Hướng dẫn giải bài tập ứng dụng phần máy điện một chiều.PDF

Gợi ý Quan hệ giữa các đại lượng điện trong máy phát điện 1 chiều như sau: Công suất định mức ghi trên nhãn máy phát điện một chiều là công suất điện.. Tốc độ quay của động cơ: Do sức đi

Trang 1

HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP ỨNG DỤNG

Trang 2

Gợi ý

Quan hệ giữa các đại lượng điện trong máy phát điện 1 chiều như sau: Công suất định mức ghi trên nhãn máy phát điện một chiều là công suất điện

Công suất điện của máy phát điện một chiều:

Pđm = Uđm Iđm (W) Hiệu suất định mức:

Pcơ: công suất động cơ sơ cấp (P1)

Công thức quan hệ giữa công suất cơ và mômen cơ:

Mcơ =

đm cơ

P

 =

895,0

10

P

 =

.60

n.2

10

2  đm

=

60

1470

2

= 153,9 (rad/s)

Trang 3

Tổng tổn hao công suất động cơ sơ cấp: P = Pcơ - Pđm = 95 – 85 = 10(kW)

Trang 4

P1: công suất điện cấp cho động cơ

Mcơ =

đm đm

2  đm

(rad/s)

Từ đó, ta có bài giải như sau:

BÀI GIẢI Mômen cơ định mức của động cơ:

Mđm =

đm đm

P

 =

.60

n.2

1 3 = 9,55 (Nm)

Với đm =

60

n

2  đm =

60

1500

2 = 157 (rad/s)

Công suất điện cấp cho động cơ là:

P1 =

đm đm

P

 =

82,0

10.5,

Dòng điện định mức của động cơ là:

Trang 5

Từ P1 = Uđm Iđm Suy ra: Iđm =

a/ Công suất tiêu thụ của động cơ

b/ Công suất có ích của động cơ khi tốc độ động cơ giảm n = 550 vg/ph với

U = 180 V

c/ Hiệu suất của động cơ khi điện áp đặt vào động cơ giảm

Gợi ý:

Quan hệ giữa các đại lượng điện trong động cơ như sau:

Pđm: công suất cơ trên đầu trục động cơ được ghi trên nhãn máy động cơ Công suất điện động cơ tiêu thụ ở chế độ định mức:

P1 = Uđm Iđm (W)

Mcơ =

đm đm

2  đm

(rad/s)

Sơ đồ mạch điện tương đương:

Trang 6

Trước hết tính mômen ở chế độ định mức, suy ra công suất có ích khi tốc độ giảm

P.60

 =

685.2

10.12.60

3

 = 167,3 (Nm) Công suất cơ có ích khi n = 550 vg/ph:

P2 = Mcơ . = 167,3

60

n 2

= 167,3

60

550

2

= 9635,8 (W)

c/ Hiệu suất của động cơ khi n = 550 vg/ph là:

.100% = 0,85

BÀI TẬP 4

Máy phát điện kích từ song song, công suất định mức Pđm = 25 kW, điện áp định mức Uđm bằng 115 V, điện trở dây quấn kích từ song song RKT = 12.5 , điện trở phần ứng Rư = 0,0238 , số đôi mạch nhánh song song a = 2, số cực 2p

= 4, tổng số thanh dẫn N = 300, tốc độ quay n = 1300 vg/ph

Trang 7

Công suất của máy phát điện một chiều:

Pđm = Iđm Uđm (W)

Máy phát điện một chiều có mối quan hệ về dòng điện:

Iư = IKT + I Phương trình cân bằng điện áp của máy phát:

Eư = Uđm + Iư Rư

RKT, Rư : nội trở các cuộn dây xác định ở trạng thái không điện

Mỗi vòng dây có N = 2 thanh dẫn, nếu có W vòng dây thì tổng số thanh dẫn N = 2.W

Vậy từ thông Φ trong máy điện:

Φ =

n.N.p

60.a.Eư

=

1300 300 2

4 , 120 60.2.

= 0,018 (Wb)

b/ Khi dòng điện giảm xuống còn 80,8 A:

Dòng điện phần ứng:

Iư = IKT + I = 80,8 + 9,2 = 90 (A)

Từ phương trình cân bằng điện áp suy ra điện áp đầu cực máy phát:

Uđm = Eư - Iư Rư = 120,4 – 90.0,0238 = 118,3 (V)

Trang 8

BÀI TẬP 5

Máy phát điện một chiều có số đôi cực p = 3, số phần tử dây quấn phần ứng

thông dưới mỗi cực từ Φ = 0,012 Wb, tốc độ quay n = 1000 vg/ph

Xác định sđđ phần ứng nếu dây quấn phần ứng có dạng dây quấn xếp đơn ?

Trang 9

N p

.n.Φ (Với N là tổng số thanh dẫn, a là số đôi mạch nhánh song song trong dây quấn phần ứng )

Số mạch nhánh song song

Dây quấn xếp đơn giản: 2a = 2p

Dây quấn sóng đơn giản: 2a = 2

BÀI GIẢI

a/ Sức điện động phần ứng máy phát một chiều:

Eư =

a 60

N p

.n.Φ (V)

Với tổng số thanh dẫn trong dây quấn phần ứng:

N = 2.W S = 2.2.100 = 400 (thanh)

Khi dây quấn phần ứng có dạng dây quấn xếp đơn giản:

Số mạch nhánh song song:

2a = 2p = 6

Vậy sức điện động phần ứng:

Eư =

3 60

400 3

.1000.0,012 = 80 (V)

BÀI TẬP 6a

Động cơ điện một chiều kích từ độc lập, dây quấn phần ứng dạng xếp đơn, có số thanh dẫn N bằng 809, điện trở Rư =0,46 , số đôi cực p = 2, từ thông dưới mỗi cực từ Φ = 0,055 Wb, điện áp đặt vào động cơ U = 500 V, dòng điện phụ tải I = 100 A Xác định :

a/ Tốc độ quay

b/ Mômen quay

Gợi ý:

Trang 10

Động cơ kích từ độc lập: dòng điện phần ứng không ảnh hưởng đến dòng điện kích từ

Mỗi cực từ khi hình thành trong dây quấn tạo ra từ thông Φ

Sức điện động phần ứng: Eư =

a 60

N p

.n.Φ Mỗi vòng dây có 2 cạnh tác dụng đặt trong 2 rãnh khác nhau tạo thành 2 thanh dẫn, tương ứng theo đề bài có 809 thanh dẫn phân bố trong các rãnh của máy điêïn

Mômen ở trục động cơ: Mq = kM.Iư .Φ (với hệ số mômen kM =

a/ Mạch điện tương đương của phần ứng động cơ điện một chiều:

Phương trình cân bằng điện áp của động cơ:

U = Eư + Iư.Rư (V)

Nên sức điện động phần ứng:

Eư = U - Iư.Rư (V)

= 500 – 100 0,46 = 454 (V)

Tốc độ quay của động cơ:

Do sức điện động phần ứng: Eư =

a 60

N p

.n.Φ

Suy ra tốc độ quay: n =

.N.p

a.60

Eư (dây quấn có a = p)

n =

055,0.809.2

1.60

454 = 306 (vg/ph)

b/ Mômen quay của động cơ:

Mq =

a 2

N p

 Iư .Φ =

2.14,3.2

809.2

0,055.100 = 708,5 (Nm)

BÀI TẬP 6b

Động cơ điện một chiều kích từ độc lập, dây quấn phần ứng dạng sóng có số thanh dẫn N bằng 809, điện trở Rư =0,46 , số đôi cực p = 2, từ thông dưới mỗi cực từ Φ = 0,055 Wb, điện áp đặt vào động cơ U = 500 V, dòng điện phụ tải

I = 100 A Xác định :

Trang 11

a/ Tốc độ quay

b/ Mômen quay

Gợi ý:

Động cơ kích từ độc lập: dòng điện phần ứng không ảnh hưởng đến dòng điện kích từ

a 60

N p

= 500 – 100 0,46 = 454 (V)

a 60

N p

.n.Φ

.N.p

a.60

Eư (dây quấn cóg a = 1)

n =

055,0.809.2

1.60

454 = 306 (vg/ph)

Mq =

a 2

N p

 Iư .Φ =

1.14,3.2

809.2

0,055.100 = 1417 (Nm)

BÀI TẬP 7

Trang 12

Máy phát điện một chiều có tốc độ quay không tải n o = 1000 vg/ph thì sđđ phát ra E o bằng 222 V Hỏi muốn phát ra sđđ định mức lúc không tải E o đm

= 220 V thì tốc độ quay n o đm bằng bao nhiêu để dòng điện kích từ không đổi ?

Gợi ý:

Lúc không tải tốc độ quay của động cơ sơ cấp tăng đến một tốc độ ổn định, lúc đó đo điện áp trên hai đầu cực của máy phát là điện áp không tải

Muốn dòng điện kích từ không đổi và điện áp lúc không tải là định mức thì phải điều chỉnh giảm tốc độ động cơ sơ cấp

Cần tính sđđ E trong hai trường hợp, sau đó suy ra tốc độ lúc không tải:

o E

n k

Rư = 137, điện áp rơi trên chổi than 2UTX = 2 V Tính sđđ phần ứng và mômen điện từ của động cơ

rad/s: tốc độ góc của trục động cơ) Khi động cơ kéo tải định mức, điện áp cấp cho động cơ đúng định mức thì dòng điện định mức hình thành trong dây quấn và tạo ra lực tương tác điện từ hình thành mômen điện từ làm quay trục động cơ với nđm

Phương trình cân bằng điện áp của động cơ có kể đến điện trở tiếp xúc ở chổi than:

Trang 13

ư

ư I E

=

60

n.2

I

Eư ư



60

1470.14,3.2

2,57.4,99

= 36,9 (Nm)

BÀI TẬP 9

Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp có điện áp định mức Uđm = 220

V, dòng điện vào động cơ Iđm = 502 A, hiệu suất định mứcđm= 0,905, điện trở mạch kích từ song song RKT// = 50, tổn hao cơ, sắt từ và tổn hao phụ là 4136

W Tính:

a/ Công suất điện tiêu thụ, công suất định mức của động cơ

b/ Tổng tổn hao trên điện trở phần ứng và trên điện trở kích từ nối tiếp, dây quấn cực từ phụ

Gợi ý:

Kích từ hỗn hợp: sử dụng hai cuộn dây kích từ song song và nối tiếp Công suất điện P1 đặt vào động cơ không chuyển đổi hoàn toàn thành công suất cơ mà có một phần bị tổn hao: tổn hao cơ, sắt từ, tổn hao phụ…

Trang 14

b/ Tổn hao công suất trên điện trở kích từ song song:

PKT// = RKT// I2

KT = 50 (220/50)2 = 968 (W)

Tổng tổn hao trong động cơ:

P= P1 – Pđm = 110,44 – 99,948 = 10,492 (KW)

Tổng tổn hao trên điện trở dây quấn phần ứng, kích từ nối tiếp và dây quấn cực từ phụ của động cơ điện:

= 4, tổng số thanh dẫn N = 300, tốc độ quay n = 1300 vg/ph

Eư = Uđm + Iư Rư

RKT, Rư : nội trở các cuộn dây xác định ở trạng thái không điện

Mỗi vòng dây có N = 2 thanh dẫn, nếu có W vòng dây thì tổng số thanh dẫn N = 2.W

= 217,4 (A)

Trang 15

Do kích từ song song nên điện áp kích từ chính bằng điện áp trên hai đầu cực của máy phát nên dòng điện kích từ:

Vậy từ thông Φ trong máy điện:

Φ =

n.N.p

60.a.Eư

=

1300 300 2

4 , 120 60.2.

= 0,018 (Wb)

b/ Khi dòng điện giảm xuống còn 80,8 A:

Dòng điện phần ứng:

Iư = IKT + I = 80,8 + 9,2 = 90 (A)

Từ phương trình cân bằng điện áp suy ra điện áp đầu cực máy phát:

Uđm = Eư - Iư Rư = 120,4 – 90.0,0238 = 118,3 (V)

BÀI TẬP 11

Máy phát điện một chiều có số đôi cực p = 3, số phần tử dây quấn phần ứng S = 100, mỗi phần tử có W= 2 vòng, từ thông dưới mỗi cực từ Φ = 0,012 Wb, tốc độ quay n = 1000 vg/ph

a/ Xác định sđđ phần ứng nếu dây quấn phần ứng có dạng dây quấn xếp đơn giản

b/ Xác định sđđ phần ứng nếu dây quấn phần ứng có dạng dây quấn sóng đơn giản

N p

.n.Φ (Với N là tổng số thanh dẫn, a là số đôi mạch nhánh song song trong dây quấn phần ứng )

Số mạch nhánh song song

Dây quấn xếp đơn giản: 2a = 2p

Dây quấn sóng đơn giản: 2a = 2

Trang 16

BÀI GIẢI

a/ Sức điện động phần ứng máy phát một chiều:

Eư =

a 60

N p

.n.Φ (V)

Với tổng số thanh dẫn trong dây quấn phần ứng:

N = 2.W S = 2.2.100 = 400 (thanh)

Khi dây quấn phần ứng có dạng dây quấn xếp đơn giản:

2a = 2p = 6

Vậy sức điện động phần ứng:

Eư =

3 60

400 3

.1000.0,012 = 80 (V)

b/ Khi dây quấn phần ứng có dạng dây quấn sóng đơn giản:

2a = 2

Sức điện động phần ứng:

Eư =

1 60

400 3

.1000.0,012 = 240 (V)

BÀI TẬP 12

Động cơ điện một chiều kích từ độc lập, dây quấn phần ứng dạng sóng có số thanh dẫn N bằng 809, điện trở Rư =0,46 , số đôi cực p = 2, từ thông dưới mỗi cực từ Φ = 0,055 Wb, điện áp đặt vào động cơ U = 500 V, dòng điện phụ tải

a 60

N p

Trang 17

= 500 – 100 0,46 = 454 (V)

a 60

N p

.n.Φ

.N.p

a.60

Eư (dây quấn sóng a = 1)

n =

055,0.809.2

1.60

454 = 306 (vg/ph)

Mq =

a 2

N p

 Iư .Φ =

1.14,3.2

809.2

Muốn dòng điện kích từ không đổi và điện áp lúc không tải là định mức thì phải điều chỉnh giảm tốc độ động cơ sơ cấp

Cần tính sđđ E trong hai trường hợp, sau đó suy ra tốc độ lúc không tải:

E = kE.Φ n (V)

BÀI GIẢI

Trang 18

Sức điện động phần ứng lúc không tải như sau:

o E

n k

Rư = 137, điện áp rơi trên chổi than 2UTX = 2 V Tính sđđ phần ứng và mômen điện từ của động cơ

rad/s: tốc độ góc của trục động cơ) Khi động cơ kéo tải định mức, điện áp cấp cho động cơ đúng định mức thì dòng điện định mức hình thành trong dây quấn và tạo ra lực tương tác điện từ hình thành mômen điện từ làm quay trục động cơ với nđm

Phương trình cân bằng điện áp của động cơ có kể đến điện trở tiếp xúc ở chổi than:

Trang 19

Mômen điện từ của động cơ điện:

Do P = M  = Eư Iư Suy ra: M =



ư

ư I E

=

60

n.2

I

Eư ư



60

1470.14,3.2

2,57.4,99

= 36,9 (Nm)

BÀI TẬP 15

Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp có điện áp định mức Uđm = 220

V, dòng điện vào động cơ Iđm = 502 A, hiệu suất định mứcđm= 0,905, điện trở mạch kích từ song song RKT// = 50, tổn hao cơ, sắt từ và tổn hao phụ là 4136

W Tính:

a/ Công suất điện tiêu thụ, công suất định mức của động cơ

b/ Tổng tổn hao trên điện trở phần ứng và trên điện trở kích từ nối tiếp, dây quấn cực từ phụ

Gợi ý:

Kích từ hỗn hợp: sử dụng hai cuộn dây kích từ song song và nối tiếp Công suất điện P1 đặt vào động cơ không chuyển đổi hoàn toàn thành công suất cơ mà có một phần bị tổn hao: tổn hao cơ, sắt từ, tổn hao phụ…

Tổng tổn hao trong động cơ:

P= P1 – Pđm = 110,44 – 99,948 = 10,492 (KW)

Tổng tổn hao trên điện trở dây quấn phần ứng, kích từ nối tiếp và dây quấn cực từ phụ của động cơ điện:

Pư,nt,cf = P - PFe+f -PKT//

= 10492 – 4136 – 968 = 5388 (W)

Trang 20

BÀI TẬP 16

Máy phát điện một chiều kích từ song song có số đôi cực p = 2, dây quấn phần ứng dạng xếp đơn, số thanh dẫn tác dụng N = 500 thanh, điện trở Rư = 0,035, điện trở dây quấn kích từ RKT = 15,5 , công suất Pđm = 32 kW, Uđm =

220 V, tốc độ nđm = 1200 vg/ph, tổn hao điện áp tiếp xúc chổi than 2UTX = 2

V Tính:

a/ Điện trở mỗi mạch nhánh song song phần ứng

b/ Từ thông dưới mỗi cực từ

Gợi ý:

Dây quấn xếp đơn luôn có số mạch nhánh song song 2a = 2p

Công suất định mức nghi trên nhãn máy phát là công suất điện

Pđm = Uđm Iđm (W)

Chổi than và cổ góp tiếp xúc với nhau nên tạo một điện trở tiếp xúc gây tổn thất một phần nhỏ điện năng và phương trình cân bằng điện áp máy phát:

U = Eư - Iư .Rư - 2UTX (V)

Trong đó sức điện động phần ứng:

Eư =

a 60

N p

.n.Φ (n là tốc độ quay của trục) Mỗi vòng dây có hai thanh dẫn đặt trong hai rãnh khác nhau, tương ứng có N thanh dẫn thì có N/2 vòng dây

Quan hệ dòng điện trong máy phát kích từ song song:

Iư = IKT + Iđm Từ đó, ta có bài giải như sau:

N p

.n.Φ

Sơ đồ mạch điện tương đương của máy phát điện kích từ song song:

Trang 21

Phương trình cân bằng điện áp của máy phát một chiều:

Do U = Eư - Iư .Rư - 2UTXSuy ra: Eư = Uđm + Iư .Rư + 2UTXMặt khác: Dòng điện phần ứng là:

=

5,15

Φ =

n.N.p

60.a.Eư

=

1200 500 2

227,6 2 60.

= 0,022 (Wb)

BÀI TẬP 17

Một máy phát một chiều kích từ nối tiếp có dòng điện mạch ngoài I = 25

A, điện áp U = 220 V Hiệu suất điện đ= 0,92 Xác định:

Pđt = Eư.Iư = (Uư + Iư.Rư + Iư RKT).Iư (W) Máy phát kích từ nối tiếp nên dòng điện mạch ngoài chính là dòng điện kích từ

đ

 =

KT

2 ư

2.R I RI

I.U



Trang 22

=

)RR.(

2525.220

25.220

KT ư 2

)92,01.(

220 

= 0,765 () b/ Phương trình cân bằng điện áp máy phát điện một chiều:

Do: U = Eư - Iư .(Rư +RKT) Suy ra: Eư = Uđm + Iư .(Rư +RKT)

= 220 + 25.(0,765) = 200,88 (V)

BÀI TẬP 18

Máy phát điện một chiều kích từ song song có công suất Pđm = 25 kW,

nđm = 1800 vg/ph, điện áp Uđm = 230 V, điện trở dây quấn phần ứng Rư = 0,09, điện áp tiếp xúc chổi than 2UTX = 2 V, phản ứng phần ứng lúc đầy tải (Iư =

Iđm, bỏ qua dòng điện It ) tương đương với dòng điện It = 0,05 A Đường cong từ hoá với tốc độ định mức như sau:

Máy phát đầy tải là trạng thái làm việc định mức và có phương trình cân bằng điện áp:

Eư = Uđm + Iư .Rư + 2UTX (V)

BÀI GIẢI

a/ Khi máy phát đầy tải:

Do Pđm = Uđm Iđm

Định dạng
Số trang	33
Dung lượng	420,88 KB