ĐỀ THI VÀ ĐÁP ÁN MÔN BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG ĐIỆN CƠ

ĐỀ THI (cuối học kỳ) Môn thi: BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG ĐIỆN CƠ Ngày thi: Ký tên 04/6/2014 Thời gian thi: 90 phút (Sinh viên phép sử dụng tài liệu riêng mình) Họ & tên SV: MSSV: Bài Một máy phát đồng pha, 2750 kVA, nối Y, 50 Hz, 400 V, 10 cực, có điện kháng đồng 0,05 Ω/pha Dòng điện kích từ điều chỉnh cho điện áp đầu cực máy không tải 440 V Bỏ qua điện trở dây quấn phần ứng Hãy xác định: a) Góc cơng suất δ, máy phát cung cấp cho tải 2000 kW, điện áp định mức (1 đ) b) Mômen tương ứng động sơ cấp, hệ số công suất tải (1 đ) c) Dòng điện kích từ phải thay đổi (so với câu a)) để điện áp đầu cực máy phát cũ, tải lúc 1000 kW, với hệ số cơng suất cũ Xem mạch từ máy hoạt động chế độ tuyến tính (1,5 đ) Bài Một động không đồng pha, nối Y, 50 Hz, 400 V, cực, có tham số mạch tương đương pha xác sau: Ra = 0,8 Ω; xls = 0,6 Ω; xlr′ = 0,6 Ω; x M = 29 Ω; Rr′ = 0,3 Ω Tổng tổn hao ma sát lõi thép 750 W coi không đổi động vận hành bình thường Động cung cấp điện áp định mức tần số định mức a) Nếu bỏ qua tổn hao ma sát lõi thép động cơ, xác định dòng điện khơng tải hệ số công suất không tải động (1 đ) b) Tốc độ định mức động nđm = 970 vòng/phút, tính dòng điện định mức, cơng suất định mức hiệu suất định mức động (1,5 đ) c) Xác định tốc độ ứng với mômen điện từ cực đại, giá trị mômen cực đại (1 đ) Bài Một động DC kích từ độc lập 18 kW, 110 V, 4400 vòng/phút, có dòng điện kích từ điều chỉnh để tạo từ thông ứng với điều kiện định mức Động có điện trở phần ứng Ra = 17 mΩ Khi không tải, phần ứng động tiêu thụ dòng điện 7,45 A Giả sử tổng tổn hao quay tổn hao lõi thép không đổi điều kiện hoạt động từ không tải đến định mức Động làm việc điện áp định mức a) Xác định dòng điện phần ứng định mức (1 đ) b) Xác định tốc độ không tải động (1 đ) c) Xác định giá trị điện trở thêm vào mạch phần ứng, để hạn chế dòng điện mở máy có giá trị tối đa lần dòng điện định mức (1 đ) HẾT Đáp án: Bài 1: a) Với công suất ngõ vào (bằng công suất ngõ ra) 2000 kW, điện áp pha = 230,9 V, điện áp cảm ứng pha = 254 V, điện kháng đồng = 0,05 Ω, ta có: sin (δ ) = 0,5682 , δ = 34,62° b) Mômen xác định từ công suất ngõ vào tốc độ máy phát: T e = 31831 N.m Vectơ pha dòng điện xác định từ vectơ pha điện áp cảm ứng pha vectơ pha điện áp pha, từ suy E − Va hệ số công suất tải: I a = ar = 2920∠8,63° A jxs PF = 0,9887 sớm c) Vectơ pha dòng điện lúc có độ dài nửa so với ban đầu, với góc pha khơng đổi Từ tính điện áp cảm ứng mới: Ear = 231,5 V Do đó, dòng điện kích từ so với giá trị ban đầu (ứng với Ear 254 V) có giá trị 91,14% p = 5; f = 50; xs = 0.05; Ef = 440/sqrt(3); Uf = 400/sqrt(3); % a) P = 2e6; sin_delta = P*xs/(3*Uf*Ef) delta = asind(sin_delta) % b) wm = 2*pi*f/p Te = P/wm Ia = (Ef*exp(1i*asin(sin_delta)) - Uf)/(1i*xs) abs_Ia = abs(Ia) angle_Ia = angle(Ia)*180/pi phi = angle(Ia)*180/pi PF = cosd(phi) % c) P = 1e6; % Ia = P/(3*Uf*PF)*exp(1i*angle(Ia)) Ia = Ia/2 Ea = Uf + 1i*xs*Ia abs(Ea) angle(Ea)*180/pi Ir_ratio = abs(Ea)/Ef Bài 2: a) Tổng trở tương đương không tải: Z10 = 0,8 + j 29,6 = 29,61∠88,45° Ω Dòng điện khơng tải: I10 = 7,8∠ − 88,45° A Hệ số công suất không tải: PF0 = 0,027 trễ (hệ số công suất động không tải thấp) b) s = 0,03, tổng trở tương đương mạch rôto nhánh từ hóa: Z ab = 8,615 + j 3,498 Ω Dòng điện ngõ vào động (dòng điện định mức) tương ứng: I1dm = 22,49∠ − 23,52° A (như dòng điện khơng tải khoảng 35% dòng điện định mức) Cơng suất ngõ vào định mức động (sẽ dùng để tính hiệu suất): P1dm = 14286 W Để tính cơng suất định mức hiệu suất định mức, dùng nguồn Thevenin tương đương Điện áp Thevenin: Vth = 226,2∠1,55° V Tổng trở Thevenin: Z th = 0,7673 + j 0,6086 Ω Dòng điện rôto quy đổi: I r′ = 20,87∠ − 4,86° A Công suất điện từ: Pag (dm ) = 13073 W Công suất định mức: P2 dm = 11930 W Hiệu suất định mức: η dm = 83,51 % c) Độ trượt ứng với mômen điện từ cực đại: smT = 0,2096 Tốc độ tương ứng: nmT = 790,4 vòng/phút Mômen điện từ cực đại: 3Vth2 p e Tmax = = 333,3 N.m (so với mômen điện từ định mức 128,7 N.m) ω s  R + R + ( X + x′ )2  th th lr  th  p = 3; f = 50; Rr = 0.3; Ra = 0.8; xls = 0.6; xlr = 0.6; xm = 29 Va = 400/sqrt(3); ns = 60*f/p; Prot_i = 750; % a) Z10 = Ra + 1i*(xls + xm) I10 = Va/Z10; abs_I10 = abs(I10) angle_I10 = angle(I10)*180/pi PF = cos(angle(I10)) % b) n = 970; s = (ns - n)/ns Zab = (Rr/s + 1i*xlr)*(1i*xm)/(Rr/s + 1i*(xlr + xm)); I1dm = Va/(Ra + 1i*xls + Zab); abs_I1dm = abs(I1dm) P1dm = 3*Va*abs_I1dm*cos(angle(I1dm)) % PF = cos(angle(I1dm)) Vth = Va*(1i*xm)/(1i*(xm + xls) + Ra); abs_Vth = abs(Vth) angle_Vth = angle(Vth)*180/pi % Coi Zth = Rth + j*Xth Zth = (1i*xm)*(1i*xls + Ra)/(1i*(xm + xls) + Ra); Rth = real(Zth); Xth = imag(Zth); Ir = Vth/(Zth + Rr/s + 1i*xlr); abs_Ir = abs(Ir) angle_Ir = angle(Ir)*180/pi Pagdm = 3*Rr/s*abs_Ir^2 Pmdm = (1 - s)*Pagdm P2dm = Pmdm - Prot_i % Vab = (Rr/s + 1i*xlr)*Ir; % Pscl = 3*Ra*abs(Ir + Vab/(1i*xm))^2 % P1dm1 = Pagdm + Pscl; hieusuat = P2dm*100/P1dm % hieusuat = P2dm*100/P1dm1 % c) smT = Rr/sqrt(Rth^2 + (Xth + xlr)^2) nmT = (1 - smT)*ns Temax = p/(2*pi*f)*3*Rr/smT*abs(Vth)^2/((Rth + Rr/smT)^2 + (Xth + xlr)^2) Bài 3: a) Tổn hao quay lõi thép tính từ điều kiện làm việc khơng tải: Prot _ i = 818,6 W Suy ra, công suất điện từ định mức (tính từ cơng suất định mức tổn hao quay lõi thép): Pm (dm ) = 18818,6 W Từ đó, thành lập phương trình bậc hai theo Ia, giải hai nghiệm: I a = 6295 A (loại, lớn) I a = 175,9 A (đây dòng điện phần ứng định mức) b) Sức điện động không tải: Ea = 109,9 V Sức điện động định mức: E a (dm ) = 107 V Suy tốc độ không tải: n0 = 4518 vòng/phút c) Dòng điện phần ứng cho phép tối đa mở máy: I a (mm ) = 351,8 A Suy điện trở cần thêm vào mạch phần ứng: Ra _ ext = 0,2958 Ω Ut = 110; Ra = 0.017; ndm = 4400; P2dm = 18000; Ia0 = 7.45; % a) Prot_i = Ut*Ia0 - Ra*Ia0^2 Pmdm = P2dm + Prot_i % (Ut - Ra*Iadm)*Iadm = Pmdm nghiemptbac2 = roots([Ra, -Ut, Pmdm]) % Giai hai nghiem, loai bo nghiem Iadm = 6295 A Iadm = nghiemptbac2(2) % b) Eadm = Ut - Ra*Iadm Ea0 = Ut - Ra*Ia0 n0 = ndm*Ea0/Eadm % c) Imm = 2*Iadm Ramm = Ut/Imm Ra_ext = Ramm - Ra ĐỀ THI (giữa học kỳ) Môn thi: BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG ĐIỆN CƠ Ngày thi: Ký tên 28/3/2014 Thời gian thi: 45 phút (Sinh viên phép sử dụng tài liệu riêng mình) Họ & tên SV: MSSV: Bài Kết thí nghiệm hở mạch (khơng tải) ngắn mạch máy biến áp (MBA) pha 50 kVA, 12700/230 V, 50 Hz sau: – Thí nghiệm hở mạch phía cao áp (các thơng số đo phía hạ áp): Voc = 230 V, Ioc = 2,5 A, Poc = 108 W – Thí nghiệm ngắn mạch phía hạ áp (các thơng số đo phía cao áp): Vsc = 250 V, Isc = 3,94 A, Psc = 570 W a) Xác định tham số mạch tương đương gần MBA (dạng Γ ), quy phía cao áp Vẽ mạch tương đương với tham số tính (ghi rõ giá trị mạch tương đương) (2 đ) b) Tìm điện áp nguồn cần phải cung cấp bên cao áp phía hạ áp máy biến áp mắc vào tải với công suất tiêu thụ 25 kW hệ số công suất 0,866 trễ điện áp tải 220 V Trong trường hợp hệ số cơng suất 0,866 sớm, tính lại điện áp nguồn nêu nhận xét (1,5 đ) c) Tính hiệu suất máy biến áp hai trường hợp (1 đ) d) Giữ nguyên điện áp nguồn câu b) ứng với hệ số cơng suất 0,866 trễ, xác định dòng điện cố ngắn mạch phía cao áp hạ áp cuộn dây hạ áp máy biến áp bị nối ngắn mạch Nêu nhận xét (1,5 đ) Bài Với mạch từ Hình vẽ sau, phần có dây quấn gắn cố định, phần di chuyển theo phương thẳng đứng (lên xuống) Bỏ qua từ tản Mạch từ có chiều dày d thể Hình vẽ Cho a = cm, d = 1,5 cm, µr = 200, N = 500 vòng, dòng điện DC cấp vào cuộn dây A Chiều dài đường sức từ trung bình phần lõi thép nửa mạch từ đối xứng ℓc = 12 cm (≈ 2(ℓg + ℓn + c)) d µr a 2a i Trục đối xứng a N c i a N x µr ℓg x ℓn a Ghi chú: hình nhau, dùng để thể kích thước a) Lập cơng thức tính từ thơng móc vòng mạch từ tương đương (1 đ) b) Lập cơng thức tính đồng lượng hệ lực điện từ sinh (1 đ) c) Khi lực điện từ đạt giá trị lớn (xét độ lớn), tìm lực điện từ lớn này? (1 đ) d) Tính khoảng cách hai phần mạch từ (x) để lực điện từ sinh cân với trọng lực tạo trọng lượng phần dưới, biết phần có khối lượng M = 0,5 kg, gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s2 (1 đ) HẾT Đáp án: Bài a) Rc = 489,8 ohms, quy đổi phía cao áp Rc1 = 1493 kΩ (0,5 đ) Xm = 93,67 ohms, quy đổi phía cao áp Xm1 = 285,6 kΩ (0,5 đ) Rn = 36,72 ohms, quy đổi phía cao áp Xn = 51,75 ohms, quy đổi phía cao áp (0,5 đ) Vẽ mạch tương đương với tham số (0,5 đ) 12700 × 220∠0° = 12148∠0° V 230 Công suất biểu kiến tải S2 = P2/(PF) = 28,87 kVA Dòng điện phức mà tải tiêu thụ quy phía cao áp 28870 I2 / a = ∠ − cos −1 (0,866 ) = 2,376∠ − 30° A 12148 b) Điện áp tải quy đổi phía cao áp aV2 = Điện áp nguồn cần đặt vào phía cao áp I V1( lag ) = aV2 + (Rn + jX n ) = 12285∠0,3° V (0,5 đ) a Tính lại với hệ số công suất 0,866 sớm: 28870 I2 / a = ∠ cos −1 (0,866 ) = 2,376∠30° A 12148 Điện áp nguồn cần đặt vào phía cao áp I V1( lead ) = aV2 + (Rn + jX n ) = 12163∠0,71° V (0,5 đ) a Nhận xét: Khi phụ tải thay đổi tính chất từ cảm kháng sang dung kháng, công suất tác dụng, điện áp nguồn vào tải chênh lệch Trong trường hợp tải dung có hệ số cơng suất thấp, điện áp tải cao điện áp nguồn (chẳng hạn, phụ tải tiêu thụ 25 kW hệ số công suất 0,6 sớm, điện áp nguồn có độ lớn 12083 V, so với điện áp phụ tải quy đổi 12148 V) (0,5 đ) c) Tổn hao lõi thép trường hợp hệ số công suất 0,866 trễ: Pi (lag ) = V12(lag ) Rc1 = 101 W I  Tổn hao đồng (trên hai dây quấn) Pc = Rn   = 207,4 W a P2 Hiệu suất máy biến áp tương ứng η( lag ) = × 100% = 98,78% (0,5 đ) P2 + Pi1 + Pc Tổn hao lõi thép trường hợp hệ số công suất 0,866 sớm: Pi ( lead ) = V12( lead ) Rc1 = 99 W I  Tổn hao đồng không đổi so với trường hợp hệ số công suất 0,866 trễ: Pc = Rn   = 207,4 W a P2 × 100% = 98,79% (0,5 đ) Hiệu suất máy biến áp tương ứng η( lead ) = P2 + Pi (lead ) + Pc d) Từ câu b), điện áp nguồn V1 = 12285∠0,3° V Khi ngắn mạch cuộn dây hạ áp MBA tổng trở Zn = 36,72 + j51,75 mạch vòng (bỏ qua nhánh từ hóa với tổng trở lớn so với Zn) Dòng điện ngắn mạch phía cao áp là: V I nm (CA ) = = 193,6∠ − 54,64° A (0,5 đ) Zn Vậy dòng điện ngắn mạch phía cao áp cuộn dây hạ áp bị ngắn mạch 193,4 A Do đó, dòng điện ngắn mạch phía hạ áp tương ứng 193,4×a = 10,69 kA (0,5 đ) Nhận xét, dòng điện ngắn mạch phía cao áp phía hạ áp có giá trị lớn dòng điện định mức tương ứng (lần lượt 3,94 A 217,6 A) nhiều lần (0,5 đ) Bài a) (1 đ) Tổng từ trở lõi thép Rcore = lc µ r µ (2ad ) Rcore x µ (ad ) Tổng từ trở mạch từ R ( x ) = Rcore + R gap Tổng từ trở khe hở R gap = Từ thông Φ = Ni R (x ) N 2i Từ thơng móc vòng λ = NΦ = R( x ) b) Đồng lượng Wm′ = Lực điện từ f e = − Rgap Ni N 2i (0,5 đ) R( x ) N 2i µ0 (ad )  l  2 c + x  2µr  (N) (0,5 đ) c) Lực điện từ đạt cực đại x = 0, với độ lớn N 2i µ0 (ad ) fe = = 261,8 N (1 đ)  lc  2   2µr  Lưu ý: Trong thực tế khơng thể đạt điều kiện x = 0, hai phần mạch từ chạm nhau, bề mặt hai phần tiếp xúc với vài chỗ (do gồ ghề mạng tinh thể vật liệu từ), có nhiều khoảng trống hai bề mặt Do đó, lực điện từ cực đại thực tế nhỏ giá trị tính tốn nhiều d) Độ lớn lực điện từ cân với trọng lực tạo trọng lượng phần x = 1,892 mm (1 đ) ĐỀ THI (cuối học kỳ) Môn thi: BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG ĐIỆN CƠ Ngày thi: Ký tên 27/5/2015 Thời gian thi: 90 phút (Sinh viên phép sử dụng tài liệu chép tay tối đa mặt A4) Họ & tên SV: MSSV: Bài Cho mạch từ hình vẽ đây, phần gơng có dây quấn gắn cố định, phần nắp di chuyển theo phương ngang Tiết diện mạch từ gông, lõi nắp Bỏ qua từ tản từ trở lõi thép a) Tính lực điện từ x = 30 mm x = 39 mm (1,5 đ) b) Kiểm tra cảm ứng từ B mạch từ trường hợp trên, nêu nhận xét liên quan đến kết câu a) (1 đ) c) Cho x = l cuộn dây khơng có điện áp lò xo khơng bị giãn hay nén Tính độ giãn lò xo để hệ thống cân (1 đ) Cho biết tiết diện mạch từ A = 600 mm2, khoảng cách d = 40 mm, l = 30 mm Cuộn dây có N = 1000 vòng có điện trở R = 10 Ω cấp nguồn 24 VDC Hệ số đàn hồi hay độ cứng lò xo k = 100 N/m Bộ giảm chấn có hệ số B Bài Máy phát đồng turbine cực từ ẩn pha, 13,8 kV, 10 MVA, 0,8 trễ, 50 Hz, cực, nối Y, có điện kháng đồng Xs = 12 Ω/pha bỏ qua điện trở dây quấn phần ứng (Ra = Ω /pha) Máy đồng làm việc với lưới điện vô lớn (nghĩa điện áp đầu cực coi không thay đổi) a) Xác định sức điện động Ear máy làm việc với tải định mức (1 đ) b) Xác định góc tải (còn gọi góc mơmen hay góc cơng suất, góc lệch sức điện động Ear điện áp pha Va ) δ máy làm việc với tải định mức (0,5 đ) Trang c) Nếu giữ dòng kích từ không đổi, công suất phát cực đại máy bao nhiêu? Độ dự trữ công suất (Pmax/Pđm) làm việc tải định mức bao nhiêu? (1 đ) d) Khi máy phát công suất tác dụng cực đại, tính cơng suất phản kháng máy? Máy tiêu thụ hay phát công suất phản kháng đó? Vẽ giản đồ vectơ cho thấy họat động máy tình trạng này? (1 đ) Bài Một động khơng đồng pha, có số liệu kỹ thuật ghi nhãn máy sau: 20 HP, 400 V, 60 Hz, n = 1764 rpm, cuộn dây stator đấu ∆, PF = 0,8, hiệu suất 90% Biết tổn hao quay (ma sát, quạt gió) tốc độ định mức 250 W Ở chế độ làm việc định mức động cơ, tính: a) Công suất mômen đầu trục động (1 đ) b) Công suất mômen điện từ động (1 đ) c) Công suất điện tiêu thụ động (1 đ) d) Dòng điện tiêu thụ động (0,5 đ) HẾT Trang Đáp án: Bài 1: a) Tính lực điện từ x=30 mm x=39 mm Tổng từ trở khe hở: Rg = 2(d − x) µ0 A Dòng điện i = V / R = 2, A Từ thông móc vòng: λ = N Φ = N 2i i Wm' = ∫ λ di ' = Đồng lượng: Lực điện từ: fe = µ0 A 2(d − x) N 2i µ0 A 2(d − x) ∂Wm' 1, 086.10−3 = ∂x (d − x) f e = 10,86 N Khi x=30 mm f e = 1086 N Khi x=39 mm b) Kiểm tra cảm ứng từ B B = Φ / A = Ni Khi x=30 mm B = 0,15 T Khi x=39 mm B = 1,5 T µ0 2(d − x) Nhận xét: x=39 mm, mạch từ gần bảo hòa, khơng thể bỏ qua từ trở lõi thép Lực điện từ thực tế nhỏ nhiều so với kết 1086 N c) Tính độ giãn lò xo để hệ thống cân = f e − K (x − l) = 1, 086.10−3 ( 40.10 −3 − x) − 100( x − 30.10−3 ) x = 59,3 mm Nhận xét: x=59,3 mm>d=40 mm tốn vơ nghiệm Trang Bài 2: = 11691/20,09° V = 23,287 MW N 2,911 = 34,27° 1179 A 15,87 MVAr Trang Bài 3: % -% INDUCTION MOTOR 3P % -clc; clear all; % Dau tam giac Vd = 400; f = 60; % Hz P_shaft = 20; % HP n = 1764; % rpm PF = 0.8; % HSCS P_rot = 250; % Ton hao ma xat + quat gio HS = 0.9; % Hieu suat % % Tinh o che lam viec dinh muc % Cau a % Cong suat dau truc P_shaft = 20*746 M_shaft = P_shaft/(n*2*pi/60) % Moment dau truc % Cau b % Do truot s 2p = cuc p = 2; % Cong suat co P_mech = P_shaft + P_rot; ns = 60*f/p; % Toc dong bo sr = (ns - n)/ns; P_ag = P_mech/(1-sr) % Cong suat dien tu M_ag = P_ag/(ns*2*pi/60) % Moment dien tu % Cau c P_in = P_shaft/HS % Cong suat dien dua vao dong co % Cau d Id = P_in/(sqrt(3)*Vd*PF) % Dong dien tieu thu cua dong co KẾT QUẢ: a) Công suất moment đầu trục động Pshaft = 14920 W Mshaft = 80,77 Nm b) Công suất moment điện từ động Pag = 15480 W Mag = 82,12 Nm c) Công suất tiêu thụ động Pin = 16578 W d) Dòng điện tiêu thụ động Id = 29,91A Trang ĐỀ THI (cuối học kỳ) Môn thi: BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG ĐIỆN CƠ Ngày thi: Ký tên 02/06/2013 Thời gian thi: 90 phút (Sinh viên phép sử dụng tài liệu riêng mình) Họ & tên SV: MSSV: Bài Một máy phát điện đồng pha, 50 kVA, nối Y, 50 Hz, 440 V, cực, có điện kháng đồng 1,2 Ω/pha Dòng điện kích từ điều chỉnh cho điện áp đầu cực máy không tải 480 V Bỏ qua điện trở dây quấn phần ứng Hãy xác định: a) Tốc độ quay máy phát (tính vòng/phút) (1 đ) b) Điện áp đầu cực máy phát máy cung cấp dòng điện định mức cho tải có hệ số công suất 0,8 trễ (1 đ) c) Độ thay đổi điện áp máy phát tụ điện pha có cơng suất 60 kVAr mắc song song với tải câu b) (1 đ) Bài Một động không đồng pha, 22 kW, nối Y, 50 Hz, 400 V, cực, có tham số mạch tương đương pha xác sau: Ra = 0,2 Ω; xls = 0,6 Ω; xlr′ = 0,25 Ω; x M = 25 Ω; Rr′ = 0,12 Ω Tổng tổn hao ma sát lõi thép 990 W coi không đổi câu a) b) a) Ở độ trượt s = 0,03, xác định tốc độ động cơ, mơmen hữu ích đầu trục, hệ số công suất ngõ vào (1,5 đ) b) Xác định tốc độ định mức, mômen định mức hiệu suất định mức động Biết công suất điện từ 23459 W (1,5 đ) c) Xác định tốc độ ứng với mômen điện từ cực đại, giá trị mơmen cực đại (1 đ) Bài Một máy điện DC kích từ độc lập có dòng điện kích từ điều chỉnh cho điện áp hở mạch máy phát ứng với tốc độ 3000 vòng/phút 220 V Máy có điện trở phần ứng Ra = 0,5 Ω, dòng điện kích từ giữ ngun giá trị nói điều kiện vận hành a) Đặt điện áp 200 V vào mạch phần ứng động mang tải cho dòng điện phần ứng 30 A, xác định tốc độ động mômen tạo (1 đ) b) Đặt điện áp 100 V vào mạch phần ứng tải động điều chỉnh cho dòng điện phần ứng 40 A, xác định tốc độ động mômen tạo (1 đ) c) Với điện áp 200 V đặt vào mạch phần ứng, xác định dòng điện (phần ứng) mở máy lý thuyết Đề xuất giải pháp để có dòng điện mở máy 40 A (1 đ) HẾT Bài 1: 60 f = 1500 vòng/phút (1 đ) p S 50000 b) I adm = dm = = 65,61 A 3Vdm (440) a) n = Khi khơng tải, điện áp đầu cực có giá trị với điện áp cảm ứng (giá trị dây), tức Ea ( L − L ) = 480 V Dựa vào giản đồ vectơ, suy cơng thức tính điện áp pha Va = Ea2 − ( xs I adm cos(θ )) − xs I adm sin (θ ) = 480 / − (62,99 ) − 47,24 = 222,6 V Điện áp dây tương ứng 385,6 V (1 đ) 2 c) Công suất tải trước mắc tụ = 40 + j30 kVA Sau mắc thêm tụ, tổng công suất tải 40 + j30 – j60 = 40 – j30 kVA (Tải có hệ số cơng suất thay đổi từ tính cảm sang tính dung) Có thể thấy, cơng suất biểu kiến tải khơng đổi, suy dòng điện phần ứng máy phát có giá trị câu b) Vẽ lại giản đồ vectơ cho trường hợp hệ số cơng suất 0,8 sớm, suy cơng thức tính điện áp pha Va = Ea2 − ( xs I adm cos(θ )) + xs I adm sin (θ ) = 480 / − (62,99 ) + 47,24 = 317,1 V Điện áp dây tương ứng 549,3 V! Có thể thấy việc bù cơng suất phản kháng mức có khả gây nguy hiểm cho tải (0,5 đ) Độ thay đổi điện áp: 480 − 549,3 ∆V % = × 100% = −12,62% (0,5 đ) 549,3 2 Bài 2: Nguồn Thevenin pha tương đương jxM 400 j 25 Vth = Va = ∠ 0° = 225,5∠0,4476° V Ra + j ( xls + xM ) 0,2 + j (0,6 + 25) (Ra + jxls ) jxM = 0,1907 + j 0,5874 Ω Z th = Ra + j ( xls + xM ) a) Tốc độ động cơ: 60 f n = (1 − s )ns = (1 − s ) = 1455 vòng/phút (0,5 đ) p Vth I r′ = = 52,77∠ − 10,85° A Rr′ Z th + + jxlr′ s R′ Pm = (1 − s )3 r (I r′ ) = 32415 W s P2 = Pm − (Prot + Pi ) = 31425 W P2 Mơmen hữu ích đầu trục: T2 = = 206,2 N.m (0,5 đ) 2πn / 60  R′  Điện áp hai đầu nhánh từ hóa: Vab =  r + jxlr′  I r′ = 211,5∠ − 7,277° V  s  V Dòng điện ngõ vào: I a = ab + I r′ = 53,96∠ − 19,85° A jxM Hệ số công suất ngõ vào: PF = cos(19,85°) = 0,94 trễ (0,5 đ) b) Ở chế độ làm việc định mức, công suất đầu trục 22 kW Nếu công suất điện từ biết, ta có 23459(1 − sdm ) = P2 dm + (Prot + Pi ) = 22000 + 990 Suy ra: sdm = 0,02 Tốc độ động lúc này: ndm = (1 − sdm )ns = 1470 vòng/phút (0,5 đ) P2 dm Mômen định mức: T2 dm = = 142,9 N.m (0,5 đ) 2πndm / 60 Ia = Va = 37,46∠ − 20,63° A  Rr′   + jxlr′ ( jxM ) sdm   (Ra + jxls ) +  Rr′   + jxlr′ + jxM   sdm  P1dm = 3Ra (I a ) + Pagdm = 24301 W Hiệu suất định mức: ηdm = c) smT = P2 dm = 0,9049 = 90,5% (0,5 đ) P1dm Rr′ Re(Z th ) + ( xlr′ + Im(Z th )) 2 = 0,1397 nmax T = (1 − smT )ns = 1290 vòng/phút (0,5 đ) e = Tmax 3(Rr′ / smT )Vth2 p = 462,7 N.m (0,5 đ) (2πf ) (Rr′ / smT + Re(Z th ))2 + (xlr′ + Im(Z th ))2 Bài 3: πn (GI ) 260 = 220 V, suy (GI ) = 0,7003 H a) Ta có: V = (GI )ω + R I hay 200 = (GI )ω f f a f m1 Tốc độ động cơ: ωm1 = Hay n1 = a a f m1 + 0,5(30 ) 200 − 15 = 264,2 rad/s (0,5 đ) 0,7003 ωm1 (60) = 2523 vòng/phút 2π Mơmen tạo ra: T1e = (GI f )I a = 21 N.m (0,5 đ) b) Tương tự câu a), ta có: 100 − 20 ωm = = 114,2 rad/s (0,5 đ) 0,7003 ω (60) Hay n2 = m = 1091 vòng/phút 2π Mơmen tạo ra: T1e = (GI f )I a = 28 N.m (0,5 đ) c) Dòng điện (phần ứng) mở máy lý thuyết: V 200 I amm = amm = = 400 A (0,5 đ) Ramm 0,5 Để giảm giá trị xuống 40 A (tức giảm 10 lần), ta giảm điện áp đặt vào phần ứng 10 lần, tăng điện trở mạch phần ứng mở máy lên 10 lần (thêm 4,5 Ω vào mạch phần ứng mở máy), kết hợp hai biện pháp (0,5 đ)