Lý thuyết kỹ thuật điện

Onthisinhvien.com Kỹ thuật điện Lý thuyết Câu 4/ Trình bày a) Định nghĩa, ý nghĩa sử dụng, cấu tạo động không đồng pha? b) Nguyên lý làm việc động không đồng pha? Giải: a) Định nghĩa: Là loại động xoay chiều làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ có tốc độ quay roto khác với tốc độ quay từ trường quay Ý nghĩa sử dụng: ĐCKĐB pha có cấu tạo vận hành đơn giản, giá thành rẻ làm việc tin cậy sử dụng trực tiếp nguồn xoay chiều pha nên sử dụng rộng rãi sản xuất Cấu tạo: Gồm phần stator rotor - Stator: lõi théo, dây quấn, vỏ máy + Lõi thép: hình trụ lõi thép kỹ thuật điện dập rãnh bên ghép cách điện với tạo thành rãnh theo hướng trục, lõi thép ép vào phía vỏ máy + Dây quấn: dây quấn stato làm dây điện từ bọc cách điện với đặt rãnh lõi thép có cuộn dây đặt lệch 120 khơng gian phân bố hết diện tích bề mặt lõi thép + Vỏ máy: dùng để bảo vệ bao bọc định vị cố định phận máy, vỏ làm gang hay hợp kim nhôm - Rotor: lõi thép, dây quấn trục +Lõi thép: thép kỹ thuật điện dập rãnh bên ghép cách điện với tạo thành rãnh theo hướng trụ, có lỗ để lắp trục +Dây quấn: có loại: Rotor ngắn mạch: rãnh đặt đồng đầu nối ngắn mạch tạo thành lồng sóc Rotor dây quấn: cách rãnh lõi thép stato đặt dây quấn pha, dây quấn rotor thường đấu hình ba đầu nối với ba vành trượt đồng gắn Hỏi đáp tập : Góc ơn thi NUCE – Thi khơng qua, xoá Group! Onthisinhvien.com Kỹ thuật điện Lý thuyết cố định trục cách điện với trục nhờ chổi than tỳ lên vành trượt dây quấn rotor nối với biến trở bên ngồi b) Ngun lý làm việc động khơng đồng pha: + Khi cho dòng điện pha tần số f vào cuộn dây quấn, stator tạo từ trường quay p đôi cực với tốc độ n1 = 60f p (vòng/phút) + Từ trường quay cắt dẫn dây quấn rotor sinh sức điện động cảm ứng + Vì dẫn rotor nối ngắn mạch nên sức điện động cảm ứng sinh dòng điện dẫn rotor + Dòng điện đặt từ trường quay chịu tác dụng lực từ làm rotor quay chiều từ trường với tốc độ 𝑛 < 𝑛1 Câu 5/ Trình bày: a) Khái niệm từ trường quay? Tính chất từ trường quay stato động không đồng pha? b) Việc đảo chiều quay động thực nào? Giải thích? Giải: a) Từ trường quay từ trường dòng điện pha chạy cuộn dây pha Tính chất: + Tốc độ từ trường quay phụ thuộc vào tần số dòng điện stato số đôi cực từ p + Từ thông từ trường quay biến thiên theo định luật hình sin với biên độ không đổi 3/2 từ thông cực đại pha + Tại thời điểm bất kỳ, chiều từ trường quay chiều với chiều thành phần từ trường cực đại pha Vậy chiều quay từ trường phụ thuộc vào thứ tự pha hệ thống dòng pha, thay đổi pha từ trường quay theo chiều ngược lại Hỏi đáp tập : Góc ơn thi NUCE – Thi khơng qua, xố Group! Onthisinhvien.com Kỹ thuật điện Lý thuyết b) Việc đảo chiều quay động thực việc thay đổi chiều quay từ trường thông qua việc thay đổi thứ tự pha cấp vào cho động Giải thích: ví dụ thay đổi thứ tự dòng điện pha đạt giá trị cực đại pha A → B → C từ trường quay theo thứ tự từ trục quấn pha A → B → C , đổi chỗ pha B, C cho thứ tự từ trường quay bị đảo lại A → C → B → A → C → B Khi từ trường quay đảo chiều dẫn đến chiều sức điện động, dòng điện cảm ứng từ roto đảo theo làm thay đổi chiều lực điện từ momen quay dẫn tới đảo chiều động Câu 7/ Trình bày: a) Định nghĩa, ý nghĩa sử dụng, cấu tạo máy phát điện đồng pha? b) Nguyên lý làm việc máy phát điện đồng pha? Giải: a) Định nghĩa: máy phát điện xoay chiều có tốc độ quay roto tốc độ quay từ trường Ý nghĩa sử dụng: + Phát điện cho lưới điện quốc gia + Truyền động điện công suất lớn + Dùng làm máy công suất, phát công suất phản kháng lưới điện Cấu tạo: gồm phần stator rotor - Phần tĩnh (stator) + Mạch từ: lõi thép, ghép thép kỹ thuật điện có chiều dày khoảng 0,3 - 0,5 mm, cách điện hai mặt để chống dòng Fuco, mạch từ đặt lõi máy + Mạch điện: cuộn dây, dây quấn stator gọi dây quấn phần ứng - Phần quay (rotor): + Gồm cực từ, dây quấn kích từ, lõi thép rotor trục máy + Có loại rotor là: rotor cực ẩn rotor cực lồi Hỏi đáp tập : Góc ơn thi NUCE – Thi khơng qua, xố Group! Onthisinhvien.com Kỹ thuật điện b) Nguyên lý làm việc máy phát điện đồng pha: Lý thuyết + Đưa nguồn chiều (dịng Ikt khơng đổi) vào dây quấn kích từ tạo nên từ trường rotor động sơ cấp, từ trường rotor cắt dây quấn phần cảm ứng stator cảm ứng sức điện động xoay chiều hình sin + Nếu rotor có p đơi cực, rotor quay vịng, sức điện động phần ứng biên thiên chu kỳ Do tần số sức điện động pha lệch góc 120 + Dây quấn pha stator có trục lệch khơng gian góc 120, sức điện động pha lệch góc 120 Câu 8/ Trình bày: 1) Sơ đồ thay máy biến áp? b) Giải thích chế độ khơng tải chế độ ngắn mạch MBA thực tế thơng qua sơ đồ thay nó? Giải: a) Sơ đồ thay mạch sơ cấp ** Ghép sơ đồ sơ đồ thay máy biến áp: Hỏi đáp tập : Góc ơn thi NUCE – Thi khơng qua, xố Group! Onthisinhvien.com Kỹ thuật điện 𝐸′2 = 𝑘 𝐸2 = 𝐸1 ( k hệ số biến áp) 𝐼′2 = Lý thuyết 𝐼2 𝑈′2 = −𝐸′2 − 𝑍′2 𝐼′2 𝑘 𝑅′2 = 𝑘 𝑅2 𝑋′2 = 𝑘 𝑋2 𝑍′2 = 𝑘 𝑍2 𝑅′𝑡 = 𝑘 𝑅𝑡 𝑋′𝑡 = 𝑘 𝑋𝑡 𝑍′𝑡 = 𝑘 𝑍𝑡 b) *Chế độ không tải: Là chế độ hở mạch thứ cấp ( 𝐼2 = 0) sơ cấp nối vào lưới 𝑈1 Dịng điện khơng tải: 𝐼0 = 𝑈1 𝑍0 𝑍0 = √(𝑅1 + 𝑅𝑡ℎ )2 + (𝑋1 + 𝑋𝑡ℎ )2 → Tổng trở 𝑍0 lớn 𝐼0 nhỏ: 𝐼0 = (2% − 10%) 𝐼đ𝑚 - Ở chế độ khơng tải, cơng suất đưa phía thứ cấp MBA tiêu thụ 𝑃0 , bao gồm tổn hao ∆𝑃𝑅1 ∆𝑃𝑆𝑇 lõi sắt Xem gần đúng: 𝑃0 ≈ ∆𝑃𝑆𝑇 Hệ số công suất: 𝐶𝑜𝑠𝜑 = 𝑅0 √𝑅02 + 𝑋02 = 𝑃0 √𝑃02 + 𝑄02 Do 𝑄0 ≫ 𝑃0 =>𝐶𝑜𝑠𝜑 nhỏ cỡ 0,1 ~ 0,3 => Gây lãng phí điện => Khơng nên để máy biến áp chạy chế độ không tải non tải * Chế độ ngắn mạch: chế độ cuộn thứ cấp bị nối tắt ( 𝑈2 = 0), cuộn sơ cấp nối với lưới ( 𝑈1 = 𝑈𝑙 ) 𝐼𝑛 = 𝑈1𝑑𝑚 √(𝑅1 + 𝑅′ )2 + (𝑋1 + 𝑋 ′ )2 = 𝑈1𝑑𝑚 𝑍𝑛 => 𝐼𝑛 tăng vọt lên khoảng 10 - 20 lần I định mức Hỏi đáp tập : Góc ơn thi NUCE – Thi khơng qua, xố Group! Onthisinhvien.com Kỹ thuật điện => Dẫn đến cháy máy biến áp Lý thuyết => Cần phải có thiết bị bảo vệ như: Cầu chì hay aptomat bở cuộn sơ cấp thứ cấp máy biến áp Câu 9/ Trình bày: a) Phương pháp xác định phụ tải tính tốn mạng điện hạ áp? b) Điều kiện tính chọn tiết diện dây dẫn mạng điện hạ áp? c) Phương pháp chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện phát nóng cho phép? Giải: a) Phương pháp xác định phụ tải tính tốn mạng hạ áp: có cách + Dựa vào dự báo cơng suất đặt tải + Tính riêng phụ tải động lực chiếu sáng - Xác định phụ tải chiếu sáng: 𝑃𝑐𝑠 = 𝑐 𝑝 - Công suất tính tốn tải: 𝑃𝑡𝑡 = (1,2 ÷ 1,5) (𝑃đ𝑙 + : 𝑃𝑐𝑠 ) - Hệ số công suất trung bình tải: 𝐶𝑜𝑠𝜑𝑡𝑏 = 𝑃1 + 𝑃2 + ⋯ + 𝑃𝑛 𝑃𝑛 𝑃1 𝑃2 + + ⋯+ 𝐶𝑜𝑠𝜑1 𝐶𝑜𝑠𝜑2 𝐶𝑜𝑠𝜑𝑛 Với 𝑃1 , 𝑃2 , … , 𝑃𝑛 công suất tối đa mà thiết bị yêu cầu => Công suất nguồn cần thiết: 𝑆𝑡𝑡 = 𝑃𝑡𝑡 𝐶𝑜𝑠𝜑𝑡𝑏 b) Điều kiện tính chọn tiết diện dây dẫn mạng hạ áp - Điều kiện phát nóng: Nhiệt độ dây dẫn có dịng điện khơng vượt q 0 nhiệt độ giới hạn cho phép: 𝑡𝑙𝑣 < 𝑡𝐶𝑃 - Đảm bảo tổn hao điện áp cho phép: ∆𝑈 ≤ ∆𝑈𝐶𝑃 - Đảm bảo độ bền học dây: S ≥ 𝑆𝑚𝑖𝑛 c) Phương pháp chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện phát nóng cho phép Hỏi đáp tập : Góc ơn thi NUCE – Thi khơng qua, xoá Group! Onthisinhvien.com Kỹ thuật điện - Trước tiên ta phải tính dịng điện phụ tải đường dây + Đối với dây pha: 𝐼𝑝 = + Đối với dây pha: 𝐼𝑝 = Lý thuyết 𝑃.103 𝑈đ𝑚 𝐶𝑜𝑠𝜑𝑡𝑏 𝑃.103 √3𝑈đ𝑚 𝐶𝑜𝑠𝜑𝑡𝑏 - Sau ta tra sổ tay kỹ thuật điện để tìm tiết diện S có 𝐼𝑐𝑝 gần với 𝐼𝑝 Câu 10/ Trình bày: a) Định nghĩa mạng điện hạ áp? Sơ đồ mạng điện hạ áp? b) Phương pháp phân loại phụ tải mạng điện hạ áp? c) Những yêu cầu chung với mạng điện hạ áp? Giải: a) Từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ phải phân thành điện áp để truyền tải Mạng điện hạ áp mạng điện có đường dây với cấp điện áp U < kV Sơ đồ mạng điện hạ áp: có dạng Dạng hở Dạng kín b) Phương pháp phân loại phụ tải mạng điện hạ áp - Theo công suất: + Phụ tải động lực: thiết bị tiêu thụ công suất lớn động điện + Phụ tải chiếu sáng sinh hoạt: bao gồm đèn điện dụng cụ sinh hoạt cơng suất nhỏ - Theo tính chất quan trọng: Hỏi đáp tập : Góc ơn thi NUCE – Thi khơng qua, xố Group! Onthisinhvien.com Kỹ thuật điện Lý thuyết + Phụ tải loại 1: Bao gồm phụ tải quan trọng Nếu điện gây nguy hiểm tính mạng người ảnh hưởng lớn tới kinh tế trị Ví dụ: bệnh viện lớn, đài phát thanh, + Phụ tải loại 2: Các phụ tải quan trọng hơn, điện gây thiệt hại kinh tế văn hố Ví dụ: trường học, nhà hàng, + Phụ tải loại 3: gồm phụ tải lại, điện ảnh hưởng đến sinh hoạt người Ví dụ: ký túc xá, nhà ở, c) Những yêu cầu chung với mạng điện hạ áp: - Bảo đảm cung cấp điện liên tục tương ứng cho loại phụ tải - Bảo đảm chất lượng điện - Bảo đảm kinh tế - Bảo đảm vận hành dễ dàng, hợp lý, an tồn cho người thiết bị - Phải tính đến khả phát triển phụ tải sau Câu 11/ Trình bày: a) Định nghĩa mạch điện pha đối xứng, khơng đối xứng? b) Phân tích đặc điểm mạch điện pha đối xứng nối hình - sao? Nếu khơng có dây trung tính mạch điện làm việc nào? Giải: a) Mạch điện pha đối xứng mạch có nguồn pha đối xứng phụ tải pha đối xứng Mạch điện pha không đối xứng mạch nguồn, tải dây dẫn đối xứng Hỏi đáp tập : Góc ơn thi NUCE – Thi khơng qua, xoá Group! Onthisinhvien.com Kỹ thuật điện Lý thuyết c) Đặc điểm mạch pha đối xứng – 𝐸𝐴 = 𝐸 𝑒 𝑗.𝑜 𝐸𝐵 = 𝐸 𝑒 −𝑗.12𝑜 𝐸𝐶 = 𝐸 𝑒 𝑗.12𝑜 0 𝑍𝐴 = 𝑍𝐵 −𝑍𝐶 − 𝑍 = 𝑅 + 𝑗 𝑋 Có: 𝐼𝑑 = 𝐼𝑝 𝑈𝐴𝐵 = 𝑈𝐴 −𝑈𝐵 ; 𝑈𝐵𝐶 = 𝑈𝐵 −𝑈𝐶 ; 𝑈𝐶𝐴 = 𝑈𝐶 −𝑈𝐴 - Trong mạch pha nối đối xứng, hệ thống dòng pha đối xứng, điện áp dây đối xứng 𝐼𝑑 = 𝐼𝑝 - Về trị số: { 𝑈𝑑 = √3𝑈𝑝 - Về pha 𝑈𝑑 vượt trước 𝑈𝑝 góc 300 - Dịng điện dây trung tính: 𝐼0 = 𝐼𝐴 +𝐼𝐵 +𝐼𝐶 = => Dây trung tính bỏ đi, ta có mạch dây - pha nối - *Nếu khơng có dây trung tính: - Mạch khơng thể lấy điện áp pha từ mạch điện pha mạch cho phép nối với phụ tải pha - Khi sử dụng, điện áp pha không đều, điểm trung tính nguồn tải tồn điện áp khác 0, dễ dẫn tới sử dụng điện áp pha Khi có cố điện pha ảnh hưởng tới mạch pha Hỏi đáp tập : Góc ơn thi NUCE – Thi khơng qua, xố Group! Kỹ thuật điện Onthisinhvien.com Lý thuyết Câu 12/ Trình bày: a) Thế mạch điện pha đối xứng? Trong thực tế muốn có loại mạch gì? Vì sao? b) Nêu đặc điểm mạch pha đối xứng mạch có nguồn, dây dẫn tải đối xứng Nếu khơng thoả mãn điều kiện mạch pha khơng đối xứng - Thực tế muốn có mạch điện pha đối xứng vì: + Khi có mạch pha đối xứng điểm trung tính nằm tâm ∆ điện áp điện áp pha nhau, tránh cố điện pha + Khi pha đối xứng, ta có từ trường đều, cần thiết cho tải động cơ, MBA từ trường làm động khơng rung, khơng nóng làm việc b) Đặc điểm mạch pha đối xứng nối ∆ − ∆ 𝐸𝐴 = 𝐸 𝑒 𝑗.𝑜 𝐸𝐵 = 𝐸 𝑒 −𝑗.12𝑜 𝐸𝐶 = 𝐸 𝑒 𝑗.12𝑜 0 𝑍𝐴 = 𝑍𝐵 −𝑍𝐶 − 𝑍 = 𝑅 + 𝑗 𝑋 - Trong mach pha nối ∆ có: 𝑈𝑑 = 𝑈𝑝 𝐼𝐴 = 𝐼𝐴𝐵 − 𝐼𝐶𝐴 ; 𝐼𝐵 = 𝐼𝐵𝐶 − 𝐼𝐴𝐵 ; 𝐼𝐶 = 𝐼𝐶𝐴 − 𝐼𝐵𝐶 - Trong mạch pha nối ∆, hệ thống dòng đối xứng, điện áp đối xứng 𝑈𝑑 = 𝑈𝑝 Về trị số: { 𝐼𝑑 = √3𝐼𝑝 Về pha: 𝐼𝑑 chậm pha 𝐼𝑝 góc 300 * Ứng dụng mạch ∆ − ∆: + Mạch pha nối ∆ − ∆ dùng chủ yếu để giảm dòng điện, tiết kiệm diện tích dây dẫn, giảm giá thành hệ thống mạng điện Hỏi đáp tập : Góc ơn thi NUCE – Thi khơng qua, xố Group! 10 Onthisinhvien.com Kỹ thuật điện Lý thuyết + Ngoài ra, với MBA nối ∆ có tác dụng triệt tiêu dịng điện bậc Câu 13/ Trình bày: 1) Định Luật Kirchhoff 1, Kirchhoff 2? b) Nguyên lý làm việc máy biến áp pha? Giải: a) * Định luật Kirchhoff 1: Tổng đại số dòng điện nút ∑ 𝑖(𝑡) = nút Quy ước: Dòng điện vào nút => Lấy dấu ( + ) Dòng điện khỏi nút => Lấy dấu ( - ) * Định Luật Kirchhoff 2: Đi theo vòng tuỳ ý, chiều tuỳ chọn tổng đại số điện áp phần tử RLC tổng đại số sức điện động vòng ∑ vòng (𝑈𝑅 (𝑡) + 𝑈𝐿 (𝑡)+𝑈𝐶 (𝑡)) = ∑ 𝑒(𝑡) vòng Quy ước: Chiều U(t) chiều e(t) chiều vịng lấy dấu ( + ) Chiều U(t) chiều e(t) ngược chiều vịng lấy dấu ( - ) b) Ngun lý làm việc máy biến áp pha Đặt 𝑈1 (𝑡) vào dây quấn sơ cấp → 𝑖1 (𝑡) → ∅(𝑡) Chiều ∅(𝑡) xác định theo quy tắc nắm bàn tay phải Do mạch từ kín → ∅(𝑡) móc vịng sang dây quấn thứ cấp ∅(𝑡) biến thiên sinh 𝑒1 (𝑡) đầu dây sơ cấp = −𝑊1 𝑑∅ 𝑑𝑡 𝑒2 (𝑡) đầu dây thứ cấp = −𝑊2 𝑑∅ 𝑑𝑡 Với 𝑊1 𝑊2 số vòng dây cuộn sơ cấp thứ cấp 𝑒2 (𝑡) sinh 𝑖2 (𝑡) tạo 𝑈2 (𝑡) đầu tải Hãy đọc tiếp trang bên ! Hỏi đáp tập : Góc ơn thi NUCE – Thi khơng qua, xố Group! 11 Onthisinhvien.com Kỹ thuật điện Lý thuyết Trân trọng Để có mẩu lý thuyết xác sát đề thi này, xin chân thành gửi lời cảm ơn tới anh Hải Nam – thành viên xuất sắc CLB X50 trường Đại học Xây Dựng, bỏ thời gian công sức để biên soạn cho phép sử dụng học liệu bí kíp (Đây phần 1) / Tobe Continuted… Hỏi đáp tập : Góc ơn thi NUCE – Thi khơng qua, xố Group! 12 ...Onthisinhvien.com Kỹ thuật điện Lý thuyết cố định trục cách điện với trục nhờ chổi than tỳ lên vành trượt dây quấn rotor nối với biến trở bên b) Nguyên lý làm việc động không đồng pha: + Khi cho dòng điện. .. Onthisinhvien.com Kỹ thuật điện - Trước tiên ta phải tính dòng điện phụ tải đường dây + Đối với dây pha: