Mẫu TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐỀ THI HỌC KỲ II/2018 – 2019 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Môn thi: Cơ sở Kỹ thuật điện - EE2017 BỘ MÔN THIẾT BỊ ĐIỆN Ngày thi: (06/06/2019) – Thời lượng: 120 phút Đề thi số: 1822………… LƯU Ý: - Sinh viên phép sử dụng tài liệu chép tay (tối đa trang A4, khơng có ví dụ tập) Đề thi gồm câu Câu (2 điểm) Cho cáp điện đồng có tiết diện trịn 300 mm2, dài, đặt khơng khí Dịng điện chạy qua cáp 600 A Biết nhiệt độ môi trường 40 °C, hệ số toả nhiệt cáp KT=10 W/(°C.m2), điện trở suất nhiệt độ 20 °C: 0,01786 Ωmm2/m, hệ số nhiệt điện trở α = 0,00393 a) (L.O.8.1) Xác định nhiệt độ ổn định dẫn cáp khơng có lớp cách điện bọc bên ngồi (1 đ) b) (L.O.8.1) Trong trường hợp bọc thêm lớp cách điện dày δ = mm (hình 1), có hệ số dẫn nhiệt = 0,25 W/°C.m Kết tính toán câu a) thay đổi nào? Nhận xét (1 đ) δ d Đồng θ1 θ0 θ2 dài Hình Câu (2,5 điểm) Động chiều kích từ song song có liệu định mức sau: 500 V, 50 hp, 800 vòng/phút, hiệu suất định mức 90 % Máy có điện trở mạch kích từ 250 Ω, điện trở mạch phần ứng 0,2 Ω Cho mạch từ chưa bão hịa, tính: a) (L.O.5.2) Dòng điện phần ứng định mức (1 đ) b) (L.O.5.2) Giá trị điện trở phụ thêm vào mạch kích từ để động quay với tốc độ 1000 vòng/phút dòng phần ứng định mức (1 đ) c) (L.O.4.1) Công suất mômen đầu trục trường hợp câu b), cho biết tổn hao quay thay đổi tỷ lệ với bình phương tốc độ (0,5 đ) Câu (3 điểm) Cho động không đồng ba pha, bốn cực, nối Y, 380 V, 50 Hz, 1450 vòng/phút Thông số mạch tương đương (gần đúng) pha động quy stator sau: Ra = 0,09 Ω, Xls = 0,17 Ω; R’r = 0,09 Ω, X’lr = 0,17 Ω; Xm = 10 Ω song song Rc = 200 Ω (sử dụng mạch thay gần đúng) Tổn hao (quay) kW Động cấp nguồn ba pha 380 V, 50 Hz: a) (L.O.4.1) Ở định mức: tính dịng điện tiêu thụ, hệ số công suất, mômen điện từ, hiệu suất động cơ? (1 đ) b) (L.O.4.1) Khi động chạy tốc độ 1488 vịng/phút, tính lại câu a), so sánh với kết câu a), cho nhận xét? (1 đ) c) (L.O.4.1) Tính mơmen khởi động mơmen cực đại động cơ? So sánh với kết định mức cho nhận xét? (1 đ) Câu (2,5 điểm) Cho máy phát đồng (MPĐB) ba pha: S = 10 kVA, cực; đấu Y; V= 380 V; tần số f = 50 Hz; điện kháng đồng Xs = 1,2 Ω/pha Máy kéo động sơ cấp diesel để phát điện lên lưới; lưới có cơng suất vơ lớn (điện áp tần số không đổi) 380 V 50 Hz Trong suốt q trình vận hành cơng suất biểu kiến máy phát đồng lưới điện giữ định mức máy phải phát công suất phản kháng lên lưới; bỏ qua tổn hao mạch kích từ - Do yêu cầu từ lưới điện, máy phát đồng phải phát công suất phản kháng lên lưới kVAr a) (L.O.5.2) Tính sức điện động pha góc công suất máy phát (1 đ) b) (L.O.4.1) Tổn hao (ma sát+quạt gió) trục động sơ cấp máy phát không đổi kW Tính mơmen mà động sơ cấp phải cấp cho hệ thống (0,5 đ) - Do hết nhiên liệu nên động sơ cấp ngừng hoạt động, nhiên máy đồng chưa cắt khỏi hệ thống c) (L.O.5.2) Dịng kích từ máy phát phải điều chỉnh (tăng hay giảm phần trăm) để hệ trao đổi 10 kVA với lưới? (1 đ) (Cán coi thi không giải thích thêm) CHỦ NHIỆM BỘ MƠN GIÁO VIÊN RA ĐỀ Đáp án hướng dẫn chấm: Câu (2 điểm): a) Xác định nhiệt độ ổn định dẫn khơng có cách điện bên ngồi (1 điểm) Tổn hao công suất m dẫn Phương trình cân nhiệt φT = P = R(θ ) I = 19,75 + 0,08424θ θ − 40 = φT kT S → θ = 83,64 oC b) Trong trường hợp lớp cách điện bọc dày mm (1 điểm) φT RT2 RT1 θ1 RT2 = RT1 = θ2 2πλ ln θ0 d + 2δ = 0, 21850 C / W d = 1,1560 C / W kT S θ1 = φT ( RT + RT ) + θ = 76 oC θ = φT RT + θ = 70, 23 oC Kết tính tốn khơng sai khác nhiều so với câu (sai số 10%) diện tích tỏa nhiệt mơi trường chung quanh tăng lên bù cho độ chênh nhiệt rơi lớp cách điện Hướng dẫn đánh giá chuẩn đầu ra: Nếu sinh viên viết biểu thức tính đạt chuẩn đầu tương ứng, ngược lại không đạt chuẩn đầu Với câu b) phần nhận xét phải trình bày đa số yếu tố đạt chuẩn đầu Câu (2,5 điểm) Đáp số: a) Dòng điện phần ứng định mức Iađm = 80,89 A (1 điểm) b) Điện trở phụ thêm vào mạch phần ứng R = 62,5 ohm (1 điểm) c) Công suất đầu trục Pshaft = 36,27 kW = 48,62 hp (0,25 điểm) Mômen đầu trục Tshaft = 346,3 N.m (0,25 điểm) Code Octave cho câu 2: Va = 500; Pshaft = 50*746 nr = 800; eff = 0.9; Rf = 250; Ra = 0.2; Pin = Pshaft/eff I = Pin/Va If = Va/Rf Ia = I - If Ea = Va - Ia*Ra Pm = Ea*Ia Prot = Pm - Pshaft wr = (2*pi*nr)/60; G = Ea/(If*wr) Tshaft = Pshaft/wr % truong hop toc 1000 rpm va Ia dinh muc n1 = 1000; w1 = (2*pi*n1)/60; If1 = Ea/(G*w1) R = Va/If1 - Rf Prot1 = Prot*(1000/800)^2 Pshaft1 = Pm - Prot1 Pshaft1_hp = Pshaft1/746 Tshaft1 = Pshaft1/w1 Hướng dẫn đánh giá chuẩn đầu ra: Nếu sinh viên viết biểu thức tính đạt chuẩn đầu tương ứng, ngược lại không đạt chuẩn đầu Câu (3 điểm) Đáp số: a) a) a) a) a) s = 0,033333 Is = 84,616307 [A] PF = 0,928684 (trễ) Te = 314,195877 [N.m] Eff = 90,309040 % b) b) b) b) b) s_b = 0,008000 Is_b = 30,402920 [A] => 0,359303 (1/3) dong dien dinh muc PF_b = 0,671857, => giam nhieu so voi 0,928684 Te_b = 80,349559 [N.m] => 0,255731 (1/4) moment dinh muc Eff_b = 83,311232 %, => giam nhieu so voi 90,309040 % c) Te_st = 559,020984 [N.m] => 1,779212 lan moment dinh muc c) Te_max = 1040,590802 [N.m] => 3,311917 lan moment dinh muc Code Octave cho câu 3: clc clear all % Mon CSKTD, Thi HK182, cau KDB p = % Pair of poles V_line = 380 %V Vf=V_line/sqrt(3) % Noi Y f = 50 %Hz n = 1450 % RPM Ra = 0.09 %Ohm Xls = 0.17 Rr = 0.09 Xlr = 0.17 Xm = 10 Rc = 200 Pthco=1000 disp('+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++Cau a)') % a) Is_rms, PF, Te, Eff ns=60*f/p ws = 2*pi*f/p %s s=(ns-n)/ns % Is_rms, Zs = Ra + Zr = Rr/s Ir = Vf / Ic = Vf / Im = Vf / Is = Ic + PF j*Xls + j*Xlr (Zs+Zr) Rc (j*Xm) Im + Ir Is_rms = abs(Is) PF = cos(angle(Is)) % Pe, Te Ir_rms = abs(Ir) Pe = 3* Rr/s *Ir_rms^2 Te = Pe / ws % Eff Pin = * Vf * Is_rms * PF Pc = (1-s)*Pe Pout = Pc - Pthco Eff = Pout/Pin % b) Is_rms, PF, Te, Eff disp('+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++Cau b)') nb = 1488 sb=(ns-nb)/ns Zrb = Rr/sb + j*Xlr Irb = Vf / (Zs+Zrb) Isb = Ic + Im + Irb Isb_rms = abs(Isb) PFb = cos(angle(Isb)) % Pe, Te Irb_rms = abs(Irb) Peb = 3* Rr/sb *Irb_rms^2 Teb = Peb / ws % Eff Pinb = * Vf * Isb_rms * PFb Pcb = (1-s)*Peb Poutb = Pcb - Pthco Effb = Poutb/Pinb % c) Te_st, Te_max disp('+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++Cau c)') Te_st = 3*Vf^2*Rr/ws/((Ra+Rr)^2 + (Xls+Xlr)^2) Te_max = 3/2*Vf^2/ws/(Ra + sqrt(Ra^2 + (Xls+Xlr)^2)) disp('Ket qua _') TEXT = sprintf('a) s = %f', s); disp(TEXT) TEXT = sprintf('a) Is = %f [A]', Is_rms); disp(TEXT) TEXT = sprintf('a) PF = %f', PF); disp(TEXT) TEXT = sprintf('a) Te = %f [Nm]', Te); disp(TEXT) TEXT = sprintf('a) Eff = %f %%', Eff*100); disp(TEXT) TEXT = sprintf('.'); disp(TEXT) TEXT = sprintf('b) s_b = %f', sb); disp(TEXT) TEXT = sprintf('b) Is_b = %f [A] => %f (1/3) dong dien dinh muc', Isb_rms, Isb_rms/Is_rms); disp(TEXT) TEXT = sprintf('b) PF_b = %f, => giam nhieu so voi %f', PFb, PF); disp(TEXT) TEXT = sprintf('b) Te_b = %f [Nm] => %f (1/4) moment dinh muc', Teb, Teb/Te); disp(TEXT) TEXT = sprintf('b) Eff_b = %f %%, => giam nhieu so voi %f %%', Effb*100, Eff*100); disp(TEXT) TEXT = sprintf('.'); disp(TEXT) TEXT = sprintf('c) Te_st = %f [Nm] => %f lan moment dinh muc', Te_st, Te_st/Te); disp(TEXT) TEXT = sprintf('c) Te_max = %f [Nm] => %f lan moment dinh muc', Te_max, Te_max/Te); disp(TEXT) Hướng dẫn đánh giá chuẩn đầu ra: Nếu sinh viên viết biểu thức tính đạt chuẩn đầu tương ứng, ngược lại không đạt chuẩn đầu Với câu b) c) phần nhận xét phải trình bày đa số yếu tố đạt chuẩn đầu Câu (2,5 điểm) Đáp số: a) Ea = 230,7937 V; theta = 3,6234 độ b) M = 63,6667 (N.m) c) E = 237,2849 V→ Iktsau/Ikttruoc=E/Ea= 1,0281 (tăng 2,81%) Code Octave cho câu 4: clear clc Sr=10000; Vd=380; f=50; Xs=1.2; Qa=6000; Pmq=2000; p=2; % Câu a) câu b) máy vận hành chế độ máy phát; zs=1j*Xs; % giá trị điện áp pha V=Vd/sqrt(3) %may phat cs ph/kháng, luoi tieu thu cs phk (cos tinh cam) P=sqrt(Sr^2-Qa^2); S=(P+1j*Qa); %Chon giá trị điện áp pha làm quy chiếu ia=conj(S/3/V); ea=V+ia*zs Ea=abs(ea) thetaa=angle(ea)*180/pi %b)Công suất trục động sơ cấp tổn hao quay công suất phát lên lưới Pco=Pmq+P n=60*f/p M=9.55*Pco/n %c) may van hanh o che dong co; P=Pmq Q=sqrt(Sr^2-P^2) S=P-1j*Q; ia=conj(S/3/V); ea=V-ia*zs E=abs(ea) Iktsau/Ikttruoc=E/Ea Hướng dẫn đánh giá chuẩn đầu ra: Nếu sinh viên viết biểu thức tính đạt chuẩn đầu tương ứng, ngược lại không đạt chuẩn đầu Chú thích: L.O.x.x chuẩn đầu mơn học đề cương môn học Phụ lục đề kiểm tra / thi TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHỤ LỤC CHUẨN ĐẦU RA MÔN HỌC KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TƯƠNG ỨNG VỚI ĐỀ THI BỘ MƠN……… Mơn thi: …………………… - EE……… Ngày thi: (DD/MM/YYYY) – Thời lượng: ……….phút Đề thi số: ………… Nội dung câu hỏi đề thi Nội dung chuẩn đầu môn học Câu Câu 1.1 L.O.x.x Câu 1.2 L.O.x.x ……… ……… Câu Câu 2.1 L.O.x.x Câu 2.2 L.O.x.x ……… ……… Câu Câu 3.1 L.O.x.x Câu 3.2 L.O.x.x ……… ……… CHỦ NHIỆM BỘ MÔN GIÁO VIÊN RA ĐỀ Ghi chú: Đối với đề thi / kiểm tra theo hướng trắc nghiệm sử dụng chuẩn đầu cho nhiều câu hỏi Ví dụ: Câu – tương ứng với chuẩn đầu A ... MÔN HỌC KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TƯƠNG ỨNG VỚI ĐỀ THI BỘ MƠN……… Mơn thi: …………………… - EE……… Ngày thi: (DD/MM/YYYY) – Thời lượng: ……….phút Đề thi số: ………… Nội dung câu hỏi đề thi Nội dung chuẩn đầu môn. .. = 50 Hz; điện kháng đồng Xs = 1,2 Ω/pha Máy kéo động sơ cấp diesel để phát điện lên lưới; lưới có cơng suất vơ lớn (điện áp tần số không đổi) 380 V 50 Hz Trong suốt q trình vận hành cơng suất... kVA với lưới? (1 đ) (Cán coi thi khơng giải thích thêm) CHỦ NHIỆM BỘ MƠN GIÁO VIÊN RA ĐỀ Đáp án hướng dẫn chấm: Câu (2 điểm): a) Xác định nhiệt độ ổn định dẫn khơng có cách điện bên ngồi (1 điểm)