ĐỀ THI MÁY ĐIỆN

ĐỀ THI HỌC KỲ 2, NĂM HỌC 2013-2014 MÔN THI: MÁY ĐIỆN Sinh viên sử dụng tài liệu hai tờ giấy A4 viết tay Thời gian: 105 phút Đề thi gồm hai trang giấy Phần I (Tự chọn), Sinh viên chọn hai câu sau: Câu Máy biến áp Một máy biến áp ba pha chế tạo theo tiêu chuẩn 1094EVN/ĐL2.4, với tổ nối dây ∆/Y011, cấp điện áp 22/0,4 kV, có cơng suất biểu kiến định mức 180 kVA Kết thử nghiệm không tải ngắn mạch với số liệu đo được, phía cao áp, sau: - Tổn hao khơng tải: P0 = 315 W - Dòng điện không tải phần trăm: i0 = 2% - Tổn hao ngắn mạch (ở 75 °C): Pk = 2185 W - Điện áp ngắn mạch phần trăm: uk = 5% a) Giải thích ý nghĩa tổ nối dây ∆/Y0-11, vẽ sơ đồ nguyên lý phương án có để thực tổ nối dây (1,0 điểm) b) Nếu tải tiêu thụ công suất 150 kW hệ số công suất 0,85 trễ, điện áp đặt vào sơ cấp máy biến áp phải để điện áp thứ cấp máy tối thiểu 395 V Nếu đổi nấc phía trung máy biến áp có vị trí (được thể thơng số 22 ± 2×2,5% kV lý lịch máy biến áp), nên chọn vị trí để đáp ứng u cầu (nên giải thích rõ có khuynh hướng tăng hay giảm số vòng dây quấn phía sơ cấp?) (2,0 điểm) Câu Động không đồng Cho động không đồng ba pha, cực, nối ∆, 380 V, 50Hz, 1400 vòng/phút Thơng số động (đã quy stator, đơn vị tính hệ SI) sau: Động cấp nguồn ba pha 380 V, 50 Hz Giả sử tổn hao 100 W (và ln khơng đổi) Tính dòng điện tiêu thụ, hệ số công suất, moment điện từ hiệu suất động cơ: a) Ở chế độ định mức? (1,5 điểm) b) Khi kéo tải ứng với moment điện từ 1/4 định mức (1,0 điểm) c) Khi chuyển sang nối Y, kéo tải ứng với moment điện từ 1/4 định mức? So sánh kết câu b câu c, cho nhận xét? (0,5 điểm) Phần II (Bắt buộc) Câu Máy điện chiều Động chiều (DC) kích từ song song hoạt động điện áp 230 V có điện trở mạch phần ứng 0,21 Ω Đường cong từ hóa cho máy làm việc máy phát khơng tải tốc độ 1200 vòng/phút: 180 200 220 240 250 S.đ.đ Ea (V) Dòng kích từ If (A) 0,74 0,86 1,10 1,45 1,70 Bỏ qua ảnh hưởng phản ứng phần ứng; a) Xác định dòng điện kích từ cần thiết cho động chạy không tải (bỏ qua sụt áp điện trở mạch phần ứng) tốc độ 1200 vòng/phút điện áp nguồn 230 V (1,0 điểm) b) Khi dòng điện phần ứng 38 A, điện áp nguồn 230 V dòng điện kích từ khơng đổi Câu a), tính tốc độ động (1,0 điểm) c) Nếu dòng điện kích từ dòng điện phần ứng khơng đổi trên, tính điện áp nguồn cần thiết cấp cho động để động quay với tốc độ 1100 vòng/phút (1,0 điểm) d) Nếu dòng điện phần ứng điện áp nguồn 38 A 230 V, tính dòng điện kích từ cần thiết để động quay với tốc độ 1100 vòng/phút (0,5 điểm) Câu Máy điện đồng Một máy điện đồng cực ẩn pha, cực, nối Y, có kết thử nghiệm sau: Chế độ hở mạch: 4000 V, 1000 vòng/phút, dòng điện kích từ 50 A Chế độ ngắn mạch: 300 A, 500 vòng/phút, dòng điện kích từ 50 A Bỏ qua điện trở phần ứng, tổn hao sắt từ, bão hòa từ Tính: a) Điện kháng đồng tần số 25 Hz 50 Hz? (1,0 điểm) b) Dòng điện kích từ để máy điện hoạt động động nối với lưới 3300 V, 50 Hz, có cơng suất tiêu thụ 1000 kW hệ số công suất 0,8 sớm Máy tiêu thụ hay phát sinh công suất phản kháng, sao? (1,0 điểm) c) Dòng điện kích từ để máy điện hoạt động máy phát lên lưới 3300 V, 50 Hz với công suất 1500 kVA hệ số công suất 0,8 trễ Máy tiêu thụ hay phát sinh công suất phản kháng, sao? (1,0 điểm) d) Vẽ giản đồ vector hai trường hợp Câu b) c)? (0,5 điểm) -HẾT Chú ý: Nếu sinh viên giải hai câu tự chọn điểm tính cho câu chấm trước (hoàn toàn tùy thuộc vào người chấm điểm) Đáp án Câu 1: a) Giải thích ý nghĩa tổ nối dây (0,5 điểm): - Ba pha dây quấn sơ cấp nối ∆, ba pha dây quấn thứ cấp nối Y, có nối đất trung tính - Điện áp pha a thứ cấp sớm 30 độ so với điện áp pha A sơ cấp (tương ứng cho cặp pha b/B, c/C) Sơ đồ nguyên lý sử dụng (0,5 điểm): b) Thông số nhánh nối tiếp mạch tương đương gần đúng, quy sơ cấp (0,5 điểm): U 1n = 0,05 × 22000 = 1100 V; 180000 I1n = = 2,727 A; (3)22000 2185 1100 R1n = = 97,94 Ω; Z1n = = 403,4 Ω; X 1n = 403,4 − 97,94 = 391,3 Ω; 2,727 3(2,727 ) Tính điện áp sơ cấp cần thiết (1 điểm): Chọn điện áp thứ cấp quy đổi làm vectơ tham chiếu: 22000 a V2 = × 395∠0° = 21725∠0° V; 400 150000 I 2′ = ∠ − acos(0,85) = 2,708∠ − 31,79° A; 3(0,85)(21725) V1 = 21725∠0° + (97,94 + j 391,3)2,708∠ − 31,79° = 22521∠1,94° V Vậy cần cung cấp tối thiểu 22521 V vào dây quấn sơ cấp máy biến áp, để có điện áp tối thiểu thứ cấp máy 395 V Vị trí đổi nấc nên chọn (0,5 điểm): 22000 + 2,5% = 22550 V (Thực tế vị trí tương ứng với số vòng dây sơ cấp giảm khoảng 2,5%, với ý nghĩa động tác giảm số vòng dây sơ cấp làm cho điện áp ngõ tăng khoảng 2,5% so với sử dụng vị trí 0%) Câu 2: Ipha Vpha 9,0 9,6 j12,3 5000 j200 j12,3 1− s  9,6    s  Bài giải: Cho động không đồng ba pha, cực, nối ∆, 380 V, 50Hz, 1400 vòng/phút Động cấp nguồn ba pha 380V, 50Hz Giả tổn hao 100W (và không đổi) Xs = 12.3000 Số cặp cực: P = Điện áp dây: U_line = 380 V X’r = 12.3000 Điện áp pha: Uf=U_line= 380V Xm = 200 5000 f = 50 Rc = Pthco = 100 = tổn hao n= 1400 Rs = Kc = 1/4 R’r = 9.6000 Động cấp nguồn ba pha 380V, 50Hz Giả tổn hao 100W (và ln khơng đổi) Tính dòng điện, hệ số cơng suất, moment điện từ hiệu suất động cơ: a) Ở chế độ định mức? (1,5đ) ns=60*f/P=1500 vòng/phút ωs = 2*π *f/P=157.0796 rad/s n −n s= s = 0,0667 ns Z& m = R c / / jX m = 5000 / / j200 = 7.9872 + 199,68j Ω R' 9,6 Z& ' r = r + jX ' r = + j12, = 144 + 12,3j Ω s 0, 0667 9, Z& = (9 + j12, 3) + 5000 / / j200 / /( + j12, 3) = 95, 9781 + 80,8227j Ω 0, 00667 380∠0 &I = U f = = 2, 3165 − 1, 9507j = 3,0284∠-40,1o A s Z 95, 9781 + 80,8227j Is = 3,0285 A Is_line = 5,2455 A (0,25đ) PF = arcos(40,1o) = 0,7649 (0,25đ) Z& m &I ' = &I = 2,3042 − 0, 2728j A r s ( Z& m + Z& 'r ) I’r = 2.3203 A R' Pe = 3* r I 'r = 2325, W s P Te = e = 14,8061 Nm (0,5đ) ωs Pin = * Uf * Is * PF = 2640,8 W Pc = (1-s)*Pe = 2170,7 W Pout = Pc - Pthco = 2070,7 W η = Pout/Pin = 0,7841 (0,5đ) b) Khi kéo tải ứng với moment điện từ 1/4 định mức? Z& s = R s + jX s = + j12,3 Ω Z& sm = Z& s / /Z& m = 7, 9886 + 11,8874j (Thevenin) Rt = 7.9886 Xt = 11.8874 Z& m U t _ b = U t = Uf = 357.0923 V Z& + Z& s s_p = 0.3769 m (1đ) Te _ p _ b = U2 t ωs R + R + X + X ' ( t r) t t = 36,3908 Nm (moment cực đại động cơ) 14,8061 Te / 4 = = Te _ p _ b 36, 3908 s _ b s _ p + s_ p s_ b %Dung he thuc Klauss Giải phương trình bậc 2: s_b – 8,7889 s_b + 0,1420=0 s_b = 0,0162 (loại s_b = 8,7727 >1 > s =0,0667 định mức) Uf_b = 380 V R' 9,6 + j12,3 = 592,93 + 12,3j Ω Z& 'r _ b = r + jX 'r = s_ b 0,0162  9,  Z& _ b = (9 + j12, 3) + 5000 / / j200 / /  + j12,  = 74,237 + 186,48j Ω  0, 0162  U 380∠0 &I = f _ b = = 0, 7003 − 1, 7590 j = 1,8933∠-68,2913o A s_b Z_ b 74,237 + 186,48j Is_b = 1,8933 A Is_line_b = 3,2792 A (0,25đ) PF_b = arcos(68,2913o) = 0,3699 (0,25đ) Z& m &I ' = &I = 0,5938 − 0, 0001j A r_b s_b ( Z& m + Z& 'r _ b ) I’r_b = 0,5938 A R' Pe _ b = 3* r I 'r _ b = 627,1217 W s_ b Te _ b = Pe _ b ωs = 3,9924 Nm (0,25đ) Pin_b = * Uf_b * Is_b * PF_b = 798,3026 W Pc_b = (1-s_b)*Pe_b = 616,9681 W Pout_b = Pc_b - Pthco = 516,9681 W η = Pout/Pin = 0,6476 (0,25đ) c) Khi chuyển sang nối Y, kéo tải ứng với moment điện từ 1/4 định mức? So sánh kết câu b câu c, cho nhận xét? (0,5đ) Do moment cực đại (gần như) tỷ lệ với bình phương điện áp pha, giảm lần đấu Y, nên: Te _ p _ c = Te _ p _ b = 12,1303 Nm (moment cực đại động ứng với điện áp đấu Y) 14,8061 Te / 4 = = Te _ p _ c 12,1303 s _ c s _ p + s_ p s_ c %Dung he thuc Klauss Giải phương trình bậc 2: s_c – 2,9296s_c + 0,1420=0 s_c = 0,0493 (loại s_c = 2,8803 >1 > s =0,0667 định mức) Uf_c = 220 V (nối Y) R' 9,6 + j12,3 = 194,67 + 12,3j Ω Z& 'r _ c = r + jX ' r = s_ c 0,0493  9,  Z& _ c = (9 + j12,3) + 5000 / / j200 / /  + j12,  = 102,93 + 106,35j Ω  0,0493  U 220∠0 &I = f _ c = = 1, 0309 − 1,0652j = 1,4824∠-45,9375o A s_c Z _ c 102,93 + 106,35j Is_c = 1,4824 A Is_line_c = 1,4824 A (dòng điện nhỏ câu b) PF_c = arcos(45,9375o) = 0,6955 (hệ số công suất cao câu b) (0,25đ) &Z m = 1, 0070 − 0, 0795j A I& ' r _ c = &Is _ c & Z + ( m Z& 'r _ c ) I’r_c = 1,0101 A R' Pe _ c = 3* r I 'r _ c = 595, 9056 W s_ c Te _ b = Pe _ b ωs = 3,7937 Nm (xấp xỉ ¼ moment điện từ định mức) Pin_b = * Uf_c * Is_c * PF_c = 678,5307 W Pc_c = (1-s_c)*Pe_c = 566,5197 W Pout_b = Pc_b - Pthco = 466,5197 W η = Pout/Pin = 0,6875 (hiệu suất cao câu b) So sánh kết câu b câu c, nhận xét: Khi động chạy non tải (1/4 tải định mức), chuyển sang đấu Y (giảm điện áp) hệ số cơng suất tăng lên, dòng điện giảm xuống, đặc biệt hiệu suất động cao ⇒ tiết kiệm lượng (0,25đ) Đáp số câu 2: Ket qua _ a) Is_line = 5.245480 [A] b) Te_b = 3.992381 [Nm] b) HS_b = 64.758415 [%] a) PF = 0.764915 a) Te = 14.806110 [Nm] a) HS = 78.410130 [%] c) s_c = 0.049313 c) PF_c = 0.695451 -> cao hon b) s_p = 0.376877 c) Is_line_c = 1.482378 [A] -> nho hon c) Te_c = 3.793653 [Nm] -> giong b) Te_p_b = 36.390841 [Nm] c) HS_c = 68.754392 [%] -> cao hon b) s_b = 0.016191 ⇒ Câu c tiết kiệm lượng câu b b) PF_b = 0.369870 b) Is_line_b = 3.279247 [A] Cách 2: b) Khi kéo tải ứng với moment điện từ 1/4 định mức? Z& s = R s + jX s = + j12,3 Ω Z& sm = Z& s / /Z& m = 7, 9886 + 11,8874j (Thevenin) Rt = 7.9886 Xt = 11.8874 Z& m = 357.0923 V U t _ b = U t = Uf Z& s + Z& m s_p = 0.3769 Te _ p _ b = U2 t ωs R + R + X + X ' ( t r) t t = 36,3908 Nm % Giả sử đặt tính tuyến tính s nhỏ độ trượt định mức: sb = s Te _ b Te = s 0,0677 = = 0,016667 4 Uf_b = 380 V R' 9,6 Z& 'r _ b = r + jX 'r = + j12,3 = 576 +12,3j Ω s_ b 0,016667  9,  Z& _ b = (9 + j12,3) + 5000 / / j200 / /  + j12,  = 75,466 +185,29j Ω  0,016667  380∠0 &I = U f _ b = = 0,7164 - 1,7590j = 1,8993∠-67,8397 o A s_b Z_ b 74,237 + 186,48j Is_b = 1,8993 A Is_line_b = 3.2897 A (0,25đ) PF_b = arcos(67,8397o) = 0,3772 (0,25đ) Z& m &I ' = &I = 0,6109 - 0,0009j A r_b s_b ( Z& + Z& ' ) m r_b I’r_b = 0,6109 A R' Pe _ b = 3* r I 'r _ b = 644,9879 W s_ b Te _ b = Pe _ b ωs = 4,1061 Nm (0,25đ) Pin_b = * Uf_b * Is_b * PF_b = 816,7263 W Pc_b = (1-s_b)*Pe_b = 634,2381 W Pout_b = Pc_b - Pthco = 534,2381 W η = Pout/Pin = 0,6541 (0,25đ) (1đ) Bài giải (dùng Matlab): clc clear all % Cau2_De Thi HK_MD_NH1314HK2_Lop CQ P=2 % Pair of poles U_line = 380 %V Uf=U_line % Noi DELTA f = 50 %Hz n = 1400 % RPM Rs = 9.0 %Ohm Rr = 9.6 Xs = 12.3 Xr = 12.3 Xm = 200 Rc = 5000 Pthco=100 Kb=1/4 Kc=1/4 disp('+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++Cau a)') % a) Is, PF, Te, HS? ns=60*f/P ws = 2*pi*f/P s=(ns-n)/ns Zs = Rs + j*Xs Zm = Rc*j*Xm/(Rc+j*Xm) Zr = Rr/s + j*Xr Zmr = Zr * Zm / (Zr + Zm) Z = Zs + Zmr % Is, cosphi, Is_com = Uf / Z Is = abs(Is_com) Is_line = Is*sqrt(3) PF = cos(angle(Z)) % Te Ir_com = Is_com*Zm/(Zm+Zr) % Ir_com = (Uf - Is_com * Zs)/Zr Ir = abs(Ir_com) Pe = 3* Rr/s *Ir^2 Te = Pe / ws % Pth Pin = * Uf * Is * PF Pc = (1-s)*Pe Pout = Pc - Pthco % HS HS = Pout/Pin % b) I_b, PF_b, Te_b, HS_b disp('+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++Cau b)') Zsm = Zs * Zm / (Zs + Zm) % Thevenin Rt=real(Zsm) Xt=imag(Zsm) Ut=abs(Uf*Zm/(Zs+Zm)) s_p = Rr/sqrt(Rt^2 + (Xt+Xr)^2) Ut_b=Ut Te_p_b=3/2*Ut_b^2/ws/(Rt + sqrt(Rt^2 + (Xt+Xr)^2)) %Dung he thuc Klauss a=1 b= -1/Kb*(s+s_p^2/s) %b = -2*s_p*Te_p_b/(Kb*Te) c = s_p^2 delta = b^2 - 4*a*c s_b = (-b-sqrt(delta))/2/a %s_b2 = (-b+sqrt(delta))/2/a %Loai vi > s.dm % Cach khac: Te~s => s_b=Kb*s % s_b = Kb*s % I_b, PF_b Uf_b=Uf Zr_b = Rr/s_b + j*Xr Zmr_b = Zr_b * Zm / (Zr_b + Zm) Z_b = Zs + Zmr_b PF_b = cos(angle(Z_b)) Is_com_b = Uf_b / Z_b Is_b = abs(Is_com_b) Is_line_b = Is_b*sqrt(3) % Te_b Câu 3: a/ Ir_com_b = Is_com_b*Zm/(Zm+Zr_b) Ir_b = abs(Ir_com_b) Pe_b = 3* Rr/s_b *Ir_b^2 Te_b = Pe_b / ws % HS_b Pin_b = * Uf_b * Is_b * PF_b Pc_b = (1-s_b)*Pe_b Pout_b = Pc_b - Pthco HS_b = Pout_b/Pin_b % c) I_c, PF_c, Te_c, Pth_c, HS_c disp(' Cau c)') % Te_p_c %Ut_c=Ut/sqrt(3) Te_p_c=Te_p_b/3 %Dung he thuc Klauss a=1 b= -1/Kc*(s+s_p^2/s)/3 % Voi cung truot, moment giam di lan noi Y %b = -2*s_p*Te_p_c/(Kc*Te) c = s_p^2 delta = b^2 - 4*a*c s_c = (-b-sqrt(delta))/2/a %s_c2 = (-b+sqrt(delta))/2/a %Loai vi > s.dm % I_c, PF_c Uf_c=Uf/sqrt(3) Zr_c = Rr/s_c + j*Xr Zmr_c = Zr_c * Zm / (Zr_c + Zm) Z_c = Zs + Zmr_c PF_c = cos(angle(Z_c)) Is_com_c = Uf_c / Z_c Is_c = abs(Is_com_c) Is_line_c = Is_c % Te_c Ir_com_c = Is_com_c*Zm/(Zm+Zr_c) Ir_c = abs(Ir_com_c) Pe_c = 3* Rr/s_c *Ir_c^2 Te_c = Pe_c / ws % HS_c Pin_c = * Uf_c * Is_c * PF_c Pc_c = (1-s_c)*Pe_c Pout_c = Pc_c - Pthco HS_c = Pout_c/Pin_c disp('Ket qua _') TEXT = sprintf('a) Is_line = %f [A]', Is_line); disp(TEXT) TEXT = sprintf('a) PF = %f', PF); disp(TEXT) TEXT = sprintf('a) Te = %f [Nm]', Te); disp(TEXT) TEXT = sprintf('a) HS = %f [%%]', HS*100); disp(TEXT) TEXT = sprintf('.'); disp(TEXT) TEXT = sprintf('b) s_p = %f', s_p); disp(TEXT) TEXT = sprintf('b) Te_p_b = %f [Nm]', Te_p_b); disp(TEXT) TEXT = sprintf('.'); disp(TEXT) TEXT = sprintf('b) s_b = %f', s_b); disp(TEXT) TEXT = sprintf('b) PF_b = %f', PF_b); disp(TEXT) TEXT = sprintf('b) Is_line_b = %f [A]', Is_line_b); disp(TEXT) TEXT = sprintf('b) Te_b = %f [Nm]', Te_b); disp(TEXT) TEXT = sprintf('b) HS_b = %f [%%]', HS_b*100); disp(TEXT) TEXT = sprintf('.'); disp(TEXT) TEXT = sprintf('c) s_c = %f', s_c); disp(TEXT) TEXT = sprintf('c) PF_c = %f -> cao hon', PF_c); disp(TEXT) TEXT = sprintf('c) Is_line_c = %f [A] -> nho hon', Is_line_c); disp(TEXT) TEXT = sprintf('c) Te_c = %f [Nm] -> giong nhau', Te_c); disp(TEXT) TEXT = sprintf('c) HS_c = %f [%%] -> cao hon', HS_c*100); disp(TEXT) % KIEM TRA: Te_st1 = 3*Uf^2*Rr/ws/((Rs+Rr)^2 + (Xs+Xr)^2) smax = Rr/sqrt(Rs^2 + (Xs+Xr)^2) Te_max = 3/2*Uf^2/ws/(Rs + sqrt(Rs^2 + (Xs+Xr)^2)) sim('Cau_2') Bỏ qua sụt áp phần ứng, Ea = U = 230V Tra bảng ta If = 1,275A b/ Khi Ia = 38A, ta tính Eb = Ua – Ia*Ra = 230-38*0,21 = 222,02V Tốc độ động là: n = (222,02/230)*1200 = 1158,36 vòng/phút (0,5đ) (0,5đ) (0,5đ) (0,5đ) c/ Ở trường hợp này, ta có nc = 1100 v/p dòng kích từ khơng đổi S.đ.đ E tốc độ 1100 v/p: E = 230*1100/1200 = 210,83V (0,5đ) Ta có U = E + Ia*Ra = 210,83 + 0,21*38 = 218,81 V (0,5đ) d/ Ta có Ed = Eb = 222,02V 1100 vòng/phút S.đ.đ tốc độ 1200 vòng/phút: E = 222,02*1200/1100 = 242,2 V Tra bảng ta được, If = 1,505 A (0,5đ) Câu 4: Đáp án: a/ Sức điện động cảm ứng Ea 500 rpm: Cảm kháng đồng 25 Hz: Cảm kháng đồng 50 Hz: b/ Điện áp pha: Dòng phần ứng pha: Sức điện động cảm ứng: Dòng rotor: Cơng suất phức máy: Do máy phát công suất phản kháng c/ Điện áp pha: Dòng phần ứng pha: Sức điện động cảm ứng: Dòng rotor: Cơng suất phức máy: Do máy phát công suất phản kháng d/ Motor Generator ĐỀ THI GIỮA HỌC KỲ 2, NĂM HỌC 2013-2014 MÔN THI: MÁY ĐIỆN Sinh viên sử dụng tài liệu tờ A4 viết tay Thời gian: 65 phút Câu Máy biến áp Cho máy biến áp ba pha thiết kế theo định số 1094EVN/ĐL2.4, có tổ đấu dây ∆/Y0-11, cấp điện áp 22/0.4kV, công suất biểu kiến định mức 100kVA Các thí nghiệm khơng tải ngắn mạch đo đạc phía cao áp có thơng số sau: - Thử nghiệm khơng tải: o Tổn hao khơng tải: P0=205W o Dòng điện khơng tải phần trăm: i0%=2% - Thử nghiệm ngắn mạch: o Tổn hao ngắn mạch: 1258W o Điện áp ngắn mạch phần trăm: uN%=5% a) Tính thơng số vẽ mạch tương đương pha gần (mạch hình Γ) máy biến áp quy sơ cấp (1 điểm) b) Cấp nguồn phía sơ cấp 22kV, tính cơng suất tải cần thiết mà máy biến áp phải cung cấp, cho điện áp phía thứ cấp 380V Biết hệ số công suất tải 0,8 trễ (2 điểm) c) Trong trường hợp Câu b), tính tổn hao đồng tổn hao sắt từ máy biến áp Từ tính hiệu suất máy biến áp (2 điểm) Gợi ý: Sinh viên phép dùng công thức gần bên (với β hệ số tải) %∆V = β (u nr % cos(θ ) + u nx % sin (θ ))× 100% clc clear P0 = 205; Pn = 1258; Sdm = 100000; U1dm = 22000; U2dmd = 400; %cau a I1dmd = Sdm/(sqrt(3)*U1dm) I1dmf = I1dmd/sqrt(3) I10f=0.02*I1dmf U1n = 0.05*U1dm P0f = P0/3 Pnf=Pn/3 R1c = U1dm^2/P0f Ir = U1dm/R1c Ix = sqrt(I10f^2 - Ir^2) X1m = U1dm/Ix R1n = Pnf/I1dmf^2 Z1n = U1n/I1dmf X1n = sqrt(Z1n^2-R1n^2) %cau b U2 =380; cos_phi2 = 0.8; d_U = 100*(U2dmd-U2)/U2dmd sin_phi2 = sqrt(1- cos_phi2^2) Unr = 100*I1dmf*R1n/U1dm Unx = 100*I1dmf*X1n/U1dm beta = d_U/(Unr*cos_phi2 + Unx*sin_phi2) S2 = beta*Sdm %cau c P2 = S2*cos_phi2 Pcu = beta^2*Pn Pfe = P0 eff = 100*P2/(P2+Pcu + Pfe) a) Các giá trị sơ đồ tương đương: Điện trở nhánh từ hóa: R1c = 7.0829e+006 (Ohms) Điện kháng nhánh từ hóa: X1m = 7.2984e+005 (Ohms) Điện trở ngắn mạch: R1n = 182.6616 (Ohms) Điện kháng ngắn mạch: X1n = 702.6455 (Ohms) b) c) Công suất tải: S2 = 1.2788e+005 (VA) Tổn hao hiệu suất Tổn hao đồng: Pcu = 2.0573e+003(W) Tổn hao sắt: Pfe = 205 (W) Hiệu suất: eff% = 97.8365% Câu Máy điện không đồng Cho động không đồng pha 275kW, 600V, sáu cực, 50Hz, tốc độ định mức 966 vòng/phút, có thơng số sau (tính Ohms/pha, quy đổi stator, có sơ đồ tương đương pha Hình 1a)): R1 = 0,0139, R’2 = 0,036, X1 = 0,129, X’2 = 0,125, Xm = 4,33, bỏ qua tổn hao sắt từ Hình a) Sơ đồ tương đương pha Động không đồng bộ; b) Sơ đồ thay Thevenin Động khơng đồng a) Xác định tần số dòng điện rotor, giá trị dòng điện chạy dây quấn stator động vận hành chế độ định mức (1 điểm) Sử dụng động để kéo máy bơm nước, cánh quạt hệ truyền động thiết kế cho trạng thái hoạt động (kể trạng thái định mức) công suất tỉ lệ bậc với tốc độ (P2=αn3), cho tổn hao ma sát quạt gió tỉ lệ bậc với tốc độ (Pmq=βn3) b) Tính thơng số mạch tương đương pha Hình 1b) (thay Thevenin nhìn từ hai điểm AB) (1 điểm) c) Xác định công suất điện từ truyền từ stator vào rotor động động vận hành chế độ định mức hệ số α, β (1,5 điểm) d) Thay đổi điện áp đặt vào động (giữ nguyên tần số 50Hz) cho động làm việc moment điện từ cực đại (độ trượt đạt giá trị tới hạn) kéo tải bơm nước Tính giá trị điện áp đặt vào động (1.5 điểm) Đáp án: a Hệ số trượt định mức o sdm = n1 − n 1000 − 966 = = 0.034 n1 n = 60 f1 =1000 v / p 1000 - Tần số dòng điện rotor o f = sdm f1 = 0.034 × 50 = 1.7 Hz (0,5 đ) Tổng trở tương đương nhìn từ stator o - p  R2'  + jX 2'  jX m  s  Z td = R1 + jX +  dm = 0.9607 + j0.4755 ( Ohms ) R2' ' + jX + jX m sdm Dòng điện định mức cấp vào stator U1_ pha 600 = = 289.63 -j143.36 A 0.9607 + j0.4755 o I dm = o ⇒ I dm = 323.173 ( A ) (0,5 đ) Z td b Sơ đồ tương đương Thevenin - Tổng trở tương đương o - ( R + jL1 ) jX m = 0.0131 + j0.1253 Ohms (0,5 đ) Z& e = Re + jX e = ( ) R1 + jL1 + jX m Điện áp tương đương (chọn U1_pha làm gốc tọa độ) o U&1a = U1_ pha jX m = 336.39+j1.0486 (Volts ) (0,5 đ) R1 + jL1 + jX m c Cơng suất điện từ (có thể giải nhiều cách khác nhau, đáp án đưa cách để tham khảo), hệ số α,β - Dòng điện rotor quy đổi - I&2' dm = o ⇒ I 2' dm = 305.5928 ( A ) Công suất điện từ tải định mức o - Pdt = R2' ' ( I dm ) = 296640 ( W ) (0,5 đ) sdm Hệ số α,β o - U&1a = 297.80 -j68.562 ( A ) R2' ' Re + jX e + + jX sdm o α= P2 275000 = = 3.0507 ×10-4 (0,5 đ) 3 n 966 Hệ số β o Công suất Pco _ dm = (1 − sdm ) Pdt = 286560 ( W ) o Tổn hao ma sát quạt gió o β= Pmqdm = Pco _ dm − P2 dm = 286560 − 275000 = 10086 ( W ) Pmqdm n = 10086 = 1.2819 × 10−5 (0,5 đ) 9663 d Điện áp đặt vào động (điểm làm việc hệ điểm giao hai đặc tính: đặc tính moment động theo tốc độ, đặc tính moment tải theo tốc độ) - Hệ số trượt tới hạn ứng với moment cực đại (theo đặc tính động cơ) o sth = R2' R + ( Xe + X e o - 60 f1 = 856.3745 ( v / p ) (0,5 đ) p M co = 9.55 × Pco = 9.55 (α + β ) nth2 = 2226.4 ( Nm ) nth Điện áp tương đương (theo sơ đồ Thevenin) cần thiết đặt vào động o - = 0.1436 Giá trị moment điểm tới hạn (theo đặc tính tải) o - ⇒ n th = (1 − sth ) * ) ' 2 U1a _ new =  n  M co  Re + Re2 + ( X e + X 2' )  = 202.4698 (V ) (0,5 đ) 9.55   Điện áp cần thiết cấp cho động o o U U&1_ new = ( R1 + jX + jX m ) 1a _ new = 208.5 -j0.65 (V ) jX m ⇒ U1_ new = 208.5028 (V ) (điện áp pha) (0,5 đ)