ dïng ë m«i tr­êng cã chÊt ¨n mßn kim lo¹i. Phæ biÕn nhÊt lµ dïng d©y nh«m vµ d©y nh«m lâi thÐp. D©y dÉn trong m¹ng l­íi ®iÖn th­êng ®­îc dïng víi hai lo¹i kÕt cÊu: ®­êng d©y trªn kh«ng vµ ®­êng d©y c¸p.

4. S¬ ®å m¹ng ®iÖn

Trong hÖ thèng cung cÊp ®iÖn, ng­êi ta chia ra hai lo¹i s¬ ®å m¹ng ®iÖn lµ s¬ ®å m¹ng ®iÖn cao ¸p vµ s¬ ®å m¹ng ®iÖn  h¹ ¸p .

 4.1. S¬ ®å nèi d©y cña m¹ng cao ¸p

Nãi chung cã thÓ ph©n s¬ ®å nèi d©y cña m¹ng ®iÖn cao ¸p thµnh hai lo¹i lµ s¬ ®å h×nh tia (h×nh 3.1a) vµ s¬ ®å ph©n nh¸nh (h×nh 3.1b).

     

   a)                                                          b)

      H×nh 3.1. S¬ ®å nèi d©y h×nh tia(a) vµ ph©n nh¸nh(b)

S¬ ®å h×nh tia cã ­u ®iÓm lµ nèi d©y râ rµng, mçi hé dïng ®iÖn ®­îc cung cÊp tõ mét ®­êng d©y, do ®ã chóng Ýt ¶nh h­ëng lÉn nhau, ®é tin cËy cÊp ®iÖn t­¬ng ®èi cao, dÔ thùc hiÖn c¸c biÖn ph¸p b¶o vÖ vµ tù ®éng ho¸, dÔ vËn hµnh, b¶o qu¶n.

KhuyÕt ®iÓm cña nã lµ vèn ®Çu t­ lín nªn th­êng dïng ®Ó cung cÊp ®iÖn cho c¸c hé lo¹i I vµ lo¹i II.

S¬ ®å ph©n nh¸nh cã ­u khuyÕt ®iÓm ng­îc l¹i so víi s¬ ®å h×nh tia. V× vËy nã th­êng dïng ®Ó cung cÊp ®iÖn cho c¸c hé tiªu thô lo¹i II vµ III.

Trªn thùc tÕ ng­êi ta th­êng kÕt hîp hai d¹ng s¬ ®å c¬ b¶n ®ã thµnh nh÷ng s¬ ®å hçn hîp.

 4.2. S¬ ®å nèi d©y cña m¹ng ®iÖn h¹ ¸p

 M¹ng ®iÖn h¹ ¸p ë ®©y ®­îc hiÓu lµ m¹ng ®éng lùc hoÆc chiÕu s¸ng víi cÊp ®iÖn ¸p lµ 380/220V hoÆc 220/127V.

a. S¬ ®å m¹ng ®éng lùc

S¬ ®å nèi d©y cña m¹ng ®éng lùc cã hai d¹ng c¬ b¶n lµ m¹ng h×nh tia vµ m¹ng ph©n nh¸nh.

H×nh 3.2a lµ s¬ ®å h×nh tia dïng ®Ó cung cÊp cho c¸c phô t¶i ph©n t¸n. Tõ thanh c¸i cña tr¹m biÕn ¸p cã c¸c ®­êng d©y nèi tíi c¸c tñ ph©n phèi ®éng lùc. Tõ tñ ph©n phèi ®éng lùc cã c¸c ®­êng d©y nèi tíi c¸c phô t¶i

 

H×nh 3.2. S¬ ®å  h×nh tia dïng cho phô t¶i ph©n nh¸nh(a) vµ cho phô t¶i tËp trung (b)

H×nh 3.1b lµ s¬ ®å h×nh tia dïng cung cÊp cho c¸c phô t¶i tËp trung cã c«ng suÊt t­¬ng ®èi lín nh­ c¸c tr¹m b¬m, lß nung, tr¹m nÐn khÝ v.v..

 H×nh 3.3 lµ s¬ ®å ph©n nh¸nh th­êng dïng trong c¸c ph©n x­ëng cã phô t¶i kh«ng quan träng.

    

    H×nh 3.3.  S¬ ®å ph©n nh¸nh

b. S¬ ®å m¹ng chiÕu s¸ng

Tuú theo tÝnh chÊt chiÕu s¸ng mµ ng­êi ta ph©n thµnh m¹ng chiÕu s¸ng lµm viÖc vµ m¹ng chiÕu s¸ng sù cè. Trong m¹ng chiÕu s¸ng lµm viÖc ng­êi ta l¹i ph©n ra m¹ng chiÕu s¸ng chung vµ m¹ng chiÕu s¸ng côc bé. S¬ ®å m¹ng chiÕu s¸ng cã thÓ lµ h×nh tia hoÆc ph©n nh¸nh.

5. Hé tiªu thô ®iÖn

Hé tiªu thô ®iÖn bao gåm c¸c thiÕt bÞ sö dông ®iÖn riªng biÖt hay lµ tËp hîp tÊt c¶ c¸c thiÕt bÞ ®iÖn ®ã. ThiÕt bÞ sö dông ®iÖn lµ c¸c ®éng c¬ ®iÖn ®ång bé, kh«ng ®ång bé; c¸c lß ®iÖn c¶m; m¸y hµn ®iÖn; c¸c thiÕt bÞ chiÕu s¸ng v.v..

Dùa vµo yªu cÇu liªn tôc cÊp ®iÖn, c¸c hé tiªu thô ®­îc ph©n thµnh ba lo¹i.

  5.1. Hé lo¹i 1

Lµ nh÷ng hé tiªu thô ®iÖn quan träng, nÕu ngõng cung cÊp ®iÖn cã thÓ g©y nguy hiÓm ®Õn tÝnh m¹ng vµ søc khoÎ con ng­êi, g©y thiÖt h¹i lín vÒ kinh tÕ, dÉn ®Õn h­ háng thiÕt bÞ, h­ háng hµng lo¹t s¶n phÈm, rèi lo¹n c¸c qu¸ tr×nh c«ng nghÖ phøc t¹p hoÆc cã ¶nh h­ëng kh«ng tèt vÒ chÝnh trÞ, ngo¹i giao.

VÝ dô: C¸c bÖnh viÖn lín, c¸c trung t©m th«ng tin quan träng (®µi ph¸t thanh, truyÒn h×nh), c¸c lß luyÖn kim, c¸c nhµ m¸y s¶n xuÊt ho¸ chÊt ®éc h¹i v.v..

§èi víi hé lo¹i 1, ph¶i ®­îc cÊp ®iÖn víi ®é tin cËy cao, th­êng dïng hai nguån ®iÖn ®Õn, ®­êng d©y hai lé ®Õn, cã nguån dù phßng...nh»m h¹n chÕ ®Õn møc thÊp nhÊt viÖc mÊt ®iÖn.

   5.2. Hé lo¹i 2

  Lµ c¸c hé tiªu thô nÕu ngõng cung cÊp ®iÖn chØ g©y thiÖt h¹i kinh tÕ do qóa tr×nh s¶n xuÊt bÞ gi¸n ®o¹n, h­ háng s¶n phÈm vµ l·ng phÝ søc lao ®éng do ph¶i nghØ viÖc v× mÊt ®iÖn (vÝ dô ë c¸c nhµ m¸y c«ng cô, c¸c nhµ m¸y dÖt v.v.)

   5.3. Hé lo¹i 3

Lµ tÊt c¶ c¸c hé tiªu thô kh«ng thuéc hai lo¹i trªn, tøc lµ nh÷ng hé cho phÐp cung cÊp ®iÖn víi møc ®é tin cËy thÊp. Nh÷ng hé lo¹i nµy th­êng lµ  c¸c hé sinh ho¹t d©n dông, c¸c ph©n x­ëng s¶n xuÊt kh«ng theo d©y chuyÒn, c¸c tr­êng häc v.v.).

§èi víi hé lo¹i 3, cã thÓ chØ dïng mét nguån ®iÖn hoÆc ®­êng d©y mét lé.

Tuy nhiªn, cÇn chó ý r»ng,viÖc ph©n lo¹i hé nh­ trªn cã liªn quan ®Õn viÖc ®Çu t­ x©y dùng hÖ thèng cung cÊp theo s¬ ®å hÖ thèng thÝch hîp vµ viÖc ngõng cung cÊp ®iÖn ë ®©y theo nghÜa lµ do cã sù cè h­ háng trong hÖ thèng cung cÊp ®iÖn chø kh«ng ph¶i ­u tiªn hay c¾t ®iÖn do tiÕt kiÖm ®iÖn n¨ng trong ®iÒu kiÖn cßn thiÕu thèn ®iÖn nh­ n­íc ta hiÖn nay.

II. M¹ng ®iÖn s¶n xuÊt

Mét trong c¸c m¹ng ®iÖn c«ng nghiÖp lµ m¹ng ®iÖn s¶n xuÊt. M¹ng ®iÖn s¶n xuÊt lµ m¹ng ®iÖn cÊp ®iÖn cho sù ho¹t ®éng cña c¸c c¬ së s¶n xuÊt. VÝ dô, m¹ng ®iÖn cÊp ®iÖn cho c¸c nhµ m¸y, xÝ nghiÖp, c¸c x­ëng s¶n xuÊt v.v..

1. §Æc ®iÓm cña m¹ng ®iÖn s¶n xuÊt

Do sù ph¸t triÓn cña c«ng nghiÖp mµ m¹ng ®iÖn s¶n xuÊt ngµy cµng ®a d¹ng, thÓ hiÖn ë mét sè ®Æc ®iÓm c¬ b¶n sau:

1. §a d¹ng vÒ c«ng suÊt: Cã c«ng suÊt lín (hµng ngµn kW), c«ng suÊt võa (hµng tr¨m kW), c«ng suÊt nhá (vµi tr¨m kW trë xuèng).

2. §a d¹ng vÒ ph©n bè phô t¶i: phô t¶i ph©n bè tËp trung hoÆc ph©n t¸n.

3. §a d¹ng vÒ ®iÖn ¸p: §iÖn ¸p cao (dïng cho c¸c ®éng c¬ vµ thiÕt bÞ ®iÖn cao ¸p), ®iÖn ¸p thÊp (dïng cho c¸c ®éng c¬, c¸c thiÕt bÞ th«ng th­êng vµ chiÕu s¸ng).

4. Cã tÝnh ph¸t triÓn: Ph¶i dù phßng khi thay ®æi t¶i trong t­¬ng lai.

H×nh 3.3 lµ s¬ ®å m¹ng ®iÖn cÊp ®iÖn cho mét xÝ nghiÖp.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H×nh 3.3. S¬ ®å m¹ng ®iÖn cÊp diÖn cho xÝ nghiÖp

Ngoµi ra cã c¸c m¹ng chiÕu s¸ng, th­êng ®­îc thiÕt kÕ riªng rÏ víi m¹ng ®éng lùc ®Ó tr¸nh ¶nh h­ëng khi c¸c m¸y s¶n xuÊt ho¹t ®éng.

    2. Yªu cÇu ®èi víi m¹ng ®iÖn s¶n xuÊt

M¹ng ®iÖn s¶n xuÊt cÇn ph¶i ®¶m b¶o c¸c yªu cÇu sau:

      2.1. §¶m b¶o cÊp ®iÖn liªn tôc

Møc ®é cÊp ®iÖn liªn tôc tuú thuéc vµo hé tiªu thô ®iÖn

    a.Víi hé lo¹i 1 : Ph¶i cÊp ®iÖn Ýt nhÊt tõ hai nguån ®éc lËp vµ m¸y ph¸t dù phßng, ®¶m b¶o kh«ng bÞ gi¸n ®o¹n hoÆc mÊt ®iÖn.

    b. Víi hé lo¹i 2 : Cã thÓ cÊp ®iÖn tõ 2 hoÆc 1 nguån ®éc lËp vµ m¸y ph¸t dù phßng

   c. Víi hé lo¹i 3 : chØ cÊp ®iÖn tõ 1 nguån.

       2.2. §¶m b¶o chÊt l­îng ®iÖn n¨ng :

C¸c chØ tiªu ®¸nh gi¸ chÊt l­îng ®iÖn n¨ng ®­îc thÓ hiÖn ë 2 chØ tiªu c¬ b¶n lµ chÊt l­îng tÇn sè vµ ®iÖn ¸p.

    a. ChØ tiªu tÇn sè: do c¬ quan ®iÒu khiÓn hÖ thèng ®iÖn quèc gia ®iÒu chØnh vµ ®­îc ®¸nh gi¸ qua ®¹i l­îng ®é lÖch tÇn sè (lµ hiÖu trung b×nh trong kho¶ng thêi gian 10 phót gi÷a trÞ sè thùc tÕ cña tÇn sè c¬ b¶n víi trÞ sè ®Þnh møc cña nã, th­êng biÓu diÔn d­íi d¹ng %)

                          =

   Mçi thiÕt bÞ dïng ®iÖn ®­îc thiÕt kÕ sao cho lµm viÖc ë gi¸ trÞ tÇn sè ®Þnh møc cña hÖ thèng ®iÖn.Trong chÕ ®é lµm viÖc b×nh th­êng cho phÐp ®é lÖch tÇn sè khái trÞ sè ®Þnh møc lµ ± 1Hz (tøc ± 2%). Khi hÖ thèng ®iÖn thiÕu c«ng suÊt t¸c dông th× tÇn sè gi¶m ®i vµ ng­îc l¹i.

   b. ChØ tiªu ®iÖn ¸p: Víi l­íi ®iÖn 3 pha xoay chiÒu, ng­êi ta quy ®Þnh chÊt l­îng ®iÖn ¸p theo ®é lÖch ®iÖn ¸p cho phÐp. §ã lµ hiÖu gi÷a ®iÖn ¸p U víi trÞ sè ®Þnh møc cña ®iÖn ¸p l­íi U®m ph¸t sinh khi thay ®æi chÕ ®é lµm viÖc t­¬ng ®èi chËm vµ tèc ®é thay ®æi ®iÖn ¸p d­íi 1% trong 1 gi©y (th­êng biÓu diÔn d­íi d¹ng %):

                     Ucp % =

®­îc quy ®Þnh nh­ sau:

           + §èi víi c¸c thiÕt bÞ chiÕu s¸ng: -2,5%  +5%

+ §èi víi ®éng c¬ ®iÖn:                - 5%  +10%

+ §èi víi c¸c thiÕt bÞ ®iÖn kh¸c:    ± 5%

Mét sè tr­êng hîp cô thÓ cÇn tra cøu sæ tay.

     2.3. §¶m b¶o tÝnh kinh tÕ : Khi tÝnh to¸n l¾p ®Æt m¹ng s¶n xuÊt ph¶i ®¶m b¶o sao cho vèn ®Çu t­ vµ chi phÝ vËn  hµnh kinh tÕ nhÊt.

     2.4. §¶m b¶o an toµn : M¹ng ®iÖn s¶n xuÊt ph¶i sao cho vËn hµnh thuËn tiÖn, hîp lý, an toµn cho ng­êi sö dông vµ thiÕt bÞ còng nh­ cho toµn hÖ thèng.

 3.  M¹ng ®iÖn s¶n xuÊt qui m« nhá

C¸c hé s¶n xuÊt qui m« nhá bao gåm c¸c tæ s¶n xuÊt, c¸c ph©n x­ëng s¶n xuÊt  chØ tiªu thô c«ng suÊt vµi chôc kW tíi c¸c xÝ nghiÖp s¶n xuÊt nhá c«ng suÊt tiªu thô chØ vµi tr¨m kW. Phô t¶i ph©n bè th­êng tËp trung.

C¸c hé s¶n xuÊt nµy th­êng thuéc hé tiªu thô ®iÖn lo¹i 3 tøc lµ chØ cã mét m¸y biÕn ¸p riªng hoÆc chØ lÊy ®iÖn tõ ®­êng d©y h¹ ¸p 380/220V gÇn nhÊt mµ kh«ng cã biÕn ¸p riªng.

M¹ng chiÕu s¸ng còng ®­îc cÊp tõ cïng mét biÕn ¸p hoÆc cïng mét ®­êng d©y h¹ ¸p tíi.

H×nh 3.4 lµ s¬ ®å m¹ng ®iÖn xÝ nghiÖp nhá cã 3 ph©n x­ëng s¶n xuÊt.

H×nh 29 – 1 S¬ ®å m¹ng ®iÖn xÝ nghiÖp qui m« nhá

H -  M¹ng ®iÖn ph©n phèi

1 - Tr¹m biÕn ¸p 6  22 kV/380/220V cÊp diÖn cho c¶ xÝ nghiÖp.

2 - Tñ ph©n phèi, tõ ®©y ®iÖn n¨ng ®­îc ph©n chia tíi c¸c tñ ®éng lùc, tñ chiÕu s¸ng cña c¸c ph©n x­ëng.

3 - Tñ ®éng lùc: nhËn ®iÖn tõ tñ ph©n phèi cung cÊp cho c¸c m¸y s¶n xuÊt.

4- Tñ chiÕu s¸ng: nhËn ®iÖn tõ tñ ph©n phèi cung cÊp cho m¹ch chiÕu s¸ng cña ph©n x­ëng.

II. M¹ng ®iÖn s¶n xuÊt

Mét trong c¸c m¹ng ®iÖn c«ng nghiÖp lµ m¹ng ®iÖn s¶n xuÊt. M¹ng ®iÖn s¶n xuÊt lµ m¹ng ®iÖn cÊp ®iÖn cho sù ho¹t ®éng cña c¸c c¬ së s¶n xuÊt. VÝ dô, m¹ng ®iÖn cÊp ®iÖn cho c¸c nhµ m¸y, xÝ nghiÖp, c¸c x­ëng s¶n xuÊt v.v..

1. §Æc ®iÓm cña m¹ng ®iÖn s¶n xuÊt

Do sù ph¸t triÓn cña c«ng nghiÖp mµ m¹ng ®iÖn s¶n xuÊt ngµy cµng ®a d¹ng, thÓ hiÖn ë mét sè ®Æc ®iÓm c¬ b¶n sau:

1. §a d¹ng vÒ c«ng suÊt: Cã c«ng suÊt lín (hµng ngµn kW), c«ng suÊt võa (hµng tr¨m kW), c«ng suÊt nhá (vµi tr¨m kW trë xuèng).

2. §a d¹ng vÒ ph©n bè phô t¶i: phô t¶i ph©n bè tËp trung hoÆc ph©n t¸n.

3. §a d¹ng vÒ ®iÖn ¸p: §iÖn ¸p cao (dïng cho c¸c ®éng c¬ vµ thiÕt bÞ ®iÖn cao ¸p), ®iÖn ¸p thÊp (dïng cho c¸c ®éng c¬, c¸c thiÕt bÞ th«ng th­êng vµ chiÕu s¸ng).

4. Cã tÝnh ph¸t triÓn: Ph¶i dù phßng khi thay ®æi t¶i trong t­¬ng lai.

H×nh 3.3 lµ s¬ ®å m¹ng ®iÖn cÊp ®iÖn cho mét xÝ nghiÖp.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H×nh 3.3.  S¬ ®å m¹ng ®iÖn cÊp diÖn cho xÝ nghiÖp

Ngoµi ra cã c¸c m¹ng chiÕu s¸ng, th­êng ®­îc thiÕt kÕ riªng rÏ víi m¹ng ®éng lùc ®Ó tr¸nh ¶nh h­ëng khi c¸c m¸y s¶n xuÊt ho¹t ®éng.

    2. Yªu cÇu ®èi víi m¹ng ®iÖn s¶n xuÊt

M¹ng ®iÖn s¶n xuÊt cÇn ph¶i ®¶m b¶o c¸c yªu cÇu sau:

      2.1. §¶m b¶o cÊp ®iÖn liªn tôc

Møc ®é cÊp ®iÖn liªn tôc tuú thuéc vµo hé tiªu thô ®iÖn

    a.Víi hé lo¹i 1 : Ph¶i cÊp ®iÖn Ýt nhÊt tõ hai nguån ®éc lËp vµ m¸y ph¸t dù phßng, ®¶m b¶o kh«ng bÞ gi¸n ®o¹n hoÆc mÊt ®iÖn.

    b. Víi hé lo¹i 2 : Cã thÓ cÊp ®iÖn tõ 2 hoÆc 1 nguån ®éc lËp vµ m¸y ph¸t dù phßng

   c. Víi hé lo¹i 3 : chØ cÊp ®iÖn tõ 1 nguån.

       2.2. §¶m b¶o chÊt l­îng ®iÖn n¨ng :

C¸c chØ tiªu ®¸nh gi¸ chÊt l­îng ®iÖn n¨ng  ®­îc thÓ hiÖn ë 2 chØ tiªu c¬ b¶n lµ chÊt l­îng  tÇn sè vµ ®iÖn ¸p.

    a. ChØ tiªu tÇn sè: do c¬ quan ®iÒu khiÓn hÖ thèng ®iÖn quèc gia ®iÒu chØnh vµ ®­îc ®¸nh gi¸ qua ®¹i l­îng ®é lÖch tÇn sè (lµ hiÖu trung b×nh  trong kho¶ng thêi gian 10 phót gi÷a trÞ sè thùc tÕ cña tÇn sè c¬ b¶n víi trÞ sè ®Þnh møc cña nã, th­êng biÓu diÔn d­íi d¹ng %)

                           =

    Mçi thiÕt bÞ dïng ®iÖn ®­îc thiÕt kÕ sao cho lµm viÖc ë gi¸ trÞ tÇn sè ®Þnh møc cña hÖ thèng ®iÖn.Trong chÕ ®é lµm viÖc b×nh th­êng cho phÐp ®é lÖch tÇn sè khái trÞ sè ®Þnh møc lµ ± 1Hz (tøc ± 2%). Khi hÖ thèng ®iÖn thiÕu c«ng suÊt t¸c dông th× tÇn sè gi¶m ®i vµ ng­îc l¹i.

   b. ChØ tiªu ®iÖn ¸p: Víi l­íi ®iÖn 3 pha xoay chiÒu, ng­êi ta quy ®Þnh chÊt l­îng ®iÖn ¸p theo ®é lÖch ®iÖn ¸p cho phÐp. §ã lµ hiÖu gi÷a ®iÖn ¸p U víi trÞ sè ®Þnh møc cña ®iÖn ¸p l­íi U®m ph¸t sinh khi thay ®æi chÕ ®é lµm viÖc t­¬ng ®èi chËm vµ tèc ®é thay ®æi ®iÖn ¸p d­íi 1% trong 1 gi©y (th­êng biÓu diÔn d­íi d¹ng %):

                      Ucp % =

®­îc quy ®Þnh nh­ sau:

            + §èi víi c¸c thiÕt bÞ chiÕu s¸ng: -2,5%  +5%

+ §èi víi ®éng c¬ ®iÖn:                - 5%  +10%

+ §èi víi c¸c thiÕt bÞ ®iÖn kh¸c:    ± 5%

Mét sè tr­êng hîp cô thÓ cÇn tra cøu sæ tay.

     2.3. §¶m b¶o tÝnh kinh tÕ : Khi tÝnh to¸n l¾p ®Æt m¹ng s¶n xuÊt ph¶i ®¶m b¶o sao cho vèn ®Çu t­ vµ chi phÝ vËn  hµnh kinh tÕ nhÊt.

     2.4. §¶m b¶o an toµn : M¹ng ®iÖn s¶n xuÊt ph¶i sao cho vËn hµnh thuËn tiÖn, hîp lý, an toµn cho ng­êi sö dông vµ thiÕt bÞ còng nh­ cho toµn hÖ thèng.

 3.  M¹ng ®iÖn s¶n xuÊt qui m« nhá

C¸c hé s¶n xuÊt qui m« nhá bao gåm c¸c tæ s¶n xuÊt, c¸c ph©n x­ëng s¶n xuÊt  chØ tiªu thô c«ng suÊt vµi chôc kW tíi c¸c xÝ nghiÖp s¶n xuÊt nhá c«ng suÊt tiªu thô chØ vµi tr¨m kW.

Phô t¶i ph©n bè th­êng tËp trung.

C¸c hé s¶n xuÊt nµy th­êng thuéc hé tiªu thô ®iÖn lo¹i 3 tøc lµ chØ cã mét m¸y biÕn ¸p riªng hoÆc chØ lÊy ®iÖn tõ ®­êng d©y h¹ ¸p 380/220V gÇn nhÊt mµ kh«ng cã biÕn ¸p riªng.

M¹ng chiÕu s¸ng còng ®­îc cÊp tõ cïng mét biÕn ¸p hoÆc cïng mét ®­êng d©y h¹ ¸p tíi.

H×nh 3.4 lµ s¬ ®å m¹ng ®iÖn xÝ nghiÖp nhá cã 3 ph©n x­ëng s¶n xuÊt.

H×nh 29 – 1 S¬ ®å m¹ng ®iÖn xÝ nghiÖp qui m« nhá

H -  M¹ng ®iÖn ph©n phèi

1 - Tr¹m biÕn ¸p 6  22 kV/380/220V cÊp diÖn cho c¶ xÝ nghiÖp.

2 - Tñ ph©n phèi, tõ ®©y ®iÖn n¨ng ®­îc ph©n chia tíi c¸c tñ ®éng lùc, tñ chiÕu s¸ng cña c¸c ph©n x­ëng.

3 - Tñ ®éng lùc: nhËn ®iÖn tõ tñ ph©n phèi cung cÊp cho c¸c m¸y s¶n xuÊt.

4- Tñ chiÕu s¸ng: nhËn ®iÖn tõ tñ ph©n phèi cung cÊp cho m¹ch chiÕu s¸ng cña ph©n x­ëng.