BÀI TẬP ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ pdf

Tính dòng điện và s.đ.đ của một pha... Hiệu suất của động cơkhông tính tổn hao trên dây quấn kích thích và dây quấn phần ứng là 96.5%.. Tính mô men định mức, dòng điện phần ứng, s.đ.đ kí

CHƯƠNG 1: ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ

Bài số 8 - 1: Xác định tốc độ của một động cơ đồng bộ 40 cực, làm việc với lưới điện 3

pha tần số 50Hz, điện áp 4600V

Tốc độ của động cơ:

60f 60 50

×

Bài số 8 - 2: Xác định tần số nguồn cung cấp cho một động cơ đồng bộ có 16 cực ,

408V, n = 225vg/ph

Tần số của nguồn cung cấp cho động cơ:

pn 8 225

×

Bài số 8 - 3: Xác định số cực từ của một động cơ đồng bộ 3 pha làm việc với tần số

60Hz có n = 90vg/ph

Số đôi cực từ của động cơ:

60f 60 60

×

Bài số 8 - 4: Một động cơ đồng bộ 2 cực, ba pha, 736kW, 2300V nối sao làm việc với

công suất định mức, điện áp định mức, tần số định mức và hệ số công suất 0.8 vượt trước Hiệu suất của động cơ là 96.5% và góc công suất là -23o Điện kháng đồng bộ một pha là 4.65Ω Tính dòng điện và s.đ.đ của một pha

Công suất động cơ tiêu thụ từ lưới:

3 dm

0.965

×

Dòng điện đưa vào một pha của động cơ:

S.đ.đ một pha:

1 db

Usin 2300 sin( 23 )

×

Bài số 8 - 5: Một động cơ đồng bộ cực ẩn 2 cực, ba pha, 2984kW, 13200V nối sao làm

việc với công suất định mức, điện áp định mức, tần số định mức và hệ số công suất 0.84 vượt trước Hiệu suất của động cơ(không tính tổn hao trên dây quấn kích thích và dây quấn phần ứng) là 96.5% Điện kháng đồng bộ một pha là 49.33Ω Tính mô men định mức, dòng điện phần ứng, s.đ.đ kích thích, góc công suất và mô men cực đại Tốc độ của động cơ:

×

Mô men của động cơ:

dm dm 2

Công suất động cơ tiêu thụ từ lưới điện:

3

3 dm

0.965

×

Dòng điện đưa vào phần ứng:

3 1

×

Do cosϕ = 0.84 vượt trước nên ϕ = 32.86o và:

o 1

I =161.0118 32.86 A∠

&

S.đ.đ một pha:

o

E U jI X j166.7961 32.86 49.33 11931 - j6671.9

3

= 13669 -29.2149 V∠ o

Góc công suất:

θ = -29.2o

Mô men cực đại:

max

Bài số 8 - 6: Một động cơ đồng bộ ba pha, 1865kW, 6600V, 60Hz, 3600 vg/ph nối sao

làm việc với góc công suất -28.5o và s.đ.đ một pha là 4500V Điện kháng đồng bộ một pha là 15.8Ω Tính mô men định mức, công suất cơ trên trục khi hiệu suất cơ là 94.3%,

hệ số công suất và mô men cực đại

Mô men trên trục:

3

dm dm dm

Công suất điện từ:

3 ff

dt

db

×

Công suất cơ:

co dt

P = ηP =0.943 1553.5 10× × =1465 10× W

Điện áp rơi trong máy:

3

∆ =& & = & − &= − ∠ − = ∠

Dòng điện phần ứng:

db

U 2152

∆

Hệ số công suất:

3 dt

ff

3U I 3 6600 136.21

Mô men cực đại:

3 ff

max

1 db

Bài số 8 - 7: Một động cơ đồng bộ ba pha 4 cực, 149.2kW, 460V, 60Hz nối sao làm việc

với tải định mức có hệ số công suất 0.8 vượt trước Hiệu suất của đông cơ là 94% Điện kháng đồng bộ một pha là 1.16Ω Tính s.đ.đ kích thích, góc công suất, mô men cực đại

và mô men cực đại khi dòng điện kích thích chỉ còn một nửa

Tốc độ đồng bộ của động cơ:

×

Công suất đưa vào động cơ:

0.94

Dòng điện đưa vào động cơ:

3 1

×

Do cosϕ = 0.8 vượt trước nên ϕ = 36.9o và:

o

I 249.02 36.9 A= ∠

&

S.đ.đ một pha:

o

E U jI X j249.02 36.9 1.16 438.9 - j231.09

3

= 496.0183 -27.7678 V∠ o

Góc công suất:

θ = -27.8o

Mô men cực đại:

max

Khi dòng kích thích giảm đi 2 lần, s.đ.đ giảm đi 2 lần nên mô men cực đại bằng 1/2 mô men khi kích thích bằng định mức:

max

Bài số 8 -11: Một động cơ đồng bộ ba pha cực ẩn 11190kW, 13200V, 60Hz, 1800vg/ph

nối sao có điện kháng đồng bộ một pha là 14.95Ω Vẽ họ đặc tính hình V ứng với 100%, 75% và 50% tải định mức; đường giới hạn ổn định; đường cosϕ = 1 và xác định điện áp kích thích min để máy vẫn đồng bộ

Các lệnh để vẽ:

clc

clear all

i1 = inline('(1/14.95)*((e^2+(13200/sqrt(3))^2-2*sqrt((e^2*(13200/sqrt(3))^2-

14.95^2*3730000^2))))^0.5','e');

i2 =

inline('(1/14.95)*((e^2+(13200/sqrt(3))^2-2*sqrt((e^2*(13200/sqrt(3))^2-14.95^2*2797500^2))))^0.5','e');

i3 =

inline('(1/14.95)*((e^2+(13200/sqrt(3))^2-2*sqrt((e^2*(13200/sqrt(3))^2-14.95^2*1865000^2))))^0.5','e');

fplot(i1,[7318, 16000]);

hold on

fplot(i2,[5488, 16000]);

fplot(i3,[3659, 16000]);

Bài số 8 -14: Một lưới điện 460V, 60Hz cung cấp cho một động cơ không đồng bộ ba

pha Động cơ tiêu thụ từ lưới 50kVA với cosϕ = 0.84 Lưới còn cung cấp cho tải chiếu sáng 30kW và một động cơ đồng bộ có công suất định mức 93.25kW, 6 cực nối sao có điện kháng đồng bộ một pha là 1.45Ω Động cơ này tiêu thụ 80kW từ lưới điện.Tính

hệ số công suất của động cơ để hệ làm việc với cosϕ = 1; s.đ.đ kích thích và góc công suất trong trường hợp này

Công suất phản kháng của động cơ không đồng bộ:

1 1

Q =S sinϕ =50000 0.5426 27129VAr× =

Công suất tác dụng của động cơ không đồng bộ:

1 1

P S cos= ϕ = 50000 0.84 42000× =

Tổng công suất tác dụng:

P P P P= + + =42000 30000 80000 152000+ + = W

Để cosϕ = 1 hay ϕ = 0o nên công suất phản kháng của động cơ đồng bộ là:

Q =Q =27129VAr

Hệ số công suất của động cơ đồng bộ:

2 2

2

2 18.73

ϕ =

 cosϕ =2 0.947 vượt trước

Dòng điện mà động cơ đồng bộ tiêu thụ là:

3 1

2

2

×

2

I = 203.6275 18.73 A∠

&

S.đ.đ trên một pha:

E U jI X j203.6275 18.73 1.45 360.4 - j279.62= 456.1561 -37.8 V

3

& & &

Góc công suất:

o -37.8

θ =

Bài số 8 -15: Làm lại ví dụ trên với điều kiện hệ thống có cosϕ = 0.8 vượt trước

Công suất phản kháng của động cơ không đồng bộ:

1 1

Q =S sinϕ =50000 0.5426 27129VAr× =

Công suất tác dụng của động cơ không đồng bộ:

1 1

P S cos= ϕ = 50000 0.84 42000× =

Tổng công suất tác dụng:

P P P P= + + =42000 30000 80000 152000+ + = W

Để cosϕ = 0.8 hay ϕ = 36.87o ta cần có công suất phản kháng:

o

Q Ptg= ϕ =152000 tg36.87× =114000VAr

Công suất phản kháng của động cơ đồng bộ là:

Q = +Q Q =114000 27129 141130VAr+ =

Hệ số công suất của động cơ đồng bộ:

2 2

2

2 60.453

ϕ =

 cosϕ =2 0.4931 vượt trước

Dòng điện mà động cơ đồng bộ tiêu thụ là:

3 1

2

2

×

2

I = 203.6275 60.453 A∠

&

S.đ.đ trên một pha:

o

E U jI X j203.6275 60.453 1.45 522.44 - j145.6

3

= 542.3533 -15.57 V∠ o

Góc công suất:

o -15.57

θ =

Bài số 8 -16: Một lưới điện 460V, 60Hz cung cấp cho một tải điện trở 10kVA nối tam

giác, một động cơ không đồng bộ ba pha 50kVA với cosϕ = 0.86 và một động cơ đồng

bộ nối sao có điện kháng đồng bộ một pha là 6.05Ω, cosϕ = 0.62 vượt trước Hệ thống làm việc với cosϕ = 1 Tính P, Q, I, E của động cơ đồng bộ

Công suất tác dụng của động cơ không đồng bộ:

kdb kdb kdb

P =S cosϕ =50000 0.86 43000× = W

Công suất phản kháng của động cơ không đồng bộ:

kdb kdb kdb

Q =S sinϕ =50000 0.86 25515× = VAr

Do hệ thống làm việc với cosϕ = 1 nên công suất phản kháng của động cơ đồng bộ:

db kdb

Q =Q =25515VAr

Công suất tác dụng của động cơ đồng bộ:

db db

db

Dòng điện của động cơ đồng bộ:

db db

db

db

I =40.8153 51.68 A∠

&

S.đ.đ của động cơ đồng bộ:

E U jI X j40.8153 51.68 6.05 459.32 - 153.1 = 484.17 -18.43 V

3

& & &

Bài số 8 -17: Một lưới điện 575V, 60Hz làm việc với công suất 1500kW, cosϕ = 0.92 chậm sau Tải có một động cơ đồng bộ 373kW, 1200vg/ph, cosϕ = 0.84 vượt trước , η = 96.2% mang tải định mức có điện kháng đồng bộ một pha là 0.567Ω Tính cosϕ của hệ thống nếu cắt động cơ đồng bộ; cosϕ của hệ thống nếu động cơ đồng bộ không mang tải và kích thích không đổi(bỏ qua tổn hao không tải)

Công suất tác dụng của động cơ đồng bộ:

3 dm

0.962

×

Dòng điện tải của động cơ đồng bộ:

db db

db

db

I =463.4747 32.86 A∠

&

S.đ.đ của động cơ đồng bộ:

o

o

575

E U jI X j463.4747 32.86 0.567 4.4.56 - j220.74

3

= 523.3905 -24.94 V

∠

& & &

Công suất phản kháng của động cơ đồng bộ có dấu âm vì động cơ làm việc với hệ số công suất vượt trước:

db db db

Q = −P tgϕ = −387730 0.6459 = -250450VAr×

Công suất phản kháng của hệ thống:

ht ht ht

Q =P tgϕ =1500000 0.426 = 639000VAr×

Khi cắt động cơ đồng bộ ra khỏi lưới thì công suất phản kháng và tác dụng của hệ thống là công suất phản kháng và tác dụng của các phụ tải khác trong lưới:

t ht db

Q Q= −Q =639000 - (- 250450) = 889450VAr

t ht db

P P= −P =1500000 - 387730 = 1112300W

Hệ số công suất của hệ thống khi này là:

t t

P 1112300

 cosϕ = 0.781 chậm sau

Khi động cơ đồng bộ chạy không tải thì công suất tác dụng của động cơ bằng không Động cơ chỉ cung cấp công suất phản kháng Do dòng điện kích thích không đổi nên s.đ.đ của động cơ không đổi Dòng điện trong động cơ khi này là:

ff

db

E U 523.3905 331.9764

Công suất phản kháng của động cơ đồng bộ là:

Q = 3UI = 3 575 337.591 336220VAr× × =

Công suất phản kháng của hệ thống:

htnew t db

Q =Q Q− =889450 336220 = 553230VAr−

Hệ số công suất của hệ thống khi này là:

htnew t

 cosϕ = 0.8954 chậm sau

Bài số 8 -18: Một động cơ đồng bộ 2611kW, 60Hz, 4000V, 450vg/ph nối Y có điện

kháng đồng bộ dọc trục Xd = 5.76Ω và điện kháng đồng bộ ngang trục Xq = 4.8Ω Động

cơ làm việc trong điều kiện định mức với θ = -34.6o và hiệu suất η = 97.1% Tính s.đ.đ kích thích, thành phần cơ bản và phản kháng của công suất

Công suất đưa vào động cơ:

3

3 dm

0.971

×

Thành phần phản kháng của công suất:

2

d q

u

d q

Thành phần chính:

P P P= − =2689 10 - 259.67 10 = 2429.3 10× × ×

S.đ.đ kích thích:

e d

Usin 3 4000 sin( 34.6 )