bài tập máy điện 1 - máy biến áp

Máy biến áp n=1 1.Xác định tham số vẽ mạch điện thay máy biến áp Đề số Thông số: Sđm=25kVA; Pđm1/Pđm2=10/0,4 kV, Un%= 4,5V, i0%=3,2 ;P0 =105 ; Pn =600 ; tỉ nèi d©y Y/Y0 _ 12 U1®m F = U 1dmD I1®mF = I1®mD = = 10 = 5,77 kV S dm = 3.U 1dmD 25 = 1,44 A 3.10 i0 = i0 %.I 1dmF = 3,2% 1,44 = 0,0461A Zm = Z = rm = r = xm = x0 = U 1dmF 5,7.10 = = 125162,69 Ω i0 0,0461 P0 105 = 16468 Ω = 3.i0 3.(0,0461) 2 z 02 − r02 = 125162,689 − 16468 = 124074,6 Ω Un = U n %.U 1dmF = 4,5% 5,77.103 = 259,65 V Zn = Un Un 259,65 = = = 178,256 Ω In I 1dmF 1,44 rn = Pn 600 = 96,451 Ω = I n 3.(1,44) xn = 2 z n2 − rn2 = 178,256 − 96,451 = 149,91 Ω r 94,451 r1 = r2 ' = 47,23 Ω r = r + r ' ⇒ r1 = r2‘ = n = n 2 x 149,91  x1 = x2 ' = 74,96 Ω  x = x + x ' ⇒ x1 = x2‘ = n =  n 2 HÖ sè quy ®ỉi : k= U U 1F 10 = 1dmD = = 25 U 2F U dmD 0,4 x2 ' 47,23  x = = = 0,0756Ω 2  k 625   r2 ' 74,96  r = = = 0,12Ω  k2 625 2.X¸c định tổ nối dây máy biến áp, theo hình H.5, chän thø tù n =1 Nh vËy tæ nèi dây máy biến áp Y/Y0 _ 3.trờng hợp yêu cầu đa máy biến áp lần lợt đấu thành tổ nối dây Y / _ 4.Xác định độ thay đổi điện áp U vẽ đặc tính a.Lập bảng giá trị với hµm ( ∆U %, β ) ∆U % = β (U ñr % cos ϕ + U nx % sin ϕ1 ) Unr % = I 1dmF rn 1,44.96,451 100 = 100 = 2,4% U 1dmF 5,77.10 Unx % = I 1dmF xn 1,44.149,91 100 = 100= 3,74 U 1dmF 5,77.10 (+) Khi cos ϕ = 0,8 (®iƯn dung) ; sin ϕ = 0,6 Thay vµo ta cã: ∆U % = β (2,4.0,8 − 3,74.0,6) = − β 0.324 (+) Khi cos = 0,8 (điện cảm) ; sin = 0,6 Thay vµo ta cã: ∆U % = β (2,4.0,8 + 3,74.0,6) = β 4,164 β Ta cã bảng số liệu: 0,2 U % (điện dung) U % ( điệ n cảm) 0,4 0,6 0,8 1,2 -0,0648 -0,1246 -0,1944 -0,2592 -0,324 -0,389 0,8318 1,67 2,5 3,33 4,164 4,9968 Đồ thị chung cho trờng hợp: b.Lập bảng giá trị với đờng đặc tÝnh ngoµi ( U , I ) ∆U =U2 U2 = β U n cos(ϕ n − ϕ ) (*) I2®mF = I2®mD = S dm = 3.U 1dmD 25 = 36,084 A 3.0,4 U 2dmD 0,4.10 U20 = U2®mF = = = 230,94 KV 3 β = I2 I dmF = I2 36,084 U dmD 0,4.10 Un = U2nF = = = 10,39 V U n % 4,5 100 100 3 ϕ n = arctg xn 149,91 = arctg = 57,23 rn 96,451 (+) Khi cos ϕ = 0,8 (®iƯn dung) ⇒ ϕ = - 36,87 Thay vµo (*) ta cã: I2 0,4.10 −U2 = 10,39 cos(57,23 + 36,87) 36,084 ⇒ U = 230,94 + 0,021.I (+) Khi cos = 0,8 (điện cảm) = 36,87 Thay vµo (*) ta cã: I2 0,4.10 −U2 = 10,39 cos(57,23 − 36,87) 36,084 ⇒ U = 230,94 − 0,27.I Ta cã b¶ng sè liƯu: I2 U ®iƯn 230,94 dung U điện 230,67 cảm 230,982 231 231,03 231,03 231,045 231,066 230,4 229,13 229,86 229,59 230,13 229,32 Đồ thị chung cho trờng hợp: 5.VÏ ®êng cong hiƯu st η = f ( β ) cos = 0,8 (điện cảm) Tìm giá trị MAX S dm cos ϕ β 25.10 3.0,8 η= = β S dm cos ϕ + β Pn + P0 β 25.10 3.0,8 + β 600 + 105 Khi η MAX th× η = η MAX dη nh vËy β = dβ P0 105 = =0,418 Pn 600 0,418.25.10 3.0,8 = 0,9755 = 0,418.25.10 3.0,8 + 0,418 2.600 + 105 Lập bảng giá trị ( , ) β η 0,2 0,4 0,6 0,8 1,2 0,968 0,975 0,974 0,97 0,966 0,961 Có đồ thị nh sau: 6.Mắc máy biến áp song song với máy có dung lợng Độ chênh lệch Un 10% a.Xác định tải máy S dm1 = S dm = 25 KVA Un2 % =1,1.Un1 % (v× 100% + 10% = 110%) β1 = S1 S S ; β1 = = S dm1 S dm1 S dm Mặt khác : U U n = = 1,1 n1 = 1,1 β U n1 U n1 S1 β = =1,1 (1) S2 Theo đề Sdm2 + Sdm1 = 2.Sdm = 2.25 = 50 KVA (2) Gi¶i (1),(2) ta cã: Sdm1 = 26,191 ; Sdm2 = 23,809 β1 = S1 26,191 = =1,04764 S dm1 25 β2 = S 23,809 = =0,95236 S dm1 25 b.Do cã β1 > Để cho không máy bị tải =1 Ta có công thức biến ®æi : β1 = S∑ S S  =1 U n1  dm1 + dm   U n1 U n  S ∑ = S dm1 + S dm U n1 = 25 + 25 47,727 KVA U n2 1,1 Dung lỵng thiÕt kÕ không đợc sử dụng triệt để : S = 2.S dm1 − S ∑ = 50 – 47,727 =2,273 KVA 7.Dùng máy biến áp làm nhiệm vụgiảm áp Đợc ghép song song với máy có dung lỵng Nhng lƯch ∆U = 5% Cho r»ng tổn hao ngắn mạch máy sau lớn máy trớc 10% Máy có S dmI = S dmII ; Un I % = Un II % Do ®Êu Y/Y0 _ 12 nªn U( 1) I = U( ) II ∆U = U ( ) I − U ( ) II = 5%.U ( ) I P( n ) II = 1,1.P( n ) I Ta cã : I CB I = ICB II = 5%U ( ) I ∆U = Z nI + Z nII Z nI + Z nII Quy đổi từ sơ cấp sang thứ cấp : r(n) I = rn 96,451 = = 0,154 Ω 25 k I2 x(n) I = xn 149,91 = = 0,24 Ω 25 k I2 1,1P( n ) I 1,1P( n ) I U (22 dmD ) II S dm r(n) II = = = )2 3.( I dmF ) 3.( 3.( S dm ) 3U ( dmD ) II P( n ) II = Z(n) II = 1,1P( n ) I (0,95) U (22 dmD ) II = 3.( S dm ) U ( n ) II I ( n ) II 1,1.600.(0,95) 230,94 3.(25.10 ) = 0,0169 Ω 2 U n % U ( n ) II U n % (0,95) U ( dmF ) II = = 100 I ( n ) II 100 S dm 2 U n % (0,95) U ( dmF ) II 4,5 (0,95) 230,94 = = = 0,085 c 100 S dm 100 25.10 x(n) II = z (2n ) II − r(2n ) II = 0,0866 − 0,0169 = 0,085 Ω Z(n ) I + Z (n) II = ( r(n) I + j x(n) I ) + ( r(n) II + j x(n) II ) = ( 0,154 + j.0,24) + ( 0,0169 + j.0,085) = 0,1709 + j 0,325 Ω ⇒ I CB I = ICB II = ∆U 5%.230,94 11,55 = = Z nI + Z nII 0,1709 + j.0,325 0,367.∠62,26 = 31,47∠ − 62,26 Nh vËy I CB I = ICB II = 31,47 A; gãc pha ϕ = - 62,26 8.Dùng máy biến áp làm nhiệm vụ tăng áp Đợc ghép song song với máy có dung lợng Nhng có tổ nối dây khác Có S dmI = S dmII ; Un I % = Un II % , k I = k II ; ICB = U Z nI + Z nII a.Điện áp d©y thø cÊp lƯch 30 ∆U =U ( dmF ) I [1 − ( cos 30 − j.sin 30) ] = 10.10 [1 − ( 0,866 − j.0,5) ] = 773,65 + j.2886,75 V Thay đổi đại lợng thứ cấp sơ cấp: Z(n ) I = Z (n) II = r(n) + j.x(n) = 96,451 + j.149,91 Ω ⇒ ICB = 773,65 + j.2886,75 2488,62∠74,997 = = 8,383∠17,254 2(96,451 + j149,91) 2.178,257∠57,243 V× MBA tăng áp nên k = k I cb 8,383 = = 8,383.k = 8,383 25 =209,575 A k' k' b.Dòng điện dây thứ cấp lệch 180 I( CB ) SO cap = ∆U = 2.U ( dmF ) I = ⇒ ICB = 2.10.10 = 11547 V 11547 11547 = = 32,389∠ − 57,243 2(96,451 + j149,91) 2.178,257∠57,243 I( CB ) SO cap = I cb 32,389 = = 32,389.k = 32,389 25 =809,725 A k' k' Máy điện không đồng 1.Vẽ sơ đồ khai triển dây quấn ba pha máy số n =1, bảng số Xác định hệ số dây quấn ứng sóng điều hoà bËc 1, , cđa d©y qn Ta cã số liệu kiểu dây quấn lớp đồng tâm mặt, m = số pha 2p = p = số đôi cực q =2 số rÃnh ( hay cạnh tác dụng ) đợc xét hình s.đ.đ Z = 2p.qm = 2.2.2.3 = 24 rÃnh đựoc xét sơ đồ dây quấn Vì rÃnh đặt cạnh bối dây, bối dây có cạnh tác dụng Z 24 nên với dây quấn lớp, có S = = = 12 sè bèi d©y 2 Sè bíc d©y y = τ = Z 24 = = ( bíc ®đ) 2p Cã y = β τ ⇒ β = α = p.360 = 2.360 = 30 Z 24 a =1 số mạch nhánh song song 10 11 sin(2.γ 30 / 2) π k nY = sin(1.γ ) vµ k rY = 2.sin(γ 30 / 2) Nh hệ số dây quấn bËc sãng k dqY = k nY k rY (+) t¹i sãng bËc cã γ =1 sin( 2.1.30 / 2) k dqY = k nY k rY = sin(1.1 π ) = 1,673 sin( 30 / ) (+) t¹i sãng bËc cã γ =5 sin( 2.5.30 / 2) k dqY = k nY k rY = sin(1.5 π ) = 0,2588 2.sin(5.30 / 2) (+) t¹i sãng bËc cã γ =7 sin( 2.7.30 / 2) k dqY = k nY k rY = sin(1.7 π ) = 0,2588 2.sin(7.30 / 2) 2.VÏ ®êng cong biĨu diƠn søc tõ ®éng nãi trªn có dòng điện pha đối xứng Trong phạm vi bíc cùc Khi I A = I MAX =1 ⇒ I B = I C = − Khi I A = I MIN = ⇒ I B = 1 vµ X = - ⇒ Y = Z = 2 3, I = vµ X = 3,Z= ⇒ Y= − − C 2 2 12 A Y A A Z Z B 1 2 A Z Z 1 2 − B − X C -1 − B − X -1 B − X X -1 -1 C − - 120 - Y 1 2 C Y Y 1 2 C − Y − A A A Z Z B 1 2 A Z Z 1 2 − B − X C -1 − B − X -1 B − X X -1 -1 C − Y Y 1 2 C Y C − − 1 2 14 - 121 - 14 Nguyễn Hoàng Hải Châu Bài tập dài máy điện, số thứ tự n = TĐH3 k51 Khi dòng điện biến đổi đợc chu Zkì T sức từ động quay đợc 2. không gian Vậy từ I A = c=1 đến I A = I MIN = T/4 ứng với thời điểm s.t.đ xê dịch đợc /2 không gian 3.Tần số dòng điện f r dây quấn roto động điện cho bảng Pđm=3kW, Uđm=380V, Iđm=6,15A, cos = 0,91, n1 =3000vßng/phót, pF = 0,02KW, pCo = 0,04KW, rm* = 0,6, xm* = 3,3, r1* = 0,037, r2* = 0,044, x1* = 0,09 , x2* = 0,1 Ta cã công thức tính tần số f r = f1 s r Trong s r hệ số trợt sóng bậc v n1r = n1 − n n1 vËy s r = =1 r (1 − s ) ± n1r r p.n1 3.3000 = =150HZ 60 60 Trong + tơng ứng với bậc Cßn “—“ øng víi sãng bËc 1,7 f1 = s1 = − 1(1 − s ) = s ⇒ f 21 = f1 s1 (+) BËc 1(r=1 ) s s1 1 0 0,05 0,05 f 21 150 7,5 s5 = − 5(1 − s ) = − 5s ⇒ f 21 = f1 s5 (+) BËc 1(r=1 ) s s5 1 0,05 5,75 f 21 150 900 862,5 (+) BËc 1(r=1 ) s7 = − 7(1 − s ) = s − ⇒ f 21 = f1 s7 - 16 - Nguyễn Hoàng Hải Châu Bài tập dài máy điện, số thứ tự n = s T§H3 – k51 s7 1 -6 0,05 - 5,65 f 21 150 -900 -847,5 4.Xác định đặc tính làm việc động điện Với sơ đồ thay thÕ nh sau Víi C1 = + Z1 X = + = v× X