đề thi môn cơ sở kĩ thuật điện có đáp án 5

Giảng viên đề: (Ngày đề) (Ngày duyệt đề) Người phê duyệt: (Chữ ký Họ tên) (Chữ ký, Chức vụ Họ tên) (phần phía cần che in đề thi) Học kỳ/năm học THI CUỐI KỲ Môn học TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA – ĐHQG-HCM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ Ghi chú: Ngày thi 2019-2020 23/7/2020 Cơ sở Kỹ thuật điện Mã môn học EE2017 Thời lượng 100 phút Mã đề 1921 - Được sử dụng tài liệu (4 trang A4 chép tay) - Không cần nộp lại đề thi Câu hỏi 1) (L.O.5.2): Động không đồng ba pha 10 hp, 380 V, 50 Hz, cực, đấu Y; có thơng số mạch tương đương pha xác (hình T) qui đổi phía stator sau: Ra = 0,73 Ω; Rr’ = 0,74 Ω; Xls = 0,94 Ω; Xlr’ = 0,94 Ω; Xm = 40,84 Ω; Rc = ∞ Động nối lên nguồn 380 V, 50 Hz có tốc độ 1440 vịng/phút với tổn hao tốc độ 120 W a) Tính dịng điện tiêu thụ hệ số công suất động (1,5 đ) b) Tính hiệu suất động (1 đ) c) Nếu động nối với nguồn 380 V, 50 Hz thơng qua cáp điện có tổng trở pha 1,2 + j0,1 Ω, tính lại dịng điện tiêu thụ hiệu suất động (vẫn chạy với tốc độ 1440 vòng/phút) Nhận xét? (1 đ) Câu hỏi 2) (L.O.4.2): Động chiều 24 VDC kích từ nam châm vĩnh cửu (công suất nhỏ thường dùng máy văn phịng) có điện trở mạch phần ứng 4,847 Ω Khi động chạy không tải, phần ứng tiêu thụ 0,16 A, tốc độ 4300 vịng/phút Bỏ qua tổn hao sắt Xem tổn hao quay (do ma sát quạt gió) khơng đổi a) Cho biết điều khiển tốc độ động phương pháp Giải thích ưu nhược điểm phương pháp (1 đ) b) Tính hiệu suất động tốc độ định mức n = 3600 vòng/phút dòng phần ứng định mức Ia = 0,94 A (1 đ) c) Cho biết cần điều chỉnh điện áp đặt vào động thành bao nhiêu, để có tốc độ 2400 vịng/phút, mơmen định mức câu b) (1 đ) Câu hỏi 3) (L.O.4.1 L.O.1.2): Cho máy điện đồng ba pha cực từ ẩn, 225 MVA, 15 kV, 50 Hz, nối Y, cực, có điện kháng đồng pha Xs = 2,22 Ω Biết tổn hao MW, bỏ qua điện trở phần ứng Máy phát hòa lưới điện 15 kV, cung cấp cho lưới 150 MW với hệ số công suất 0,9 trễ: a) Tính giá trị cơng suất phản kháng máy phát lên lưới? (0,5 đ) b) Tính dịng điện phần ứng, sức điện động, góc tải (góc cơng suất), mơmen kéo máy phát? (1,5 đ) c) Tính cơng suất tác dụng cực đại mà máy phát cấp cho lưới ngắn hạn? (0,5 đ) d) Điều chỉnh dịng kích từ tăng 20%, máy phát 150 MW lên lưới Giả sử mạch từ cịn tuyến tính Tính sức điện động, góc tải, giá trị cơng suất phản kháng máy phát lên lưới? (1 đ) - HẾT - MSSV: Họ tên SV: Trang 1/1 Đáp án hướng dẫn chấm: Câu hỏi 1) a) Dòng điện dây Id = 12,44 A (0,5 đ) Hệ số công suất PF = 0,8792 trễ (0,5 đ) Tính nguồn Thevenin tương đương dịng điện rơto 0,5 đ b) Hiệu suất = 6464,5/7197,7 = 89,81% (0,5 đ) Tính công suất ngõ 0,5 đ c) Dòng điện dây Id = 11,7 A (0,5 đ) Hiệu suất động = 5708,6/6371,4 = 89,60% (0,5 đ) Hiệu suất hệ thống = 5708,6/6864,4 = 83,16% Chấp nhận hai cách tính hiệu suất (riêng động cho hệ thống) Nhận xét: Dòng điện tiêu thụ giảm điện áp pha đặt vào động giảm (từ 219,4 V xuống 213,7 V, sụt áp rơi cáp điện) Nếu nhận xét hợp lý dùng để nâng điểm khơng đạt điểm tối đa phần c) Hướng dẫn đánh giá chuẩn đầu (cho tất mục a), b), c) câu hỏi): Cách làm với công thức sử dụng xác đạt chuẩn đầu ra, ngược lại không đạt chuẩn đầu Code Octave cho câu hỏi 1: clear all clc % Mon CSKTD, Thi HK192, cau KDB p = % Pair of poles V_line = 380 %V Va=V_line/sqrt(3) % Noi Y f = 50 %Hz n = 1440 % RPM Ra = 0.73 %Ohm Rr = 0.74 Xls = 0.94 Xlr = 0.94 Xm = 40.84 Prot=120 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, PF Zs = Ra + j*Xls Zr = Rr/s + j*Xlr Zm = j*Xm Zth = Zm*Zs/(Zm + Zs) Vth = Va*Zth/Zs Ir = Vth / (Zth+Zr) Ia = (Va - Ir*Zr)/Zs Ia_rms = abs(Ia) PF = cos(angle(Ia)) disp('+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++Cau b)') % Pm Ir_rms = abs(Ir) Pm = 3*Rr*Ir_rms^2*(1-s)/s % Eff Pin = * Va * Ia_rms * PF Pout = Pm - Prot Eff = Pout/Pin disp('+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++Cau c)') Zfeeder = 1.2 + i*0.1 Vf=V_line/sqrt(3) Zthf = Zm*(Zs+Zfeeder)/(Zm + Zs + Zfeeder) Vthf = Vf*Zthf/(Zs+Zfeeder) abs(Vthf) Irc = Vthf / (Zthf+Zr) Iac = (Vf - Irc*Zr)/(Zs+Zfeeder) Iac_rms = abs(Iac) Vac = Vf - Iac*Zfeeder abs(Vac) PFc = cos(angle(Vac)-angle(Iac)) % Pm Irc_rms = abs(Irc) Pmc = 3*Rr*Irc_rms^2*(1-s)/s % Eff Pinc = * abs(Vac) * Iac_rms * PFc Poutc = Pmc - Prot Effc = Poutc/Pinc % Eff he thong Pinc = 3*real(Vf*conj(Iac)) Effc = Poutc/Pinc Câu hỏi 2) a) Động DC kích từ nam châm vĩnh cửu dạng động kích từ độc lập, với khác biệt khơng thể điều chỉnh kích từ (vì từ trường nam châm tạo sẵn, khơng có dây quấn kích từ) Do đó, dùng hai phương pháp sau để điều khiển (trình bày đủ phương pháp 0,5 đ): * Điều chỉnh điện trở mạch phần ứng Ra: thêm điện trở vào mạch phần ứng để giảm tốc độ động Ưu điểm: phương pháp đơn giản, dễ thực Nhược điểm: hiệu suất giảm tốc độ thấp * Điều chỉnh điện áp đặt vào phần ứng Va: giảm điện áp đặt vào mạch phần ứng để giảm tốc độ động Ưu điểm: hiệu suất gần không thay đổi điều chỉnh tốc độ Nhược điểm: cần sử dụng nguồn điện DC thay đổi điện áp ngõ Hướng dẫn đánh giá chuẩn đầu cho mục a): Trình bày từ yếu tố trở lên (cách làm, ảnh hưởng lên tốc độ, ưu điểm nhược điểm) đạt chuẩn đầu ra, ngược lại không đạt chuẩn đầu b) Tổn hao quay (do ma sát quạt gió) (chính cơng suất động chạy không tải) Prot = Ea I a = (Va − Ra I a )I a = 3,716 W Công suất đầu trục động mang tải (vì bỏ qua tổn hao lõi thép) Pout = Pm − Prot = (Va − Ra I a )I a − Prot = 14,56 W Công suất tiêu thụ từ nguồn điện: Pin = Va I a = 22,56 W Hiệu suất: η (% ) = Pout × 100% = 64,54% Pin Làm bước 0,25 đ c) Điện áp cảm ứng tốc độ 2400 vòng/phút (0,5 đ): E2400 = E3600 2400 = 12,96 V 3600 Ở mômen định mức câu b), cần dòng điện phần ứng với giá trị câu b), kích từ không thay đổi Điện áp cần đặt vào phần ứng (0,5 đ): V2400 = E2400 + Ra I a = 17,52 V Hướng dẫn đánh giá chuẩn đầu cho mục b) c): Cách làm với cơng thức sử dụng xác đạt chuẩn đầu ra, ngược lại không đạt chuẩn đầu Code Octave cho câu hỏi 2) V = 24 Ia = 0.94 n = 3600 Ia0 = 0.16 n0 = 4300 Ra = 4.847 ## b) P1 = V*Ia E = V - Ra*Ia Pm = E*Ia E0 = V - Ra*Ia0 Prot = E0*Ia0 P2 = Pm - Prot eta = P2*100/P1 ## n2 E2 V2 c) = 2400 = n2/n*E = E2 + Ra*Ia Câu hỏi 3) a) Công suất phản kháng máy phát lên lưới (0,5 đ): Qa = 72,65 MVAr b) Dòng điện phần ứng (0,5 đ) Ib = 6415 A Sức điện động pha máy phát: Eb = 19630 V Góc tải (góc cơng suất) tương ứng: δb = 40,76° Tính sức điện động góc tải 0,5 đ Mơmen kéo máy phát (0,5 đ) Tb = 480648 N.m c) Cơng suất tác dụng cực đại máy phát cung cấp (0,5 đ) Pmax = 229,7 MW d) Sức điện động pha máy phát tăng kích từ 20% Ed = 23556 V Góc tải (góc cơng suất) tương ứng: δd = 32,96° Tính sức điện động góc tải 0,5 đ Cơng suất phản kháng mà máy phát lên lưới lúc (0,5 đ): Qa = 129,9 MVAr Hướng dẫn đánh giá chuẩn đầu (cho tất mục từ a) đến d) câu hỏi): Cách làm với công thức sử dụng xác đạt chuẩn đầu ra, ngược lại không đạt chuẩn đầu Code Octave cho câu hỏi 3: % Cau3_De thi_CSKTD_HK192_CQ clc clear all Sdm = 225000000; f = 50; % Hz p = 1; % pole Xs = 2.22; Pth = 1e6; %1.0 MW Vd = 15000; % V Vf = Vd/sqrt(3); Pa = 150000000; %150MW cosphi = 0.9; % tre Idm = Sdm/3/Vf disp('Bai giai _') TEXT = sprintf(' Cau a)'); disp(TEXT) Sa = Pa/cosphi phi = acos(cosphi) sinphi = sin(phi) % "tre" nen sinphi > Qa = Sa*sinphi TEXT = sprintf(' Cau b)'); disp(TEXT) Ib = Sa/3/Vf % gan dinh muc, dung Xs Eb_j = Vf + j*Xs*Ib*exp(-j*phi) Eb = abs(Eb_j) deltab = angle(Eb_j) deltab_deg = deltab/pi*180 w = 2*pi*f/p Tb = (Pa+Pth)/w TEXT = sprintf(' Cau c)'); disp(TEXT) Pcmax = 3*Vf*Eb/Xs TEXT = sprintf(' Cau d)'); disp(TEXT) % Dong kich tu ty le voi E Pd = Pa Ed = Eb * 1.2 % tang 20% deltad = asin(Pa*Xs/(3*Vf*Ed)) deltad_deg = deltad/pi*180 Id = (Ed*exp(j*deltad)-Vf)/(j*Xs) Sd = 3*Vf*conj(Id) Qd = imag(Sd) .. .Đáp án hướng dẫn chấm: Câu hỏi 1) a) Dòng điện dây Id = 12,44 A (0 ,5 đ) Hệ số cơng suất PF = 0,8792 trễ (0 ,5 đ) Tính nguồn Thevenin tương đương dịng điện rơto 0 ,5 đ b) Hiệu suất = 6464 ,5/ 7197,7... kháng máy phát lên lưới (0 ,5 đ): Qa = 72, 65 MVAr b) Dòng điện phần ứng (0 ,5 đ) Ib = 64 15 A Sức điện động pha máy phát: Eb = 19630 V Góc tải (góc cơng suất) tương ứng: δb = 40,76° Tính sức điện. .. = 6464 ,5/ 7197,7 = 89,81% (0 ,5 đ) Tính cơng suất ngõ 0 ,5 đ c) Dòng điện dây Id = 11,7 A (0 ,5 đ) Hiệu suất động = 57 08,6/6371,4 = 89,60% (0 ,5 đ) Hiệu suất hệ thống = 57 08,6/6864,4 = 83,16% Chấp