XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP MÁY BIẾN ÁP VÀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA

1.Lý do chọn đề tài Trong chương trình đào tạo môn kỹ thuật điện của các trường đại học sư phạm có đề cập về nội dung máy biến áp và động cơ không đồng bộ ba pha. Nhưng việc nắm vững kiến thức, vận dụng kiến thức để giải các bài tập định tính, bài tập định lượng của chương này đối với sinh viên thật không dễ dàng. Qua một số tài liệu, tôi thất lượng bài tập cho nội dung này còn ít. Chính vì vậy, tôi lựa chọn đề tài “Xây dựng hệ thống bài tập máy biến áp và động cơ không đồng bộ ba pha” (của môn kỹ thuật điện) sẽ giúp sinh viên có một hệ thống bài tập, có phương pháp giải cụ thể của từng dạng với hướng dẫn giải chi tiết từng bài, từ đó giúp sinh viên có thể hiểu rõ hơn về máy biến áp và động cơ không đồng bộ ba pha. Đồng thời thông qua việc giải bài tập, sinh viên có thể được rèn luyện về kĩ năng giải bài tập, phát triển tư duy sáng tạo và năng lực tự làm việc của bản thân. MỤC LỤC Trang phụ bìa……………………………………………………………………. Lời cảm ơn……………………………………………………………………….. Lời cam đoan……………………………………………………………………. MỤC LỤC…………………………………………………………………… MỞ ĐẦU……………………………………………………………1 NỘI DUNG…………………………………………………………3 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BÀI TẬP MÁY BIẾN ÁP VÀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA………………………………….3 1.1.Vai trò của bộ môn kỹ thuật điện……………………………………. 1.2.Các tài liệu tham khảo hiện có của bộ môn kỹ thuật điện…………. 1.3.Hệ thống bài tập kỹ thuật điện……………………………………… 1.3.1.Hệ thống bài tập về dòng điện xoay chiều hình sin………………… 1.3.2.Hệ thống bài tập về mạch điện ba pha……………………………… 1.3.3.Hệ thống bài tập về máy biến áp……………………………………. 1.3.4.Hệ thống bài tập về động cơ không đồng bộ ba pha………………… Chương 2: CƠ SỞ LỸ THUYẾT VỀ MÁY BIẾN ÁP VÀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA……………………………………………… 2.1. Cơ sở lý thuyết về máy biến áp………………………………………… 2.1.1. Cấu tạo của máy biến áp…………………………………………….. 2.1.2. Nguyên lý làm viêc của máy biến áp………………………………… 2.1.3. Mô hình toán của máy biến áp……………………………………… 2.1.4. Sơ đồ thay thế của máy biến áp…………………………………….. 2.1.5. Chế độ không tải của máy biến áp…………………………………. 2.1.6. Chế độ ngắn mạch của máy biến áp……………………………….. 2.1.7. Chế độ có tải của máy biến áp………………………………………… 2.1.8. Máy biến áp ba pha…………………………………………………… 2.2. Cơ sở lý thuyết của động cơ không đồng bộ ba pha…………………… 2.2.1. Cấu tạo của động cơ không đồng bộ ………………………………… 2.2.2. Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ……………………… 2.2.3. Mô hình toán của động cơ không đồng bộ……………………………. 2.3.4. Quy đổi các đại lượng roto về stato…………………………………… 2.3.5. Sơ đồ thay thế của động cơ không đồng bộ ………………………….. 2.2.7. Dòng điện và công suất…………………………………………………. Chương 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VỀ MÁY BIẾN ÁP VÀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA………………………………….. 3.1. Xây dựng hệ thống bài tập về máy biến áp…………………………….. 3.1.1. Bài tập về máy biến áp một pha……………………………………… 3.1.2. Bài tập về tính toán các thông số sơ đồ thay thế của máy biến áp ba pha……………………………………………………………………………. 3.1.3. Bài tập về tổ hợp máy biến áp……………………………………….. 3.2. Xây dựng hệ thống bài tập về động cơ không đồng bộ ba pha……….. 3.2.1. Bài tập tính toán các thông số của động cơ khi roto đứng yên và roto quay…………………………………………………………………………… 3.2.2. Tính toán các thông số sơ đồ thay thế của động cơ không đồng bộ ba pha………………………………………………………………………………. KẾT LUẬN…………………………………………………………. TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………..

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

KHOA VẬT LÝ

NGUYỄN THỊ MAI

XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP MÁY BIẾN ÁP

VÀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

HÀ NỘI - 2016

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

KHOA VẬT LÝ

NGUYỄN THỊ MAI

XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP MÁY BIẾN ÁP

VÀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Vật lý kỹ thuật

Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN THẾ LÂM

HÀ NỘI - 2016

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến các thầy giáo, cô giáo trong

khoa Vật lý, trường Đại học sư phạm Hà Nội 2 đã tận tình dạy dỗ, chỉ bảo và

truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt quá trình học tập và rèn luyện tại

trường cũng như trong quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp này

Đặc biệt tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Nguyễn Thế Lâm đã

tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu, thực hiện

khóa luận tốt nghiệp này

Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè và những người

thân đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tôi có thể hoàn thành tốt khóa luận

tốt nghiệp này

Trong quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp, do thời gian có hạn và

bước đầu làm quen với phương pháp nghiên cứu khoa học nên không thể

tránh khỏi những thiếu sót, rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầy cô

giáo và các bạn sinh viên

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 5 năm 2016

NGUYỄN THỊ MAI

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đề tài khóa luận này là do sự cố gắng, nỗ lực, tìm hiểu nghiên cứu của bản thân tôi cùng với sự giúp đỡ, hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáo TS Nguyễn Thế Lâm

Đề tài khóa luận này không trùng lặp với các kết quả nghiên cứu của các tác giả khác

Người thực hiện

NGUYỄN THỊ MAI

MỤC LỤC

Trang phụ bìa

Lời cảm ơn

Lời cam đoan

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 1

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1

4 Phương pháp nghiên cứu 2

5 Cấu trúc khóa luận 2

NỘI DUNG 3

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BÀI TẬP MÁY BIẾN ÁP VÀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 3

1.1 Vai trò của bộ môn kỹ thuật điện 3

1.2 Các tài liệu tham khảo hiện có của môn kỹ thuật điện 3

1.3 Hệ thống bài tập của kỹ thuật điện 5

1.3.1 Hệ thống bài tập về dòng điện xoay chiều hình sin 5

1.3.2 Hệ thống bài tập về mạch điện ba pha 8

1.3.3 Hệ thống bài tập về máy biến áp 9

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ MÁY BIẾN ÁP VÀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 14

2.1 Cơ sở lý thuyết về máy biến áp 14

2.1.1 Cấu tạo của máy biến áp 14

2.1.2 Nguyên lý làm việc của máy biến áp 14

2.1.3 Mô hình toán của máy biến áp 16

2.1.4 Sơ đồ thay thế của máy biến áp 16

2.1.5 Chế độ không tải của máy biến áp 17

2.1.6 Chế độ ngắn mạch của máy biến áp 19

2.1.7 Chế độ có tải của máy biến áp 21

2.1.8 Máy biến áp ba pha 22

2.2 Cơ sỏ lý thuyết về động cơ không đồng bộ ba pha 22

2.2.1 Cấu tạo của động cơ không đồng bộ 22

2.2.2 Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ 23

2.2.3 Mô hình toán của động cơ không đồng bộ 24

2.2.4 Quy đổi các đại lượng roto về stato 25

2.2.5 Sơ đồ thay thế của động cơ không đồng bộ ba pha 25

2.2.6 Dòng điện và công suất 26

Chương 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VỀ MÁY BIẾN ÁP VÀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 27

3.1 Xây dựng hệ thống bài tập về máy biến áp 27

3.1.1 Bài tập về máy biến áp 1 pha 27

3.1.2 Tính toán các thông số sơ đồ thay thế của máy biên áp ba pha 33

3.1.3 Bài tập về tổ máy biến áp 39

3.2 Xây dưng hệ thống về động cơ không đồng bộ ba pha 40

3.2.1 Tính toán các thông số của động cơ khi roto đứng yên và roto quay 40

3.2.2 Tính toán các thông số sơ đồ thay thế của động cơ không đồng bộ ba pha 44

KẾT LUẬN 50

TÀI LIỆU THAM KHẢO 50

1

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Trong chương trình đào tạo môn kỹ thuật điện của các trường đại học

sư phạm có đề cập về nội dung máy biến áp và động cơ không đồng bộ ba pha Nhưng việc nắm vững kiến thức, vận dụng kiến thức để giải các bài tập định tính, bài tập định lượng của chương này đối với sinh viên thật không dễ dàng Qua một số tài liệu, tôi thất lượng bài tập cho nội dung này còn ít

Chính vì vậy, tôi lựa chọn đề tài “Xây dựng hệ thống bài tập máy biến áp

và động cơ không đồng bộ ba pha” (của môn kỹ thuật điện) sẽ giúp sinh

viên có một hệ thống bài tập, có phương pháp giải cụ thể của từng dạng với hướng dẫn giải chi tiết từng bài, từ đó giúp sinh viên có thể hiểu rõ hơn về máy biến áp và động cơ không đồng bộ ba pha Đồng thời thông qua việc giải bài tập, sinh viên có thể được rèn luyện về kĩ năng giải bài tập, phát triển tư duy sáng tạo và năng lực tự làm việc của bản thân

3 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tƣợng nghiên cứu:

- Các dạng bài tập về máy biến áp ba pha

- Các dạng bài tập về động cơ không đồng bộ ba pha

3.2 Phạm vi nghiên cứu:

Kiến thức được học trong chương trình

Kiến thức được học về kỹ thuật điện, thiết bị điện dân dụng

2

- Các giáo trình và website có liên quan

3.3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Xây dựng một hệ thống bài tập về tính toán trên mạch điện thay thế tương đương cho phần máy biến áp và động cơ không đồng bộ ba pha

- Xây dụng hệ thống đáp án cho hệ thống bài tập nói trên

4 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu các tài liệu có liên quan

- Tìm hiểu kiến thức ngoài thực tế

- Phân tích các kiến thức có liên quan rồi tổng hợp lại

5 Cấu trúc khóa luận

3

NỘI DUNG Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BÀI TẬP MÁY BIẾN ÁP

VÀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA

1.1 Vai trò của bộ môn kỹ thuật điện

Luôn đi cùng với sự phát triển của xã hội, lĩnh vực công nghệ kỹ thuật điện - điện tử đóng vai trò thiết yếu với cuộc sống của con người ở mọi lĩnh vực trong nhiều thế kỷ qua và trong tương lai Tất cả các thiết bị hay hệ thống

từ đơn giản đến phức tạp trong mọi ngành, lĩnh vực như dân dụng, công nghiệp, khai khoáng, xây dựng và quốc phòng… đều có sự hiện diện không thể thiếu của ngành công nghệ kỹ thuật điện - điện tử Bởi vậy, ngành công nghệ kỹ thuật điện được xác định là ngành mũi nhọn ở mọi quốc gia để tiến tới nước công nghiệp và hiện đại

Trong nhiều năm qua, nhu cầu nguồn nhân lực về lĩnh vực công nghệ

kỹ thuật điện là rất lớn và phong phú với mọi trình độ từ trình độ nghề đến cao đẳng, đại học và sau đại học Cho nên, việc nghiên cứu và đào tạo về lĩnh vực kỹ thuật điện luôn được các viện nghiên cứu, trường đại học trong nước quan tâm Và trong khoa Vật lý của các trường Sư phạm bộ môn kỹ thuật điện đóng vai trò vô cùng quan trọng nên bộ môn này luôn được nghiên cứu và

phát triển

1.2 Các tài liệu tham khảo hiện có của môn kỹ thuật điện

Tài liệu kỹ thuật điện trong các trường trung cấp, cao đẳng và đai học được sử dụng phổ biến nhất là giáo trình:

 Giáo trình: Kỹ thuật điện của PGS.TS.Đặng Văn Đào (chủ biên) và PGS.TS Lê Văn Doanh, nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật 2004

Giáo trình này được biên soạn theo khung của các trường đại học khối

kỹ thuật công nghiệp do Bộ Giáo dục và Đào tạo ban hành năm 1990 và được

4

Hội đồng chương trình khung ngành kỹ thuật xem xét và thông qua vào

10-2003 Giáo trình được biên soạn trên cơ sở người học đã học môn Kỹ thuật điện và Vật lý ở bậc phổ thông, phần điện môn Vật lý đại cương ở bậc đại học nên không đi sau vào mặt lý luận các hiện tượng vật lý và chủ yếu nghiên cứu các phương pháp tính toán và ứng dụng kỹ thuật của các hiện tượng điện từ [2]

Giáo trình Kỹ thuật điện gồm 3 phần: Phần I: Cung cấp các kiến thức

cơ bản về mạch điện (thông số, mô hình, các định luật), phương pháp tính toán mạch điện, chú ý đến dòng điện hình sin và ba pha; Phần II: Cung cấp các kiến thức về nguyên lý, cấu tạo, đặc tính và ứng dụng các loại máy điện; Phần III: Cung cấp kiến thức về điện tử công suất và điều khiển máy điện Để thuận tiện cho người đọc, cuối mỗi chương của tài liệu này đều có các bài tập giải mẫu điển hình và bài tập cho đáp số

 Giáo trình: Bài tập Kỹ thuật điện của PGS.TS.Đặng Văn Đào (chủ biên) và PGS.TS.Lê Văn Doanh, nhà xuất bản: Giáo dục 2004

Giáo trình này được biên soạn theo khung chương trình của cuốn giáo trình Kỹ thuật điện PGS.TS.Đặng Văn Đào (chủ biên) và PGS.TS.Lê Văn Doanh

 Giáo trình: Kỹ thuật điện của TS Lưu Thế Vinh, nhà xuất bản Giáo dục 2006

Giáo trình này được biên soạn theo chương trình khung đào tạo cử nhân Vật lý của trường đại hoc Đà Lạt bắt đầu từ năm 2001 Giáo trình được chia làm 2 phần với 9 chương, trong đó, Phần I cung cấp các kiến thức về cơ

sở lý thuyết và tính toán mạch điện; Phần II cung cấp các kiến thức về nguyên

lý, cấu tạo, đặc tính và ứng dụng các loại máy điện cơ bản [5]

 Giáo trình: Kỹ thuật điện của Nguyễn Văn Chất, NXB Giáo dục 2007

5

Giáo trình này được biên soạn dựa trên cơ sơ chương trình học của trường Cao đẳng Công nghệ và kinh tế Giáo trình này giới thiệu những vấn

đề cơ bản nhất của chuyên ngành kỹ thuật điện Giáo trình gồm có 2 phần: Phần I: Mạch điện và mạch từ, Phần II: Thiết bị kỹ thuật điện Cuối mỗi chương của từng phần có câu hỏi để củng cố kiến thức và một số bài tâp Nhưng lượng bài tập này quá ít, có chương còn không có nên chưa đáp ứng được nhu cầu của người học [1]

 Giáo trình: Bài tập Kỹ thuật điện của Võ Huy Hoàng, Trương Ngọc Tuấn, NXB Khoa học kỹ thuật 2008

Tài liệu này được biên soạn cho sinh viên trường Đại học và Cao đẳng

kỹ thuật, được phân theo chương trình kiến thức Toán học giúp sinh viên hiểu sâu về toán cũng như về kỹ thuật điện [4]

1.3 Hệ thống bài tập của kỹ thuật điện

1.3.1 Hệ thống bài tập về dòng điện xoay chiều hình sin

 Dạng 1: Giải bài tập của mạch điện xoay chiều bằng phương pháp biểu diễn véc tơ

Ví dụ: Bài 3.1 [2]

Cho mạch điện hình 1.1:

a Tính dòng điện ?

b Viết biểu thức tức thời ?

c Tính P, Q, S, toàn mạch?

Tác giả đã sử dụng phương pháp véc tơ để giải bài tập trên Qua đó, tác giả nhằm củng cố kiến thức cho người học về: Phương pháp giải bài tập mạch điện xoay chiều bằng biểu diễn véc tơ; định luật ôm; các công thức tính P, Q,

S, toàn mạch

Hình 1.1

7

 Dạng 2: Giải bài tập của mạch điện xoay chiều bằng phương pháp số phức

Ví dụ: Bài 3.2 [2]

Giải mạch điện hình 1 bằng phương pháp số phức

Đề bài của bài tập này tương tự như ví dụ trên nhưng ở đây tác giả yêu cầu người học giải bài tập bằng phương pháp số phức nhằm: Củng cố cho người học về phương pháp giải bài tập dòng điện xoay chiều bằng phương pháp số phức

 Dạng 3: Giải bài tập của mạch điện xoay chiều bằng phương pháp dòng điện nhánh

 Dạng 4: Giải bài tập của mạch điện xoay chiều bằng phương pháp dòng điện vòng

Ví dụ: Bài 3.4 [2]

Đề bài của bài tập này giống với bài tập 3.3 ở trên Nhưng tác giả yêu cầu giải bằng phương pháp dòng điện vòng Qua đó tác giả củng cố kiến thức cho người học về phương pháp giải mạch điện xoay chiều bằng phương pháp dòng điện vòng

Hình 1.2

 Dạng 7: Giải bài tập của mạch điện xoay chiều bằng phương pháp biến đổi tương đương

Ví dụ: Bài 3-7 [3]

Cho mạch điện xoay chiều như hình 1.4 biết:

Hình 1.3

8

Hình 1.4

Tìm dòng điện qua nguồn?

Mục đích của bài tập này là tác giả

củng cố cho người học về phương pháp giải

biến đổi tương đương từ tam giác thành sao

để tìm dòng điện

Kết luận: Hệ thống bài tập trong chương

dòng điện xoay chiều hình sin của giáo trình kỹ thuật điện và bài tập kỹ thuật điện của Đặng Văn Đào và Lê Văn Doanh đã thông kê tương đối đa dạng và đầy đủ

1.3.2 Hệ thống bài tập về mạch điện ba pha

 Dạng 1: Mạch điện ba pha đối xứng

1 Dòng điện trong các pha của tải

2 Dòng điện trên đường dây

3 Dòng điện tổng trên đường dây

4 Công suất tác dụng P, công suất phản kháng Q, công suất biểu kiến S của toàn mạch

Mục đích của bài tập này là tác giải củng cố cho người học cách giải về mạch điện ba pha đối xứng gồm có 2 tải: tải 1 nối sao, tải 2 nối tam giác và

Hình 1.5

Tải ba pha hình sao gồm nA; nB; nc đèn nối

song song và được nối vào mạng điện áp dây

2 Khi đứt dây trung tính

Mục đích của bài tập này là giúp người học giải được các bài tập về mạch điện ban pha bốn dây cụ thể ở đây là tính dòng điện và biết được vai trò của mạch điện ba pha 4 dây

 Dạng 3: Mạch điện ba pha không đối xứng

Ví dụ: Bài 4-5: ý 2 nhỏ [3]

Mục đích của bài tập này củng cố cho người học cách giải bài tập về mạch điện ba pha không đối xứng và củng cố các kiến thức đã học ở chương 3

Kết luận: Trong giáo trình kỹ thuật điện và bài tập kỹ thuật điện của

Đặng Văn Đào và Lê Văn Doanh bài tập về mạch điện xoay chiều ba pha tương đối đầy đủ và đa dạng

1.3.3 Hệ thống bài tập về máy biến áp

 Dạng 1: Máy biến áp một pha

 Ví dụ 1: Bài 8.1 [2]

Một cuộn dây lõi thép có mạch từ làm bằng thép và lá kỹ thuật điện tiết diện lõi thép , hệ số điện kín 0,83 Từ cảm trong lõi

10

Điện áp đặt vào cuộn dây √ , tần số Hãy xác định

từ thông , sức điện động ̇, và e Xác định điện áp đặt lên mỗi vòng dây?

Mục đích của tác giả khi đưa bài tập này vào là nhằm củng cố cho người học nội dung về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy biến áp và vận dụng linh hoạt các công thức tính toán như tiết diện tác dụng của lõi thép,

từ thông cực đại trong lõi, số vòng dây quấn, sức điện động, điện áp đặt lên mỗi vòng dây

 Ví dụ 2: Bài 8.2 [2]

Một cuộn dây trong lõi thép dây quấn có w=290 vòng có điện trở R=0,5Ω Lõi thép có chiều dài trung bình ltb=0,4m và tiết diện S=32,26 cm2, dày 0,35 mm Hệ số điền kín lõi thép 0,93, suất tổn hao riêng P1,0/50=0,6W/kg, trọng lượng riêng 7650 kg/m3 Tổng khe hở không khí toàn mạch từ

lk=0,2mm

Cuộn dây được đặt vào nguồn U=220V, f=50hz Tính:

a Tổn hao sắt từ trong lõi thép

b Dòng điện trong cuộn dây

c Công suất tác dụng và phản kháng cuộn dây tiêu thụ

d Hê số công suất cuộn dây

e Công suất và dòng điện thay đổi thế nào nếu tần số f=60Hz

Mục đích của tác giả khi đưa bài tập này vào là rèn luyện cho người học vận dụng linh hoạt các công thức tính: Tổn hao sắt từ trong lõi thép; dòng điện trong cuộn dây; công suất tác dụng và phản kháng cuộn dây tiêu thụ; hê

số công suất cuộn dây

 Dạng 2: Máy biến áp ba pha

 Ví dụ1: Bài 8.8 [2]

Một máy biến áp ba pha có tỷ số vòng dây pha Xác định tỉ số điện áp khi dây đấu: Y/Y; ; ;

U2đm = 230V Thông số các dây quấn R1 = 2,4 ; X1 = 4,4 ; X2 = 0,026 ;

R2 = 0,0142  Tính điện áp đặt lên mỗi pha của tải và công suất tải tiêu thụ khi điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp bằng định mức?

Mục đích của tác giả khi đưa bài tập này vào là tính điện áp pha của tải

và công suất tiêu thụ Nhưng để người học làm được bài tập này người học phải nhớ được các công thức chuyển đổi từ nối tam giác sang sao, hệ số biến

áp, các công thức thứ cấp quy đổi về sơ cấp, công thứ tính dòng điện, điện áp

và công suất Do đó, khi làm bài tập này kiến thức về bài các nội dung trên người học sẽ được củng cố thêm

Kết luận: Trong chương máy biến áp, giáo trình kỹ thuật điện và bài tập

kỹ thuật điện của Đặng Văn Đào và Lê Văn Doanh đã có các bài tập về dạng:

+ Tính các thông số của máy biến áp: số vòng dây, điện áp, dòng điện,

công suất, hệ số công suất, hiệu suất,…

+ Xác định tỷ số biến áp

Còn bài tập về dạng tính toán các thông số của sơ đồ thay thế còn tương đối ít và bài tập về dạng tổ hợp về máy biến áp còn chưa có Và các giáo trình tham khảo khác chỉ đề cập đến lý thuyết và một số ví dụ nhưng cũng chưa đề cập đến bài tập về sơ đồ thay thế và tổ hợp máy biến áp

1.3.4 Hệ thống bài tập về động cơ không đông bộ ba pha

 Dạng 1: Đổi chiều quay chiều quay của động cơ không đồng bộ ba pha

Ví dụ: Bài 9.1 [2]

Vẽ từ trường và xác định chiều quay từ trường khi đổi thứ tự 2 pha

12

Mục đích của tác giả khi đưa bài tập này vào để người học củng cố kiến thức về phần từ trường quay của dây quấn ba pha và cách xác định từ trường trường quay

 Dạng 2: Tính toán các thông số của động cơ không đồng bộ ba pha khi roto đứng yên và roto quay

Ví dụ: Bài 9.2 [2]

Cho một động cơ điện không đồng bộ ba pha roto dây quấn, số vòng dây pha stato w1=96, roto w2=80 Hệ số dây quấn stato kdq1=0,9445, roto kdq2=0,96 Tần số dòng điện stato f=50 Hz, từ thông dưới mỗi cực từ Wb,

n1=1000 vòng/phút

a Tính E1; E2 khi roto quay với tốc độ 950 vòng/phút và lúc roto ghìm đứng yên

b Tính f2 trong 2 trường hợp trên

c Cho R2=0,06Ω và X2=0,1 Ω Tính dòng điện roto trong 2 trường hợp trên

Mục đích của tác giả khi đưa bài tập này vào là củng cố cho người học kiến thức về mô hình toán của động cơ không đồng bộ ba pha như tính toán: sức điện động, tần số roto, dòng điện trong 2 trường hợp roto quay và roto đứng yên

 Dạng 3: Mở máy và điều chỉnh tốc độ và công suất của động cơ không đồng bộ ba pha

Ví dụ: Bài tập 9.6 [2]

Một động cơ điện ba pha roto lồng sóc: Pđm=14 kW, tốc độ định mức

nđm=1450 vòng/phút, hiệu suất định mức , hệ số công suất định mức ; - 380/220 V; tỷ số dòng điện mở máy Imở/Iđm=5,5; momen mở máy Mmở/Mđm=2 Điện áp mạng điện U=380 V Tính:

13

a Công suất tác dụng và công suất phản kháng động cơ tiêu thụ ở chế

độ định mức

b Dòng điện, hệ số trượt và momen định mức

c Dòng điện mở máy, momen mở máy, momen cực đại

Mục đích của tác giả trong bài tập này củng cố cho người học các công thức về: tính toán công suất, dòng điện, hệ số trượt và momen định mức và tính toán các thông số số dòng điện mở máy, momen mở máy, momen cực đại

 Dạng 4: Tính toán các thông số của sơ đồ thay thế

Trong các giáo trình tham khảo bài tập về dạng này còn chưa có

Kết luận: Trong các giáo trình tham khảo dạng bài tập về tính các

thông số của động cơ khi roto đứng yên và roto quay còn tương đối ít và dạng bài tập về tính toán các thông số của sơ đồ thay thế còn chưa có

Như vậy, qua một số tài liệu, tôi thấy lượng bài tập cho nội dung máy biến áp và động cơ không đồng bộ ba pha còn tương đối ít Để giúp sinh viên

có một hệ thống bài tập, có phương pháp giải cụ thể của từng dạng máy biến

áp và động cơ không đồng bộ ba pha thì ở các chương tiếp theo của bài viết này là một số bài tập bổ sung thêm của máy biến áp và động cơ không đồng

bộ ba pha

14

Chương 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ MÁY BIẾN ÁP

VÀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA

2.1 Cơ sở lý thuyết về máy biến áp

 Định nghĩa

Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ dùng biến đổi điện áp của hệ thống dòng điện xoay chiều nhưng vẫn giữ nguyên tần số

+ Hệ thống đầu vào của máy biến áp (trước lúc biến đổi): điện áp U1; dòng điện I1; số vòng dây quận sơ cấp W1 (đại lai lượng sơ cấp), tầ số f Hệ thống đầu ra của máy biến áp (sau khi biến đổi): điện áp U2; dòng điện I2; số vòng dây quận sơ cấp W1 (đại lượng thứ cấp), tần số f

2.1.1 Cấu tạo của máy biến áp

Máy biến áp có 2 bộ phận chính sau đây: lõi thép, dây quấn

 Lõi thép

Lõi thép của máy biến áp dùng để dẫn từ thông chính của máy Lõi thép gồm 2 bộ phận: Trụ là nơi để đặt dây quấn và gông là phần khép kín mạch từ giữa các trụ

Trụ và gông tạo thành mạch từ khép kín

 Dây quấn máy biến áp

Dây quấn máy biến áp thường được chế tạo bằng dây đồng (hoặc nhôm), có tiết diện tròn hoặc hình chữ nhật, bên ngoài dây có bọc cách điện

2.1.2 Nguyên lý làm việc của máy biến áp

Trên hình 2.1 vẽ sơ đồ nguyên lý của máy biến áp một pha có 2 dây quấn w1 và w2

Khi ta nối dây quấn sơ cấp w1 vào nguồn điện xoay chiều điện áp U1, sẽ

có dòng điện sơ cấp i1 chạy trong dây quấn w1 Dòng điện i1 sinh ra từ thông

15

Hình 2.1

biến thiên chạy trong lõi thép, từ thông này móc vòng (xuyên qua) đồng thời với cả 2 dây quấn sơ cấp w1 và thứ cấp w2, được gọi là từ thông chính

Theo định luật cảm ứng điện

từ, sự biến thiên của từ thông làm cảm

ứng vào dây quấn sơ cấp sức điện

( )

√ ( ) √ ( )

( )

√ √ ( ) Trong đó: E1; E2 là trị số hiệu dụng sứ điện động sơ cấp và thứ cấp

Hệ số biến áp k là:

Nếu bỏ qua điện trở của dây quấn và từ thông tản ra ngoài không khí,có thể coi gần đúng ta có:

16

+ Đối với máy tăng áp ta có:

+ Đối với máy giảm áp ta có:

Nếu bỏ qua tổn hao trong máy biến áp, có thể coi gần đúng:

hay

2.1.3 Mô hình toán của máy biến áp

Phương trình cân bằng điện áp trên

dây quấn sơ cấp:

2.1.4 Sơ đồ thay thế của máy biến áp

 Quy đổi các đại lượng thứ cấp về sơ cấp

Phương trình điện áp thứ cấp đã quy đổi về sơ cấp

̇ ̇ ̅ ̇ ̇ ̇ ̅ ̇ ̅ ̅ ̇

Trong đó: ̇ ̇ ̅ ̅ ̇ ̇ ̅ ̅

 Sơ đồ thay thế của máy biến áp

17

Trong đó:

+ ̇ ̅ là điện áp rơi trên tổng trở dây quấn ̅

+ ( ̇ ) là điện áp rơi trên tổng trở dây quấn ̅ đặc trưng cho từ thông chính và tổn hao sắt từ

+ Vì từ thông chính do dòng điện không tải sinh ra

̇ ( ) ̇ ̅ ̇

Với + ̅ =( ) là tổng trở từ hoá đặc trưng cho mạch từ

+ : là điện trở từ hoá đặc trưng cho sắt từ ̇

+ : là điện kháng từ hoá đặc trưng cho từ thông chính

2.1.5 Chế độ không tải của máy biến áp

 Phương trình sơ đồ thay thế của máy biến

áp không tải

Khi không tải I2=0 ta có:

̇ ̇ ̅ ̇

̇ ̇ ( ̅ ̅ ) ̇ ̅ ̅ = ̅ ̅ là tổng trở của máy biến áp không tải

Sơ đồ thay thế gần đúng

của máy biến áp (hình 2.2b)

Hình 2.2

Hình 2.3

18

Sơ đồ thay thế của máy biến áp không tải vẽ trên hình 2.3

 Các đặc điểm ở chế độ không tải

- Dòng điện không tải

√( ) ( )

- Công suất không tải :

- Hệ số công suất không tải

19

Điện kháng không tải:

Hệ số công suất không tải:

2.1.6 Chế độ ngắn mạch của máy biến áp

 Phương trình và sơ đồ thay thế của máy biến áp ngắn mạch

Sơ đồ thay thế của máy biến áp ngắn mạch

trên hình 2.5 Dòng điện sơ cấp lúc này là dòng

điện ngắn mạch

Phương trình điện áp là:

̇ ̇ ( ̅ ̅ ) ̇ ̅Trong đó:

( ) ( )

là điện trở ngắn mạch của máy biến áp

là điện kháng ngắn mạch của máy biến áp

√ là tổng trở ngắn mạch của máy biến áp

̅ là tổng trở phức ngắn mạch của máy biến áp

 Đặc điểm ở chế độ ngắn mạch

- Dòng điện ngắn mạch là:

̇ ̇ ̅

̇ ̅ ̅

Hay về giá trị ta có:

Hình 2.5

20

 Thí nghiệm ngắn mạch của máy

biến áp (xác định tổn hao dây quấn)

Điện áp ngắn mạch phản kháng phần

Với:

Hình 2.6

21

2.1.7 Chế độ có tải của máy biến áp

Để đánh giá mức độ tải, người ta đưa ra hệ số tải :

: tải định mức

: chế đọ non tải

: chế độ quá tải

Các công thức chế độ có tải của máy biến áp

Độ biến thiên điện áp thứ

Hệ số tải của máy biến

22

2.1.8 Máy biến áp ba pha

 Khái niệm: Máy biến áp ba pha để biến đổi điện áp của hệ thống dòng điện 3 pha nhưng vẫn giữ nguyên tần số

 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy biến áp ba pha như máy biến áp một pha

 Tỷ số điện áp dây trong 4 trường hợp cơ bản:

Gọi số vòng dây pha của một pha sơ cấp và thứ cấp lần lượt là ;

Sơ cấp và thứ cấp nối sao (Y/Y)

Sơ cấp nối tam giác, thứ cấp nối sao

( )

√ √

 Tỷ số điện áp pha:

2.2 Cơ sở lý thuyết về động cơ không đồng bộ ba pha

Động cơ không đồng bộ là loại máy điện xoay chiều, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, có tốc độ quay roto n (tốc độ quay của máy) khác với tốc độ quay của từ trường n1

2.2.1 Cấu tạo của động cơ không đồng bộ

Gồm 2 phần chính: stato và roto Ngoài ra còn có vỏ máy và nắp

máy,…