Nhóm 1-Chương 8+9

BÀI TẬP KĨ THUẬT ĐIỆN NHÓM 1: CHƯƠNG + CHƯƠNG *Danh sách nhóm 1: Hồ Nguyệt Ánh Huỳnh Hải Âu Mai Văn Cầm Nguyễn Thị Kim Chung Lê Ngọc Danh Hồ Thị Ngọc Diễm Ngô Thị Đăng Lê Quốc Đạt Đặng Thị Hồng Điệp 10.Mai Thế Đoan 11.Võ Thị Thu Hà 12.Võ Thị Thúy Hằng 13.Bùi Thị Lý Hạnh 14.Lê Trương Mỹ Hậu 15.Hồ Huy Hoàng 16.Phan Bạch Hoàng 17.Nguyễn Thị Thu Hoằng Bài số 8.1: Một máy phát điện đồng ba pha cực ẩn, dây quấn stato nối sao, điện áp không tải Udo = 398,4 (V) Khi dòng điện tải I = (A), cosφ = 0.8 (chậm sau) điện áp Ud = 380 (V) Thông số dây quấn stato sau: Điện trở R ≈ 0, điện kháng tản Xt = Ω 0,2( ) Tính suất điện động máy phát khơng tải Tính điện kháng đồng Xđb điện kháng Xư Ėof jiXđb φ Ůf İ Giải: -Phương trình cân điện áp máy phát đồng cực ẩn: f = of - R – jXđb (1) -Xét lúc không tải R=0 , Xđb = Suy ra: (1) f =of => Uf = Eof Do dây quấn stato nối sao: Eof == = 230 (V) -Xét lúc có tải: -Từ đồ thị vecto ta có: IXđb = – Uf sinφ  Xđb = = = 2,83 ( Ω ) Xư = Xđb – Xt =2,83 – 0,2 = 2,63 ( Bài 8-2 Ω ) Một máy phát điện đồng ba pha cực ẩn có Sđm = 1500 kVA ;Uđm = 6600 V ; cosφđm = 0.8 ; dây quấn stato đấu sao, điện trở dây quấn stato R= 0.45 Ω ; điện kháng đồng Xđb = 6Ω a, Một tải có Ud = 6600V , cosφ = 0.8, tiêu thụ dịng điện định mức Tính dịng điện, cơng suất tác dụng phản kháng tải? b, Nếu cắt tải dịng điện kích từ chưa điều chỉnh giữ trị số lúc có tải trên, điện áp đầu cực máy phát bao nhiêu? Bài làm: a, Dòng điện định mức máy phát Iđm = = = 131.2 A Máy phát đấu điện áp pha máy phát Upđm = = = 3810 V Công suất tác dụng tải tiêu thụ Q = Uicos = = = 1200 kW Công suất phản khán tải tiêu thụ Q = UI.sinφ = Đồ thị vectơ vẽ hình bên b, Dựa vào đồ thị vectơ tính sức điện động pha E0 = 4370 V Điện áp dây đầu cực máy phát cắt tải : Udo = = 4370 = 7659 V = = Bài số 8.3 Một máy phát điện đồng ba pha cực ẩn đấu sao, Sđm= 10.000kVA; Uđm= ϕ 6,3kV; f=50Hz; cos đm=0,8; số đôi cực p = 2; điện trở dây quấn stato R=0,04Ω; điện kháng đồng Xtb=1Ω; tổn hao kích từ ∆Pkt=2%Pđm, tổn hao cơ, sắt từ phụ ∆Pcstf= 2,4%Pđm a) Tính tốc độ quay rơto, dịng điện định mức b) Tính cơng suất tác dụng phản kháng máy phát Công suất động sơ cấp kéo máy phát hiệu suất máy phát Bài giải a) Tốc độ quay rôto: n = n1 = 60 f p = 60.50 =1500 vg/ph Dòng điện định mức: Iđm = = = 916,5A b) Công suất tác dụng máy phát Pđm = Sđmcos ϕ đm = 8000kW Công suất phản kháng máy phát Qđm = Sđmsin ϕ đm = 10000.0,6 = 6000kVAr Tổn hao kích từ ∆Pkt = 0,02Pđm = 0,02 8000 = 160kW Tổng tổn hao cơ, sắt từ phụ ∆Pcstf = 0,024.Pđm = 0,024 8000 = 192kW Tổn hao điện trở dây quấn phần ứng ∆Pđ = 916,52 0,04 = 100,8 kW Công suất động sơ cấp kéo máy phát điện P1 = Pđm + ∆Pkt +∆Pcstf +∆Pđ = 8000 + 160 + 192+100,8 =8452,8kW Hiệu suất máy phát điện η= 0,946 Bài số 8.4 Hai máy phát điện đồng làm việc song song cung cấp điện cho hai tải: Tải 1: St1 = 5000kVA; cos Tải 2: St2 = 3000kVA ; cos ϕ1 ϕ2 = 0,8 = Máy phát thứ phát P1 = 4000kW, Q1 = 2500kVAr Tính cơng suất máy phát thứ hệ số cơng suất máy phát Bài giải: Ta có:cos = 0,8 sin= 0,6 cos = sin = Công suất tác dụng tải là: = + = 5000.0,8 + 3000.1= 7000 (kW) Công suất phản kháng tải: = += 5000.0,6 + = 3000 (kVAr) Công suất tác dụng máy phát 2: =- = 7000 – 4000 = 3000 (kV) Công suất phảng kháng máy phát 2: =-= 3000 - 2500 = 500 (kVAr) Hệ số công suất máy phát 1: = = = 0,848 Hệ số công suất máy phát 2: == = 0,986 Bài 8.5: Một động điện đòng ba pha đấu có thơng số =575 KW , =6000 V , η=0,95 , cos= 1, p=3, f=50Hz a) Tính mơmen quay định mức , dòng điện định mức b) Nếu mơmen cản 75% cơng suất phản kháng tối đa động bù cho mạng điện ? Muốn đạt điều phải làm nào? Bài giải: a) Tốc độ quay rôto: (v/p) Mơmen định mức : (Nm) Dịng điện định mức : (A) Công suất biểu kiến động : (kVA) b) Khi dịng điện định mức, cơng suất điện động tiêu thụ: 605 (kW) Khi dòng điện định mức, tổn hao động : Công suất động phát momen cản 75% định mức : 431 (kW) Động làm việc dòng điện định mức nên tổn hao công suất động không đổi = 30 kW Công suấ tác dụng động điện nhận mạng điện : 431+30=461 (kW) Cơng suất phản kháng động điện tạo ra: =391,8 (kVAr) Muốn tăng công suất phản kháng phải tăng dịng điện kích từ động Bài 8.6 Một nhà máy tiêu thụ công suất điện P1=700kW với cosφ = 0,7 Nhà máy có thêm tải với công suất 100kW Để kéo tải kết hợp nâng cao công suất cosφ người ta chọn động đồng có hiệu suất η = 0,88 Xác định công suất biểu kiến Sđm động đồng để nâng hệ số công suất nhà máy đạt 0,8 Bài giải: Công suất điện động đồng tiêu thụ Pđc = P 100 = = 113, η 0,88 ⇒ kW cosφ = 0,7 tgφ = 1,02 Cơng suất phản kháng trước có động đồng Qt = Pttgφ = 700 1,02 = 714 kVAr Khi có động đồng bộ, hệ số công suất nhà máy cosφ’ = 0,8; tgφ’=0,75 Công suất tác dụng nhà máy có động đồng P = Pt + Pđ = 700 + 113,6 = 813,6 kW Cơng suất phản kháng có động đồng Q = P.tgφ’=813,6.0,75 = 610 kVAr Công suất phản kháng động đồng Qđc = Q – Qt = 610 – 714 = -104 kVAr Dấu âm chứng tỏ động đồng phát công suất phản kháng Công suất biểu kiến động đồng Pđ2c + Qđ2c = 113, 62 + 1042 = 154 Sđc = Vậy phải chọn động có Sđm ≥ kVA 154 kVA Bài số 9-1 Một máy phát điện kích từ song song, cơng suất định mức Pđm = 25kW, điện áp định mức Uđm = 115V có thơng số sau: điện trở dây quấn kích từ song song Rkt = 12,5 Ω; điện trở dây quấn phần ứng Rư = 0,0238Ω, số đôi nhánh a = 2, số đôi cực từ p = 2, số dẫn N = 300, tốc độ quay n = 1300 vòng/ph a) Xác định suất điện động Eư từ thơng Φ b) Giả sử dịng điện kích từ khơng đổi, bỏ qua phản ứng phần ứng Xác định điện áp đầu cực máy dòng điện I = 80,8 A Bài giải a) Dòng điện định mức Iđm = = 217,4 A Dịng điện kích từ Ikt = 9,2 A Dòng điện phản ứng Iư = Iđm + Ikt = 217,4 + 9,2 = 226,6 A Sức điện điện động máy Eư = U + Iư Rư = 115 + 226,6 0,0238 = 120,4 V Từ thông Φ Φ 1,852.10-2 Wb b) Dòng điện phần ứng Iư = I + Ikt = 80,8 + 9,2 = 90 A Điện áp đầu máy phát U = Eư – Iư Rư = 120,4 – 90 0,0238 = 118,3 V Bài số 9.2 Một máy phát điện chiều kích từ song song, điện áp định mức Uđm =115V, cung cấp dòng điện It =98,3A cho tải Điện trở phần ứng Rư =0,0735, điện trở dây quấn kích từ song song Rkt =19 Tổn hao cơ, sắt từ phụ 4% công suất điện a) Xác định suất điện động Eư hiệu suất η máy chế độ tải b) Tính dịng điện ngắn mạch ngắn mạch hai đầu cực máy phát Cho biết từ thông dư bắng 3% từ thông máy chế độ tải trên, tốc độ máy không đổi Giải a) Dịng điện kích từ: Ikt = U 115 = = 6, 05 A Rkt 19 Dòng điện phần ứng: Iư = It + Ikt = 98,3+6,05=104,35A Sức điện động phần ứng: Eư = U +Iư.Rư =115+104,35.0,0735=122,7V Tổn hao dây quấn kích từ song song: ΔPkt = I2kt.Rkt =6,052.19=695W Tổn hao dây quấn phần ứng: ΔPư = I2ư.Rư = 104,352.0,0735=800,3W Tổn cao cơ, sắt từ phụ: ΔPcstp = 4%.P=0,04.115.98,3=452,2W Hiệu suất máy: 115.98,3 ∆P = 0,853 = η = P + ∆P 115.98,3 + 695 + 800 + 452 b) Khi ngắn mạch đầu cực, dòng điện ngắn mạch chạy dây quấn phần ứng: Eun Ru Iưn = Với Eưn = ke.n.Фưn = 0,03 ke.n Ф =0,03.Eư =0,03.122,7=3,7V Iưn = Eun 3, = = 50,3 A Ru 0, 0735 Bài 9.3 Một máy phát điện kích từ hỗn hợp, cơng suất định mức Pđm = 20kW, điện áp định mức 230V Điện trở mạch kích từ song song Rkt// = 71,87Ω, điện trở dây quấn phần ứng Rư = 0,098Ω, điện trở dây quấn kích từ nối tiếp Rnt = 0,04Ω, tổn hao cơ, sắt từ, phụ 4% công suất định mức Xác định sức điện động Eư Giải Dòng điện định mức máy phát Iđm = = = 87 (A) Dòng điện kích từ song song Ikt = = = 3,2 (A) Dòng điện phần ứng định mức = Iđm + Ikt = 87 + 3,2 = 90,2 (A) Sức điện động máy Eư Eư = Uđm + (Rư + Rnt) = 230 + 90,2(0,098 + 0,04) = 242,4 (V) Bài 9.4 Một động điện chiều công suất định mức Pđm = 1,5kW, điện áp định mức η Uđm = 220V; hiệu suất = 0,82; tốc độ n = 1500vg/ph Tính mơmen định mức, tổng tổn hao máy, dịng điện định mức Bài giải: Mơ men định mức = 9500 = 9550 1,5 1500 = 9,55 M.m Công suất điện cung cấp cho động P= Pdm η = = 1289,3 W Dòng điện định mức = P U = = 8,31 A Tổng tổn hao máy : ΔP = P –= 1892,3 – 1500 = 392,3 W Bài 9.5 Một động điện chiều kích từ hỗn hợp điện áp định mức Uđm =220V, dòng điện định mức Iđm = 502A, hiệu suất định mức =0,905, điện trở dây quấn kích từ song song Rkt// =50Ω, tổn hao cơ, sắt từ phụ 4136W Tính cơng suất điện động tiêu thụ, công suất động tiêu thụ, tổng tổn hao điên trở phần ứng , điện trở kích từ nối tiếp dây quấn cực từ phụ Bài làm Công suất điện động tiêu thụ: P1 =Uđm.Iđm =220.502=110,44(kW) Công suất định mức động tiêu thụ: Pđm=P1.η=110,44.0,905=100(kW) Tổn hao điện trở kích từ song song: ΔPkt//= Pkt//.I2 kt=50.()2=968(W) Tổn hao động : ΔP= P1- Pđm=110,44-100= 10,44(kW) Tổn hao điện trở phần ứng,kích từ nối tiếp dây quấn cực từ phụ: ΔPư,nt,f= ΔP - ΔPc,st,f - ΔPkt//=10440-4136-968=5336(W) Bài 9.6 Một động điện chiều kích từ hỗn hợp, điện áp định mức điện định mức I dm = 94 A , điện trở dây quấn kích từ song song dây quấn phần ứng kích từ nối tiếp Ru + Rnt = 0,17Ω U dm = 220V Rkt // = 338Ω , dòng , điện trở , số đôi nhánh a=1, số đôi cực từ p=2, số dẫn N=372, tốc độ n= 1100 vịng/ph Tính sức điên động φ Eu ( động gọi sức phản điện), từ thông , công suất điện từ, momen điện từ Giải: I kt // = Dịng điện kích từ song song: Dòng điện phần ứng : Sức điện động φ Eu φ= Từ thông : : I u = I dm − I kt // = 94 − 0.65 = 93,35( A) Eu = U − I u ( Ru + Rnt ) = 220 − 93,35.0,17 = 204(V ) 60a.E u 60.1.204 = = 1,49.10 − pNn 2.372.1100 Công suất điện từ : Momen điện từ: Pdt 19043.60 = = 165( Nm) ω 2π 1100 ω= Trong tốc độ góc (Wb) Pdt = Eu I u = 204.93,35 = 19,043 M dt = Bài số 9.7 U dm 220 = = 0,65( A) Rkt // 338 2πn 200π 1100 = 60 60 (rad/s) (kW) Một động điện kích từ nối tiếp, điện áp định mức Uđm = 110V, dòng điện định mức Iđm = 26,6A Điện trở phần ứng điện trở dây quấn kích từ nối tiếp Rư + Rnt = 0,282Ω Tính dịng điện mở máy trực tiếp Tính điện trở mở máy để để dòng điện mở máy lần dòng điện định mức Giải: a) Sức điện động phần ứng Eư = U – Iư (Rư + Rnt) = 110 – 26,6 0,282 = 102,5V Công suất điện từ Pđt = EưIư = 102,5 26,6 = 2726,5W Mômen điện từ Pdt = 2726,5.60 = ω 2π 1500 Mđt = 17,35Nm Trong ω 2π 1500 rad / s 60 = b) Dòng điện mở máy trực tiếp 110 = 390 A 0, 282 Imở = = Dịng điện mở máy có điện trở mở máy Imở = = 2Iđm Rmở = 110 − 0, 282 = 1, 78Ω 26, 6.2 Bài 9.8 Một động điện chiều kích từ song song, công suất định mức Uđm = 220V, η = 0,86 hiệu suất ,tốc độ định mức n = 2250 vg/ph, dịng điện kích từ định mức Ikt = 2,26 A,điện trở phần ứng Rư = 0,178 Ω Tính dịng điện mở máy trực tiếp Để giảm dòng điện mở máy xuống lần dịng điện định mức, tính điện trở mở máy Rmm Bài giải: Công suất điện động tiêu thụ: P1 = = = 11,628 kW Dòng điện định mức: Iđm = = = 52,85 A Dòng điện mở máy trực tiếp: Imm = Ikt + = 2,26 + = 1238 A Dòng điện mở máy có biến trở mở máy: Imm = Ikt + Từ đó: Rmm = = 2Iđm = 2Iđm – Ikt = 52,8 – 2,28 = 103,44 A – 0,178 = 1,96 Ω Bài số 9.9 Một động điện chiều kích từ song song Pđm =12 kW, điện áp định mức Uđm =220 V, tốc độ định mức nđm =685 vòng/phút, dòng điện Iđm = 64 A, dịng điện kích từ định mức Iktđm = 2A, điện trở phần ứng Rư =0,281 Ω.Động kéo tải có mô men cản không đổi.Để giảm tốc độ động cơ, người ta dùng hai phương pháp sau: a) Thêm điện trở phụ Rp= 0,7 Ω vào mạch phần ứng.tính tốc độ hiệu suất động tình trạng b)Giảm điện áp đặt vào động cơ.Tính tốc độ hiệu suất lúc U= 176,6 V.Có nhận xét hiệu suất hai phương pháp sử dụng Giả thiết bỏ qua tổn hao phụ, hai trường hợp giữu từ thông không đổi Bài làm Mơmen hữu ích trục: Mđm = = 9550 = 167,3 Nm Dòng điện phần ứng định mức Iưđm = Iđm – Ikt = 64 – = 62 A Suất điện động phần ứng định mức Eưđm = Uđm – Iưđm Rư = 220 – 62 0,281 = 202,6 V a) Bỏ qua tổn hao phụ, mô men trục mô men điện từ, nghĩa là: Mc = Mđt = kM Φ Iư = khơng đổi , Φ khơng đổi, dịng điện phản ứng Iư khơng đổi Khi thêm điện trở phụ Rp, suất điện động Eư bằng: Eư = Uđm – Iưđm (Rư + Rp ) = 220 – 62 (0,281+ 0,7) = 159,2 V Vì từ thông Φ không đối sức điện động tỷ lệ với tốc độ ta có quan hệ: = Tốc độ động điện n = = = 538vg/ph Công suất hữu ích P2 = M = 167,3.2 = 9,425 kW Công suất động tiêu thụ P1 = UI = 220.64 =14080 W Hiệu suất động trường hợp η= = = 0,67 b) Khi điện áp đặt vào động U = 176,6 V sức điện động phần ứng Eư = Uư - Iư Rư = 176,6 – 62.0,281 =159,2 V Tốc độ động điện n= = = 538 vg/ph Công suất động điện tiêu thụ P1 = UI = 176,6 64 = 11,302 kW Cơng suất hữu ích P2 = Mɷ = 167,3 = 9,425 kW Hiệu suất động η= P2 P1 = =0,834 So sánh trường hợp b với a,thấy phương pháp dùng biến trở mắc vào mạch phần ứng có hiệu suất thấp nhiều so với phương pháp giảm điện áp đặt vào động Bài 9.10 Một máy phát điện chiều kích từ song song, công suất định mức Pđm =7,5 kW, điện áp định mức Uđm=230V , tốc độ định mức nđm=1450 vg/ph; điện trở mạch phần ứng Rư=0,54Ω, điệntrở mạch kích từ sng song Rkt=191,7Ω, điện áp rơi chổi than 2V Máy phát sử dụng chế độ động U=220V, quay với tốc độ n=1162vg/ph η hiệu suất = 0,825 Xác định công suất điện động tiêu thụ,cơng suất hữu ích trục Giải: Ở chế độ máy phát: Dòng điện phát ra: Iđmp = = Dòng điện kích từ máy phát: = 32,6 (A) Iktp = = 1,2 (A) Dòng điện phần ứng máy phát: Iưp= Iđmp + Iktp =32,6 + 1,2 = 33,8 (A) Sức điện động máy phát: Eưp= Uđm + Iư Rư + = 230 + 33,8 0,54 +2 = 250,25 (V) Ở chế độ động điện: Vì từ thơng φ chế độ nhau, sức điện động tỷ lệ với tốc độ Sức điện động phần ứng động cơ: Eưđ = Eưp = 250,25 = 200,5 (V) Dòng điện phần ứng động cơ: Iưđ = = Dòng điện động tiêu thụ: Iđ = Iư + Ikt = 32,4 +1,2 = 33,6 (A) Công suất điện động tiêu thụ: P1đ = U Iđ = 220 33,6 = 7932 (W) Cơng suất hữu ích động P2đ = P1đ = 7392 0,825 = 6100 (W) = 32,4 (A)