Máy điện đồng bộ là gì? Cấu tạo và nguyên lý làm việc?

Máy điện đồng bộ là gì?

Máy điện đồng bộ là những máy điện xoay chiều có tốc độ rotor n bằng tốc độ quay của từ trường stator n1.

n = n1 = nđb : vận tốc đồng bộ

Máy điện đồng bộ được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Phạm vi sử dụng chính là biến đổi cơ năng thành điện năng: Máy Phát Điện Đồng Bộ

Máy phát điện đồng bộ là nguồn năng lượng chính của các lưới điện quốc gia, trong đó động cơ sơ cấp là các tua bin hơi, tua bin khí hoặc nước. Ở các lưới điện công suất nhỏ hoặc máy phát dự phòng, máy phát điện đồng bộ được kéo bởi động cơ diesel hoặc các tua bin khí.

Cấu tạo máy điện đồng bộ 3 pha

Máy phát điện đồng bộ:

– Stator

• Lõi thép.
• Dây quấn.

– Bộ kích từ

• Máy phát 1 chiều.
• Kích từ chỉnh lưu tĩnh (tự kích).
• Kích từ không chổi than.

– Roto

• Cực lồi.
• Cực ẩn.

Stator

Tương tự như của động cơ không đồng bộ, stator gồm có lõi thép và dây quấn.

• Lõi thép làm bằng vật liệu sắt từ tốt, nghĩa là có từ trở nhỏ và điện trở suất lớn.
• Dây quấn stator gọi là dây quấn phần ứng.

Roto

Rotor máy điện đồng bộ có các cực từ và dây quấn kích từ dùng để tạo ra từ trường cho máy (đối với máy nhỏ rotor là nam châm vĩnh cữu).
Có hai dạng rotor : rotor cực lồi và rotor cực từ ẩn

Nguyên lý làm việc của máy điện đồng bộ

Dùng động cơ sơ cấp quay rôto với tốc độ n (vòng/phút), đồng thời cấp nguồn điện kích từ một chiều vào dây quấn kích từ thì từ trường do dòng điện trong dây quấn này sinh ra (có phương không đổi với rôto) cũng sẽ quay với tốc độ n.

Phân loại

Theo cấu tạo của rôto thì có thể chia máy điện đồng bộ thành 2 loại: Máy đồng bộ cực ẩn thích hợp với tốc độ quay cao và máy đồng bộ cực lồi thích hợp khi tốc độ quay thấp.

Theo chức năng thì có thể chia máy điện đồng bộ thành các loại chính: Máy phát điện đồng bộ, động cơ điện đồng bộ và máy bù đồng bộ.

Ngoài các loại trên còn có các loại máy điện đồng bộ đặc biệt như máy biến đổi một phần ứng, máy đồng bộ tần số cao… và các máy nhỏ dùng trong tự động như động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu, động cơ đồng bộ phản kháng, động cơ đồng bộ từ trễ, động cơ bước…

Các đại lượng định mức

Công suất có ích Pđm (kW) là công suất đầu ra của máy được tính toán theo các điều kiện phát nóng và làm việc lâu dài mà không bị hư hỏng.

Các đại lượng khác có liên quan và biểu thị cho chế độ làm việc đó cũng được gọi là các đại lượng định mức và đều được ghi trên nhãn máy như: số pha, tần số (Hz), điện áp dây (V), sơ đồ nối dây phần tĩnh, dòng điện stato và rôto (A), hệ số công suất, tốc độ quay (vòng/phút), cấp cách điện …