Bài tập bộ môn máy điện - máy điện không đồng bộ 3 pha

Phần A: máy điện không đồng bộ 3 pha TÓM TẮT SƠ LƯỢC VỀ LÝ THUYẾT: I. QUAN HỆ ĐIỆN TỪ: II. CÔNG SUẤT TRONG ĐỘNG CƠ ĐIỆN KĐB BA PHA: (5 bài tập có hướng dẫn trả lời) III. MOMENT ĐIỆN TỪ: (4 b

CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP BỘ MÔN MÁY ĐIỆN SVTH: Vương Văn Hùng Trường :CĐ- KT-KT-CN II Trang-1 PHẦN A : MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA TÓM TẮT SƠ LƯỢC VỀ LÝ THUYẾT: I. QUAN HỆ ĐIỆN TỪ: 1) Phương trình điện áp khi Rotor đứng yên:( n = o , s = 1 ) : ¾ Sức điện động pha dây quấn Stator: max111144,4φxxxfxdqΚΝ=Ε ¾ Sức điện động pha dây quấn rotor: max222244,4φxxxfxdqΚΝ=Ε Với f2 = s.f = f ¾ Hệ số quy đổi dòng điện : 122.221.11ΙΙ=ΚΝΚΝ=Κdqdqixxmxxm ¾ Hệ số quy đổi dòng điện : 212.21.1ΕΕ=ΚΝΚΝ=ΚΕdqdqxx ¾ Dòng điện Rotor quy đổi về Stator: 122Ι=ΚΙ=Ι′i ¾ Sức điện động Rotor quy đổi về Stator: 122Ε=ΕΚ=Ε′Εx ¾ Điện trở roto quy đổi về stator: 22xRxRiΚΚ=′Ε ¾ Điện kháng roto quy đổi về stator: CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP BỘ MÔN MÁY ĐIỆN SVTH: Vương Văn Hùng Trường :CĐ- KT-KT-CN II Trang-2 22xXxXiΚΚ=′Ε ¾ Dòng điện Rotor lúc đứng yên : 222222XR +Ε=Ι 2) Phương trình điện áp khi rotor quay ( 10 .,0 <<≠ sn ): ¾ Sức điện động pha dây quấn Stator: max111144,4φxxxfxdqΚΝ=Ε ¾ Sức điện động pha dây quấn rotor: 2max222.2.44,4 Ε=ΚΝ=Ε sxxxfxsxdqSφ Với f2.S = s.f2 ¾ Dòng điện Rotor lúc quay : ()222222.222.22SxXRSxXRSS+Ε=+Ε=Ι ¾ 3) II. CÔNG SUẤT TRONG ĐỘNG CƠ ĐIỆN KĐB BA PHA: 1) Cấu trúc về công suất trong đcơ điện KĐB 3 pha: 1.CUΔΡ feΔΡ 2.CUΔΡ FMSCO ΔΡ 1.Ρ 2Ρ 1.Ρ 1.Ρ DT.Ρ COΡ CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP BỘ MÔN MÁY ĐIỆN SVTH: Vương Văn Hùng Trường :CĐ- KT-KT-CN II Trang-3 2) Các công thức cơ bản : ¾ Công suất điện tiêu thụ của động cơ : ϕϕxCosxxUxCosxxUddff11.1.1133Ι=Ι=Ρ ¾ Công suất phản kháng của động cơ: ϕϕxSinxxUxSinxxUQddff11.1.133Ι=Ι= ¾ Tổn hao đồng dây quấn Stator: 2211.3Ι=ΔΡ xxRCU ¾ Tổn hao đồng dây quấn Rotor: 2222222.33Ι′′=Ι=ΔΡ xRxxxRCU ¾ Tổn hao sắt từ : 213OfexxR Ι=ΔΡ ¾ Công suất điện từ : MSFCOCUfeCUdt .2.21.1ΔΡ+ΔΡ+Ρ=ΔΡ−ΔΡ−Ρ=Ρ Hoặc : SCUdt2.ΔΡ=Ρ với S : là hệ số trượt. ¾ Công suất phần cơ của đcơ: dtCUdtCOS Ρ−=ΔΡ−Ρ=Ρ)1(2. ¾ Công suất cơ có ích ( công suất định mức ) của đcơ: MSFCOCUdtdm .2.12ΔΡ−ΔΡ−Ρ=ΔΡ−Ρ=Ρ=Ρ Hoặc 22xMΩ=Ρ Với : 60.2 nπ=Ω là tốc độ góc quay của Rotor CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP BỘ MÔN MÁY ĐIỆN SVTH: Vương Văn Hùng Trường :CĐ- KT-KT-CN II Trang-4 M2 là moment quay , moment định mức của đcơ. ¾ Hiệu suất của động cơ: 12ΡΡ=η ¾ Hệ số tải : dmtaitaiΙΙ=Κ ntaiOxΡΚ+Ρ+ΡΡ=⇒22η Với MSFCOfeO .ΔΡ+ΔΡ=Ρ là tổn hao không tải. 2.1. CUCUnΔΡ+ΔΡ=Ρ BÀI TẬP Bài 1: Một động cơ không đồng bộ 3 pha quay với tốc độ: n = 860 vòng/phút.được nối vào nguồn điện có f = 60 HZ, 2p = 8. Tính hệ số trượt , tần số dòng điện của Roto, tốc độ trượt của động cơ. HD: ¾ Tốc độ quay của từ trường ( tốc độ đồng bộ ): )/(90046060601phutvongxpfn === ¾ Hệ số trượt : 044,090086090011=−=−=nnns ¾ Tần số dòng điện của Roto lúc quay: ZHxSxff64,260044,02=== CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP BỘ MÔN MÁY ĐIỆN SVTH: Vương Văn Hùng Trường :CĐ- KT-KT-CN II Trang-5 ¾ Tốc độ trượt của ĐC: )/(4096090012phutvongnnn =−=−= ------------------------------------------------------------------------------ Bài 2: Một đcơ KĐB 3 pha Roto dây quấn được nối vào nguồn có:Ud = 220V, f= 50HZ , 2p = 4, Stator đấu tam giác. Khi Roto quay n= 1425vòng/phút, Tính hệ số trượt, f2 , E2 lúc quay và lúc đứng yên. Biết 100240Ν=Ν , 21 dqdqΚ=Κ,cho rằng VUf22011=≈Ε. HD: ¾ Tốc độ từ trường: )/(150025060601phutvongxpfn === ¾ Hệ số trượt: 05,015001425150011=−=−=nnns ¾ Tần số dòng điện lúc quay: ZHxSxff5,25005,02=== ¾ Hệ số quy đổi sức điện động: 5,240100212211==ΝΝ=ΚΝΚΝ=Κdqdqexx ¾ Sức điện động pha roto lúc đứng yên: VUEEUEEeffe885,2220122121==Κ=⇒≈=Κ ¾ Sức điện động pha roto lúc quay: VxSxS4,48805,022==Ε=Ε CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP BỘ MÔN MÁY ĐIỆN SVTH: Vương Văn Hùng Trường :CĐ- KT-KT-CN II Trang-6 Bài 3 : Một đcơ KĐB 3 pha Roto dây quấn có N1= 96 vòng. N2= 80 vòng, 94,01=Κdq, 957,02=Κdq, Ζ= Hf50, wb02,0max=φ, tốc độ đồng bộ n1 = 1000 vòng/phút. a/ Tính sức điện động pha cảm ứng của dây quấy roto và stator ( E1 , E2 ) lúc quay với tốc độ n = 950 vòng/phút, và lúc đứng yên. b/ Tính tần số dòng điện roto trong 2 trường hợp trên. c/ Tính dòng điện roto trong 2 trường hợp trên , Biết Ω=06,02R, Ω=1,02X. HD: a/ ¾ Sức điện động pha cảm ứng của dây quấn stator: VxxxxxxfxxEdq40002,094,0509644,444,4max111==ΚΝ=φ ¾ Sức điện động pha cảm ứng của dây quấn Roto lúc đứng yên: VxxxxxxfxxEdq34002,0957,0508044,444,4max222==ΚΝ=φ ¾ Hệ số trượt: 05,01000950100011=−=−=nnns ¾ Sức điện động pha cảm ứng của dây quấn Roto lúc quay: )(1734005,022VxSxEES=== b/ Vì lúc đứng yên 10 =⇒= Sn Nên: ZHfSxff502=== ¾ Tần số dòng điện lúc quay: ZHxSxff5,25005,02=== CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP BỘ MÔN MÁY ĐIỆN SVTH: Vương Văn Hùng Trường :CĐ- KT-KT-CN II Trang-7 c/ ¾ Dòng điện roto lúc đứng yên: AXRE29151,006,034022222222=+=+=Ι ¾ Dòng điện roto lúc quay: AxSxXRSxEXRESS282)1,005,0(06,017)(2222222222222=+=+=+=Ι ------------------------------------------------------------------------------- Bài 4 : Một đcơ KĐB 3 pha roto dây quấn có : 2p = 6, Ω=01,02R, được nối vào nguồn điện có Ud = 400 V, Ζ= Hf50. Stator đấu tam giác, khi roto quay với n = 970 vòng/phút , thì dòng điện roto đo được I2 = 240A. Tính : a/ điện kháng roto lúc quay và lúc đứng yên : X2 , X2S ? b/ tính điện trở và điện kháng của roto quy đổi về stator :2R′ , 2X′ ? biết ieΚ=Κ ( bỏ qua tổng trở dây quấn ). HD: ¾ Tốc độ từ trường: )/(100035060601phutvongxpfn === ¾ Hệ số trượt: 03,01000970100011=−=−=nnns a/ ¾ Điện kháng roto lúc đứng yên: Ω=−=−Ι=⇒+=Ι 818,001,0)240212()(22222222222222REXXRE ¾ Điện kháng roto lúc quay: )(0245,0818,003,022VxSxEES=== CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP BỘ MÔN MÁY ĐIỆN SVTH: Vương Văn Hùng Trường :CĐ- KT-KT-CN II Trang-8 b/ ¾ Hệ số quy đổi sức điện động: 88,1212400212121===≈=ΚEUEUEEdfe ¾ Điện trở roto quy đổi về stator: Ω==ΚΚ=′035,001,0188,0222xxRxRie ¾ Điện kháng roto quy đổi về stator: Ω==ΚΚ=′89,2818,0188,0222xxXxXie ------------------------------------------------------------------------------------- Bài 5: Một đcơ KĐB 3 pha roto dây quấn có : p = 2, hệ số quy đổi 2=Κ=Κie, điện trở và điện kháng của roto lúc đứng yên: Ω= 2,02R, Ω= 6,32X.động cơ có stator đấu sao,và được nối vào nguồn Ud = 380 V, Ζ= Hf 50.cho rằng E1f = U1f , 21CUCUΔΡ=ΔΡ , Wfe145=ΔΡ, Wcomsf145=ΔΡ, s = 0,05. Tính: dòng điện roto lúc quay? ,công suất có ích P2? , hiệu suất của động cơ? HD: a/ ¾ Sức điện động pha của roto lúc đứng yên: Ta có: VxxEUUEEUEEdeffe11023380321122121===Κ=⇒≈=Κ ¾ Dòng điện roto lúc quay: AxxSxXRSxEXRESS4,20)6,305,0(2,011005.0)(2222222222222=+=+=+=Ι ¾ Tổn hao đồng dây quấn roto WxxxxRCU2504,202,03322222==Ι=ΔΡ ¾ Công suất điện từ: )(500005,02502WsCUdt==ΔΡ=Ρ CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP BỘ MÔN MÁY ĐIỆN SVTH: Vương Văn Hùng Trường :CĐ- KT-KT-CN II Trang-9 ¾ Công suất có ích của động cơ: )(4650145250500022WcomsfCUdt=−−=ΔΡ−ΔΡ−Ρ=Ρ ¾ Hiệu suất của động cơ: 85,014514525046504650212222=+++=ΔΡ+ΔΡ+ΔΡ+ΔΡ+ΡΡ=ΔΡ+ΡΡ=COmsffeCUCUη III. MOMENT ĐIỆN TỪ: Ta có : OdtMMM +=2 (1) Moment không tải : ΩΔΡ+ΔΡ=MSFCOOM (2) Momet quay của đcơ: ΩΡ=22M (3) Từ (1) , (2), (3) ta suy ra : ΩΡ=ΩΡ+ΔΡ+ΔΡ=COMSFCOdtM2 Mặt khác moment điện từ : 1ΩΡ=dtdtM với pfn.260.21ππ==Ω là tốc độ góc của từ trường , p là số cực từ. ¾ Quan hệ công suất và moment điện từ : Ta có : SxRxSxxRSCUdt2222222.33 Ι′′=Ι=ΔΡ=Ρ (1) CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP BỘ MÔN MÁY ĐIỆN SVTH: Vương Văn Hùng Trường :CĐ- KT-KT-CN II Trang-10 ¾ Dòng điện Rotor quy đổi về stator lúc quay: ()221221.12XXSRRUf′++⎟⎠⎞⎜⎝⎛′+=Ι′ (2) Từ (1) và (2) ta có: ()⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡′++⎟⎠⎞⎜⎝⎛′+′=Ρ2212212.123XXSRRxUSRxfdt ¾ Moment điện từ: ()⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡′++⎟⎠⎞⎜⎝⎛′+′=221221212.23XXSRRfxxPxUSRxMfdtπ ¾ Muốn tìm moment cực đại ta lấy đạo hàm 0=SMdd Ta có hệ số trượt tới hạn : 212XXRSth′+′= ¾ Moment cực đại : ()()[]2112.12212112,1.23.23XXRfxxPxUXXRRfxxPxUMffMAX′++=⎥⎦⎤⎢⎣⎡′+++=ππ Với p là số cực từ. [...]... ) (6 ,34 4 75014 ,33 604,27054 .2 60 22 mN xx x n x M == Ρ = Ω Ρ = π CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP BỘ MÔN MÁY ĐIỆN SVTH: Vương Văn Hùng Trường :C - KT-KT-CN II Trang-11 BÀI TẬP VÍ DỤ Bài 6: Một đcơ KĐB 3 pha có 2p = 4, Ω= 53, 0 1 R , Ζ = Hf 50 , P 1 =8500W, I 1dm = 15A , feCU ΔΡ=ΔΡ .2 1 . Tính moment điện từ : M dt ? HD: ¾ Tổn hao đồng dây quấn stator: WxxxxR CU 7 ,35 715 53, 033 22 111 ==Ι=ΔΡ ... NGHIỆP BỘ MÔN MÁY ĐIỆN SVTH: Vương Văn Hùng Trường :C - KT-KT-CN II Trang -3 5 Bài 22: Một Đcơ đồng bộ 3 pha đấu tam giác có các số liệu sau: U 1dm = 415V, 2p = 8 , , Ω= 5,0 U R , W KTComsf .2000 . =ΔΡ , 7,0cos = ϕ , Ζ = Hf 50 , dòng điện pha phần ứng A Uf 5 ,35 =Ι . Tính : Dịng điện dây phần ứng? P 1 ? ? =ΔΡ ? = η ? 2 =M HD: ¾ Dịng điện dây của phần ứng: Axx UfUd .5,615 ,35 33 ==Ι=Ι ... dịng điện của Roto lúc quay: Z HxSxff 64,260044,0 2 === CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP BỘ MÔN MÁY ĐIỆN SVTH: Vương Văn Hùng Trường :C - KT-KT-CN II Trang -3 3 a/ ¾ Cơng suất biểu kiến của máy phát: KVAQS jQPSjS .39 0 530 002500 30 02500 2222 =+=+Ρ=⇒ +=⇔+= ¾ Dịng điện định mức cấp cho tải khi chưa có bù: A xxU S dm dm dm 35 8 3, 63 3905 3 ===Ι ¾ Hệ số cơng st khi chưa bù: 64,0 39 05 2500 == Ρ = S Cos ϕ ... W ffecoKTKTNTUCU . 538 64 136 96810490 // =−−=ΔΡ−ΔΡ−ΔΡ=ΔΡ Bài 29: Một đcơ DC ktừ hỗn hợp có : U dm = 220V, Ω= 33 8 // KT R , () Ω=+ 17,0 KTNTU RR , A dm .94=Ι ,. 1= a , 2=p , 37 2= N , )/.(1100 pvn = . Tính : : E Ư ? , ?= φ , P dt = ? M dt = ? HD: CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP BỘ MÔN MÁY ĐIỆN SVTH: Vương Văn Hùng Trường :C - KT-KT-CN II Trang -3 4 Bài 21: Hai máy phát điện đồng bộ làm việc... CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP BỘ MÔN MÁY ĐIỆN SVTH: Vương Văn Hùng Trường :C - KT-KT-CN II Trang-15 IV. MỞ MÁY ĐỘNG CƠ ĐIỆN KĐB BA PHA: 1) Mở máy trực tiếp : Khi mở máy ta có n = o , s = 1 ¾ Dịng điện pha mở máy của Stator khi mở máy trực tiếp: ()( ) 2 21 2 21 .1 1 XXRR U f TTMOf ′ ++ ′ + =Ι ¾ Moment mở máy khi mở máy trực tiếp: ()( ) 2 21 2 21 2 12 .2 3 XXRRfx xPxURx M f TTMO ′ ++ ′ + ′ = π ... hao của dây đồng : () ( ) KWxxRRxx Uddm .976,74045,015, 035 833 22 =+=+Ι=ΔΡ b/ ¾ Tổng cơng suất biểy kiến khi có bù: KVAjjSSS BU .2 530 300 030 30002500 =−++=+= ′ ¾ Dịng điện khi có bù: A xxU S dm 232 3, 63 2 530 3 == ′ =Ι ′ ¾ Tổng tổn hao của dây đồng khi có bù : () ( ) KWxxRRxx Ud .976,74045,015,0 232 33 22 =+=+Ι ′ =ΔΡ ¾ Cơng suất phản kháng khi có bù với 1 = ′ ϕ Cos 03 1 = ′ Ι ′ = ϕ xSinxxUQ d ... () ()() 2 21 2 21 2 12 .2 3 XXRRRfx xPxURRx M MO fMO BTMO ′ ++ ′ + ′ + ′ + ′ = π Với p là số cực từ. CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP BỘ MÔN MÁY ĐIỆN SVTH: Vương Văn Hùng Trường :C - KT-KT-CN II Trang-14 )(459588,017,1 438 03 133 2 1 2 111 KVARxxxQ CosxxxUxSinxxUQ ddd =−=⇒ −Ι=Ι= ϕϕ ¾ Tổn hao đồng dây quấn stator: WxxxxR CU 8,4 537 ,147, 033 22 111 ==Ι=ΔΡ ¾ Cơng suất điện từ: )(78552147,4 537 ,8522 11 W feCUdt =−−=ΔΡ−ΔΡ−Ρ=Ρ ... () () [] 211 2 .1 2 21 2 11 2 ,1 .2 3 .2 3 XXRfx xPxU XXRRfx xPxU M ff MAX ′ ++ = ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ ′ +++ = π π Với p là số cực từ. CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP BỘ MÔN MÁY ĐIỆN SVTH: Vương Văn Hùng Trường :C - KT-KT-CN II Trang-16 3) Các phương pháp mở máy động cơ Rotor lồng sóc: ¾ Mở máy khi dùng điện kháng nối tiếp vào mạch Stator: Nếu điện áp đặt vào stator giảm K lần , thì dịng điện mở máy sẽ giảm K lần , và Moment mở máy. .. b/ ¾ Dịng điện mở máy trực tiếp: Ta có : Axx dmmoTT 2855,4766 ==Ι=Ι ¾ Momet định mức của đcơ: ).(92 145014 ,33 6014000 .2 60 2 mN xx x n x M dm dm == Ρ = Ω Ρ = π CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP BỘ MÔN MÁY ĐIỆN SVTH: Vương Văn Hùng Trường :C - KT-KT-CN II Trang-17 Với 3 1 d f U U = ¾ Tổn hao đồng dây quấn Rotor: WxxxRx CU 4206 ,38 094, 033 22 222 ==Ι ′′ =ΔΡ ¾ Cơng suất điện từ: ... cơ 1. Ρ điện 1. Ρ DT . Ρ CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP BỘ MÔN MÁY ĐIỆN SVTH: Vương Văn Hùng Trường :C - KT-KT-CN II Trang-45 A R U KT dm KT .05,6 19 115 ===Ι ¾ Dịng điện phần ứng: Ta có : A KTtU .35 ,10405, 63, 98 =+=Ι+Ι=Ι ¾ Sức điện động phần ứng : Ta có: VxxRUxREU UUUUUU .67,1220 735 , 035 ,104115 =+=Ι+=Ε⇒Ι−= ¾ Cơng suất định mức của máy phát: WxxU dmtdm .5,1 130 411 53, 98 2 ==Ι=Ρ=Ρ . của đcơ: ).( 131 97014 ,33 60 133 00.26022mNxxxnxM ==Ρ=ΩΡ=π -- -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - CHUYÊN ĐỀ. Ω==ΚΚ=′89,2818,0188,0222xxXxXie -- -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- Bài 5: Một đcơ KĐB 3 pha roto dây quấn có :