bài tập máy điện đồng bộ

Bài tập Máy điện Biên soạn: ThS. Nguyễn Tiến Dũng 5 PHẦN 4: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ Chương I: Đại cương về máy điện đồng bộ *) Câu hỏi lý thuyết Câu 1: Vì sao lõi thép roto của máy điện ĐB lại có thể làm bằng thép đúc, thép rèn, hoặc bằng các tấp thép dày ghép lại mà không sử dụng thép lá kĩ thuật điện như ở lõi thép stato? Câu 2: Vẽ cấu tạo các bộ phận chính của máy điện đồng bộ? Câu 3: Các phương pháp kích từ cho máy điện đồng bộ và cho biết ưu nhược điểm của các phương pháp đó? Câu 4: Trình bày nguyên lý làm việc của máy điện đồng bộ? Câu 5: Cho biết những yêu cầu chung đối với hệ thống nguồn kích từ cho máy điện đồng bộ? Các phương pháp tạo nguồn kích từ cho máy điện đồng bộ ? Câu 6: So sánh về cấu tạo và những ưu nhược điểm của động cơ đồng bộ so với động cơ không đồng bộ ? *) Bài tập Chương II: Từ trường trong máy điện đồng bộ *) Câu hỏi lý thuyết Câu 1: Phản ứng phần ứng trong máy điện đồng bộ phụ thuộc vào những yếu tố nào ? tác dụng của nó ? So sánh nó với phản ứng phần ứng trong máy điện một chiều? Câu 2: Vẽ sơ đồ không gian biểu thị vị trí cực từ so với trục từ trường phần ứng khi tải R-L và tải R-C cho máy điện đồng bộ 3 pha có 2p = 2, q = 1. Câu 3: Cho máy phát điện ba pha p=1 ; q=1. Vẽ vị trí tương đối giữa các cực từ và dây quấn ba pha khi i B =I m , với giả thiết tải đối xứng có tính cảm =60 0 và rotor quay theo chiều kim đồng hồ Câu 4: Vẽ đường phân bố từ cảm của từ trường dây quấn kích từ máy điện đồng bộ cực ẩn và cực lồi, hệ số dạng sóng và nhận xét? *) Bài tập Chương III : Các quan hệ điện từ trong máy điện đồng bộ *) Câu hỏi lý thuyết Câu 1: Viết phương trình cân bằng áp và vẽ đồ thị vectơ của động cơ điện đồng bộ cực lồi trong trường hợp mạch từ chưa bão hoà – vẽ cho cả 2 trường hợp máy làm việc ở chế độ thiếu kích từ và quá kích từ? Bài tập Máy điện Biên soạn: ThS. Nguyễn Tiến Dũng 6 Câu 2: Thành lập phương trình cân bằng điện áp và vẽ đồ thị véc tơ của máy phát đồng bộ cực ẩn khi mạch từ chưa bão hòa (cho 2 trường hợp tải mang tính cảm và tải mang tính dung)? Cho nhận xét? Câu 3: Xây dựng biểu thức và vẽ đặc tính góc công suất tác dụng của máy điện đồng bộ, nhận xét? Câu 4: Vì sao trong MĐ ĐB cực lồi phải phân tích F ư thành hai thành phần F ưd , F ưd Câu 5: Ý nghĩa của tỷ số ngắn mạch K. Trị số của nó ảnh hưởng thế nào đến cấu tạo và tính năng của máy điện đồng bộ ? Câu 6: Hãy suy ra các đặc tính tải ứng với I=const nhưng cos khác nhau? Câu 7: Vì sao khi máy làm việc bình thường dùng trị số x d bão hòa, còn khi ngắn mạch lại dùng trị số không bão hòa ? Tại sao x q chỉ có trị số không bão hòa? Câu 8: Trình bày về đặc tính ngoài, đặc tính điều chỉnh và độ thay đổi điện áp định mức U đm của máy phát đồng bộ? Câu 9: Trình bày về đặc tính không tải và đặc tính ngắn mạch của máy phát đồng bộ? ý nghĩa của tỷ số ngắn mạch K? *) Bài tập Bài 1:Một máy phát điện tuabin nước có các tham số x d* =0,843 ; x q* =0,554. Giả sử máy làm việc ở tải định mức có U đm ; I đm ; cos đm =0,8. Hãy tính sức điện động E 0 , góc tải  đm và độ thay đổi điện áp U. Bài 2: Cho một máy phát điện đồng bộ cực lồi 8750 kVA; 11 kV; nối Y có x d =17 ; x q =9 ; r ư 0, làm việc ở tải định mức có cos đm =0,8. Hãy tính :a)Trị số của x d , x q trong hệ đơn vị tương đối; b)Sức điện động E 0 và góc  ứng với tải định mức; c)Công suất điện từ của máy lúc đó Bài 3: Cho một máy phát điện ba pha cực lồi U fđm =220 V; I đm = 10A; r ư =0,4  ; cos đm =0,8 ; =60 0 ; E 0 =400 V. Tính các tham số x d ; x q . Bài 4: Cho máy phát điện đồng bộ 3 pha P đm =500 kW, U đm =525 V, nối Y, cos đm =0,8 ; x d* =0,84 ; x q* =0,44 ; x * =0,16, E fa =404 V ; =42 0 ; r ư 0. Hãy xác định: a) Điện áp U và cos của máy khi làm việc ở tải nửa định mức; b) Công suất điện từ tương ứng Bài 5: Máy phát điện đồng bộ ba pha cực ẩn có P đm = 30 MW, U đm = 10,5 kV, cosφ đm = 0,8; số đôi cực p = 1. Hiệu suất định mức η đm = 98,32%; tần số nguồn phát f = 50 Hz. a) Tính tốc độ quay rotor và dòng điện định mức. b) Tính công suất biểu kiến S đm của máy, công suất phản kháng Q đm của máy. c) Tính công suất mà động cơ sơ cấp cung cấp cho máy phát và tổng các tổn hao? Bài tập Máy điện Biên soạn: ThS. Nguyễn Tiến Dũng 7 Bài 6: Một máy phát điện đồng bộ ba pha cực ẩn, dây quấn stato nối sao, điện áp dây không tải U 0 = 398,4 V. Khi dòng điện I = 6 A, cosφ = 0,8 (chậm sau) thì điện áp U d = 380 V. Thông số dây quấn stato như sau: điện trở r ư ≈ 0, điện kháng tản X δư = 0,2 Ω. a) Tính sức điện động pha máy phát khi không tải. b) Tính điện kháng đồng bộ x đb và điện kháng phần ứng x ư . Bài 7: Một máy phát điện đồng bộ ba pha cực ẩn có S đm = 1500 kVA; U đm = 6600 V; f = 50 Hz, cosφ đm = 0,8; dây quấn stato đấu sao, điện trở dây quấn stato r = 0,45 Ω; điện kháng đồng bộ x đb = 6 Ω. a) Một tải có U = 6600V, cosφ = 0,8; tiêu thụ dòng điện bằng định mức. Tính dòng điện, công suất tác dụng và phản kháng của tải. b) Nếu cắt tải và dòng điện kích từ vẫn giữ trị số như lúc có tải trên thì điện áp đầu cực máy phát bằng bao nhiêu? Bài 8: Động cơ điện đồng bộ ba pha có các số liệu ghi trong nhãn máy: P đm = 1000 kW; U đm = 6000 V; p = 2; cosφ đm = 0,99; η đm = 1500 vg/ph. Tổng tổn hao công suất ∆P Σ = 170kW. a) Tính công suất điện mà động cơ tiêu thụ. b) Nếu momen phụ tải bằng 25% momen định mức thì công suất phản kháng tối đa động cơ có thể phát ra cho mạng điện là bao nhiêu? Bài 9: Một máy phát điện đồng bộ cung cấp cho hộ tiêu thụ một công suất 2500 + j3000 (kVA) với điện áp 6,3 kV. a) Xác định tổng tổn hao trên đường dây và trong máy phát, biết rằng điện trở một pha của đường dây r d = 0,15 Ω, của máy phát r ư = 0,045 Ω. b) Nếu đặt thêm một máy bù đồng bộ với công suất bù là 30 – j3000 (kVA) thì tổng tổn hao trên là bao nhiêu? Chương IV: Máy phát điện đồng bộ làm việc song song *) Câu hỏi lý thuyết Câu 1: Cho biết điều kiện để hòa một máy phát đồng bộ vào làm việc song song với lưới ? Các phương pháp hoặc dụng cụ thường dùng để kiểm tra các điều kiện khi hòa? Câu 2: Điều kiện ghép các máy phát đồng bộ làm việc song song? Trình bày phương pháp hòa đồng bộ máy phát dùng ánh sáng đèn – sơ đồ tạo ánh sáng quay? Câu 3: Điều kiện ghép các máy phát đồng bộ làm việc song song? Trình bày phương pháp hòa đồng bộ máy phát dùng ánh sáng đèn – sơ đồ nối tối? Câu 4: Ảnh hưởng của tải không đối xứng đến sự làm việc của máy phát điện đồng bộ? Bài tập Máy điện Biên soạn: ThS. Nguyễn Tiến Dũng 8 Câu 5: Trình bày cơ sở của phương pháp điều chỉnh công suất tác dụng của máy phát đồng bộ làm việc song song với lưới có công suất vô cùng lớn? Điều kiện làm việc ổn định của máy phát? Câu 6: Trình bày phương pháp điều chỉnh công suất phản kháng của máy phát đồng bộ khi làm việc với lưới có công suất vô cùng lớn? Đặc tính hình V? Câu 7: Phân tích hậu quả xảy ra đối với máy phát điện khi hòa đồng bộ mà không thỏa mãn từng điều kiện ghép song song với lưới điện? Câu 8: Vì sao khi ghép song song máy phát đồng bộ vào lưới theo phương pháp tự đồng bộ, dây quấn kích từ phải được nối tắt qua điện trở triệt từ? Câu 9: Điều kiện làm việc ổn định của máy phát đồng bộ khi vận hành với tải? Tại sao khi làm việc với lưới nếu kích từ của phát giảm quá mức thì khả năng mất đồng bộ sẽ xảy ra? Câu 10: Trình bày phương pháp điều chỉnh công suất tác dụng và công suất phản kháng của máy phát điện đồng bộ khi làm việc trong lưới có công suất vô cùng lớn? Câu 11: Khi điều chỉnh công suất tác dụng của máy phát đồng bộ có làm thay đổi công suất phản kháng phát ra của máy không? cũng hỏi như vậy nếu điều chỉnh công suất phản kháng của máy phát thì công suất tác dụng phát ra của máy có thay đổi không? *) Bài tập Bài 1: Hai máy phát điện giống nhau làm việc song song có r ư =2,18 , x đb = 62 cùng cung cấp điện cho một tải 1830 kW với cos=0,83 (chậm sau). Điện áp đầu cực của tải là 13800 V. Điều chỉnh kích từ của hai máy sao cho một máy có dòng điện phản kháng là 40A. Tính a) Dòng điện của mỗi máy phát điện. b) Sức điện động E 0 của mỗi máy và góc pha giữa các SĐĐ đó. Bài 2: Cho hai máy phát điện dồng bộ nối Y hoàn toàn giống nhau và có x đb = 4,5 làm việc song song. Tải chung ở điện áp 13,2 kV là 26000 kW, cos=0,866, được phân bố đều cho hai máy. Nếu thay đổi dòng kích từ để phân phối lại công suất phản kháng sao cho hệ số công suất của một máy cos 1 =1 thì lúc đó hệ số công suất cos 2 của máy kia là bao nhiêu? Tính E và  của mỗi máy trong trường hợp đó. Bài 3: Cho máy phát đồng bộ 3 pha S đm =35 kW, U đm =400/230 V, Y/, x đb* =1,2 làm việc trong hệ thống điện với tải cảm định mức cos=0,8; dòng điện kích từ I tđm =25 A. Hãy tính: a) Sức điện động E 0 và góc  b) Dòng điện kích từ để máy có cos=0,9 khi P=const c) cos và công suất phản kháng Q khi dòng điện kích từ I t . Bài tập Máy điện Biên soạn: ThS. Nguyễn Tiến Dũng 5 PHẦN 4: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ Chương I: Đại cương về máy điện đồng bộ *) Câu hỏi lý thuyết Câu 1: Vì sao lõi thép roto của máy điện ĐB. của động cơ đồng bộ so với động cơ không đồng bộ ? *) Bài tập Chương II: Từ trường trong máy điện đồng bộ *) Câu hỏi lý thuyết Câu 1: Phản ứng phần ứng trong máy điện đồng bộ phụ thuộc. lý làm việc của máy điện đồng bộ? Câu 5: Cho biết những yêu cầu chung đối với hệ thống nguồn kích từ cho máy điện đồng bộ? Các phương pháp tạo nguồn kích từ cho máy điện đồng bộ ? Câu 6: So