Đề thi và đáp án môn: MÁY ĐIỆN (Đề thi tuyển sinh liên thông Đại học đợt 2 năm 2010 của trường Đại học Đông Á)

ĐỀ THI VÀ ĐÁP ÁN MÁY ĐIỆN (LIÊN THÔNG ĐH 2010) Nhằm giúp các bạn học viên, sinh viên ngành Điện củng cố kiến thức về môn học Máy điện, tôi xin giới thiệu đến các bạn Đề thi và đáp án môn: MÁY ĐIỆN (Đề thi tuyển sinh liên thông Đại học đợt 2 năm 2010 của trường Đại học Đông Á). Đề thi này có 5 câu. Thể loại:Ngành Khoa học Kỹ thuật Đề thi

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO ĐỀ THI TUYỂN SINH ĐẠI HỌC NĂM 2010

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÔNG Á Môn thi: Máy điện

Hệ đại học liên thông (đợt 2)

Đề chính thức Thời gian làm bài:180 phút (không kể thời gian phát đề)

Câu 1 (2,5 điểm)

a) Nêu mục đích và trình bày thí nghiệm không tải, thí nghiệm ngắn mạch của máy biến áp

b) Trình bày các điều kiện làm việc song song của máy biến áp

Câu 2 (2,0 điểm)

Một máy biến áp một pha Sđm = 9500VA; U1đm = 220V; U2đm = 127V

Thí nghiệm không tải:

U10 = 220V ; I10 = 2,4 A; P10 = 28W;

Thí nghiệm ngắn mạch:

I1nm = I1đm ; U1n = 8,4V; P1n = 75W

a) Tính các thông số sơ đồ thay thế

b) Xác định hiệu suất và điện áp thứ cấp khi hệ số tải kt= 0,7 và cosφt = 0,85

Câu 3 (1,5 điểm)

Động cơ không đồng bộ

a) Các yêu cầu khi mở máy

b) Trình bày các phương pháp mở máy của động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc

Ưu nhược điểm của từng phương pháp

Câu 4 (2,5 điểm)

Một động cơ điện không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc có: Pđm = 12 KW, tần số f = 50Hz, số đôi cực 2p = 4, tốc độ định mức nđm = 1430 vòng/phút, hệ số công suất định mức cosφ = 0,75; hiệu suất định mức   0 , 85; Y/Δ – 380/220V; tỉ số dòng điện mở máy Imở/Iđm = 4,7; mômen mở máy Mmở/Mđm = 1,5 Điện áp mạng điện U = 380V

a) Tính dòng điện định mức, dòng điện mở máy, hệ số trược, mômen định mức, mômen mở máy của động cơ

b) Để mở máy với tải có mômen cản ban đầu Mc = 0,52Mđm, người ta dùng máy biến áp tự ngẫu để mở máy có ImởBA = 50A Xác định hệ số biến áp kBA và động

cơ có mở máy được không?

Câu 5 (1,5 điểm)

Máy phát điện đồng bộ 3 pha cực ẩn có Pđm = 50MW; Uđm = 10,5KV; f = 50 Hz ,

cosφđm = 0,86, số đôi cực p = 2, hiệu suất η = 88,32%; điện trở dây quấn stato R1 = 0,0634

a) Tính tốc độ quay rôto và dòng điện định mức

b) Tính công suất biểu kiến Sđm của máy, công suất phản kháng Qdm của máy, công suất động cơ sơ cấp, tổng tổn hao trong máy

-Hết - Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm

Họ tên thí sinh……… Số báo danh…………

BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÔNG Á Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

PHIẾU CHẤM BÀI THI TUYỂN SINH LIÊN THÔNG

TỪ CAO ĐẲNG LÊN ĐẠI HỌC

Số phách:………

Môn: Máy Điện…….Ngành: Điện

Ngày thi: 28,29/08/2010

điểm

Điểm chấm

1

1 Thí nghiệm không tải MBA (1 điểm)

1.1 Thí nghiệm không tải là để xác định hệ số biến áp k, tổn hao sắt từ trong

lõi thép pFe, và các thông số của mba ở chế độ không tải 0,25đ

1.2 Sơ đồ nối dây thí nghiệm không tải

Đặt điện áp U1 = U1đm vào dây quấn sơ cấp, thứ cấp hở mạch, các dụng cụ đo

cho ta các số liệu sau: P0 là công suất tổn hao không tải; I0 là dòng điện không

tải; còn U1đm và U20 là điện áp sơ cấp và thứ cấp Từ đó ta tính được:

0,25đ

1.3

a) Hệ số biến áp k:

20

1

U

U

=

k âm

b) Dòng điện không tải phần trăm : 100 1% 10%

I

I

% I

dm 1

0

c) Tổn hao trong lõi thép : PFe = P0 - r1I02  P0

0,25đ

1.4

d) Tổng trở không tải

+ Điện trở không tải: r0 = r1 + rm =

2 0

0 I P

Do rm >> r1 nên gần đúng lấy bằng: rm = r0 - r1

+ Tổng trở không tải :

0

dm 1 0

I

U

+ Điện kháng không tải x0 x1xm  z20 r02

0,25đ

x’2 r1 x1 r’2

V

W

A

V

Sơ đồ thay thế mba khi không tải và Sơ đồ nối dây thí nghiệm

không tải

1

U

1

E



rm

xm

0

I   I 0

Điện kháng từ hóa xm >> x1 nên lấy gần đúng bằng: xm = x0

e) Hệ số công suất không tải.:

0 dm 1

0 0

I U

P

2 Thí nghiệm ngắn mạch (1,0đ)

1.5 Thí nghiệm ngắn mạch là để xác định điện áp ngắn mạch phần trăm

Un%, tổn hao đồng định mức Pđ đm, hệ số công suất cosn, điện trở ngắn mạch

rn và điện kháng ngắn mạch xn của mạch điện thay thế mba

0,25đ

1.6 Sơ đồ thí nghiệm ngắn mạch:

Tiến hành thí nghiệm như sau: Dây quấn thứ cấp nối ngắn mạch, dây quấn

sơ cấp nối với nguồn qua bộ điều chỉnh điện áp Ta điều chỉnh điện áp vào dây

quấn sơ cấp bằng Un sao cho dòng điện trong các dây quấn bằng định mức

Điện áp Un gọi là điện áp ngắn mạch Lúc đó các dụng cụ đo cho ta các số liệu

sau: Un là điện áp ngắn mạch; Pn là tổn hao ngắn mạch; I1đm và I2đm là dòng

điện sơ cấp và thứ cấp định mức

0,25đ

1.7 a) Tổn hao ngắn mạch

Lúc thí nghiệm ngắn mạch, điện áp ngắn mạch Un nhỏ nên từ thông  nhỏ,

có thể bỏ qua tổn hao sắt từ Công suất đo được trong thí nghiệm ngắn mạch Pn

chính là tổn hao trên điện trở hai dây quấn khi mba làm việc ở chế độ định

mức Ta có:

Pn = r1I21đm + r2I22đm = rnIn2

b) Tổng trở, điện trở và điện kháng ngắn mạch

+ Tổng trở ngắn mạch: Zn =

âm 1

n

I

U

+ Điện trở ngắn mạch: rn = r1+ r’2 =

2 1âm I

Pn

+ Điện kháng ngắn mạch: xn = Z 2n rn2 Trong m.b.a thường r1 = r’2 và x1 = x’2 Vậy điện trở và điện kháng tản của

dây quấn sơ cấp:

r1 = r’2 =

2

n

r

; x1 = x’2 =

2

n

x

0,25đ

1

U

rn xn

n

I

I  1 

Mạch điện thay thế m.b.a khi ngắn mạch và Sơ đồ th nghiệm ngắn mạch

A

W

A

I1đm

Un

Pn

Bộ điều chỉnh điện áp U1

1.8

c) Hệ số công suất ngắn mạch :

âm

âm 1

n n

I U

P

Điện áp ngắn mạch phần trăm:

U

U

% 100 U

I Z

1

n 1

1 n

âm âm

âm

+ Điện áp ngắn mạch tác dụng phần trăm:

Unr% = 100%

U

I r

1

1

âm âm

+ Điện áp ngắn mạch phản kháng phần trăm:

Unx% = 100%

U

I x

1

1 n



âm âm

0,25đ

b Các điều kiện làm việc song song của máy biến áp:

1.9 - Cùng tổ nối dây

- Điện áp định mức sơ cấp và thứ ấp bằng nhau hoặc hệ số MBA k bằng nhau: U1I = U1II = = U1n và U2I = U2II = = U1n hoặc kI = kII =

= kn

- Điện áp ngắn mạch bằng nhau : UnI = UnII = = Unn

Trong thực tế chỉ có điều kiện 1 phải tuân thủ một cách tuyệt đối Các điều kiện 2, 3 được thực hiện với một mức độ sai khác nhất định được qui định

trong 1 giới hạn cho phép

0,5đ

Câu 2 (2,0đ)

2.1

Điện trở nhánh từ hóa







4 , 2

28 I

P

10

10 th

Tổng trở nhánh từ hóa







4 , 2

220 I

U Z

10

10 th

0,25đ

2.2 Điện kháng nhánh từ hóa







 Z R 91,54

Xth th2 th2 Điện trở ngắn mạch











18 , 43

75 I

P R R

n

n ' 2 1 n

0,25đ

2.3 Tổng trở ngắn mạch







18 , 43

4 , 8 I

U

n

0,25đ

Điện kháng ngắn mạch







 Z R 0,1904

Xn n2 n2 Coi R1  R2'; X1  X2'









2

04 , 0 2

R R

2 1









2

1904 , 0 2

X X

2 1

2.4 Hệ số biến áp k

73 , 1 127

220 U

U k

dm 2

dm

2.5 Thông số dây quấn thứ cấp chưa quy đổi







73 , 1

02 , 0 k

R

' 2 2







73 , 1

0952 , 0 k

X

' 2 2

0,25đ

2.6 Hiệu suất máy biến áp khi định mức

987 , 0 75 28 85 , 0 9500

85 , 0 9500 P

P cos

S

cos S

n 0 t dm

t dm





















Khi hệ số tải kt = 0,7

989 , 0 75 7 , 0 28 85 , 0 9500 7 , 0

85 , 0 9500 7 , 0 P

k P cos

S k

cos S k

2 n

2 t 0 t dm

t

t dm

t





















0,25đ

2.7 Điện áp ngắn mạch phần trăm

% 82 , 3 100 220

4 , 8 100 U

U

% U

dm 1

n

Độ biến thiên điện áp thứ cấp phần trăm

) sin

%.

U cos

%.

U ( k

%



Trong đó

% 79 , 0 207 , 0 82 , 3 cos

%

U

%

% 736 , 3 978 , 0 82 , 3 sin

%

U

%

Với

978 , 0 cos

1 sin

207 , 0 18 , 43 4 , 8

75 I

U

P cos

n 2 n

n n

n n



















Thay số: kt 0,7;cost 0,85

% 848 , 1 ) sin

%.

U cos

%.

U ( k

%



0,25đ

2.8

V 35 , 2 127 100

848 , 1 U

%.

848 , 1



V 65 , 124 35 , 2 127 U

U

U2  2dm  2   

0,25đ

Câu 3(1,5đ)

3.1 Các yêu cầu khi mở máy:

- Mmm phải đủ lớn để thích ứng với đặc tính cơ của tải

- Imm càng nhỏ càng tốt

- Phương pháp mở máy và các thiết bị cần dùng đơn giản, rẻ tiền và chắc chắn

- Tổn hao công suất trong quá trình mở máy ít

0,5đ

3.2 Các phương pháp mở máy

1 Mở máy trực tiếp động cơ rotor lồng sóc:

Dòng điện mở máy lớn, chỉ dùng cho các máy có công suất nhỏ Nếu máy có

công suất lớn thì dùng trong lưới điện có công suất lớn Phương pháp này mở

máy nhanh, đơn giản

0,25đ

3.3 2 Phương pháp hạ điện áp mở máy:

Chỉ dùng với các thiết bị yêu cầu moment mở máy nhỏ

a Dùng cuộn kháng bão hòa trong mạch stator

Theo phương pháp này nhờ có điện áp rơi trên cuộn kháng nên điện áp trực

tiếp đặt vào động cơ giảm đi k lần Imm giảm k lần thì Mmm giảm k2 lần

Phương pháp chỉ được dùng trong các trường hợp mà vấn đề trị số Mmm

không có ý nghĩa quan trọng

0,25đ

3.4 b Dùng biến áp tự ngẫu hạ U mở máy

Theo phương pháp này điện áp trực tiếp đặt vào động cơ giảm đi k lần Imm

giảm k2 lần và Mmm giảm k2 lần

Khi mở máy bằng biến áp tự ngẫu dòng điện trong lưới giảm đi k2 lần so với

Imm khi nối trực tiếp

0,25đ

3.5 c Phương pháp: Y – Δ

Chỉ sử dụng với động cơ có 2 cấp điện áp 220/380 và làm việc thường trực ở cấp 220V

Dòng điện mở máy trong lưới khi nối Y nhỏ hơn nhiều khi nối Δ 3 lần Mmm

cũng giảm đi 3 lần

Coi phương pháp này là trường hợp đặc biệt mở máy bằng biến áp tự ngẫu có

3

kBA 

0,25đ

Câu 4(2,5đ)

4.1

Dòng điện định mức

A 6 , 28 85 , 0 75 , 0 380 3

10 12

cos U 3

P I

3

dm

dm









4.2 Tốc độ từ trường quay

1500 2

50 60 p

f 60

0466 , 0 1500

1430 1500 n

n n s

1

1









 4.4 Mômen định mức

Nm 14 , 80 1430

12 9550 n

P 9550 60

/ n 2

P P

M

dm dm dm

dm dm

dm







4.5 Mômen mở máy

4.6 Dòng điện mở máy

4.7 Mômen cản

4.8 Dùng máy biến áp tự ngẫu để mở máy, ta có dòng điện mở máy giảm k bình

phương lần

BA 2 BA , m

tt , m k I

I



Hệ số biến áp

64 , 1 50

42 , 134 I

I k

BA , m

tt , m

0,25đ

4.9 Mômen mở máy khi dùng máy biến áp tự ngẫu

Nm 69 , 44 64

, 1

21 , 120 k

M

BA 2 tt , m BA ,

4.10 Vì Mm,BA  MC nên động cơ có thể mở máy được khi dùng máy biến áp tự ngẫu

Câu 5(1,5đ)

5.1 Tốc độ quay

1500 2

50 60 60



p

f n

5.2 Dòng điện định mức

85 , 3196 86

, 0 5 , 10 3

50000 cos





dm

dm dm

U

P

5.3 Công suất biểu kiến của máy phát ra

53 , 58139 86

, 0

50000



dm

dm dm

P S

0,25đ

5.4 Công suất phản kháng máy phát ra

16 , 29651 51

, 0 53 , 58139 sin

5.5 Công suất động cơ sơ cấp

78 , 56179 89

, 0

50000



dm

P

5.6 Tổng tổn hao trong máy

78 , 6179 50000

78 , 56179

