Giải bài tập nguyên lý của máy điện không đồng bộ

CHƯƠNG 9: NGUYÊN LÝ CỦA MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Bài số 9-1. Động cơ không đồng bộ ba pha 12 cực từ, tần số 50Hz. Động cơ sẽ quay với tốc độ bao nhiêu nếu hệ số trược bằng 0.06 ? Tốc độ động cơ: Bài số 9-2. Động cơ không đồng bộ ba pha 3 đôi cực từ, tần số 50Hz, quay với tốc độ 960vg/ph. Hãy xác định : 1. Vận tốc đồng bộ. 2. Tần số dòng điện rotor. 3. Vận tốc tương đối của rotor so với từ trường quay. Tốc độ đồng bộ của động cơ: Tần số dòng điện trong rôto: Tốc độ tương đối của roto: Bài số 9-3. Động cơ không đồng bộ ba pha, tần số 50Hz, quay với tốc độ gần bằng 1000vg/ph lúc không tải và 970vg/ph lúc đầy tải.

CHƯƠNG 9: NGUYÊN LÝ CỦA MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ

Bài số 9-1 Động cơ không đồng bộ ba pha 12 cực từ, tần số 50Hz Động cơ sẽ quay với tốc độ bao nhiêu nếu hệ

1 Động cơ có bao nhiêu cực từ ?

2 Tính hệ số trượt lúc dầy tải ?

3 Tìm tần số điện áp trong dây quấn rotor lúc đầy tải ?

4 Tính tốc độ của :

a Từ trường quay của rotor so với rotor ?

b Từ trường quay của rotor so với stator ?

c Từ trường quay của rotor so với từ trường quay stator ?

Số đôi cực từ của động cơ

1 1

Bài số 9-4 Động cơ không đồng bộ ba pha rotor dây quấn, tần số 50Hz, 8 cực từ 380V có stator đấu Y và rotor

đấu Y Số vòng dây hiệu dụng rotor bằng 60% số vòng dây hiệu dụng stator Hãy tính điện áp giữa hai vànhtrượt của rotor khi đứng yên và khi hệ số trượt bằng 0.04

Điện áp giữa hai vành trượt khi roto đứng yên:

Bài số 9-5 Một động cơ không đồng bộ ba pha rotor dây quấn, tần số 50Hz, 6 cực từ 220V có stator đấu  và

rotor đấu Y Số vòng dây hiệu dụng rotor bằng một nửa số vòng dây hiệu dụng stator Hãy tính điện áp và tần

số giữa các vành trượt nếu :

Bài số 9-7 Nhãn của một động cơ không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc có ghi các số liệu như sau: 18.5kW, tần

số 50Hz, 8 cực từ, dòng 40A, 380V có stator đấu Y Giả sử động cơ tiêu thụ công suất từ lưới điện 20.8kW và tốc

độ n = 720vòng/ph khi làm việc ở chế độ định mức Hãy tính:

a Hệ số trượt định mức của động cơ

b Hệ số công suất định mức của động cơ

c Momen định mức

Tốc độ đồng bộ của động cơ:

1 1

3 dm

Tốc độ đồng bộ của động cơ:

1 1

Bài số 9-9 Một động cơ không đồng bộ ba pha 25hp, tần số 60Hz, 6 cực từ, 575V có stator đấu Y đang vận hành

ở hệ số trượt 0.03 Công suất tổn hao phụ là 230.5W, còn tổn hao cơ là 115.3 W Các thông số mạch của động cơqui đổi về stator như sau :

R1 = 0.3723  ; R’2 = 0.390  ; Rfe = 354.6  ;

X1 = 1.434  ; X’2 = 2.151  XM = 26.59 

Hãy dùng mạch điện thay thế chính xác để xác định (a) tổng trở vào/pha; (b) dòng điện dây stator và rotor;(c) công suất tác dụng, phản kháng, biểu kiến và hệ số công suất được cấp từ lưới điện; (d) các tổn hao; (e) côngsuất điện từ, công suất cơ; công suất ra, hiệu suất; (f) moment điện từ, moment trên đầu trục; (g) vẽ giản đồnăng lượng và ghi các số liệu

Sơ đồ thay thế của dộng cơ không đồng bộ:

Tốc độ đồng bộ:

1 1





Bài số 9-10 Một động cơ không đồng bộ ba pha 40hp, tần số 60Hz, 4 cực từ, 460V có stator đấu Y đang vận hành

ở tốc độ 1447 vòng/phút Công suất tổn hao phụ ở tải này là 450W, còn tổn hao cơ là 220 W Các thông số mạchcủa động cơ qui đổi về stator như sau:

R1 = 0,1418  ; R’2 = 1,100  ; Rfe = 212,73  ;

X1 = 0,7273  ; X’2 = 0,7284  XM = 21,7 

Hãy dùng mạch điện thay thế chính xác để xác định (a) tổng trở vào/pha; (b) dòng điện dây stator và rotor;(c) công suất tác dụng, phản kháng, biểu kiến và hệ số công suất được cấp từ lưới điện; (d) các tổn hao; (e) côngsuất điện từ, công suất cơ; công suất ra, hiệu suất; (f) moment điện từ, moment trên đầu trục, momen cực đại,momen khởi động; (g) vẽ giản đồ năng lượng và ghi các số liệu

Tốc độ đồng bộ:

1 1

Bài số 9-11 Một động cơ không đồng bộ ba pha số liệu định mức là 30hp, tần số 60Hz, 847 vòng/phút, 8 cực từ,

460V có stator đấu Y đang vận hành ở tốc độ 880 vòng/phút Công suất tổn hao phụ ở tải này và tổn hao cơ là

350 W Các thông số mạch của động cơ qui đổi về stator như sau :

R1 = 0.1891  ; R’2 = 0.191  ; Rfe = 189.1  ;

X1 = 1.338  ; X’2 = 0.5735  XM = 14.18 

Hãy dùng mạch điện thay thế chính xác để xác định (a) tổng trở vào/pha; (b) dòng điện dây stator và rotor;(c) công suất tác dụng, phản kháng, biểu kiến và hệ số công suất được cấp từ lưới điện; (d) các tổn hao; (e) côngsuất điện từ, công suất cơ; công suất ra, hiệu suất; (f) moment điện từ, moment trên đầu trục, moment cực đại,moment khởi động; (g) vẽ giản đồ năng lượng và ghi các số liệu

Tốc độ đồng bộ:

1 1

Bài số 9-12 Một động cơ không đồng bộ ba pha 90kW, tần số 50Hz, 6 cực từ, 380V có stator đấu Y Các thông số

mạch của động cơ qui đổi về stator như sau :

R1 = 0.07  ; R’2 = 0.052  ; Rfe = 54  ; Xn = 0.44  ; XM =7.68 

Tổn hao cơ và tổn hao phụ là 1100W có thể xem như không đổi

Khi hệ số trượt bằng 0.04, hãy dùng mạch điện thay thế gần đúng để tính :

a Hệ số trượt tới hạn và momen cực đại của động cơ

b Dòng điện khởi động và moment khởi động của động cơ

c Dòng điện ứng với momen cực đại

Ta dùng sơ đồ thay thế gầnđúng như sau:

Hệ số trượt tới hạn:

2 m

Bài số 9-13 Một động cơ không đồng bộ ba pha 45kW, tần số 50Hz, 6 cực từ, 380V có stator đấu Y Có các thông

số mạch qui đổi về stator như sau:

R1 = 0,126 ; R’2 = 0,096 ; Rfe = 67 ; Xn = 0,46 ; XM = 10,6 ;

Tổn hao cơ và tổn hao phụ là 480W có thể xem như không đổi

Khi hệ số trượt bằng 0.04, hãy dùng mạch điện thay thế gần đúng để tính :

a. Dòng điện dây và hệ số công suất của động cơ

b Công suất ra và moment trên trục của động cơ

c Hiệu suất của động cơ

Fe M M

2s 2

E  sE  0.03 212 6.36V  

Tổng trở roto tại n = 970 vh/ph:

2s 2

Tính sức điện động rôto lúc đứng yên E2, điện trở R2 và điện kháng X2của rôto đã qui đổi về phía stato

Tỉ sổ biến đổi điện áp:

1 dq1 e

Dòng điện định mớc của động cơ:

3 1

Bài số 9-17 Một động cơ không đồng bộ ba pha p = 2; n = 1450vg/ph, công suất điện từ Pđt = 110kW; tần số dòngđiện f = 50Hz Tính mômen điện từ Mđt, tổn hao đồng trên rôto Pđ2.

Công suât và mô men điện từ:

Bài số 9-18 Một động cơ không đồng bộ ba pha rôto dây quấn stato và rôto đấu hình sao Các số liệu định mức :

Uđm = 380V; Pđm = 35kW; nđm = 730vg/ph; cosđm = 0.81; Iđm2 = 188A; R2 = 0.01; đm = 0.88; điện áp giữa các vànhtrượt khi mạch ngoài hở và rôto đứng yên là 125V

a Tính điện kháng rôto lúc đứng yên và lúc quay định mức

b Tính dòng điện stato và rôto lúc mở máy và lúc quay định mức, mômen điện từ lúc mở máy

2 2f

Bài số 9-19 Một động cơ không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc có ghi các số liệu như sau : 25 hp, tần số 50Hz, 8

cực từ, điện áp 440V, stator đấu Y Động cơ có moment khởi động bằng 112N.m và moment định mức bằng83N.m Dòng điện khởi động trực tiếp là 128A khi nối vào lưới điện có điện áp định mức Hãy tính :

a Moment khởi động khi điện áp giảm còn 300V

b Điện áp cần cung cấp cho động cơ để momen khởi động bằng moment định mức của động cơ

c Dòng điện khởi động khi điện áp giảm còn 300V

d Điện áp cần cung cấp cho động cơ để dòng khởi động không quá 32A

Mô men khởi động khi giảm điện áp:

Bài số 9-20 Một động cơ không đồng bộ ba pha tần số 50Hz, 4 cực từ, 220V có các thông số mạch của động cơ

qui đổi về stator như sau:

R1 = 0,3 ; R’2 = 0,2 ; X1 = X’2 = 1 ; Gfe = 20 mS; BM = 60 mS;

a Tính tốc độ và dòng điện trong dây quấn stator khi khi s = 0.02

b Tính hệ số công suất và công suất ra của động cơ khi s = 0.05

2 =1.5 ; I’2 = 5A Tính tốc độ động cơ điện và mômen điện từ.

Bài số 9-22 Một động cơ không đồng bộ ba pha 15kW, tần số 50Hz, 6 cực từ, 220V có stator đấu Y Các thông số

mạch điện thay thế qui đổi về stator tính trên một pha là:

R1 = 0.126; R’2 = 0.094; Rfe = 57; Xn = 0.46; XM = 9.8;

Tổn hao cơ và tổn hao phụ là 280W có thể xem như không đổi

Khi hệ số trượt bằng s = 0.03, hãy dùng mạch điện thay thế gần để tính :

a Dòng điện dây và hệ số công suất của động cơ

b Công suất ra và mômen điện từ của động cơ

c Hiệu suất của động cơ

_

Tổng trở vào của động cơ:

2 t

Bài số 9-23 Một động cơ không đồng bộ ba pha 125hp, tần số 60Hz, 8 cực từ, 440V có stator đấu Y Các thông số

mạch của động cơ qui đổi về stator như sau: (thông số pha)

R1 = 0.068  ; R’2 = 0.052  ; Rfe = 54  ; X1 =X’2 = 0.224  ; XM = 3.68 

Tổn hao cơ và tổn hao phụ là 1200W có thể xem như không đổi.

Khi hệ số trượt s = 0.03, hãy dùng mạch điện thay thế gần đúng để tính:

a Dòng điện dây và hệ số công suất của động cơ

b Công suất ra và moment trên đầu trục của động cơ

c Hiệu suất của động cơ

Sơ đồ thay thế gần đúng:

Tổng trở vào của động cơ:

2 t

o 1

_

o 1

Bài số 9-24 Một động cơ không đồng bộ ba pha 125hp, tần số 60Hz, 8 cực từ, 440V có stator đấu Y Các thông số

mạch của động cơ qui đổi về stator như sau: (thông số pha)

R1 = 0.068  ; R’2 = 0.052  ; Rfe = 54  ; X1 =X’2 = 0.224  ; XM = 7.68 ;

Tổn hao cơ và tổn hao phụ là 1200W có thể xem như không đổi

Khi hệ số trượt bằng 0.04, hãy dùng mạch điện thay thế gần đúng để tính:

a Hệ số trượt tới hạn và moment cực đại của động cơ

b Dòng điện khởi động và moment khởi động của động cơ

c Dòng điện ứng với moment cực đại

Ta dùng sơ đồ thay thế gần đúng như sau:

Hệ số trượt tới hạn:

2 m

Fe M M

Bài số 9-25 Nhãn của một động cơ không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc có ghi các số liệu định mức như sau:

18,5kW, tần số 50Hz, 4 cực từ, dòng stato 40A, điện áp 380V, hệ số công suất là 0,81 và stator đấu Y Giả sử động

cơ có tốc độ quay n =1440 vòng/ph khi làm việc ở chế độ định mức Hãy tính:

a Hệ số trượt định mức

b Công suất tác dụng và phản kháng động cơ tiêu thụ từ lưới điện

c Hiệu suất động cơ

Bài số 9-26 Động cơ không đồng bộ ba pha có Uđm = 440V, nối Y, 2p = 2, f = 60Hz, đang làm việc ở tốc độ n =

3492 vòng/phút, và có các thông số của mạch điện thay thế IEEE trên một pha như sau:

R1 = 0.74 , R’2 = 0.647 , Rfe = không cho

X1 = 1.33  ; X’2 = 2.01  XM = 77.6 

Tổn hao không tải khi quay là 350W Hãy tìm:

a Dòng điện khởi động khi nối trực tiếp dây quấn stator vào điện áp định mức?

h Hiệu suất của động cơ khi làm việc ở tải định mức ?

i Hệ số trượt ứng với moment cực đại

j. Moment cực đại và năng lực quá tải mM

k Tính điện trở phụ mắc vào mạch rotor để moment khởi động bằng moment cực đại?

Sơ đồ thay thế của động cơ:

Tổng trở của động cơ khi khởi động s = 1:

I

s

s 1

R'2 

R’2X’2

X

1

R

1

Tổn hao không tải khi quay là 700W, lúc đó rotor ngắn mạch trên chổi than Tính:

a Dòng điện khởi động khi nối trực tiếp dây quấn stator vào điện áp định mức?

h Hiệu suất của động cơ khi làm việc ở tải định mức?

i Hệ số trượt ứng với moment cực đại?

j. Moment cực đại và năng lực quá tải mM?

k Tính điện trở phụ mắc vào mạch rotor để moment khởi động bằng moment cực đại

Sơ đồ thay thế của động cơ:

Tổng trở của động cơ khi khởi động s = 1:

I

s

s 1

Hãy xác định các tham số của mạch điện thay thế IEE và tổng các tổn hao sắt, ma sát và quạt gió.

Điện trở một pha dây quấn stato:

DC DC

Bài số 9-29 Kết quả thu được từ thí nghiệm không tải ở tần số 60Hz, ngắn mạch ở tần số 15Hz và một chiều của

động cơ không đồng bộ ba pha có P = 30hp, Uđm = 460V, nối Y, Iđm= 40A, f = 60Hz như sau:

Un = 42.39V U0 = 460V VDC = 15.4 V

In = 40A I0 = 17.0A IDC = 40.2 A

Pn = 1828.8 W P0 = 1381.4 W

Hãy xác định các tham số của mạch điện thay thế IEE và tổng các tổn hao sắt, ma sát và quạt gió

Điện trở một pha dây quấn stato:

DC DC

2 2

p  P  m I R  1381.4 3 17    0.1915 1215.3  W

Bài số 9-30 Kết quả thu được từ thí nghiệm không tải ở tần số 60Hz, ngắn mạch ở tần số 15Hz và một chiều của

động cơ không đồng bộ ba pha có P = 15hp, Uđm = 460V, nối Y, Iđm= 14A, f = 60Hz như sau:

Un = 18.5V U0 = 459.8 V VDC = 5.6 V

In = 13.9A I0 = 6.2A IDC = 14.0 A

Pn = 264.6 W P0 = 799.5 W

Hãy xác định các tham số của mạch điện thay thế IEE và tổng các tổn hao sắt, ma sát và quạt gió

Điện trở một pha dây quấn stato:

DC DC