Đáp Án phần lý thuyết Đề cương Máy Điện- Đại học Hàng Hải-VMU

Đáp án phần lý thuyết đề cương Máy Điện-Đại học Hàng hải Việt Nam -VMU, bao gồm 13 câu Đề cương hệ đào tạo Chất Lượng Cao

Câu 1:

Phương trình điện áp sơ cấp

điện trở dây quấn sơ cấp R1, điện cảm tản sơ cấp L1

phần tử điện trở và điện cảm tản

Theo định luật Kiếchốp 2, ta có phương trình điện áp sơ cấp: U1=i1z1-e1

Phương trình điện áp thư cấp

Theo định luật Kiếchốp 2, ta có phương trình điện áp thứ cấp: u2=e2-i2z2

Câu 2 Trình bày cấu tạo của động cơ không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc

Phần stato:

Vỏ máy: bảo vệ, gá lắp lõi thép.Vỏ thường lam bằng gang hoặc hợp kim thép, nhôm.2 đầu vở máy cso 2 nắp máy để đỡ 2 vòng bi

Lõi thép: Chức năng la mạch từ, dẫn từ trường và dùng để quán dây trên lõi thép.Lõi làm bằng lá thép kỹ thuật xếp thành hình trụ rỗng, chu vi mặt trong được xẻ rãnh để đặt dây

Dây cuốn: có chức năng là mạch điên, dẫn điện Làm bằng đồng có bọc cách điện, được cuốn, dải dều trên toàn bộ chu vi trong của lõi thép, đặt lệch nhau 120

Phần roto:

Trục máy: đỡ roto, làm bằng thép hay hợp kim của thép có đợ bền cơ khí cao, 2 đầu trụ

là 2 vòng bi.Đầu trục có gắn cánh quạt làm mát

Lõi thép: lõi thép roto làm bằng các lá thép kỹ thuật, xếp lại với nhau thành hình trụ đặ

và chu vi mặt ngoài được xẻ rãnh để đặt cuộn dây roto

Dây cuốn: dây cuốn roto lồng sóc đơn, kép rãnh đơn là các thanh nhôm hoặc thanh đồng đặ trong các rãnh của lõi thép.Hai đầu thanh được hàn vào 2 vòng ngắn mạch

Câu 4

Khởi động trực tiếp

Khởi động bằng cách giảm điện áp đặt vào dây quấn stato

Dùng cuộn kháng mắc nối tiếp vào mạch stato

Khởi động bằng cách đổi nối Y → Δ

Khởi động bằng cách thêm Rp vào mạch rôto dây quấn

Khởi động dùng mba tự ngẫu Sơ đồ:

Các cầu dao CD1, CD2, CD3, biến áp tự ngẫu TN

Nguyên lý hoạt động:

Khi khởi động: cắt CD2, đóng CD3, MBA TN để ở vị trí

điện áp đặt vào động cơ khoảng (0.6÷0,8)Uđm, đóng CD1 để nối stato vào lưới điện thông qua MBA TN

Khi động cơ quay ổn định: cắt CD3, đóng CD2 để ngắn mạch MBA TN, nối trực tiếp dây quấn stato vào lưới

Điện áp trên stato Uk = kT.U1 (hệ số kT < 1)

Dòng điện khởi động I'k = kT.Ik

Dòng điện mba nhận từ lưới I1 = kTI'k = kT2 Ik

Mô men khởi động M'k = kT2 Mk

Câu 5 Khởi động bằng cách đổi nối Y → Δ

Sơ đồ: Các cầu dao CD1, CD2, cầu dao đảo chiều CD

Phương pháp này chỉ dùng cho động cơ lúc máy làm việc

bình thường nối Δ, khi khởi động nối Y, sau khi tốc độ quay

gần ổn định chuyển về nối Δ để làm việc

Điện áp khi khởi động

U'kf = Uk /3

Dòng điện khởi động nối Y:

IkY = I'kf = Ikf /3

Dòng điện khi khởi động trực tiếp:

Ik= Ikf3 Vậy Iksao/iktamgiac=ikf căn 3/(ikf/căn 3)=3

Mô men khởi động giảm đi 3 lầm

Câu 6Trình bày phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha bằng phương pháp thay đổi tần số nguồn

Cơ sở nếu bỏ qua sụt áp trên Stato thì

U1 ~ E1 = 4,44K-WtOf O: từ thông

nếu U1 = const Như vậy để O=const Thì khi f1 thay

đổi thì thay đổi cả U1 Tức giữa hệ số momen

Mth/Mc=const

Nội dung Người ta dùng bộ biến tần có các loại lá biến

tần điện cơ máy điện và biến tần tĩnh sử dụng các van

bán dẫn theo kiểu biến tần

Câu 7: Trình bày phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha bằng phương pháp thay đổi số đôi cực ở dây quấn stato động cơ

Phương pháp này thường sử dụng động cơ không đồng bộ Rô to lồng sóc vì số cặp ở rô

to tự thích ứng theo số cặp cực sta to còn với động cơ không đồng bộ rô to giây cuốn sẽ phức tạp thay đồ cặp với quận dây Sta to có hai phương thức

-trong sta to của động cơ người ta quấn các cuộn dây riêng biệt các cuộn dây có số cặp cực khác nhau Phương pháp để động cơ có cấu tạo chắc chắn hoạt động đáng tin cậy nhưng kích thước cồng kềnh trọng lượng lớn số cấp tốc độ nhỏ chỉ hai hoặc ba cấp -theo stato của động cơ người ta quấn mỗi pha chia thành nhiều quận dây nối tiếp và đưa các đầu dây ra ngoài trụ đấu dây Để có thể nổi sao thành tam giác tam giác phương pháp này hoạt động kém tin cậy ơn nhưng nhỏ gọn trọng lượng nhỏ

-cách thứ nhất có thể quan niệm gồm nhiều động cơ có chung rô to cách thứ hai đc chứng minh như sau (p=2) sang (p=1) tốc độ tăng lên 2 lần trong đó công suất không đổi và mô men khg đổi Từ (p=2) sang (p=1) tốc độ tăng lên hai lần trong đó mô men không đổi công suất thay đổi

Ưu điểm hoạt động rất tin cậy cấu tạo chắc chắn miền tải điều chỉnh có hiệu quả rộng

Nhược điểm độ trơ thấp kích thước động cơ cồng kềnh lớn số cấp thấp chỉ 2 hoặc 3 cấp độ

Câu 8Nguyên lý làm việc của máy phát điện đồng bộ ba pha có kích từ ở rô to?

Từ trường của rôto quét qua dây quấn phần ứng stato

Trị số sức điện động cảm ứng

E0 = 4,44.f.WKdqO

dây quấn O: từ thông cực từ

Rôto có p đôi cực, khi quay được một vòng, sđđ phần ứng sẽ biến thiên p chu kỳ

Tốc độ rôto n (vg/s) → tần số sđđ: f = p.n

Tốc độ rôto n (vg/ph) → tần số sđđ: f =p.n/60

Dây quấn ba pha stato có trục lệch nhau 1200 trong không gian nên sđđ các pha lệch nhau góc pha 120

Khi nối dây quấn stato với tải, trong dây quấn có dòng điện ba pha → từ trường quay, với tốc độ n1: = 60f/p=n

Câu 9 Trình bày cấu tạo của máy điện một chiều.

Phần tĩnh:

Vỏ máy: là mạch từ, dãn từ và gá lắp các cực từ, bảo vệ máy Làm bằng thép đúc

Cực từ chính: làm bằng thép đúc bao gồm:thân cực và mặt cực.Dùng để quán dây kích từ và đẻ tạo ra từ trường phần cảm gọi là từ trường kích.Wtk

Cực từ phụ:làm bằng thép đúc,măc cực có khe khí với roto, trên cực từ phụ, được quốn dây kích từ phụ Wp tạo ra từ trường phụ

Dây cuốn: là mạch điện làm bằng đồng có cách điện hoặc eemay, gồm các loại: dây cuốn kích từ //, nối tiếp, phụ

Phần quay:

Lõi thép: là mạch từ, Chu vi mặt ngoài của roto được xẻ rãnh đều đề đặt dây

Dây quấn phần ứng là mạch điện, là dây đồng bọc cách điện hay eemay.Dây cuốn rải đều trên chu vi mặt ngoài của rô to.dây cuốn phần ứng có cấu tạo nhiều phần tử, nối tiếp nhau tạo thành vòng khép kín.Hai đầu các phà từ dây được nối đến 2 phiến của cổ góp

Trục: dùng để năng đỡ roto và được quay tự do 2 đầu bởi 2 vòng bi

Cổ góp và chổi than:

Cổ góp có cáu tọa bỏi nhiều phiến góp bằng đồng cách điện.Các đầu dây của các mô bin dây được nối đến các phiến góp

Chổi than:;là thiết bị đưa dòng điện vào hoặc ra roto.Cấu tạo bằng granit

Câu 10 nguyên lý làm việc của máy điện phát 1 chiều

Đặt điện áp 1 chiều Ukt vào cuộc kích từ trên stato của máy phát điện DC, Ukt sinh ra Ikt, Ikt sinh ra sức từ động Fkt, Fkt sinh ta từ trường Okt.Đồng thời, quay phần ứng tức quay roto bằng 1 một động cơ cấp bên ngoài đạt đến

1 vòng định mưc.Lúc đó từ trường Okt sẽ quét lên các thanh dẫn roto, theo định luật cảm ứng điện từ Faraday,

động xoay chiều E2 này biến đổi thành 1 chiều ở mạch ngoài

Giả sử tại thời điểm ban đầu, là thời điểm mặt phẳng khung dây ABCD vuông góc với đường sức từ Okt, nên sức từ động cảm ứng từ e=0 Khi tiếp tục quay 1 góc 90 độ nữa, e=Em và chiều sức từ động xác định bằng quy tắc bàn tay phải

Cứ như vậy cho đến khi quay được, 360 độ thì khung dây quya hết 1 vòng, chiều dòng điện chạy trong khung dây biến thiên 1 lần, nhưng mạch ngoài lại luôn luôn có cực âm

áp mạch ngoài luôn là điện áp 1 chiều

Câu 11:/Trình bày nguyên lý làm việc của động cơ điện 1 chiều

Tại thời điểm, xét cho mặt phẳng khung dây ABCD trùng với đường sức từ của từ trường, neeys điện áp U mạch ngoài có cực dương nối ở chổi C1 và cực âm ở chổi C2 thì chiều dòng điện xoay chiều chạy trong roto có chiều là +C1ABCDC2-.Dùng quy tăc bàn tay trái ta xác định được chiều của lực F và từ đó suy ra chiều của mô men quay M và tốc độ góc w

Khi mặt phẳng ABCD quay 180 thì ta xét tương tự ta thấy chiều dòng điện chạy trong phần ứng là C1+V2DCBAC2- và tương tự ra cũng xác định được chiều của lực F và tốc độ quay

KL: điện áp mạch ngoài là 1 chiều nhưng dòng điện chạy trong phần ứng la xoay chiều , do dó tại tại mọi thời điểm, chiều của lực và chiều của moomen là không đổi.Chổi than và cổ góp đóng vai trò như là bộ chỉnh lưu cơ khí

Câu 12 Thiết lập các đặc tính cơ bản của máy phát điện một chiều kích từ độc lập

Sơ đồ máy phát điện kích từ độc lập

Dòng điện phần ứng Iư bằng dòng điện tải I

Mạch kích từ có biến trở để điều chỉnh dòng điện kích từ

Khi dòng điện tải I tăng, dòng điện phần ứng Iư tăng, điện áp U

giảm xuống do hai nguyên nhân sau:

- Từ trường phần ứng tăng → cho từ thông giảm → sức điện

động Eư giảm

- Điện áp rơi trong mạch phần ứng rưIư tăng

- Đặc trưng cho sự biến đổi điện áp → đặc tính ngoài

Đường đặc tính ngoài U = f (I) khi tốc độ máy điện ( n ) và dòng

điện kích từ ( Ikt ) không đổi

Khi tải tăng điện áp giảm, độ giảm điện áp khoảng 8 10%10%

điện áp khi không tải

Để giữ cho điện áp máy phát không đổi, phải tăng dòng điện

kích từ

Đường đặc tính điều chỉnh Ikt = f( I ), khi giữ điện áp và tốc độ không đổi

Ưu nhược điểm của máy phát kích từ độc lập:

- Ưu điểm: khả năng điều chỉnh điện áp linh hoạt, phạm vi rộng Máy thường được dùng trong hệ thống máy phát - động cơ phục vụ mục đích truyền động những thiết bị đòi hỏi chính xác cao: máy cán, máy cắt kim loại, thiết bị tự động trên tàu thuỷ, máy bay

- Nhược điểm: cần có nguồn điện kích từ riêng

Câu 13: Các phương pháp khởi động động cơ điện một chiều.

+ khởi động trực tiếp:

Đóng trực tiếp đọng cơ vào lưới điện thông qua các khí cụ khởi động như cầu dao, aptomat, công tắc tơ

Khi khởi động, do n=0 nên E=0 do đó I=Ikt=U/Rư.dó đó Rư bé lên Ikt rất lớn.Nếu điện

áp khởi động bằng định mức thì dòng khởi động từ 10 đến 20 lần dòng đinh mức Đo

đó phương pháp này tuy đơn giản, dễ thao tác nhưng do Ikt lớn nên chỉ áp dụng cho động cơ có Pđc<< P nguồn điện, sao choi khi khởi động không gây sụt áp quá lớn cho lưới điện

+Khởi động dùng điện trở phụ mắc nối tiếp vào phần ứng

Khi mặc thêm Rp nối tiếp vào phần ứng thì Ikt= (U-E)/(R+Rp)= Udm/R+Rp Lúc đó Ikt giảm xuống, điện trở Rpduwocj chon sao cho Ikt=2,0 đến 2,5 Ing.Ban đầu

Rp=R1+R2+ R3, sau đó loại dần nhờ các tiếp điểm của công tắc tơ K1.K2.K3

+Khởi động bằng cách thay U

Dùng bộ biến đổi điện áp, các bộ biến đổi có dạng điện -cơ, bán dẫn

Phương pháp này có thể vừa kết hợp với khởi động vừa điều chỉnh tốc độ

Phương pháp này chỉ dùng cho động cơ kích từ độc lập vì O= const