Phòng thí nghiện máy điện

Phòng thí nghiện máy điện

3 Thời gian:

Hướng dẫn: 60 phút Thực hành: 240 phút 4 Tóm tắt lý thuyết:

Hai phương trình cơ bản của động cơ một chiều: E = KE n φ (ikt) (1) Phương trình sức điện động

U = E + RƯ IƯ (2) Phương trình cân bằng điện áp của mạch điện phần ứng

Ghi chú:

KE : Hằng số không đổi và phụ thuộc vào kết cấu của động cơ N : Tốc độ quay của rotor (vòng /phút)

φ(ikt) : Từ thông tạo bởi phần cảm của động cơ một chiều

Rư : Điện trở phần ứng

Lượng từ thông φ phụ thuộc vào dòng kích từ (Ikt): và sự phụ thuọâc đó φ = f (ikt) có dạng đường cong từ hóa theo hình 1

Đường cong từ hoá cóù hai đoạn:
OM : Mạch từ chưa bảo hoà
MN : Mạch từ đã bảo hoà Ở đoạn này φ tăng rất chậm khi Ikt tăng nhanh Đặc tính bảo hoà từ của mạch từ có ảnh hưởng lớn đến dạng đặc tuyến của máy

điện Từ hai phương trình trên ta có phương trình đặc tính tốc độ của động cơ một chiều kích từ song song như sau: )i(.KRIUnktEuud,,φ−= (3)

Từ quan hệ (3) ta rút ra nhận xét sau: Muốn giảm nhỏ dòng mở máy (Im) và giảm n (tốc độ quay của rotor) khi mở máy ta cần điều chỉnh biến trở mở máy Rm lớn nhất, và biến trở điều chỉnh dòng kích từ Rkt nhỏ nhất 4.1 Động cơ kích từ độc lập: 4.1.1 Thí nghiệm không tải:
Chú ý khi mở máy nhớ điều chỉnh biến trở mở máy Rm lớn nhất và biến trở

điều chỉnh dòng kích từ Rm nhỏ nhất

Với : U nguồn DC không đổi

Iư ≈ Iuo dòng điện phần ứng không tải, nhỏ và không đổi nên RưIư không đổi Do đó:

(i)An

φ=

A: là hằng số không đổi

Từ đây ta nhận thấy n =f(ikt) có dạng hyperbol (2) khi mạch từ chưa bão hoà Khi mạch từ bão hoà có dạng (1); xem hình 3

A IKt

RKtF1 F2

- A

AIư

ĐC

4.1.2 Thí nghiệm có tải: Đo n, iư và dựng đường đặc tuyến n =f(ikt) Sử dụng máy phát điện một chiều làm tải cho động cơ một chiều, khi thay đổi Ip của máy phát điện một chiều nghĩa là thay đổi tải của động cơ một chiều Đường đặc tuyến n =f(Iu) cho trên hình 4

Hình 4

Sơ đồ nguyên lý máy phát điện DC kích từ hỗn hợp

4.2 Động cơ kích từ song song:

4.2.1 Thí nghiệm không tải:

Động cơ DC kích từ song song

Rkt: biến trở kích từ của DC Rm: biến trở mở máy

Ikt: dòng kích từ

Iư: dòng điện phần ứng

Đo dòng Ikt ,n (vòng/phút) và dựng đường đặc tuyến n = f(Ikt) Đường đặc tuyến cho bởi hình 3

Giải thích đường đặc tuyến: (ở hình 3) Từ phương trình (3):

K.(i)RIUn

Với : U nguồn DC không đổi

ĐC V

• •

+

• •

MF Ikt

Iư ≈ Iuo dòng điện phần ứng không tải, nhỏ và không đổi nên RưIư không đổi Do đó:

(i)An

A: là hằng số không đổi

Từ đây ta nhận thấy n =f(ikt) có dạng hyperbol (2) khi mạch từ chưa bão hoà Khi mạch từ bão hoà có dạng (1); xem hình 3

4.2.2 Thí nghiệm có tải:

Đo n, iư và dựng đường đặc tuyến n =f(ikt)

Sử dụng máy phát điện một chiều làm tải cho động cơ một chiều, khi thay đổi Ip của máy phát điện một chiều nghĩa là thay đổi tải của động cơ một chiều

Đường đặc tuyến n =f(Iu) cho trên hình 4 5 Tiến hành thí nghiệm:

- Các bước tiến hành thí nghiệm: 5.1 Động cơ điện DC kích từ độc lập:

5.1.1.Thí nghiệm không tải:
Nối dây như hình 5

Chỉnh điện áp cấp cho động cơ về không
Chỉnh điện trở mở máy về max

Chỉnh điện trở kích từ về min

Tăng điện áp cấp cho động cơ đến khi động cơ quay đạt 1200 v/p sau đó giảm điện trở mở máy về min

Điều chỉnh tốc độ của động cơ đạt 1200 v/p bằng cách điều chỉnh điện áp
Thay đổi điện trở kích từ, ghi nhận các giá trị vào bảng sau:

n(V/P) Ikt(A)

Biến Trơ ûRkt200 VDC_

Biến Trở Rm0…200 VDC

A1 A2

Dựng đường đặc tuyến n=f(Ikt):

5.1.2 Thí nghiệm có tải:
Nối dây như hình 6

Chỉnh điện áp cấp cho động cơ về 0
Chỉnh điện trở tải về min

Chỉnh điện trở mở máy về max
Chỉnh điện trơ kích từ về min

Tăng điện áp cấp cho động cơ đến khi động cơ quay đạt 1200 v/p Sau đó giảm điện trở mở máy về min

Điều chỉnh tốc độ của động cơ đạt 1200 v/p bằng cách điều chỉnh điện áp(giữ tốc độ động cơ không đổi trong suốt quá trình thí nghiệm)

Tăng điện trở tải, ghi nhận các giá trị vào bảng sau:

n(v/p) Iư(A)

Ikt (A) n (V/P)

A3 +V2 -__

Dựng đường đặc tuyến n=f(Iư):

5.2 Động cơ kích từ song song: 5.2.1 Thí nghiệm không tải:
Nối dây như sơ đồ hình 7

Tiến hành tương tự như trường hợp động cơ kích từ độc lập, ghi nhận kết quả vào bảng:

n(V/P) Ikt(A)

Iư (A) n (V/P)

V1

ĐỘNG CƠ DC A1 A2

E1 E2

G/M A2

Dựng đường đặc tuyến n = f (Ikt):

5.2.2 Thí nghiệm có tải:
Nối dây như hình 8

Chỉnh điện áp cấp cho động cơ về 0
Chỉnh điện trở tải về min

Chỉnh điện trở mở máy về max
Chỉnh điện trơ kích từ về min

Tăng điện áp cấp cho động cơ đến khi động cơ quay đạt 1200 V/P Sau đó giảm điện trở mở máy về min

Điều chỉnh tốc độ của động cơ đạt 1200 V/P bằng cách điều chỉnh điện áp (giữ tốc độ động cơ không đổi trong suốt quá trình thí nghiệm)

Tăng điện trở tải, ghi nhận các giá trị vào bảng sau:

n (v/p) Iư(A)

Ikt (A) n (V/P)

G/M A2 A1 E2

_

_

Động cơ DC

Hình 8

- Bộ cung cấp nguồn - Đồng hồ đo dòng điện - Đồng hồ đo tốc độ

3 Thời gian:

Hướng dẫn: 60 phút Thực hành: 240 phút 4 Tóm tắt lý thuyết:

4.1 Thí nghiệm không tải:

Đo dòng I=kp, Ep và dựng đường đặc tuyến Ep = f (Ikt) Sơ đồ nguyên lý của máy điện một chiều cho trong hình 1

Động cơ một chiều kích từ nối tiếp ( hình 2 ) kéo máy phát điện một chiều quay với tốc độ n = nđm = 1600 vòng/phút và giữ không đổi

Dòng Ikp chạy qua cuộn dây kích từ tạo nên φ (Ikt) (từ trường chính trong máy phát) và Ep

Ep = Ke n φ(ikt)

Vì Ke và n không đổi, nên Ep = f(Ikt) có dạng đường cong từ hoá như hình 3 (Đường Ep = f(Ikt) có hai nhánh ứng với Ikt tăng và giảm Khi Ikt = 0 do từ dư nên Ep0 =1V đến 3V)

Phòng Thí Nghiệm Máy Điện Trang 16 4.2 Thí nghiệm có tải với kích từ độc lập: Đo Up, Ip và dựng đường đặc tuyếnUp = f(Ip) Sơ đồ nguyên lý của máy phát điện một chiềucho trong hình 4

Iư

V Up

Ikt(A) 0

Ip

Điều kiện thí nghiệm:
Động cơ một chiều kéo rotor máy phát một chiều quay với n = 1600 vòng/phút và giữ n không đổi Chỉnh Rkt để Up = 200v Với nguồn UDC không đổi, Ikt xác định và φ(Ikt) không đổi
Khi không tải Ep = Ke n φ(Ikt) có giá trị lớn nhất Tacó: Up =Ep – Rư Ip, phương trình điện áp mạch phần ứng Khi không tải, Iư(Ip) = 0; Up = Ep giá trị lớn nhất
Khi có tải Ip ≠ 0, ta thấy Up giảm Các nguyên nhân gây ra giảm Up:
Up giảm một lượng (Rư Ip): tổn hao điện áp trên dây quấn phần ứng
Do tác dụng của phản ứng phần ứng, nên sức điện động Ep khi có tải sẽ nhỏ hơn lúc không tải Kết luận:

khi máy phát điện một chiều mang tải (Ip ≠ 0):Up sẽ giảm do tổn hao điện áp trên cuộn ây phần ứng (Rư Ip) và do phản ứng phần ứng Ip càng tăng, phản ứng phần ứng càng mạnh Up giảm càng nhanh Đường đặc tính Up = f(Ip) cho trên hình 5

Ip

0

Hình 5

-Hình 6

TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM:
Nối dây theo hình 6

Chỉnh variac cấp điện cho động cơ DC về 0
Chỉnh biến trở Rkt về giá trị max

Tăng điện áp variac từ từ để động cơ DC khởi động và quay với tốc độ định mức n = 1600 vòng/phút Giữ tốc độ không đổi trong suốt quá trình thí nghiệm
Giảm biến trở Rkt từ từ và ghi giá trị Ep và Ikt ở đồng hồ V2 và A2 vào bảng 1
Để kết thúc bài thí nghiệm, tắt bộ cung cấp nguồn cho động cơ sơ cấp

Phòng Thí Nghiệm Máy Điện Trang 20 Nhận xét: ………

5.1.2 Thí nghiệm có tải:

TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
Nối dây theo hình 7

Chỉnh variac cấp điện cho động cơ DC về 0
Chỉnh biến trở Rkt về giá trị max

Tăng điện áp variac từ từ để động cơ DC khởi động và quay với tốc độ định mức
n = 1600 vòng/phút Giữ tốc độ không đổi trong suốt quá trình thí nghiệm (chỉnh Variac)

Chỉnh biến trở Rkt để Up =150V (đồng hồ V2)

Tăng biến trở tải Rt , ghi nhận các thông số Up, Ip (đồng hồ V2, A3) vào bảng 2
Để kết thúc bài thí nghiệm, tắt bộ cung cấp nguồn cho động cơ sơ cấp

Bảng 2: Up(V) Ip(A)

A2

G/M A2

Phòng Thí Nghiệm Máy Điện Trang 22

Vẽ đặc tuyến Up = f(Ip) sau:

Nhận xét:

………

Ip (A) Up (V)

Phòng Thí Nghiệm Máy Điện Trang 24 Câu hỏi thí nghiệm:

a Tính độ sụt áp của máy phát khi tải định mức?

b Tính công suất của máy phát khi tải ứng với Ip = 1A ?

……… ……… ………

BÀI 3 : THÍ NGHIỆM MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA

THÍ NGHIỆM 1 : THÍ NGHIỆM KHÔNG TẢI MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA

1 Mục đích :

Xác định tỷ số máy biến áp, tiến hành thí nhiệm không tải đo các thông số không tải, xác định công suất tổn hao không tải ( Tổn hao thép )

2 Các thiết bị sử dụng khi thí nghiệm

+ Máy biến áp 1 pha + Đồng hồ đo điện áp

+ Bộ cung cấp nguồn + Đồng hồ đo hệ số công suất

+ Đồng hồ đo dòng điện + Variac

3 Thời gian:

Hướng dẫn: 20 phút Thực hành: 80 phút 4 Tóm tắt lý thuyết:

Khi máy biến áp hoạt động không tải cuộn dây bên thứ cấp hở mạch.Sơ đồ nguyên lý của máy biến áp khi thực hiện thí nghiệm không tải (hình 1)

Trong đó :

R1 Điện trở nội sơ cấp

R2’ Điện trở nội thứ cấp đã qui đổi về sơ cấp

X1 Điện kháng tản sơ cấp

X2’ Điện kháng tản thứ cấp đã qui đổi về sơ ấp

Rm Điện trở từ hoá Xm Điện kháng từ hoá U1 Điện áp của sơ cấp U2 Điện áp của thứ cấp E1 Sức điện động sơ cấp E2 Sức điện động thứ cấp

Hình 1φ

E1

E2 U20 U10

U10

I10 Ir

Hình 2 U10(V)

U10; U20 Điện áp sơ cấp và thứ cấp lúc không tải I10 Dòng điện sơ cấp lúc không tải

Ta có phương trình cơ bản : E1 = 4.44.f.n1φm

E2 = 4.44.f.n2.φm

Khi không tải : U10 ≅ E1; U20 ≅ E2

Tỷ số biến áp : k =

Khảo sát các đường đặc tuyến khi máy biến áp hoạt động không tải:

4.1 Đặc tuyến U10 = f( I10) (Dòng không tải phụ thuộc vào điện áp không tải): U10 ≅ E1= 4.44.f.n1.φm

Trong đó φm là biên độ của từ thông φ; và φ = f(I10) có dạng như đường cong từ hoá Vì vậy U10 = f( I10) có dạng đường cong từ hoá

4.2 P0 = f(U10) Công suất không tải phụ thuộc vào điện áp không tải : Từ sơ đồ thay thế máy biến áp hình 1 ta có công suất tổn hao không tải : P0 = Ir2.Rm + R1 I102 ≅

U + R1 I102

R1 I102Tổn hao đồng trên cuộn dây sơ cấp

P0(W)

Do I10 nhỏ nên công suất tổn hao R1 I102 rất nhỏ và

U lớn hơn nhiều lần so với R1 I102 Ta có thể bỏ qua giá trị này Khi đó : P0≅

Đường đặc tuyến P0 = f(U10) có dạng Parapol như hình 3:

5 Tiến Hành Thí Nghiệm

5.1 Các bước thực hiện

a. Sơ Đồ Thí Nghiệm

b Trình Tự Thí Nghiệm + Nối dây theo hình 4 + Chỉnh Variac về 0 + Cấp nguồn Variac

+ Điều chỉnh Variac để tăng U10 (chú ý khi tăng Variac , U10 không được vượt quá 220V)

NPo(W)

+ Ghi lại các giá trị U10; I10; U20; vào bảng 1 + Tính công suất không tải P0 = U10.I10.Cosϕ + Thay đổi để nhận 10 giá trị U10; I10; U20; P0 Bảng 1:

U10(V) U20(V) I10 (A) P0 (W) Cosϕ

c Xây dựng các đường đặc tuyến sau: Đặc tuyến U10 = f( I10)

Nhận xét :

……… ……… ……… ……… ………

U10 (V)

I10(A)

Đặc tuyến P0 = f( U10)

Nhận xét :

……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ………

P0 (W)

U10(V)

+ Đồng hồ đo điện áp

+ Bộ cung cấp nguồn + Đồng hồ đo hệ số công suất

+ Đồng hồ đo dòng điện + Variac

2 Thời gian:

Hướng dẫn: 20 phút Thực hành: 80 phút 4 Tóm tắt lý thuyết:

Khi máy biến áp hoạt động ngắn mạch cuộn dây bên thứ cấp ngắn mạch.Sơ đồ nguyên lý của máy biến áp khi thực hiện thí nghiệm ngắn mạch (hình 5)

Hình 5

U1n

I1n φ

E1

E2 U1n

I1n

R2’ X2’

Trong đó :

Rnm = R1 + R2’ Điện trở ngắn mạch Xnm = X1 + X2’ Điện kháng ngắn mạch
Trong thí nghiệm ngắn mạch thì : U1n Điện áp sơ cấp ngắn mạch I1n Dòng điện sơ cấp lúc ngắn mạch I2n Dòng điện thứ cấp lúc ngắn mạch Pn Công suất ngắn mạch của máy biến áp

Khảo sát các đường đặc tuyến khi thứ cấp máy biến áp ngắn mạch:

4.1 Đặc tuyến U1n = f( I1n) (Điện áp ngắn mạch phụ thuộc vào dòng điện ngắn mạch): Tứ sơ đồ thay thế hình 5, Ta có : U1n = I1n.Znm = I1n 2

R +

Tỷ số máy biến áp : K =

Vì vậy U1n = f( I1n) có dạng đường cong như trong hình 6 Ở giai đoạn đầu có dạng đường thẳng sau đó mạch từ bắt đầu bảo hòa nên có dạng hơi cong

b) Đặc tuyến Pn = f(I2n):

Từ sơ đồ thay thế máy biến áp hình 5 ta có công suất tổn hao ngắn mạch: Pn = Rnm I1n2 = (R1 + R2’) I1n2=(R1 + R2’) 2

K1 I2n2

Công suất tổn hao đồng trên cuộn dây sơ cấp: R1 I1n2 Công suất tổn hao đồng trên cuộn dây thứ cấp: R2’ I1n2 Đường đặc tuyến Pn = f(I2n) có dạng Parapol như hình 7:

Hình 7 Pn(W)

I2n(A) Hình 6

U1n(V)

I1n(A)

+ Điều chỉnh Variac để tăng U1n (chú ý khi tăng Variac, U1n không được vượt quá 9V dùng đồng hồ VOM đo ở cấp điện áp 50V; dòng điện I1n, I2n không vượt quá I1đm, I2đm)

+ Ghi lại các giá trị U1n; I1n; I2n; Cosϕ vào bảng 2 + Tính công suất ngắn mạch Pn = U1n.I1n.Cosϕ + Thay đổi để nhận 10 giá trị U1n; I1n; I2n; Pn Bảng 2:

U1n(V) I1n(A) I2n (A) Pn (W) Cosϕ

A2 220V

V1 A1

Hình 8 L1

N

U1n (V)

I1n(A)

Đặc tuyến Pn = f( I2n)

Nhận xét :

……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ………

Pn (W)

I2n(V)

3 Thời gian:

Hướng dẫn: 20 phút Thực hành: 80 phút 4 Tóm tắt lý thuyết:

Khi máy biến áp hoạt động có tải cuộn dây bên thứ cấp nối với tải Sơ đồ nguyên lý của máy biến áp khi thực hiện thí nghiệm có tải (hình 9)

Khảo sát các đường đặc tuyến khi máy biến áp có tải:

4.1 Đặc tuyến U2 = f( I2) Đường đặc tuyến ngoài của máy biến áp có dạng như hình 10 Khi không tải I2 = 0, U2 = U20 có giá trị lớn nhất Khi I2 tăng thì U 2 giảm Ta tính độ sụt áp ∆U = (U20 - U2).Vì vậy đường cong ở giai đoạn đầu có dạng đường thẳng sau đó có dạng hơi cong xuống

Hình 9φ

E1

E2 U1

I1

4.2 Đặc tuyến ηηηη% = f(S2): Đường cong có dạng như hình 11 Hiệu suất của máy biến áp : η% =

S 100% Trong đó :

Công suất biểu kiến ở sơ cấp S1 = U1.I1 (VA) Công suất biểu kiến ở thứ cấp S2 = U2.I2 (VA)

Hình 10 U2(V)

I2(A) U20

Hình 11 η(%)

S2(VA) η(S2)

4 Tiến hành thí nghiệm:

4.1 Các bước thực hiện:

a Sơ Đồ Thí Nghiệm

b Trình Tự Thí Nghiệm + Nối dây theo hình 12 + Chỉnh Variac về 0(V) + Cấp nguồn Variac

+ Điều chỉnh Variac để điện áp cung cấp vào máy biến áp U1 = 200V

+ Chỉnh biến trở để tăng tải ( Chú ý khi tăng tải thì dòng I2 không vượt quá 9A) + Ghi lại các giá trị U1; I1; U2; I2 vào bảng 3

+ Tính công suất biểu kiến ở sơ cấp S1 = U1.I1

+ Tính công suất biểu kiến ở thứ cấp S2 = U2.I2

+ Thay đổi để nhận 10 giá trị U1; I1; U2; I2 Bảng 3:

U1 (V) I1(A) U2 (V) I2 (A) Cosϕ S1(VA)S2(VA) η%

U2 (V)

I2(A)

b)Đặc tuyến ηηηη% = f( S2)

Nhận xét :

……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ………

ηηη(%)

S2(VA)

CÂU HỎI BÁO CÁO :

a) Nêu nghuyên lý hoạt động của máy biến áp?

b) Hãy nêu những điều kiện để hai máy biến áp một pha làm việc song song với nhau ?

……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ………

……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ………

……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ………

……… ……… ……… ……… ………

Phòng Thí Nghiệm Máy Điện Trang 1

BÀI 4 :THÍ NGHIỆM MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ

1 Mục đích :

Khảo sát quá trình hoạt động không tải, có tải của máy phát điện đồng bộ và đặt tính điều chỉnh

2 Các thiết bị sử dụng khi thí nghiệm :

Động cơ DC (Kích từ nối tiếp) 1) 1HP 2POLT

• 1.5A • 1800rpm 2) 500W 2POLT

• 80V • 6A • 1800rpm Máy phát đồng bộ: 1) 1HP 4POLT

• 220/380V 0.35A • 2.4 – 1.5A 100VDC • 1800rpm

2) 500W 4POLT

• 200/380V 0.35A • 1.57 – 0.9A 130V Max

3 Thời gian:

Hướng dẫn: 60 phút Thực hành: 240 phút 4 Tóm tắt lý thuyết:

Phương trình cân bằng điện áp : Up = Ep – Ip.Rư (1) Trong đó :

Up (V) Điện áp pha phát ra của máy phát Ep (V) Sức điện động pha của máy phát Ip (A) Dòng điện pha phát ra của máy phát Sức điện động : Ep = 4,44.f.w.kdq.Φ(Ikt) (2) Trong đó : f(Hz) tần số phát ra của máy phát W(vòng dây) số vòng dây /1 pha Kdq hệ số dây quấn