bài tập kỹ thuật điện đại cương pdf

Dịng điện qua thanh dẫn khơng đổi như ở câu a, tính nhiệt độ lớn nhất trên thanh c Biết thời hằng phát nĩng của thanh dẫn T = 1 phút.. Khi động cơ ở định mức: tính độ trượt, dịng điện s

Trang 1

Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương ©TCBinh

Bài tập Chương 1: Mạch từ trong thiết bị kỹ thuật điện 1

Câu 2 Cho mạch từ trên như hình vẽ trên Cho dịng điện một chiều

10A qua cuộn dây Bỏ qua từ trở lõi thép, từ dẫn rị trên một đơn vị chiều dài lõi g=10-6H/m và hệ số tản σt=1,2.

a Vẽ và tính mạch tương đương của mạch từ

b Tính hệ số rị σr?

c Từ thơng Φlv qua khe hở khơng khí

Câu 3 Cho mạch từ trên như

hình vẽ trên Cuộn dây cĩ điện

trở rất nhỏ với số vịng N =

1000 vịng Cuộn dây được đặt

dưới điện áp xoay chiều dạng

c Từ thơng Φlv qua khe hở khơng khí

d Độ tự cảm L của cuộn dây

Trang 2

kháng của lõi thép, bỏ qua từ

thơng rị, hệ số tản của khe hở khơng khí σt = 1,1 Xác định:

a Mạch tương đương của mạch từ

b Từ thơng trong các nhánh mạch từ

c Độ tự cảm L của cuộn dây

Câu 5 Cho mạch từ trên như hình vẽ

bên Chiều dài khe hở khơng khí δ=1

mm, tiết diện cực từ là 1cm2 Các cuộn

dây cĩ điện trở rất nhỏ với số vịng N=

1000 vịng Cuộn dây được đặt dưới

điện áp xoay chiều dạng sin U=

b Từ thơng Φlv qua khe hở khơng khí?

c Tính độ tự cảm L của cuộn dây?

Trang 3

Câu 6 Cho mạch từ trên như hình vẽ bên

Chiều dài khe hở khơng khí δ= 1mm, tiết

diện cực từ là 1cm2 Các cuộn dây cĩ

điện trở rất nhỏ với số vịng N= 1000

vịng Cuộn dây được đặt dưới điện áp

xoay chiều dạng sin U= 220Vrms, tần số

c Tính độ tự cảm L của cuộn dây?

Chiều dài khe hở khơng khí δ=1mm, tiết

φlv

φ3 φ4

φ1 φ2

Trang 4

Bài tập Kỹ Thuật Điện Đại Cương ©TCBinh

Bài tập Chương 2: Các nguyên lý biến đổi năng lượng điện cơ 1

Chương 2: CÁC NGUYÊN LÝ BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG ĐIỆN CƠ

Bài tập

bên Cho dịng điện một chiều 10A

qua cuộn dây Bỏ qua từ trở lõi thép,

bên Cuộn dây cĩ điện trở rất nhỏ

Trang 5

Câu 3 Mạch từ AC cĩ tiết diện đều,

Bỏ qua từ trở và từ kháng của lõi

thép, bỏ qua từ thơng rị, từ thơng

Chiều dài khe hở khơng khí δ=1 mm, tiết diện

cực từ là 1cm2 Các cuộn dây cĩ điện trở rất

nhỏ với số vịng N= 1000 vịng Cuộn dây

được đặt dưới điện áp xoay chiều dạng sin U=

220Vrms, tần số 50Hz Bỏ qua từ trở lõi thép

và từ dẫn rị Biết điện trở của vịng ngắn mạch

là 1mΩ.

a Vẽ và tính mạch tương đương của mạch từ?

b Từ thơng Φlv qua khe hở khơng khí?

c Tính lực hút điện từ trung bình Ftb, cực đại Fmax và cực tiểu Fmin tác

Trang 6

Chiều dài khe hở khơng khí δ= 1mm, tiết

Chiều dài khe hở khơng khí δ=1mm, tiết

φlv

φ3 φ4

φ1 φ2

Trang 7

Câu 7

Mạch từ AC có tiết diện hình chữ nhật, có

hình dạng và kích thước như hình vẽ, các

kích thước tính bằng mm Cuộn dây có điện

trở rất nhỏ với số vòng N = 900 vòng Cuộn

dây được đặt dưới điện áp xoay chiều hình

sin U = 380Vrms, tần số 50Hz Giả thiết

mạch từ làm việc ở chế độ tuyến tính có độ

từ thẩm tương đối μr = 1200, bỏ qua từ

thông rò và tản Xác định:

b Độ tự cảm L của mạch từ

c Từ thông Φ trong mạch từ

d Dòng điện I trong cuộn dây

e Lực hút điện từ trung bình Ftb và cực đại Fmax tác động lên nắp mạch từ

Câu 8

Mạch từ AC cĩ tiết diện đều, hình dạng và

kích thước như hình vẽ, các kích thước tính

bằng đơn vị mm Cuộn dây cĩ điện trở rất

nhỏ với số vịng N = 1000 vịng, được đặt

dưới điện áp xoay chiều hình sin, U =

220Vrms, tần số 50Hz Giả thiết mạch từ

làm việc ở chế độ tuyến tính Bỏ qua từ trở

và từ kháng của lõi thép, bỏ qua từ thơng rị,

hệ số tản của khe hở khơng khí σt = 1,1

Xác định:

b Độ tự cảm L của mạch từ

c Từ thơng trong các nhánh mạch từ

d Dịng điện I trong cuộn dây

e Lực hút điện từ trung bình Ftb tác động lên nắp mạch từ

Mạch từ được gắn thêm hai vịng ngắn mạch ơm tồn bộ cực từ cho hai

nhánh hai bên Điện trở của mỗi vịng ngắn mạch là rnm = 0,1 mΩ Tính:

f Lực hút điện từ cực đại Fmax và cực tiểu Fmin tác động lên nắp mạch từ

300 40

40

40 80

50

N U

40

40 60

50

N U

Trang 8

Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương T©B

Bài tập Chương 3: Các chế độ phát nĩng 1

Chương 3: CÁC CHẾ ĐỘ PHÁT NÓNG

Bài tập

Bài 1 Thanh dẫn dài 1m cĩ tiết diện trịn cĩ đường kính d = 20 mm, cĩ điện

trở 0,2mΩ, cĩ dịng điện 200A chạy qua liên tục trong thời gian đủ dài Thanh dẫn cĩ hệ số toả nhiệt KT = 10 W/(0C.m2) và được đặt trong mơi trường khơng khí cĩ nhiệt độ là 35oC Xác định nhiệt độ của thanh dẫn

Bài 2 Thanh dẫn dài 1m cĩ tiết diện 10x30 mm2, cĩ điện trở 0,2 mΩ

Thanh dẫn cĩ hệ số toả nhiệt KT = 10 W/(0C.m2) và được đặt trong mơi trường khơng khí cĩ nhiệt độ là 40oC

a) Cho dịng điện 200A chạy qua liên tục qua thanh dẫn trong thời gian

đủ dài Xác định nhiệt độ của thanh dẫn?

b) Biết thời hằng phát nĩng của thanh dẫn T = 1 phút Dịng điện qua

thanh dẫn khơng đổi như ở câu a), tính nhiệt độ lớn nhất trên thanh

c) Biết thời hằng phát nĩng của thanh dẫn T = 1 phút Nhiệt độ lớn nhất

trên thanh dẫn khơng đổi như ở câu a), tính dịng điện làm việc chạy qua thanh dẫn Ilv trong 3 trường hợp trên?

Trang 9

Bài tập Chương 3: Các chế độ phát nóng 2

Bài 3 Một thiết bị điện làm việc với công suất vào là

100W Thiết bị luôn có hiệu suất là 80% (tổn hao

nhiệt là 20%) Vật liệu của thiết bị chịu được nhiệt độ

cho phép tối đa là 900C Nhiệt độ môi trường làm

việc là 400C

a) Thiết bị trên tản nhiệt thông qua lớp vỏ có hệ số tỏa

nhiệt kT = 10 W/(0C.m2) Tính diện tích tỏa nhiệt (tối

thiểu) của vỏ thiết bị?

b) Nếu thiết bị ở câu a) làm việc theo chu kỳ lặp lại

như giản đồ thời gian trên hình vẽ bên Biết hằng số thời gian phát nóng của thiết bị

= 5 W/(0C.m2) Tính diện tích tỏa nhiệt tối thiểu của vỏ họp Sb?

(Xem diện tích tỏa nhiệt của lớp sơn bằng với diện tích tỏa nhiệt của

vỏ thiết bị, và nhiệt độ được tỏa đều ra các bề mặt của vỏ thiết bị)

d) Nếu thiết bị ở

câu c) làm việc

theo chu kỳ lặp

lại như giản đồ

thời gian trên

hình vẽ bên

Biết hằng số

thời gian phát nóng của thiết bị là T = 3 phút Thiết bị làm việc với công suất định mức Tính nhiệt độ làm việc của thiết bị θlv ?

Bài 4 Một IC ổn áp làm việc với điện áp vào 12,0V, dòng điện vào 1,1A và

điện áp ra ổn áp 5,0V, dòng điện ra 1,0A IC có vỏ tản nhiệt rất nhỏ, và

có nhiệt độ cho phép tối đa là 750C Nhiệt độ môi trường làm việc là

400C

a) Để tản nhiệt cho IC, cần gắng thêm miếng tản nhiệt

kim loại, tản nhiệt có hệ số tỏa nhiệt kTa = 10

W/(0C.m2) Tính diện tích tỏa nhiệt tối thiểu của

miếng tản nhiệt Sa?

b) Giả sử miếng tản nhiệt kim loại ở câu a) cũng

chính là vỏ họp chứa IC ổn áp (như hình vẽ bên)

Trang 10

Bài tập Chương 3: Các chế độ phát nóng 3

Nếu vỏ họp được sơn một lớp sơn thẩm mỹ có độ dày δ = 1mm Vật liệu sơn có hệ số dẫn nhiệt λ = 0,1 W/( m 0C) và hệ số tỏa nhiệt kTb = 5 W/(0C.m2) Tính diện tích tỏa nhiệt tối thiểu của vỏ họp Sb?

(Xem diện tích tỏa nhiệt của lớp sơn bằng với diện tích tỏa nhiệt của

vỏ họp, và nhiệt độ được tỏa đều ra các bề mặt của vỏ họp)

c) Nếu thiết bị ở câu b)

làm việc theo chu kỳ

lặp lại như giản đồ

thời gian trên hình

Trang 11

Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương TCBinh

Chương 4: MÁY BIẾN ÁP

Bài 2. Máy biến áp 1 pha cĩ cơng suất định mức Sđm = 5 kVA, tần số định mức fđm

= 50 Hz, điện áp định mức U1đm/U2đm = 220/110 V Mạch tương đương hình Γ (như hình vẽ) cĩ các thơng số Rm=600Ω, Xm=50Ω, r1=0,10 Ω, x1=0,50 Ω,

c Tính dịng điện I1 khi máy biến áp đạt hiệu suất cực đại ηmax, tính ηmax

d Tính cơng suất biểu kiến của tải khi máy biến áp đạt hiệu suất cực đại

r1 x1 r’2 x’2

Z’t '

U &

Trang 12

a Khi động cơ ở định mức: tính độ trượt, dịng điện stator, cơng suất vào, cơng suất ra, hiệu suất và momen điện từ

b Tính momen khởi động, dịng điện khởi động Tính momen cực đại và độ trượt tương ứng Tính và vẽ dạng đặc tuyến momen – độ trượt

Bài tập 2: Một động cơ khơng đồng bộ 3 pha rotor lồng sĩc, cuộn dây stator nối

Y, 2 cặp cực và được cấp nguồn 50Hz, 380V Điện trở stator 10Ω, điên trở rotor qui đổi là 6,3Ω, điện kháng tản stator bằng 12Ω và điện kháng tản stator qui đổi bằng 13Ω Bỏ qua tổn hao cơ, tổn hao sắt và mạch tương đương của nhánh

từ hố Động cơ chạy ở tốc độ 1450 vịng/phút

a Với tốc độ trên, tính hệ số cơng suất, dịng điện stator, cơng suất vào, cơng suất ra, độ trượt, momen và hiệu suất?

b Tính momen cực đại và độ trượt tương ứng (cho động cơ) Tính momen khởi động và dịng điện khởi động

c Vẽ dạng đặc tuyến momen – độ trượt của động cơ ứng với độ trượt từ 0 đến 1 Chỉ ra trên đặc tuyến 3 điểm momen và độ trượt đã tính ở 2 câu trên

Bài tập 3: Một động cơ khơng đồng bộ 3 pha rotor lồng sĩc, cuộn dây stator nối

Y, 380V, 50Hz, cĩ điện trở stator 0,26Ω/pha Ở chế độ khơng tải máy điện tiêu thụ 400W và dịng khơng tải là 3A Ở chế độ ngắn mạch ứng với điện áp định mức, máy điện tiêu thụ 5kW và dịng điện 40A

a Từ các số liệu thí nghiệm khơng tải, tính: các thơng số nhánh từ hĩa, hệ

số cơng suất khơng tải, tổn hao sắt và tổn hao cơ biết tổn hao sắt bằng 1,5 lần tổn hao cơ

b Từ các số liệu thí nghiệm ngắn mạch, tính: tính hệ số cơng suất ngắn mạch, điện trở rotor, điện kháng tản rotor và stator

Bài tập 4: Một động cơ khơng đồng bộ 3 pha rotor lồng sĩc cĩ các thơng số sau (các thơng số rotor đã qui về stator):

Điện trở stator = điện trở rotor = 1Ω

Điện kháng tản stator = điện kháng tản rotor = 2Ω

Điện kháng từ hố= 50Ω

Động cơ cĩ 4 cực, cuộc dây stator nối Y, tần số định mức là 50Hz và điện áp định mức 415V Động cơ kéo tải định mức ở tốc độ 1400 vịng/phút

a Vẽ dạng mạch tương đương và tính độ trượt định mức

b Tính dịng điện stator định mức, hệ số cơng suất và cơng suất ngõ vào

c Tính hiệu suất và momen điện từ ở trạng thái hoạt động trên

Trang 13

Tính tốc độ, cơng suất và momen đầu trục, cơng suất vào, hệ số cơng suất, hiệu suất, ở các độ trượt 1, 2 và 3%? Cĩ thể mơ tả tổn hao sắt từ bằng điện trở // Xm

Bài tập 6:

Động cơ KĐB 3 pha,Y, 230V, 15kW, 60Hz, 6 cực, vận hành đầy tải ở độ trượt 3,5% Bỏ qua tổn hao cơ và tổn hao sắt Thơng số động cơ:

R1 = R’2= 0,21Ω, X1= X’2= 0,26Ω Tính momen cực đại, độ trượt khi momen cực đại, momen khởi động?

a Tính momen khởi động và dịng điện khởi động?

b Giảm dịng khởi động bằng khởi động Y→Δ, vẽ mạch tương đương Y

c Khởi động Y→Δ, tính momen khởi động và dịng điện khởi động?

a Tính tốc độ, cơng suất và momen ra, dịng điện stator, hệ số cơng suất và hiệu suất?

b Sử dụng mạch biến đổi Thevenin, tính dịng điện rotor qui đổi, momen điện từ và cơng suất điện từ?

c Tính momen cực đại, độ trượt khi momen cực đại?

d Tính momen khởi động và dịng điện khởi động?

Bài tập 9:

ĐCKĐB 3 pha, Y, 2200V, 500HP, 60Hz, 12 cực Khi khơng tải, ở điện áp và tần

số định mức, dịng khơng tải là 20A và cơng suất là 14kW Thơng số động cơ:

R1= 0,1Ω, R’

2= 0,2Ω, Xn = 2Ω

Ở độ trượt 2%, (sử dụng mạch tương đương hình Γ) tính:

a Tốc độ động cơ, tần số rotor

b Dịng điện stator, dịng điện rotor qui đổi

c Cơng suất vào, cơng suất điện từ, cơng suất ra

d Hiệu suất, hệ số cơng suất

e Momen điện từ, momen ra

Trang 14

Bài tập 11:

Thí nghiệm ngắn mạch trên một máy điện khơng đồng bộ 3 pha 4 cực, nơi sY, 50Hz Cơng suất vào là 20kW, ở điện áp 220V và dịng 90A Tính các thơng số của động cơ? Biết điện trở stator là 0,3Ω

Bài tập 14:

Một động cơ khơng đồng bộ 3 pha rotor lồng sĩc, cĩ các thơng số như sau: điện trở stator và rotor quy đổi bằng nhau và bằng 0,05Ω, điệnkháng tản stator và rotor quy đổi bằng nhau và bằng 0,15Ω Bỏ qua mạch nhánh từ hố Máy điện

cĩ 2 cực, cuộn dây stator nới Y, và vận hành với tần số 50Hz, 415V

a Tính momen định mức và cơng suất định mức khi biết độ trượt định mức

là 0,05 và bỏ qua tổn hao c?

b Khi momen đạt cực đại, tính độ trượt và mome?

c Tính dịng điện khởi động và momen khởi động? Biết động cơ cĩ thể khởi động với momen tải đinh mức khơng đổi

a Khi động cơ ở định mức: tính độ trượt, hệ số cơng suất, cơng suất vào, cơng suất ra, hiệu suất và momen điện từ

b Tính momen khởi động, dịng điện khởi động Tính momen cực đại và độ trượt tương ứng Tính và vẽ dạng đặc tuyến momen – độ trượt

Trang 15

Chương 6: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ

Ví dụ 1: Tính số cực của rotor của động cơ đồng bộ biết ở tần số 60Hz thì tốc

Ví dụ 4: Một động cơ đồng bộ vận hành với điện áp lưới 6,3kV, nối Y Điện kháng đồng bộ là 14Ω và bỏ qua điện trở stator Máy điện vận hành ở điều kiện khơng tải lý tưởng Với các sức điện động 6000V, 6300V và 7850V, vẽ giản đồ pha, tính dịng stator và cơng suất phản kháng?

Ví dụ 5: Vẽ mạch tương đương và giản đồ pha của động cơ đồng bộ bộ ở các chế độ thiếu kích từ và thừa kích từ.

Ví dụ 6: Một động cơ đồng bộ nối Y, nối vào lưới 3 pha 3980V và điều chỉnh dịng rotor sao cho sức điện động cảm ứng pha là 1790V Điện kháng đồng

bộ là 22Ω và gĩc tải giữa điện áp và sức điện động cảm ứng là 30 o Xác định dịng stator và hệ số cơng suất, gĩc ϕ.

Ví dụ 7: Một động cơ đồng bộ 3 pha nối Y, 150kW, 1200rpm, 460V cĩ điện kháng đồng bộ 0,8Ω và sức điện động cảm ứng pha là 300V Vẽ đặc tuyến cơng suất – gĩc tải, đặc tuyến momen – gĩc tải, cơng suất cực đại, momen cực đại.

Ví dụ 8: Một động cơ đồng bộ 3 pha nối Y, 3MW, 6,6kV, 60Hz, 200rpm, vận hành ở đầy tải ở hệ số cơng suất 0,8 chậm pha Nếu điện kháng đồng bộ là

11Ω , tính: cơng suất biểu kiến, dịng stator, sức điện động cảm ứng và gĩc tải?

Trang 16

Ví dụ 9: Một máy phát đồng bộ nối lưới cĩ điện áp pha 6,3kV, nối Y Điện kháng đồng bộ là 14 Ω , bỏ qua điện trở stator Giả sử máy phát làm việc ở điều kiện khơng tải lý tưởng Máy phát vận hành ở các sức điện động 6000V, 6300V và 7850V Vẽ giản đồ pha, tính dịng stator và cơng suất phản kháng?

Ví dụ 10: Vẽ mạch tương đương và giản đồ pha của máy phát động bộ ở các chế độ thiếu kích từ và thừa kích từ.

Ví dụ 11: Một tuabin phát điện 3 pha cĩ điện kháng đồng bộ là 14 Ω và cấp cho lưới cơng suất tác dụng 1,68MW với hệ số cơng suất chậm pha Điện áp lưới là 11kV, nối Y và dịng điện stator là 100A Tính hệ số cơng suất, gĩc tải và sức điện động?

Ví dụ 12: Cho một máy phát 3 pha với thơng số định mức 16MVA, 10,5kV, 50Hz, cosϕđm = 0,8 som pha (/cham pha), hai cực, nối Y điện kháng đồng bộ 13,77Ω ; tính:

a Tính cơng suất và momen định cực đại, thơng qua sức điện động tương ứng ở điều kiện định mức?

b Tính momen định cực đại khi máy phát cấp tải 10MW, điện áp dây 8kV và hệ số cơng suất là 0,6 (chậm pha)?

Bài tập 1: Một máy phát đồng bộ 3 pha hai cực cĩ cấu trúc rotor dạng

hình trụ cĩ các thơng số định mức 11kV, 50Hz, 20MVA, cuộn dây stator nối Y Điện kháng đồng bộ 5Ω, cosϕđm = 0,9 chậm pha

a Tính giá trị sức điện động và gĩc tải ở điều kiện định mức?Tính giá trị cơng suất cực đại mà máy phát cĩ thể cấp cho lưới với giá trị sức điện động đã tính ở trên

b Tính giá trị sức điện động và gĩc tải nếu máy phát vận hành ở hệ

số cơng suất 0,8 chậm pha, cấp cho lưới 12MW và điện áp lưới là 10kV Tính giá trị cơng suất cực đại?

c Vẽ 2 đặc tính cơng suất – gĩc tải và chỉ ra các điểm làm việc đã tính ở trên

Bài tập 2: Hai máy phát đồng bộ 3 pha nối Y giống nhau vận hành ở

33kV, mỗi máy cung cấp 5MW cho tải 10MW, cĩ hệ số cơng suất 0,8 chậm pha Điện kháng đồng bộ của mỗi máy là 6Ω Máy thứ nhất cĩ dịng điện 125A chậm pha

a Tính dịng điện và hệ số cơng suất của máy thứ 2?

b Tính gĩc tải và sức điện dơng của cả hai máy?

Định dạng
Số trang	24
Dung lượng	1,24 MB