Bài giảng Máy điện - Chương 5: Máy điện đồng bộ 3 pha - Nguyễn Quang Nam

1Phần 1
Bài giảng
Chương 5: Máy điện đồng bộ 3 pha
TS. Nguyễn Quang Nam
2013 – 2014, HK 2
nqnam@hcmut.edu.vn
2Phần 1

 Dòng AC chạy trong phần ứng (thường nằm trên stato), và
kích thích DC đặt vào dây quấn kích từ (thường nằm trên 
rôto). Rôto cực ẩn thường dùng cho máy phát tuabin, còn kết 
cấu cực lồi thích hợp cho máy phát thủy điện.

 Công suất kích từ (khoảng vài % công suất định mức) 
thường được cung cấp thông qua một vành trượt từ một máy 
phát DC, gắn vào trục của máy đồng bộ. Các máy phát lớn 
dùng máy kích thích AC kết hợp với bộ chỉnh lưu bán dẫn.
Máy điện đồng bộ – Tổng quan
3Phần 1

 Máy phát đồng bộ cung cấp công suất cho tải sẽ đóng vai trò 
một nguồn áp có tần số xác định bởi động cơ sơ cấp của nó. 
Dòng điện và hệ số công suất được xác định bởi từ trường kích 
từ và trở kháng của máy phát và tải.

 Tuy nhiên, máy đồng bộ thường được nối vào hệ thống điện 
gồm có nhiều máy đồng bộ khác. Điện áp và tần số ở đầu cực 
phần ứng do hệ thống xác định.

 Khi tải các dòng nhiều pha cân bằng, phần ứng tạo ra một từ 
trường trong khe hở quay ở tốc độ đồng bộ xác định bởi tần số hệ
thống.
Tổng quan (tt)
4Phần 1

 Để tạo ra mômen ổn định đơn hướng, các từ trường stato 
và rôto phải quay cùng tốc độ, do đó rôto cũng phải quay ở
tốc độ đồng bộ. Do đó, một động cơ đồng bộ nối vào một 
nguồn áp tần số không đổi sẽ hoạt động ở tốc độ xác lập là
một hằng số, bất chấp tải.

 Bản thân động cơ đồng bộ không có mômen khởi động và
cần được khởi động bằng chế độ động cơ không đồng bộ 
đến tốc độ đồng bộ, nhờ dây quấn mở máy.
Tổng quan (tt)
5Phần 1

 Mômen điện từ (tác động theo chiều kéo các từ trường 
thẳng hàng) của máy đồng bộ cho bởi
Tổng quan (tt)
( )
rrsrFpT δ
pi
sin
2
2Φ= (N.m)

 Ở điều kiện thông thường, điện áp rơi trên điện trở phần 
ứng không đáng kể, và từ thông tản phần ứng là nhỏ so với 
từ thông khe hở Φsr. Điện áp cảm ứng bởi Φsr xem như cân 
bằng với điện áp đầu cực Ut.
phdq
t
sr Nfk
U
44,4
=Φ (Wb)
6Phần 1

 Khi các cực phần ứng được nối vào một lưới vô hạn cân bằng, 
từ thông khe hở sẽ xấp xỉ hằng số, độc lập với tải trên trục máy. 
Sức từ động rôto Fr do dòng kích từ DC xác định và cũng không 
đổi trong điều kiện bình thường. Do đó, sự thay đổi mômen sẽ
hoàn toàn được thực hiện bởi việc thay đổi góc mômen δr.

 Khi δr = 90º máy đạt đến mômen cực đại hay công suất cực đại 
(mômen hay công suất mất đồng bộ), với điện áp đầu cực và kích 
từ không đổi. Mômen mất đồng bộ giới hạn khả năng quá tải ngắn 
hạn của động cơ.
Tổng quan (tt)
7Phần 1
Tổng quan (tt)
Mômen mất
đồng bộ
Góc mômen
Động cơ
Máy phát
C
ô
n
g
s
u
ấ
t
h
o
ặ
c
m
ô
m
e
n

 Chế độ máy phát ứng với 
vùng mômen T < 0. Nếu nối máy 
ĐB vào một hệ thống AC với 
điện áp và tần số không đổi, có
khả năng hấp thụ hay cung cấp 
công suất điện, máy ĐB sẽ cung 
cấp công suất cho lưới khi rôto 
được quay sao cho sóng sức từ 
động rôto chạy trước sóng từ
thông khe hở.
8Phần 1

 Sóng sức từ động đã được khảo sát trước đó. Từ thông trong khe hở của máy 
cực ẩn sẽ được khảo sát ở đây, xét thời điểm trục từ trường kích từ sớm pha 90°
so với trục pha a.
Từ trường và sức từ động

 Gọi F là sóng stđ cơ bản do dây quấn kích từ tạo ra 
và A là sóng stđ phản ứng phần ứng. Sóng stđ tổng R 
là tổng của hai sóng stđ thành phần F và A.

 Các sóng stđ và từ thông được xét là hình sin, do 
đó có thể dùng giản đồ vectơ để biểu diễn.

 Mômen có thể tính theo sóng từ thông tổng và sức 
từ động kích từ
( )RFrFpT δpi sin2
2Φ=
Φf
F R
Φr
A Φar
δRF
Trục từ trường
kích từ
Trục pha a
9Phần 1

 Khi khảo sát đáp ứng xác lập của máy ĐC cực ẩn trong điều kiện cân bằng, 
ảnh hưởng của từ thông phản ứng phần ứng được biểu diễn bằng một điện cảm. 
Như đã phân tích ở mục trước, từ thông khe hở tổng Φr được coi là tổng vectơ 
của từ thông kích từ Φf và từ thông phản ứng phần ứng Φar.
Mạch tương đương
Φr
Φf
Φar
Er
Ia
Ear
Ef

 Nhìn từ phần ứng, các từ thông này 
thể hiện như các sức điện động: sđđ 
tổng Er coi như tổng của sđđ kích từ Ef
và sđđ phản ứng phần ứng Ear. Vì Φar
cùng pha với dòng phần ứng Ia, Ear trễ
pha 90º so với Ia. Do đó,
raf ExIjE
rrr
=− ϕ
10Phần 1

 xϕ đại diện cho phản ứng phần ứng, và thường được gọi là điện kháng phản 
ứng phần ứng, hay điện kháng từ hóa.

 Sức điện động khe hở chênh lệch với điện áp đầu cực một lượng bằng điện áp 
rơi trên điện trở và điện kháng tản phần ứng (tính cho một pha). Mạch tương 
đương 1 pha của máy ĐB cực ẩn trong điều kiện cân bằng được biểu diễn dưới 
đây (xs = xϕ + xl được gọi là điện kháng đồng bộ).

 xl thường có giá trị 0,1 – 0,2 pu, và xs khoảng 1 pu với máy cỡ vài trăm kVA trở
lên. Khi kích thước máy giảm thì giá trị tương đối của ra và xs tăng lên.
Mạch tương đương (tt)
xϕ xl ra xs ra
Ut UtEf Ef
Er
11Phần 1

 Đặc tính hở mạch của máy ĐB là quan hệ điện áp đầu cực Ut khi hở mạch theo 
dòng kích từ. Quan hệ này thường được biểu diễn trong hệ pu, với điện áp đơn vị
là điện áp định mức, và dòng kích từ đơn vị là dòng kích từ ứng với điện áp định 
mức trên đặc tính khe hở.

 Trong thực tế, người ta sẽ quay máy ĐB và đo điện áp phần ứng khi hở mạch 
tương ứng với một số giá trị dòng kích từ.
Đặc tính không tải (hở mạch)
Khe hở
Hở mạch
Đ
i
ệ
n
á
p
t
ư
ơ
n
g
đ
ố
i
Kích từ tương đối
Điện áp hở mạchT
ổ
n
h
a
o
t
h
é
p
h
ở
m
ạ
c
h

 Tổn hao quay không 
tải bao gồm tổn hao ma 
sát, thông gió, và tổn 
hao lõi thép ứng với từ
thông không tải
12Phần 1

 Đặc tính ngắn mạch của máy phát ĐB là quan hệ dòng điện 
phần ứng khi ngắn mạch các pha theo dòng kích từ. Ứng với một 
giá trị kích từ,
Đặc tính ngắn mạch
( )saaf jxrIE += rr ( )laar jxrIE += rr

 Vì ra << xs, Ia trễ pha so với Ef một góc gần 90º. Sóng stđ phần 
ứng gần như thẳng hàng với trục cực từ và ngược pha với stđ kích 
từ. Vì ra nhỏ và xl tối đa khoảng 0,2 pu, từ thông khe hở tổng sẽ
khoảng 0,2 pu khi dòng phần ứng đạt giá trị định mức, tức là máy 
hoạt động ở chế độ không bão hòa. Do đó, trong phạm vi từ 0 đến 
giá trị định mức, dòng phần ứng tỷ lệ với dòng kích từ.
13Phần 1
Đặc tính ngắn mạch

 Bỏ qua điện trở phần ứng, điện kháng đồng bộ không bão hòa 
có thể tính bởi
( ) ( ) ( )scaagfags IEx =
( )
'
scats IUx =

 Có thể chứng minh được điện kháng đồng bộ bão hòa (pu) bằng 
nghịch đảo của tỷ số ngắn mạch SCR, với
"' OfOfSCR =
(ag) chỉ điều kiện đặc tính khe hở.

 Ở điều kiện làm việc gần với định mức, điện kháng đồng bộ có
thể tính theo
14Phần 1
Đặc tính ngắn mạch (tt)
Ut định mức
Ia định
mức
Đ
i
ệ
n
á
p
h
ở
m
ạ
c
h
D
ò
n
g
p
h
ầ
n
ứ
n
g
n
g
ắ
n
m
ạ
c
h
 Tổn hao ngắn mạch bao gồm tổn 
hao cơ do ma sát và thông gió, và
tổn hao do dòng phần ứng. Từ đó
có thể tìm được tổn hao do dòng 
phần ứng khi ngắn mạch, thường 
gọi là tổn hao tải ngắn mạch.

 Tổn hao tải ngắn mạch bao gồm tổn hao đồng trong dây quấn phần 
ứng, tổn hao lõi thép cục bộ do từ thông tản phần ứng, và tổn hao lõi thép 
rất nhỏ do từ thông tổng.
15Phần 1

 Có thể đo điện trở DC và hiệu chỉnh theo nhiệt độ để tính tổn hao điện 
trở DC. Hiệu của tổn hao tải ngắn mạch và tổn hao điện trở DC sẽ là tổn 
hao do hiệu ứng bề mặt và dòng xoáy trong các thanh dẫn phần ứng 
cộng với tổn hao lõi thép cục bộ do từ thông tản phần ứng. Phần này 
được gọi là tổn hao phụ và thường được coi là không đổi giữa các điều 
kiện vận hành bình thường và ngắn mạch.

 Điện trở hiệu dụng của phần ứng được coi tương ứng với tổn hao tải 
ngắn mạch ở dòng ngắn mạch đã cho.
Đặc tính ngắn mạch (tt)
( )
2
_
sca
scl
a I
P
r
∆
=
16Phần 1

 Dưới đây khảo sát một hệ đơn giản. Dựa vào mạch tương 
đương, có thể thấy đây là trường hợp riêng của bài toán giới hạn 
công suất truyền qua một trở kháng.
Đặc tính công suất – góc ở trạng thái xác lập
E1 E2
IR jX
E1
E2
jXI
RI
I
δ

 Công suất P2 truyền sang phía tải E2
( )222 cos ϕIEP =
( ) ( )ZZ Z
E
Z
EI φφδ −∠−−∠= 21
17Phần 1

 Phần thực của vế phải chính là hình chiếu của I lên phương của E2
Đặc tính công suất – góc ở trạng thái xác lập (tt)
( ) ( ) ( ) ( ) R
Z
E
Z
E
Z
E
Z
EI ZZZ 2
2121
2 coscoscoscos −−=−−= φδφφδϕ
( ) ( ) R
Z
E
Z
EER
Z
E
Z
EEP ZZ 2
2
221
2
2
221
2 sincos −+=−−= αδφδ
với αZ = 90 – φZ = arctan(R/X), thường có giá trị rất nhỏ.

 Tương tự,
( ) R
Z
E
Z
EEP Z 2
2
121
1 sin +−= αδ

 Bỏ qua điện trở phần ứng,
( )δsin2121 X
EEPP ==

 Nếu các điện áp không đổi và bỏ qua điện trở, công suất cực đại là E1E2/X.
18Phần 1

 Các đặc tính xác lập: tương quan giữa điện áp đầu cực, dòng kích từ, hệ
số công suất, và hiệu suất.

 Đặc tính điều chỉnh: đường cong cho thấy dòng kích từ cần thiết để duy 
trì điện áp đầu cực định mức khi tải thay đổi (với nhiều PF khác nhau).
Các đặc tính xác lập
Tải định mức
K
í
c
h
t
ừ
c
ầ
n
t
h
i
ế
t
đ
ể
d
u
y
t
r
ì
U
t
đ
ị
n
h
m
ứ
c
Tải, kVA hoặc dòng phần ứng Dòng phần ứng
Đ
i
ệ
n
á
p
đ
ầ
u
c
ự
c
19Phần 1

 Các máy phát ĐB thường được định mức theo kVA tải tối đa ở 
điện áp và hệ số công suất cụ thể mà chúng có thể vận hành liên 
tục và không phát nóng quá mức.

 Công suất tác dụng phát ra thường bị giới hạn ở một giá trị nằm 
trong định mức kVA do khả năng của động cơ sơ cấp. Do hệ thống 
ổn định điện áp, máy thường hoạt động trong dải điện áp ± 5% 
điện áp định mức.

 Khi công suất tác dụng và điện áp cố định, công suất phản 
kháng khả dụng bị giới hạn bởi sự phát nóng của phần ứng (PF = 
0,85 – 1) hay phần kích từ (PF thấp).
Các đặc tính xác lập (tt)
20Phần 1

 Hệ số công suất, và dòng phần ứng tương ứng, của một máy 
ĐB có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi kích từ.

 Đường cong hình V là quan hệ giữa dòng phần ứng và dòng 
kích từ ở điện áp đầu cực định mức và công suất tác dụng không 
đổi. Dòng phần ứng đạt giá trị nhỏ nhất khi hệ số công suất bằng 
1, và tăng lên khi hệ số công suất giảm.

 Các đường đứt nét là quỹ tích của các điểm có PF bằng nhau, 
chúng là đặc tính điều chỉnh của động cơ ĐB, cho thấy sự thay đổi 
của dòng kích từ để giữ cho PF là hằng số.
Các đặc tính xác lập (tt)
21Phần 1
Các đặc tính xác lập (tt)
Dòng kích từ
D
ò
n
g
p
h
ầ
n
ứ
n
g
Công suất ra
tương đối

 Bên phải đặc tính điều 
chỉnh ứng với PF = 1 là trạng 
thái quá kích thích của máy 
với dòng điện ngõ vào sớm 
pha.
22Phần 1

 Nếu bỏ qua điện trở phần ứng, các đặc tính điều chỉnh của máy 
phát và động cơ ĐB sẽ trùng nhau nếu hoán đổi các nhánh cho hệ
số công suất trễ và sớm.

 Tổn hao trong máy ĐB bao gồm tổn hao RI2 trong các dây quấn, 
tổn hao lõi thép, và các tổn hao cơ. Hiệu suất quy ước được tính 
theo các quy tắc của ANSI.

 Giới hạn quá tải ngắn hạn của máy ĐB được xác định từ mômen 
cực đại có thể đặt vào mà không làm máy mất đồng bộ.
Các đặc tính xác lập (tt)
1Phần 2
Bài giảng
Chương 5: Máy điện đồng bộ 3 pha
TS. Nguyễn Quang Nam
2013 – 2014, HK 2
nqnam@hcmut.edu.vn
2Phần 2

 Các cực từ lồi có từ dẫn dọc trục lớn hơn đáng kể so với từ
dẫn ngang trục.

 Khi dòng phần ứng Ia trễ hơn sức điện động kích từ Ef góc 
900, sóng từ cảm bao gồm một họa tần không gian và một họ
các họa tần bậc lẻ (có ảnh hưởng không đáng kể).

 Khi dòng phần ứng Ia cùng pha với sức điện động kích từ, 
sóng từ thông phản ứng phần ứng rất méo dạng, gồm một 
họa tần cơ bản và họa tần bậc ba đáng kể
Ảnh hưởng của cực từ lồi – Lý thuyết hai điện kháng
3Phần 2

 Do từ trở của khe hở không khí giữa các cực từ là khá lớn, từ thông 
phản ứng phần ứng cơ bản trong không gian vuông góc với cực từ sẽ
nhỏ hơn từ thông phản ứng phần ứng dọc theo cực từ.

 Do đó, điện kháng từ hóa nhỏ hơn khi dòng phần ứng cùng pha thời 
gian với sđđ kích từ, so với khi nó vuông pha thời gian với sđđ kích từ.

 Ảnh hưởng của cực từ lồi có thể xét đến bằng cách tách dòng phần 
ứng thành 2 thành phần: thành phần Id vuông pha với sđđ kích từ sẽ tạo 
ra từ thông dọc theo trục từ trường, và thành phần Iq cùng pha với sđđ 
kích từ, với từ thông sinh ra vuông pha không gian với trục từ trường.
Ảnh hưởng của cực từ lồi (tt)
4Phần 2

 Sẽ có hai thành phần điện áp rơi tương ứng với Id và Iq, jIdxd và jIqxq. 
Các điện kháng xd và xq tương ứng là các điện kháng đồng bộ dọc trục và
ngang trục.

 Tác dụng cảm ứng của các sóng từ thông phản ứng phần ứng dọc và
ngang trục có thể được xét đến bằng các điện kháng từ hóa dọc và ngang 
trục xϕd và xϕq, tương tự điện kháng từ hóa xϕ của rôto cực ẩn. Do đó,
Ảnh hưởng của cực từ lồi (tt)
dld xxx ϕ+= qlq xxx ϕ+=
xl là điện kháng tản phần ứng, giả thiết giống nhau đối với dòng điện dọc 
và ngang trục.
5Phần 2
Giản đồ vectơ của máy phát cực từ lồi
qqddaataf XIjXIjRIUE
rrrrr
+++=
qa XjIaO =''
dd XjIbO ="'
qq XjIab =''
qd XjIbO =''
( )qdd XXjIbb −="'
da XjIaO ="'
a’’
b’’
b’
O’IaRa
Eaf
a’
Iq
IaId
δ
ϕ
Ut
E’af
6Phần 2
Giản đồ vectơ của máy phát cực từ lồi
qqddaataf XIjXIjRIUE
rrrrr
+++=
qa XjIaO ='' O’IaRa
Eaf
a’
Iq
IaId
δ
ϕ
Ut
ϕϕ
ϕϕδ
sincos
sincos
tan
aqaat
aaaq
IXIRU
IRIX
−+
+
=
00 ϕδ
7Phần 2

 Xét máy phát ĐB cực lồi nối vào lưới vô cùng lớn có điện áp Ee 
qua điện kháng Xe (mỗi pha).
Đặc tính công suất – góc của máy cực lồi
Ut
jIdxd
jIqxq
Ef
δ
jIdXe
jIqXeEe
Ia
edd XxX +=
eqq XxX +=
( ) ( )δδ cossin eqed EIEIP +=

 Máy phát cung cấp cho lưới
( ) ( )δδ 2sin
2
sin 2
qd
qd
e
d
ef
XX
XX
E
X
EE
P
−
+=
Ảnh hưởng cực từ lồi
(công suất ứng với mômen từ trở)
8Phần 2

 Các điều kiện để các máy phát đồng bộ có thể làm việc song song:
 Điện áp của các máy phát phải bằng nhau và trùng pha
 Tần số của các máy phát phải bằng nhau
 Thứ tự pha của các máy phát phải giống nhau
Nối song song máy phát đồng bộ
G1
G2
L
S2

 Xét hệ gồm hai máy phát G1 và G2, cung 
cấp cho tải L như hình bên. Tại thời điểm 2 
điện áp cùng pha và điện áp giữa hai đầu 
S2 bằng 0 thì S2 sẽ đóng.
9Phần 2
Nối song song máy phát đồng bộ (tt)

 Thiết bị chỉ thị thời điểm thích hợp để đóng S2 gọi là đồng bộ kế. 
Sau khi hai máy phát đã đồng bộ, các máy có thể chia sẻ công 
suất tác dụng và phản kháng nhờ việc điều chỉnh động cơ sơ cấp 
và kích từ của mỗi máy.

 Phân bố công suất tác dụng giữa các máy được điều chỉnh bằng 
các động cơ sơ cấp. Trước hết, động cơ sơ cấp của máy G2 được 
tăng lên, tần số của hệ sẽ tăng lên. Tần số của hệ được phục hồi 
bằng cách giảm công suất của động cơ sơ cấp của máy G1.
10Phần 2

 Việc thay đổi kích từ sẽ làm ảnh hưởng đến điện áp đầu cực và
phân bố công suất phản kháng. Giả sử bây giờ tăng kích từ của 
máy G1, điện áp Ut sẽ tăng lên. Việc giảm kích từ của máy G2 sẽ 
đưa về trạng thái bình thường. Điện áp đầu cực, dòng tải, và hệ số
công suất của tải không thay đổi.

 Vì công suất của ĐCSC không đổi, các điện áp kích từ sẽ bị dịch 
pha sao cho Efsin(δ) không thay đổi. Máy phát được tăng kích từ sẽ
mang tải cảm nhiều hơn. Hình 5.28b (giáo trình) minh họa trường 
hợp máy G1 cung cấp toàn bộ công suất phản kháng, và máy G2
hoạt động ở PF bằng 1.
Nối song song máy phát đồng bộ (tt)
11Phần 2

 Vì lưới điện có công suất rất lớn so với máy phát, nên máy phát 
sẽ không gây ra ảnh hưởng đáng kể nào lên lưới điện, dẫn đến 
khái niệm bus vô hạn (có điện áp và tần số không thay đổi).

 Để đơn giản hóa việc khảo sát, giả thiết kích từ của máy phát 
không đổi, nhưng có cơ chế điều chỉnh công suất tác dụng của 
động cơ sơ cấp.

 Sau đây sẽ khảo sát việc điều chỉnh công suất của máy nối với 
bus vô hạn và tải AC.
Máy phát đồng bộ làm việc với lưới điện vô cùng lớn
12Phần 2

 Tần số và điện áp của các bên phải bằng nhau.

 Ngay khi vừa nối lưới, máy phát xem như thả nổi, không cung 
cấp công suất cho tải. Sau đó đặc tính tần số-công suất của máy 
phát được nâng lên, tăng dần mức công suất mà MP phát ra.
Máy phát đồng bộ làm việc với lưới điện vô cùng lớn (tt)
Bus vô hạn Tải
Máy phát
Ptải = Pbus + Pmp
PmpPbus
f
fbus
f0
13Phần 2

 Khi đạt đến công suất tác dụng mong muốn, máy phát 
thường ở trạng thái tiêu thụ lượng nhỏ công suất phản 
kháng.

 Tiếp đến, người ta muốn máy phát đồng thời cung cấp 
công suất phản kháng. Điều này có thể thực hiện bằng việc 
điều chỉnh kích từ (coi công suất tác dụng được giữ không 
đổi).

 Giản đồ vectơ trong trường hợp này tương tự như giản 
đồ trong phần nối song song các máy phát đồng bộ.
Máy phát đồng bộ làm việc với lưới điện vô cùng lớn (tt)
14Phần 2

 Xét 2 MP đồng bộ được nối song song và cung cấp cho 1 tải.

 Điều kiện ràng buộc trong trường hợp này là tổng công suất 
phức của hai máy phát bằng với công suất phức của tải.

 Sơ đồ bên phải: ngay sau khi MP 2 được hòa đồng bộ.
MP đồng bộ nối song song với MP cùng cỡ
Tải
Máy phát 2
Ptải = P1 + P2
P2P1
f
fbus
Máy phát 1
15Phần 2

 Khi 2 MP vận hành song song, nếu tăng công suất của 
máy 2 thì: tần số của hệ sẽ tăng, và công suất tác dụng của 
máy 2 tăng, còn của máy 1 sẽ giảm.

 Khi 2 MP vận hành song song, nếu tăng kích từ của máy 
2 thì: điện áp đầu cực các máy sẽ tăng, và công suất phản 
kháng của máy 2 tăng, còn của máy 1 sẽ giảm.
MP đồng bộ nối song song với MP cùng cỡ (tt)
16Phần 2

 Ví dụ: Hình vẽ cho thấy hệ thống 2 MP cung cấp cho 1 tải. MP 1 
có tần số không tải là 61,5 Hz và độ dốc 1 MW/Hz. MP 2 có tần 
số không tải là 61 Hz và độ dốc 1 MW/Hz. Hai MP cung cấp tổng 
công suất 2,5 MW cho tải ở PF bằng 0,8 trễ.
(a) Tần số làm việc của hệ là bao nhiêu, và mỗi MP cung cấp công 
suất bằng bao nhiêu?
(b) Giả sử tải tăng thêm 1 MW, xác định lại tần số và phân bố công 
suất của hệ?
(c) Hệ ở trạng thái (b), xác định tần số và phân bố công suất nếu 
tăng tần số đặt của MP 2 thêm 0,5 Hz.
Nối song song máy phát đồng bộ (tt)
17Phần 2
Nối song song máy phát đồng bộ (tt)

 Như có thể thấy trong ví dụ với 2 máy phát vận hành song song, 
điều chỉnh tần số đặt của 1 máy sẽ làm thay đổi cả tần số lẫn phân 
bố công suất.

 Thông thường, người ta mong muốn chỉ thay đổi 1 đại lượng 
mỗi lần. Có thể thực hiện điều này bằng cách đồng thời tăng tần số 
đặt của 1 máy và giảm tần số đặt của máy kia.

 Điều chỉnh công suất phản kháng và điện áp đầu cực cũng được 
thực hiện theo cách tương tự.
18Phần 2
Động cơ đồng bộ - Vấn đề mở máy

 Máy điện đồng bộ có thể làm việc ở chế độ động cơ. Tuy nhiên, 
với kết cấu cơ bản như của máy phát đồng bộ thì động cơ sẽ
không thể tự mở máy.

 Người ta có thể giảm tần 
số dòng điện stato, dùng 
động cơ phụ, hay dùng dây 
quấn đệm để mở máy cho 
động cơ đồng bộ.
19Phần 2
Động cơ đồng bộ - Vấn đề mở máy (tt)

 Việc giảm tần số stato khi mở máy trước kia là phi thực tế, 
nhưng hiện nay đã trở khá hợp lý, với các bộ biến tần. Khi giảm 
tần số để mở máy, điện áp phần ứng cũng phải giảm theo.

 Động cơ phụ dùng để mở máy có thể là chính bộ kích từ đầu 
trục, vì công suất yêu cầu để mở máy là khá nhỏ.

 Giải pháp dùng dây quấn đệm (cản) đến nay là phổ biến nhất, 
sử dụng hiện tượng cảm ứng như trong động cơ KĐB. Tuy nhiên, 
với các máy cỡ vừa đến cỡ lớn, có thể việc mở máy bằng chế độ 
không đồng bộ là không khả thi.
20Phần 2
Đặc tính mômen – tốc độ

 Động cơ đồng bộ khi nối vào lưới có công suất vô cùng lớn (so 
với bản thân động cơ) được xem như một thiết bị có tốc độ không 
đổi (trong điều kiện mômen tải không vượt quá mômen cực đại).

 Độ ổn định tốc độ có giá trị là 0%, theo định nghĩa
%100
-
-- ×
−
=
loadno
loadfullloadno
n
nn
SR

 Dựa vào biểu thức tính mômen cực đại, có thể thấy sự vận hành 
động cơ ở dòng điện kích từ lớn sẽ tạo ra sự ổn định tốt hơn.
21Phần 2
Thay đổi tải đối với động cơ đồng bộ

 Giả sử động cơ đang làm việc ổn định với 1 tải đã cho. Nếu tăng 
tải lên, động cơ sẽ tạm thời giảm tốc độ, do đó dẫn đến góc mômen 
lớn hơn, và tăng mô men điện từ tạo ra. Động cơ lại được tăng tốc 
độ đến điều kiện làm việc mới, ứng với góc mômen lớn hơn.
Va
Ia
jXsIa
Ea