Với hệ số trượt là 0.05, xác định dòng điện stato; công suất cơ; công suất ra trên trục, tốc độ; mômen và hiệu suất khi động cơ làm việc với dây quấn phụ được cắt ra ở điện áp và tần số
Trang 1CHƯƠNG 11: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA
Bài số 11-1 Một động cơ không đồng bộ một pha công suất 1/4 mã lực, 220V, 50Hz và
4 cực từ có tham số và tổn thất như sau :
R1 = 8.2Ω; X1 = X’2 = 10.5Ω; R’2 = 10.5Ω; XM = 210Ω;
Tổn hao sắt ở 110V là 25W; tổn hao ma sát và quạt gió là 12W;
Với hệ số trượt là 0.05, xác định dòng điện stato, công suất cơ, công suất ra trên trục, tốc độ và hiệu suất khi động cơ làm việc ở điện áp và tần số định mức
Tổng trở thứ tự thuận:
0.5jX (0.5jX 0.5R / s)
Z R jX
0.5R / s 0.5j(X X )
′ +
0.5j 210(0.5j 210 0.5 10.5/ 0.05) (51.2195 + j51.2195)
0.5 10.5/ 0.05 0.5j(210 10.5)
Tổng trở thứ tự ngược:
0.5jX 0.5jX 0.5R /(2 s)
Z R jX
0.5R /(2 s) 0.5j(X X )
0.5j 210(0.5j 10.5 0.5 10.5/1.95) (2.503 + j4.8808)
0.5 10.5/1.95 0.5j(210 10.5)
Tổng trở vào của động cơ:
Z =R +jX Z+ +Z =8.2 j10.5 51.2195 + j51.2195 + 2.5030 + j4.8808+ +
=(61.9225 + j66.6003) 90.9395 47.08= ∠ oΩ
Dòng điện đưa vào stato:
o 1
V
Z 90.9395 47.08
∠
&
&
Hệ số công suất:
cosϕ = cos47.08o = 0.6809
Công suất đưa vào động cơ:
1
P UIcos = 220 2.4192 0.6809 = 362.4002= ϕ × × W
Công suất cơ:
co 1 T N
P =I (R −R )(1 s) 2.4192 (51.2195 2.503) (1 0.05) 270.8569− = × − × − = W
Tổn hao sắt chủ yếu là tổn hao từ trễ và tỉ lệ với U1.6 nên với U = 220V ta có:
1.6
110
Công suất đưa ra:
2 co Fe f
P P= −p −p =270.8569 75.7858 12 183.0711− − = W
Hiệu suất của động cơ:
Trang 21
P 183.0711 0.5052
P 362.4002
Bài số 11-2 Một động cơ không đồng bộ một pha công suất 1/4 mã lực, 110V, 50Hz và
4 cực từ có tham số và tổn thất như sau :
R1 = 2.0Ω; X1 = 2.8Ω; X’2 = 2.0Ω; R’2 = 4.0Ω; XM = 70Ω;
Tổn hao sắt ở 230V là 35W; tổn hao ma sát và quạt gió là 10W Với hệ số trượt là 0.05, xác định dòng điện stato; công suất cơ; công suất ra trên trục, tốc độ; mômen và hiệu suất khi động cơ làm việc với dây quấn phụ được cắt ra ở điện áp và tần số định mức Tổng trở thứ tự thuận:
0.5jX (0.5jX 0.5R / s)
Z R jX
0.5R / s 0.5j(X X )
′ +
0.5j 70(0.5j 70 0.5 4 / 0.05) (16.9199 + j19.7721)
0.5 4 / 0.05 0.5j(70 2)
Tổng trở thứ tự ngược:
0.5jX 0.5jX 0.5R /(2 s)
Z R jX
0.5R /(2 s) 0.5j(X X )
0.5j 70(0.5j 2 0.5 4 /1.95) (0.9687 + j0.9998)
0.5 4 /1.95 0.5j(70 2)
Tổng trở vào của động cơ:
Z =R +jX Z+ +Z =8.2 j10.5 51.2195 + j51.2195 + 2.5030 + j4.8808+ +
=19.8886 + j23.5719 30.8414 49.84= ∠ oΩ
Dòng điện đưa vào stato:
o 1
V
Z 30.8414 49.84
∠
&
&
Hệ số công suất:
cosϕ = cos49.84o = 0.6449
Công suất đưa vào động cơ:
1
P UIcos =110 3.5666 0.6449 = 253.0005= ϕ × × W
Công suất cơ:
co 1 T N
P =I (R −R )(1 s) 3.5666 (16.9199 0.9687) (1 0.05) 192.7683− = × − × − = W
Tổn hao sắt chủ yếu là tổn hao từ trễ và tỉ lệ với U1.6 nên với U = 220V ta có:
1.6
230
Công suất đưa ra:
Trang 32 co Fe f
P P= −p −p 192.7683 10.7531 10 172.0153= − − = W
Tốc độ quay của động cơ:
n (1 s) (1 0.05) 1425vg / ph
×
Mô men trên trục động cơ:
2 P P 60 214.6649 60
2 n 2 1425
Hiệu suất của động cơ:
2
1
P 172.0153 0.6799
P 253.0005
Bài số 11-3 Thí nghiệm không tải và ngắn mạch (thực hiện trên cuộn dây chính) của
động cơ điện không đồng bộ một pha ¼ hp, 120 V, 60 Hz, 1730 vòng/phút thu đươc kết quả như sau:
Thí nghiệm không tải: động cơ quay không tải
V = 120 V; I = 3.5 A; P = 125W Thí nghiệm ngắn mạch: giữ rotor đứng yên
V = 43 V; I = 5 A; P = 140W Xác định (a) tham số của mạch điện thay thế động cơ; (b) tổn hao quay
Mạch điện thay thế của động cơ khi không tải và ngắn mạch:
Khi không tải,
1
R / 2 j(X X )1 + ′2 j0.5XM
o
U &
o
I&
j(X X ) + ′
2
R / 4 ′
1
R / 2
j0.5XM
1
R / 2 j(X X )1 + ′2 j0.5XM R / 2 ′2
n
U &
n I&
j(X X ) + ′
2
R / 2 ′
1
R / 2
j0.5XM
e I& I&m
Trang 4Từ số liệu thí nghiệm không tải ta có:
o o
o
U 120
I 3.5
o
o
P 125
I 3.5
′
X =X 0.5X+ +0.5X′ = z R− = 34.2857 10.2041− =32.732Ω
Từ số liệu thí nghiệm ngắn mạch ta có:
n n
n
U 43
n
n
P 140
I 5
′
X =X X+ ′ = z −R = 8.6 5.6− =6.5269Ω
Bài số 11-4 Một động cơ không đồng bộ một pha chạy bằng tụ, điện áp 120V, 60Hz
và 4 cực từ có tham số của mạch điện thay thế như sau :
Cuộn dây chính: R1C = 2,0 Ω; X1C =1,5 Ω;
Cuộn dây phụ: R1P = 2,0 Ω; X1P = 2,5 Ω;
Mạch rotor: R’2 = 1,5 Ω; R’2 = 2,0 Ω;
XM = 48Ω; C = 30 µF; a = NP/NC = 1 Xác định (a) dòng điện khởi động và mômen khởi động của động cơ khi điện áp định mức; (b) trị số điện dung C của tụ điện nối song song với tụ đã có để mômen khởi động đạt giá trị cực đại; (c) dòng điện khởi động của động cơ trong trường hợp (b)
Bài số 11-5 Một động cơ điện không đồng bộ một pha hai cuộn dây 1/4hp, 120V và
60Hz có tham số khi khởi động như sau:
Cuộn dây chính: RC = 3,94Ω và XC = 4,20Ω;
Cuộn dây phụ: RP = 8,42Ω; và XP =6,28Ω
Trang 5Động cơ được nối vào lưới điện có điện áp 120V và f = 60Hz Xác định (a) dòng điện trong mỗi cuộn dây và dòng điện vào động cơ khi khởi động; (b) góc lệch pha giữa hai dòng điện; (c) mômen khởi động; (d) trị số điện trở mắc nối tiếp với cuộn dây phụ để góc lệch pha giữa hai dòng điện là 300
Bài số 11-6 Một động cơ điện không đồng bộ một pha hai cuộn dây 120V và 60Hz có
tham số khi rotor đứng yên (khởi động) như sau: cuộn dây chính RC = 2,20Ω và XC = 3,80Ω; cuộn dây phụ RP = 9,25Ω; XP = 8,55Ω Động cơ được nối vào lưới điện có điện áp 120V và f = 60Hz Xác định (a) dòng điện trong mỗi cuộn dây; (b) góc lệch pha giữa hai dòng điện; (c) mômen khởi động; (d) điện dung C mắc nối tiếp với cuộn dây phụ
để góc lệch pha giữa hai dòng điện khi khởi động là 900; (e) mômen khơi đồng trong trường hợp (d); (f) phần trăm mômen khởi động tăng so với khi không có tụ điện C
Bài số 11-7 Dùng số liệu của bài tập số 11-2 để xác định (a) trị số điện dung C mắc
nối tiếp với cuộn dây phụ để góc lệch pha giữa hai dòng điện khi khởi động là 80,60; (b) dòng điện trong mỗi cuộn dây và dòng điện vào động cơ khi khởi động với tụ điện C
Bài số 11-8 Một động cơ điện không đồng bộ một pha hai cuộn dây 1/3hp, 120V và
60Hz có tham số khi khở động cho là:
Cuộn dây chính RC = 4,60Ω và XC = 3,80Ω;
Cuộn dây phụ RP = 9,80Ω; và XP = 3,60Ω
Động cơ được nối vào lưới điện có điện áp 120V và f = 60Hz Xác định (a) dòng điện trong mỗi cuộn dây và dòng điện vào động cơ khi khởi động; (b) góc lệch pha giữa hai dòng điện; (c) điện dung C mắc nối tiếp với cuộn dây phụ để góc lệch pha giữa hai dòng điện khi khởi động là 900