HỆ THỐNG KÍCH TỪ MÁY PHÁT ĐIỆN LÀ GÌ?

Hệ thống kích từ của máy phát điện là hệ thống tạo ra dòng điện một chiều, dòng điện này kích thích từ trường của Rô to máy phát điện, tạo ra dòng điện kích từ, một trong những nhân tố thiết yếu giúp máy phát điện phát ra dòng điện. Ngoài ra, dòng điện kích từ còn giúp điều chỉnh điện áp, công suất phản kháng của máy phát điện.

TẦM QUAN TRỌNG CỦA HỆ THỐNG KÍCH TỪ MÁY PHÁT ĐIỆN 

Hệ thống kích từ có nhiệm vụ cung cấp dòng điện một chiều cho các cuộn dây kích thích của máy phát điện đồng bộ.

Dùng kích từ phải có khả năng điều chỉnh bằng tay hoặc tự động để đảm bảo chế độ làm việc luôn ổn định, kinh tế của máy phát điện cũ với chất lượng điện năng cao trong mọi tình huống.

Trong chế độ làm việc bình thường, điều chỉnh  dũng kích từ sẽ điều chỉnh được điện áp đầu cực máy phát điện và thay đổi lượng công suất phản kháng phát vào lưới.

Một vấn đề đáng quan tâm khi máy phát điện làm việc ở chế độ quá độ. Chế độ quá độ có thể xảy ra trong quá tŕnh khởi động máy hoặc khi nối máy phát điện làm việc với lưới.

Quá trình quá độ xảy ra có thể làm chất lượng điện năng giảm (khi máy phát nối với lưới). Nếu không khống chế kịp thời có thể gây nên hư hỏng máy, tình trạng nghiêm trọng khiến việc sửa chữa máy phát điện trở nên khó khăn và tốn nhiều chi phí hơn. Thông thường thời gian quá độ của máy phát điện nói chung đòi hỏi phải tắt rất nhanh biên độ dao động của các quá trình quá độ trong máy phải nằm trong phạm vi cho phép. Do đó vấn đề điều chỉnh tự động dùng kích từ có vai tṛò hết sức quan trọng.

Để tự động điều chỉnh dũng kích từ của máy phát điện đồng bộ, người ta sử dụng thiết bị tự động điều chỉnh kích từ (KĐK). Thiết bị này có nhiệm vụ giữ cho điện áp đầu cực máy phát là không đổi (với độ chính xác nào đó) khi phụ tải thay đổi và nâng cao giới hạn công suất truyền tải của máy phát vào hệ thống lưới điện. Đặc biệt khi máy phát điện được nối với hệ thống qua đường dây dài. Những yêu cầu chung đối với thiết bị (TĐK).

- Thiết bị (TĐK) phải đảm bảo ổn định tĩnh và nâng cao tính ổn định động.

- Thiết bị (TĐK) cũng có chế độ kích thích cưỡng bức, khi máy phát điện làm việc ở chế độ sự cố (như­ ngắn mạch trong lưới)... thì chỉ có bộ phận kích thích cưỡng bức làm việc là chủ yếu. Bộ phận này cho phép duy trì điện áp của lưới và giữ ổn định cho hệ thống.

Hiệu quả thực hiện các nhiệm vụ trên phụ thuộc vào đặc trưng và thông số của hệ thống kích từ cũng như­ kết cấu của bộ phận (TĐK).

Để cung cấp một cách  tin cậy dòng điện một chiều cho cuộn dây kích từ của máy phát điện đồng bộ, cần phải có hệ thống kích từ thích hợp với công suất định mức đủ lớn. Thông thường đòi hỏi công suất định mức của hệ thống kích từ bằng (0,2¸ 0,6) % công suất định mức của máy phát điện.

Việc tạo ra các hệ thống kích từ có công suất lớn như vậy thường gặp nhiều khó khăn. Đó là vì công suất chế tạo các máy phát điện một chiều bị hạn chế bởi điều kiện làm việc của bộ phận đổi chiều, khi máy phát điện một chiều có công suất lớn bộ phận máy làm việc kém tin cậy và mau hỏng do tia lửa điện phát sinh.

Với các máy phát điện có công suất lớn, người ta phải sử dụng các hệ thống kích từ dùng máy phát điện xoay chiều và chỉnh lưu. Ngày nay người ta đang áp dụng phổ biến hệ thống kích từ tĩnh, dùng bộ chỉnh lưu có điều khiển.

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG KÍCH TỪ MÁY PHÁT ĐIỆN.

Hệ thống kích thích một chiều.

Sử dụng máy phát điện một chiều, tạo ra dòng điện một chiều cho toàn bộ quá trình máy phát điện hoạt động. Bằng cách thay đổi điện áp của hệ thống kích thích một chiều, người ta có thể thay đổi dòng điện kích từ do dòng điện một chiều tạo ra.

Theo cách này, máy phát điện một chiều dùng để kéo trực tiếp với hệ thống Tua bin máy phát, kéo qua bộ giảm tốc với các máy dung lượng trung bình và nhỏ. Riêng các máy lớn hơn, bắt buộc sẽ phải có động cơ riêng biệt.

Hệ thống kích thích xoay chiều.

Hệ thống kích thích xoay chiều gắn với một loại máy phát điện đồng bộ có kết hợp cùng bộ chỉnh lưu.

Máy phát điện đồng bộ phải có phần quay (Rotor) và phần cảm (Stator).

Bộ chỉnh lưu quay kết hợp trên trục của thiết bị.

Lúc này, dòng điện kích từ đi từ phần ứng, qua bộ chỉnh lưu và đến Rotor.

Hệ thống thích kích xoay chiều còn được gọi là hệ thống kích từ không chổi than vì trong suốt quá trình, dòng điện kích từ không phải qua một mối tiếp xúc của vòng nhận diện với chổi than nào.

Hệ thống kích từ tĩnh.

Hệ thống được sử dụng nhiều nhất trên thị trường hiện nay. Hệ thống máy kích từ có sử dụng cả biến áp để kích từ và bộ chỉnh lưu