0.4 Quá trình quá độ trong máy điện  (Page 3/6)

$D{\stackrel{\text{.}}{Y}}_{{}_{\text{rd}}}+D{\stackrel{\text{.}}{Y}}_{{}_{s\text{rd}}}+D{\stackrel{\text{.}}{Y}}_{{}_{\text{ad}}}=0$

$\begin{array}{}\Rightarrow D{\stackrel{\text{.}}{I}}_{{}_{\text{rd}}}(X_{s\text{rd}}+X_{\text{ad}})+D{\stackrel{\text{.}}{I}}_{{}_d}{X}_{\text{ad}}\text{=0}\\ \Rightarrow (D{\stackrel{\text{.}}{I}}_{{}_f}+D{\stackrel{\text{.}}{I}}_{{}_{\mathrm{1d}}})(X_{s\text{rd}}+X_{\text{ad}})+D{\stackrel{\text{.}}{I}}_{{}_d}{X}_{\text{ad}}\text{=0}(5\text{.}4)\end{array}$

Giải các phương trình (5.2), (5.3) và (5.4) ta được:

$X_{s\text{rd}}=\frac{X_{\mathrm{sf}}\text{.}{X}_{\mathrm{s1d}}}{X_{\mathrm{sf}}+X_{\mathrm{s1d}}}$

Như vậy điện kháng tản của cuộn dây tương đương với cuộn kích từ và cuộn cản dọc bằng điện kháng tản của 2 cuộn dây này ghép song song.

Để tìm điện kháng đặc trưng cho máy điện theo trục dọc ở thời điểm đầu của ngắn mạch, ta thực hiện tính toán tương tự như mục III (đối với máy điện không có cuộn cản) trong đó thay cuộn kích từ có Xf bằng cuộn dây tương đương có Xrd và ta cũng tìm được:

$x_d^{\text{''}}=x_d-\frac{X_{\text{ad}}^2}{X_{s\text{rd}}+X_{\text{ad}}}=X_s+\frac{1}{\frac{1}{X_{\mathrm{sf}}}+\frac{1}{X_{\mathrm{s1d}}}+\frac{1}{X_{\text{ad}}}}$

xd’’ được gọi là điện kháng siêu quá độ dọc trục.

Tương tự cho trục ngang, ta cũng có điện kháng siêu quá độ ngang trục:

$x_q^{\text{''}}=x_q-\frac{X_{\text{aq}}^2}{X_{\mathrm{s1q}}+X_{\text{aq}}}=X_s+\frac{X_{\mathrm{s1q}}\text{.}{X}_{\text{aq}}}{X_{\mathrm{s1q}}+X_{\text{aq}}}$

Vậy máy phát ở thời điểm đầu ngắn mạch có thể đặc trưng bằng sức điện động siêu quá độ và điện kháng siêu quá độ.

Giá trị dòng siêu quá độ dọc trục và ngang trục tương ứng là:

$\begin{array}{}{I}_d^{\text{''}}=\frac{E_q^{\text{''}}}{x_d^{\text{''}}+x_{\text{ng}}}\\ I_q^{\text{''}}=\frac{E_d^{\text{''}}}{x_q^{\text{''}}+x_{\text{ng}}}\end{array}$

Và dòng siêu quá độ toàn phần là: $I_o^{\text{''}}=\sqrt{I_d^{\text{''}2}+I_q^{\text{''}2}}$

Trong tính toán thực dụng gần đúng xem xd’’ = xq’’ ta có:

$\begin{array}{}{E}_o^{\text{''}}=\sqrt{(U\text{cos}j{)}^2+(U\text{sin}j+I\text{.}{x}_d^{\text{''}}{)}^2}\\ \text{hay}:E_o^{\text{''}}=\sqrt{(U+I\text{.}{x}_d^{\text{''}}\text{sin}j{)}^2+(I\text{.}{x}_d^{\text{''}}\text{cos}j{)}^2}\end{array}$

Ý nghĩa vật lý của các điện kháng:

Từ các biểu thức tính toán điện kháng ta thấy: xd’’<xd’<xd

Về mặt vật lý điều đó được giải thích như sau: Trong chế độ bình thường từ thông tạo bởi dòng stato gồm một phần móc vòng theo đường tản từ, còn phần chính đi ngang kẻ hở không khí khép vòng qua các cực và thân rôto. Vì từ trở chủ yếu là ở kẻ hở không khí có từ dẫn ad nhỏ (hình 5.6a), từ cảm lớn; do vậy tương ứng với điện kháng xd.

Khi từ thông stato thay đổi đột ngột, trong cuộn kích từ sẽ có dòng cảm ứng tạo nên từ thông ngược hướng với từ thông stato, vì vậy có thể xem như một phần từ thông stato bị đẩy ra ngoài đi theo đường tản từ của cuộn kích từ có từ dẫn f (hình 5.6b). Như vậy từ thông stato phải đi qua một tổng từ dẫn lớn, từ cảm sẽ nhỏ hơn và sẽ có: xd’<xd

***SORRY, THIS MEDIA TYPE IS NOT SUPPORTED.***

Hình 5.6

Rôto càng có nhiều mạch vòng kín, từ thông stato càng khó xâm nhập vào rôto. Trường hợp giới hạn, khi từ thông hoàn toàn không thể đi vào rôto, nghĩa là chỉ đi theo đường tản từ của cuộn dây stato có từ dẫn , điện kháng của stato lúc đó chính là điện kháng tản X, tương ứng với trường hợp xd’’ nhỏ nhất có thể có.