15 MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU A MÁY PHÁT ĐIỆN MỘT CHIỀU Bài số 1 Máy phát điện một chiều có Pđm= 85 kW, Uđm= 230 V, tốc độ nđm = 1470 vgph, hiệu suất ɳđm = 0,895 Tính dòng điện, moment cơ và tổng tổn hao công suất của động cơ sơ cấp ở chế độ định mức Đáp số Iđm = 369,5A; 620Nm; 10kW Bài số 2 Một máy phát điện một chiều kích từ nối tiếp, thanh dẫn N = 300, điện áp hai đầu cực của máy 110V, khi dòng tải 100A, phần ứng máy quay với tốc độ 1500vp Xác định độ lớn của từ thông dưới mỗi cực của máy, biết tô.
Trang 1MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
A MÁY PHÁT ĐIỆN MỘT CHIỀU:
Bài số 1 Máy phát điện một chiều có Pđm= 85 kW, Uđm= 230 V, tốc độ nđm = 1470 vg/ph, hiệu suất ɳđm = 0,895 Tính dòng điện, moment cơ và tổng tổn hao công suất của động cơ sơ cấp ở chế độ định mức
Đáp số: Iđm = 369,5A; 620Nm; 10kW
Bài số 2 Một máy phát điện một chiều kích từ nối tiếp, thanh dẫn N = 300, điện áp hai đầu cực của máy 110V, khi dòng tải 100A, phần ứng máy quay với tốc độ 1500v/p Xác định độ lớn của từ thông dưới mỗi cực của máy, biết tông trở dây quấn phần ứng và kích từ là 0.1,
số cực 2p = 4 và số đôi mạch nhánh a = 1
Đáp số: Φ = 0,008Wb
Bài số 3 Một máy phát điện một chiều kích từ nối tiếp có dòng điện mạch ngoài I = 25A, điện áp 220V, hiệu suất điện 0,92 Tính:
a Tổng trở Rư + Rkt
b Sức điện động phần ứng Eư
Đáp số: a/ Rư + Rkt = 0,76Ω b/ Eư = 239V
Bài số 4 Máy phát điện một chiều kích từ song song có công suất định mức Pđm = 25kW, điện áp định mức Uđm = 115V, điện trở dây quấn kích từ song song Rkt = 12,5Ω, Rư = 0,02Ω, số đôi mạch nhánh song song a = 2, số cực 2p = 4, tổng số thanh dẫn N = 300, tốc độ quay n = 1300 vg/ph
a Tính sức điện động Eư và từ thông Φ
b Khi Ikt là hằng số, tính điện áp đầu cực máy phát khi dòng điện giảm xuống đến giá trị I = 80 A (bỏ qua phản ứng phần ứng)
Đáp số: a/ Eư = 119,5V; Φ = 0,018Wb b/ Uđm = 117,7V
Bài số 5 Một máy phát một chiều kích từ song song, điện trở dây quấn phần ứng bằng 0,25Ω, điện trở mạch kích từ bằng 44Ω, điện trở tải bằng 4Ω Điện áp đặt lên tải 220V Tính:
a Dòng điện phần ứng
b Sức điện động của máy
Đáp số: a/ Iư = 60A b/ Eư = 235V
Trang 2Bài số 6 Một máy phát điện một chiều kích từ song song, điện áp định mức Uđm = 115 V, cung cấp dòng điện I = 98,3 A cho tải Điện trở phản ứng Rư = 0,0735Ω, điện trở dây quấn kích từ song song Rkt// = 19 Ω Tổn hao cơ, sắt từ và phụ bằng 4% công suất điện
a Xác định Eư và của máy ở chế độ tải trên
b Tính dòng điện ngắn mạch khi ngắn mạch hai đầu cực máy phát Cho biết từ thông dư bằng 3% từ thông của máy ở chế độ tải trên và tốc độ của máy không đổi
Đáp số: a/ Eư = 122,7V; = 0,853 b/ 50A
Bài số 7 Một máy phát điện một chiều kích từ hỗn hợp dạng rẽ ngắn có dòng điện phụ tải I
= 100 A, điện áp 220 V, điện trở phần ứng Rư = 0,07 Ω, điện trở mạch kích từ Rktnt = 0,05Ω,
Rkt// = 20 Ω, (bỏ qua tổn hao do ma sát, quạt và từ )
a Tính Eư trong dây quấn phần ứng máy phát
b Xác định các tổn hao ∆Pư , ∆Pktnt , ∆Pkt//
c Xác định công suất đầu ra của máy phát và hiệu suất của nó
Đáp số: a/ Eư = 232,8V b/ ∆Pư = 866W; ∆Pktnt =500W ; ∆Pkt// = 2531W
c/ P2 = 22kW; = 0,85
Bài số 8 Một máy phát điện một chiều kích từ hỗn hợp rẽ dài có dòng điện mạch ngoài I = 100A, điện áp đặt lên tải 220V, điện trở phần ứng Rư = 0,07Ω, điện trở mạch kích từ Rktnt = 0,05Ω; Rkt// = 20Ω, (bỏ qua tổn hao do ma sát, quạt và từ )
a) Xác định Eư, Iư
b) Xác định tổn hao trong dây quấn phần ứng và các dây quấn kích từ
c) Xác định công suất máy phát ra và hiệu suất
Đáp số: a/ Eư = 233.3V b/ ∆Pư = 863W; ∆Pktnt =616W ; ∆Pkt// = 2420W
c/ P2 = 22kW; = 0,85
B ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU:
Bài số 1 Động cơ điện một chiều kích từ độc lập, dây quấn phần ứng dạng sóng đơn có số thanh dẫn N = 800, điện trở Rư = 0,4 Ω, số cực 2p = 4, từ thông dưới mỗi cực từ Φ = 0,05Wb, và số đôi mạch nhánh a = 1, điện áp đặt vào động cơ U = 500 V, dòng điện phụ tải
I = 100 A Tính :
a Tốc độ quay
b Moment quay
Đáp số: a/ 345v/p b 1273,3 Nm
Trang 3Bài số 2 Một động cơ điện một chiều kích từ song song công suất định mức Pđm = 5,5 kW,
Uđm = 110 V, Iđm = 58 A, nđm = 1470 vg/ph Điện trở phần ứng Rư = 0,15 Ω, điện trở mạch kích từ Rkt = 137 Ω, điện áp giáng trên chổi than 2∆Utx = 2 V Tính sức điện động phần ứng, dòng điện phần ứng và moment điện từ
Đáp số: Eư = 99,4V; Iư =57,2A ; Mđt = 36,9Nm
Bài số 3 Một động cơ điện một chiều kích từ song song có số liệu như sau: Uđm = 220V, Rư
= 0,4 Ω, dòng điện định mức của động cơ Iđm = 52 A, điện trở mạch kích từ Rkt = 110 Ω và tốc độ không tải lý tưởng n0 = 1100 vg/ph
a Tính sức điện động phần ứng lúc tải định mức
b Tốc độ động cơ lúc tải định mức
c Công suất điện từ và moment điện từ lúc tải định mức
Đáp số: a/ Eư = 200V b/ nđm = 1000v/p c/ Pđt =10kW ; Mđt = 95,5Nm
Bài số 4 Một động cơ điện một chiều kích từ song song có số liệu sau: Pđm = 96kW, Uđm = 440V, Rư = 0,078Ω, Iđm = 255A, dòng điện mạch kích từ Ikt = 5A, nđm = 500vg/ph Xác định các thông số sau:
a Moment định mức ở đầu trục M2
b Moment điện từ khi tải định mức
c Tốc độ quay không tải lý tưởng (Iư = 0) biết Iđm = Iưđm + Iktđm
Đáp số: a/ M2 = 1833,6Nm b/ Mđt = 2007,9Nm c/ n0 = 523v/p
Bài số 5 Động cơ điện một chiều kích từ song song có các thông số: Công suất định mức
Pđm = 10kW; Điện áp định mức Uđm = 220V ; Hiệu suất = 0,86; Tốc độ định mức n =
2250 vg/ph; Dòng điện kích từ định mức Ikt = 2,26A; Điện trở phần ứng Rư = 0,178Ω
a Tính dòng điện mở máy trực tiếp
b Để giảm dòng điện mở máy xuống bằng 2 lần dòng điện định mức, tính điện trở
mở máy Rmm
c Khi động cơ mang tải, nếu mạch điện vẫn còn đấu nối với điện trở Rmm, xác định tốc độ quay của động cơ khi dòng qua động cơ đạt giá trị bằng định mức
Đáp số: a/ Imm = 1238,2A b/ Rmm = 1,96Ω c/ n = 1200v/p
Bài số 6 Một động cơ điện một chiều kích từ song song Pđm = 12kW, điện áp định mức Uđm
= 220V, tốc độ định mức nđm = 685 vg/ph, dòng điện định mức Iđm = 64A, dòng điện kích từ định mức Iktđm = 2A, Rư = 0,281Ω Động cơ kéo tải có mômen cản không đổi
1 Tính mômen cơ hữu ích trên trục Mcơ; Iưđm; Eưđm?
2 Để giảm tốc độ, dùng hai phương pháp sau:
Trang 4a Thêm điện trở phụ Rp = 0,7Ω vào mạch phần ứng Tính Eư; n và của động cơ ở tình trạng này
b Giảm điện áp dặt vào động cơ Tính Eư; n và của động cơ lúc U = 176,6V Có nhận xét gì về hiệu suất trong hai phương pháp đã sử dụng Giả thiết bỏ qua tổn hao cơ và phụ, và trong hai trường hợp trên giữ từ thông không đổi
Đáp số: 1/ Mcơ = 167,3Nm; Iưđm = 62A; Eưđm = 202,6V
2/ a/ Eư = 159,2V; n = 538v/p; = 0,67
b/ Eư = 159,2V; n = 538v/p; = 0,834
Bài số 7 Một động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp có Rư = 0,215Ω; Rkt = 0,08Ω; điện trở cực từ phụ Rp = 0,05 Ω khi dòng điện và vận tốc đầy tải là 82A, n = 600v/p, điện áp định mức là 600V Hãy tính:
1 Sức điện động Eư; công suất điện từ và moment lúc đầy tải
2 Sức điện động Eư; Pđt; vận tốc và moment khi dòng là: a/ 95A; b/ 40A
3 Dòng điện mở máy Imm và Điện trở mở máy Rmm sao cho Mmm = 200%Mđm Đáp số: 1/ Eư = 572V; Pđt = 46,9kW; M = 746,5Nm
2/ a Eư = 567V; Pđt = 53,9kW; n = 513,4v/p; M = 1002Nm
b Eư = 586V; Pđt = 23,4kW; n = 1260v/p; M = 178Nm
3/ Imm = 116A; Rmm = 4,83Ω
Bài số 8 Một động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp rẽ dài, điện áp định mức Uđm = 220V, dòng điện định mức Iđm = 94A, điện trở dây quấn kích từ song song Rkt// = 338Ω, điện trở dây quấn phần ứng và kích từ nối tiếp Rư+Rnt = 0,17Ω, số đôi nhánh a = 1, số đôi cực p = 2,
số thanh dẫn N = 372, tốc độ n = 1100 vg/ph
Tính sức điện động Eư, từ thông, công suất điện từ, mômen điện từ ?
Đáp số: Eư = 204V b/ Φ = 14,96.10-3Wb; Pđt = 19,04kW; Mđt = 165Nm
Bài số 9 Một động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp có Rư = 0,06Ω; Rkt// = 125Ω; Rktnt = 0,04Ω khi làm việc với điện áp U = 250V, dòng điện I = 200A, mômen định mức Mđt = 696Nm Hãy tính:
1 Công suất động cơ điện tiêu thụ
2.Sức điện động Eư; Pđt và n của động cơ trong 2 trường hợp: a/ rẽ ngắn; b/ rẽ dài Đáp số: 1/ P1 = 50kW
2/ a Eư = 230,12V; Pđt = 45,58kw; n = 625,4v/p
b Eư = 230,2V; Pđt = 45,58kw; n = 625,4v/p
Trang 5Bài số 10 Một máy phát điện một chiều kích từ song song công suất định mức Pđm = 7,5kW, điện áp định mức Uđm = 230V, tốc độ quay định mức nđm = 1450 vg/ph; Điện trở Rư
= 0,54Ω, điện trở mạch kích từ song song Rkt = 191,66Ω, điện áp rơi trên chổi than 2V Máy phát sử dụng ở chế độ động cơ U = 220V, quay với tốc độ n = 1162v/p và = 0,825 Xác định công suất điện động cơ tiêu thụ, công suất cơ hữu ích trên trục động cơ
1 Ở chế độ máy phát: Tính dòng điện định mức, dòng điện kích từ, dòng điện và suất điện động cảm ứng
2 Ở chế độ đông cơ: Xác định công suất điện động cơ tiêu thụ, công suất cơ hữu ích trên trục động cơ
Đáp số: 1 Iđm = 32,6A; Ikt = 1,2A; Iư = 33,8A; Eư = 250,3V
2 P1đc = 7362W; P1đc = 6073W
Trang 6KHÁI NIỆM CHUNG MÁY ĐIỆN
Bài số 1. Cho mạch từ như hình vẽ sau
B(T) 0 0,6 0,7 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 H(A/m) 0 76 90 132 165 220 300 600 1200 3000 6000 8000
a Lõi mạch từ không khí, Dt = 4cm, Dl = 0.5cm, N = 1000 vòng, φ = 0.8μWb Tính dòng điện trong cuộn dây
b Lõi mạch từ không khí, Dt = 5cm, Dn = 7cm, N = 1000 vòng, I = 5A Tính mật độ
từ thông (B)
c Lõi mạch từ thép, Dt = 4cm, Dn = 6cm, N = 1000 vòng, φ = 90μWb Tính dòng điện trong cuộn dây Biết đường cong từ hóa B = f(H) cho ở bảng
d Lõi mạch từ thép, Dt = 13cm, Dn = 15cm, N = 150 vòng, B = 1.5T Tính dòng điện trong cuộn dây Biết đường cong từ hóa B = f(H) cho ở bảng
e Câu d Người ta cắt 1 khe hở không khí dày 1mm Tính dòng điện trong cuộn dây
để B = 1,5T
Đáp số : a.4,58A b 0,033T c 0,04A d 8,8A e 16,73A
Bài số 2. Cho mạch từ như hình vẽ sau:
Trang 71(T) 0 0.28 0.45 0.51 0.65 0.72 0.78 0.83 0.88 B
2(T) 0 1.02 1.34 1.48 1.53 1.58 1.6 1.62 1.63 B
3(T) 0 1.28 1.48 1.58 1.62 1.66 1.68 1.69 1.7 H(A/m) 0 800 1600 2400 3200 4000 4800 5600 6400
a Biết : N = 1500 vòng, φ = 520μWb, S = 8cm2 Tính dòng điện trong cuộn dây Biết lõi số 1, 2 có đường cong từ hóa B1 = f(H), B3 = f(H) cho ở bảng
b Người ta cắt 1 khe hở không khí dày 2mm ở lõi số 2 Tính dòng điện trong cuộn dây để φ
= 520µWb
c Tương tự câu b Người ta cắt lõi số 1 dày 1mm Tính dòng điện trong cuộn dây để φ = 640µWb
Đáp số : a.0,94A b 1,63A c 1,87A
Bài số 3. Cho mạch từ như hình vẽ sau:
B
1(T) 0 0.28 0.45 0.51 0.65 0.72 0.78 0.83 0.88 B
2(T) 0 1.02 1.34 1.48 1.53 1.58 1.6 1.62 1.63 B
3(T) 0 1.28 1.48 1.58 1.62 1.66 1.68 1.69 1.7 H(A/m) 0 800 1600 2400 3200 4000 4800 5600 6400
a Biết : N = 1200 vòng, φ = 1680μWb, S = 12cm2 Tính dòng điện trong cuộn dây Biết lõi số 1, 2 có đường cong từ hóa B2 = f(H), B3 = f(H) cho ở bảng
b Người ta cắt 1 khe hở không khí dày 1mm ở lõi số 1 Tính dòng điện trong cuộn dây để φ = 1680μWb
c Tương tự câu b Người ta cắt lõi số 2 dày 2mm Tính dòng điện trong cuộn dây để
φ = 1720μWb
Đáp số : a.0,94A b 1,87A c 2,93A
Trang 8Bài số 4. Cho mạch từ như hình vẽ sau:
B
1(T) 0 0.28 0.45 0.51 0.65 0.72 0.78 0.83 0.88 B
2(T) 0 1.02 1.34 1.48 1.53 1.58 1.6 1.62 1.63 B
3(T) 0 1.28 1.48 1.58 1.62 1.66 1.68 1.69 1.7 H(A/m) 0 800 1600 2400 3200 4000 4800 5600 6400
a Biết : N = 1800 vòng, φ = 1720µWb, S = 15cm2 Tính dòng điện trong cuộn dây Biết lõi số 1, 2, 3 có đường cong từ hóa B1 = f(H) , B2 = f(H), B3 = f(H) cho ở bảng
b Người ta cắt 1 khe hở không khí dày 1mm ở lõi số 1 Tính dòng điện trong cuộn dây để φ = 1780μWb
c Tương tự câu b Cắt lõi số 2 dày 3mm Tính dòng điện trong cuộn dây để φ = 1740µWb
d Tương tự câu b Cắt lõi số 3 dày 2mm Tính dòng điện trong cuộn dây để φ = 1700µWb
Đáp số : a.0,37A b 0,92A c 1,91A d 1,4A
Trang 9MÁY BIẾN ÁP
Bài số 1. Cho 1 MBA lý tưởng 50KVA, 400/2000V Cung cấp 40KVA ở điện áp 2000V cho 1 tải có HSCS = 0,8 (trễ)
a Tính tổng trở tải
b Tính tổng trở tải quy về sơ cấp
Đáp số : a.10036,90 b 436,90
Bài số 2. Cho 1 MBA lý tưởng cung cấp 10KVA cho 1 tải có Z = 2t -320 Tổng trở tải quy về sơ cấp là: '
t
Z = 32-320
a Tính tỷ số biến áp; dòng điện, điện áp sơ cấp và thứ cấp
b Nếu chọn pha U2 làm gốc Tính dòng phức, áp phức sơ cấp và thứ cấp
Đáp số : a 4; 12,5 2 A; 400 2 V; 50 2 A; 100 2 V
b 2,5 2 32 0A; 400 2 V; 00 50 2320A; 100 2 V 00
Bài số 3. Cho 1 MBA lý tưởng có tỷ số vòng dây 200/500; phía sơ cấp đấu vào nguồn 220V; máy cung cấp 10KVA cho tải
a Tính áp tải, dòng sơ cấp và dòng thứ cấp
b Tính tổng trở tương đương nhìn từ nguồn
Đáp số : a 550V; 45,5A; 18,2A b 4,84Ω
Bài số 4. Cho 1 MBA 1 pha 50kVA, 2400/600V Cho TN và được kết quả như sau:
+ TN không tải (dụng cụ đo phía hạ áp): 600V, 3.34A, 484W
+ TN ngắn mạch (dụng cụ đo phía cao áp): 76.4V, 20.8A, 754W
a XĐ các thông số tương đương của MBA
b Hãy tính các đại lượng :
+ Dòng điện không tải và điện áp ngắn mạch phần trăm
+ Tổn hao trong lõi thép và đồng định mức
+ Hệ số công suất không tải và ngắn mạch
+ Điện áp ngắn mạch tác dụng và phản kháng phần trăm
Đáp số : a R1 = 0,869(), X1 = 1,615(), R2 = 0,0543(), X2 = 0,101(),
Rm = 11,9(k), Xm = 2962(),
Trang 10b I0% = 4%; Un% = 3,2%; Pt = 483(W); Pđđm = 754(W); cosφ0 = 0,242; φn = 0,474;
Unr% = 1,5%; Unx% = 2,8%
Bài số 5. Cho 1 MBA 10KVA, 2400/240V Tiến hành TN ngắn mạch được kết quả sau: Un
= 138V; In = 4,17A; Pn = 202W
a Tính Rn, Xn quy về sơ cấp
b Tính % biến thiên điện áp khi phát tải định mức với HSCS = 0,866(trễ)
Đáp số : a Rn = 11,6; Xn = 31 b U2% = 4.44%
Bài số 6. Cho 1 MBA 25KVA, 4400/220V có tổn hao lõi thép bằng 740W Biết rằng khi tải bằng 15KVA thì hiệu suất cực đại Hãy tính hiệu suất ở tải định mức với HSCS = 0,8 (trễ)
Đáp số : 89,02%
Bài số 7. Cho 1 MBA 50KVA, có hiệu suất cực đại khi tải bằng 35KVA Tính hiệu suất định mức của MBA khi tải có HSCS = 0,8 (trễ) Biết rằng tổn hao không tải bằng 200W
Đáp số : 98,59%
Bài số 8. Cho 1 MBA 10KVA, 480/120V có các thông số sau: R1 = 0,6Ω; X1 = 1Ω; R2 = 37,5mΩ; X2 = 62,5mΩ; Gm = 0,333mS; Bm = 2mS;
a Hãy tính áp và dòng sơ cấp khi máy cung cấp 10KVA cho tải ở điện áp 120V và
có HSCS = 0,85 (trể) Tính phần trăm biến thiên điện áp
b Tính tổn hao đồng thứ cấp, sơ cấp, lõi thép, tổng tổn hao và hiệu suất của máy
Đáp số : a 524,82,40V; 21,5-33.80A; 9,33%
b 260W; 278W; 83,8W; 622W; 93,2%
Bài số 9. Cho 1 MBA 50KVA, 400/2000V có các thông số như sau: R1 = 0,02Ω; X1 = 0,06Ω; R2 = 0,5Ω; X2 = 1,5Ω; Gm = 2mS; Bm = 6mS; máy cung cấp 40KVA cho tải ở điện
áp 2000V và có HSCS = 0,8 (trể)
a Tính phần trăm biến hiên điện áp
b Tính hiệu suất ở tải đang xét và hiệu suất cực đại
Đáp số : a 2,63% b 97,75% ; 98,2%
Trang 11Bài số 10. Tiến hành TN ngăn mạch 1 MBA 100KVA, 12000/240V Ta tăng dần điện áp sơ cấp cho đến khi dòng ngăn mạch thứ cấp bằng dòng định mức Lúc đó điện áp và công suất phía sơ cấp là 600V và 1200W
a Tính các thông số Rn và Xn cùa MBA
b Máy cung cấp 100KVA ở điện áp 240V cho tải có HSCS = 0,8 (trễ) Tính điện áp
và HSCS phía sơ cấp
Đáp số : a 17,28 Ω; 69,8Ω b 12470,5V; 0,78
Bài số 11. Công suất không tải đưa vào MBA 5KVA, 500/100V là 100W ở điện áp định mức và HSCS = 0,15 khi MBA mang tải định mức, sụt áp trên điện trở và qua điện kháng bằng 1% và 2% điện áp định mức
1 Tính các thông số tương đương của MBA
2 Tính công suất và HSCS phía sơ cấp khi MBA cung cấp 3KW ở điện áp định mức cho 1 tải có HSCS = 0,8 (trể):
a Dùng mạch tương đương gần đúng
b Dùng mạch tương đương chính xác
Đáp số : 1 R1 = 0.25(), X1 = 0.5(), R2 = 0.01(), X2 = 0.02(),
Rm = 2500(), Xm = 379.3()
2a 3128W; 0,723 b 3119W; 0,721
Bài số 12. Cho 1 MBA 1 pha 500 KVA 2300/230V Cho TN và được kết quả như sau:
+ Thử không tải (đưa điện vào phía hạ áp): 230V; 85A; 1800W
+ Thử ngắn mạch ( đưa điện vào phía cao áp): 95V; 217A; 8200W
1 a XĐ các thông số tương đương của MBA
b Hãy tính các đại lượng :
+ Dòng điện không tải và điện áp ngắn mạch phần trăm
+ Tổn hao trong lõi thép và đồng định mức
+ Hệ số công suất không tải và ngắn mạch
+ Điện áp ngắn mạch tác dụng và phản kháng phần trăm
2 Tính hiệu suất của máy biến áp khi HSCS = 0,9 lúc:
a Đầy tải
b Nửa tải
c Tính hệ số tải khi hiệu suất cực đại và tính hiệu suất cực đại lúc HSCS = 0,9