Máy điện cuối kỳ ( có đáp án )

Câu 1. Phân loại máy phát một chiều (DC) theo kiểu kích từ (có vẽ hình)? Khi khởi động cơ điện một chiều kích từ độc lập, tốt nhất chúng ta thao tác theo thứ tự nào? Trước tiên cấp nguồn cho cuộn dây kích từ sau đó cấp nguồn cho cuộn dây phần ứng của động cơ. 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=1300vòngphút. Hãy xác định: Dòng điện định mức của máy phát; Dòng điện Iư chạy trong dây quấn Roto (phần ứng); Suất điện động Eư của phần ứng. Giải Dòng điện định mức của máy phát 〖I 〗_đm=P_đmU_đm =(25 〖10〗3 )115 = 217,4 A Do kích từ song song nên điện áp kích từ chính bằng điện áp trên hai đầu cực của máy phát nên dòng điện kích từ là : 〖I 〗_kt=U_đmR_kt = 115(12,5 ) = 9,2 A Vì máy phát kích từ song song nên ta có : 〖I 〗_ư = I_đm + I_kt = 217,4 + 9,2 = 226,6 A Theo phương trình mô tả máy điện một chiều kích từ song song ta có sức điện động: E_ư=U+ I_ư R_ư=115+(226,60,02)=119,5V  Câu 2. Nêu các phương pháp khởi động động cơ không đồng bộ ba pha? Khởi động trực tiếp Khởi động bằng cách giảm điện áp đặt vào dây quấn stator Khởi động bằng cách giảm điện áp dùng cuộn kháng nối tiếp vào mạch stato Khởi động nhờ MBA tự ngẫu Khởi động nhờ đổi nối sao tam giác Khởi động nhờ đưa điện trở vào mạch roto

1 Phân loại máy phát một chiều (DC) theo kiểu kích từ (có vẽ hình)?

2 Khi khởi động cơ điện một chiều kích từ độc lập, tốt nhất chúng ta thao tác theo thứ tự nào?

Trước tiên cấp nguồn cho cuộn dây kích từ sau đó cấp nguồn cho cuộn dây phần ứng của động cơ.

3 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=1300vòng/phút Hãy xác định:

a Dòng điện định mức của máy phát;

b Dòng điện Iư chạy trong dây quấn Roto (phần ứng);

c Suất điện động Eư của phần ứng

Giải Dòng điện định mức của máy phát

I đm=P đm

U đm=

25∗103

115 = 217,4 [A]

Do kích từ song song nên điện áp kích từ chính bằng điện áp trên hai đầu cực của máy phát nên dòng điện kích từ là :

I kt=U đm

R kt =

115 12,5 = 9,2 [ A]

Vì máy phát kích từ song song nên ta có :

I ư = I đm + I kt = 217,4 + 9,2 = 226,6 [A]

Theo phương trình mô tả máy điện một chiều kích từ song song ta có sức điện động:

E ư=U +I ư R ư=115+(226,6∗0,02)=119,5[V ]

Câu 2

1 Nêu các phương pháp khởi động động cơ không đồng bộ ba pha?

 Khởi động trực tiếp

 Khởi động bằng cách giảm điện áp đặt vào dây quấn stator

 Khởi động bằng cách giảm điện áp dùng cuộn kháng nối tiếp vào mạch stato

 Khởi động nhờ MBA tự ngẫu

 Khởi động nhờ đổi nối sao - tam giác

 Khởi động nhờ đưa điện trở vào mạch roto

2 Trình bày đặc điểm của từ trường quay của động cơ không đồng bộ ba pha?

 Tốc độ của từ trường quay phụ thuộc vào tần số f của dòng điện stato và số cặp p cực của máy

n1=f p (vòng/ giây ) n1=60 f p (vòng/ phút)

 Chiều quay của từ trường phụ thộc vào thứ tự pha của dòng điện Muốn đổi chiều quay của từ trường, ta thay đổi thứ tự hai pha cho nhau

 Từ thông cực đại của từ trường:

ϕ max = m2ϕ pmax

3 Một động cơ điện không đồng bộ ba pha roto lồng sốc có các thông số: Pđm=12kW,

Uđm= 220V, Iđm= 25A, f = 50Hz, số cặp cực p = 3, ∆Pcu2 = 200W, ∆PFe = 150W,

Pcơ=100W, ∆Pphụ=50W, cos=0,8 Hãy tính:

a Công suất điện từ của động cơ;

b Moment điện từ của động cơ;

c Tốc độ quay của động cơ

Giải

a, công suất điện từ động cơ

P đt=P2+△ P f+△ P cơ+△ P cu2

= 12+0,2+0,1+0,05= 12,35kW

b, Momen điện tử của động cơ :

M đt=P đt

ω =

12 , 35

(2 pi.1000

60 )

=118 N m

c, Tốc độ quay động cơ :

+ n = ( 1- s).n.1

+ s = Pcu2/Pdt = 0,2/12,35= 0,016

N= 984 vòng/ phút

1 Cho biết các điều kiện tự kích của máy phát điện một chiều kích từ song song?

Trong máy còn tồn tại từ thông dư; Với một chiều quay nhất định, cuộn kích từ phải được nối sao cho từ thông kích từ sinh ra phải cùng chiều với

từ thông dư; Điện trở kích từ phải nhở hơn một điện trở tới hạn

2 Nêu các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều?

Phương pháp thay đổi điện trở mạch phần ứng; Phương pháp thay đổi điện áp mạch phần ứng; Phương pháp điều chỉnh từ thông;

3 Máy phát điện một chiều có Pđm=85kW, Uđm=230V, tốc độ nđm=1500vòng/phút, hiệu suất ɳđm=0,9 Hãy tính:

a Dòng điện định mức của máy phát;

b Công suất cơ của động cơ sơ cấp;

c Mô men cơ của động cơ sơ cấp

Giải

a Dòng điện định mức của MF

I đm=P đm

U đm

=85∗103

230 =369,5(A)

b Công suất cơ của động cơ sơ cấp

P cơ=P đm

η =

85 0,9= 94,4(kW) = 94,4.103 (W)

c Mô men cơ của động cơ sơ cấp.

M cơ=P cơ

ω đm=

94,4.103 603

2.3,14 1500=601,6(N.m)

Câu 4

1 Anh (chị) hiểu thế nào về máy điện đồng bộ và ứng dụng của nó?

+ Máy điện xoay chiều có tốc độ của rô to (n) bằng tốc độ của từ trường quay (n ) ₁)

+ Phần lớn dùng làm các máy phát điện xoay chiều

+ Dùng làm động cơ điện đồng bộ để truyền tải cho các phụ tải có yêu cầu tốc

độ quay không đổi và có công suất lớn (từ vài trăm kW trở lên)

+ Dùng làm máy bù đồng bộ nâng cao hệ số công suất cosợ của lưới điện.

2 Trình bày nguyên lý làm việc của máy phát điện đồng bộ?

+ Dùng động cơ sơ cấp quay roto của mây phát điện đồng bộ tới tốc độ n + Roto MFD là một nam châm vĩnh cửu (công suất bẻ) hay nam châm điện (công suất lớn) Để có nam châm điện bằng cách cho dòng một chiều vào dây quần rôto (Phần cảm)

+ Khi roto quay từ trường biến thiên của rôto quét qua dây quấn phần ứng stato và sinh ra suất điện động cảm ứng xoay chiều hình sin, với trị số sức điện động cảm ứng

3 Một máy phát điện đồng bộ ba pha cực ẩn đấu sao, Sđm= 10MVA; Uđm = 6kV; f=50Hz; cos = 0,8; số đôi cực p = 2; điện trở dây quấn stato R = 0,04; tổn hao kích từ Pkt = 2% Pđm, tổn hao cơ, sắt từ Pcstf = 2,4% Pđm Hãy tính:

a Tốc độ quay rôto máy phát;

b Dòng điện định mức của máy phát;

c Tính công suất động cơ sơ cấp kéo máy phát

Giai

a Tốc độ quay rôto máy phát;

n= 60 x f p = 60 502 =1500 ( Vòng/phút)

b Dòng điện định mức của máy phát;

I đm= S đm

√3 U đm=

10 103

√3 6 103=962,3( A)

c Tính công suất động cơ sơ cấp kéo máy phát.

P1=P đm+P kt+P cơ ,Fe ,fn+P cu2

P đm=S đm Cosφφ =10.0,8 =8(MW)

P kt=2 % Pđm=0,024 8=0,16 (MW )

P cơ ,Fe , fn = 2,4% P đm = 0,024 8 = 0,192(MW)

P cu2 = 3I đm2 R = 3 962,32

0,04=0,1(MW )

P1=8+0,16+0,192+0,1=8,453(MW )

1 Phân loại máy điện đồng bộ theo kết cấu (kiểu roto)?

Theo kết cấu cực từ

• Máy cực ẩn (thường 2p = 2)

• Máy cực lồi (thường 2p ≥4)

© Theo chức năng

• Máy phát

* Động cơ

• Máy bù

2 Trình bày cấu tạo của máy điện đồng bộ?

Stato của máy diện dồng bộ giống như stato của máy điện không đồng bộ, gồm hai bộ phận chính là lõi thép stato và dây quần ba pha stato Dây quấn stato còn gọi là dây quấn phần ứng.

Rôto của máy điện đồng bộ là nam châm điện gồm có lõi sắt và dây quấn kích thích Dòng điện đưa vào dây quấn kích thích là dòng điện một chiều Rôto của máy điện đồng bộ có hai kiểu là rôto cực lối và rôto cực ẩn.

3 Một động cơ điện đồng bộ ba pha đấu sao có thông số như sau: Pđm=600kW,

Uđm=6000V; số cặp cực p=3; Hiệu suất =0,95; cosđm=1; f=50Hz Hãy tính:

a Tốc độ quay của roto và tốc độ góc định mức;

b Dòng điện định mức;

c Mômen quay định mức

Giai Tốc độ quay của roto ;

n= 60 x f p = 60 503 =1000 ( Vòng/phút)

tốc độ góc định mức

ω= 2 πff

p =

2.3,14 50

Dòng điện định mức;

I đm= P đm

√3 U đm cosφφ=

600 103

√3 6 103.1=57,7( A)

Mômen quay định mức.

M đm=P đm

ω đm=

600 103

104,67 =5732(N m)

A Loại câu 3 điểm

Câu 1.

1 Phân tích cách quấn dây phía sơ cấp, thứ cấp và từ đó xác định chính xác tổ đấu dây của máy biến áp 3 pha ở hình 1 và hình 2?

Cách quấn dây

 Trước hết vẽ tam giác điện áp phía cao áp theo qui ước sao cho véc-tơ AB thẳng đứng, thứ tự theo chiều kim đồng hồ là ABC

 Xác định trọng tâm N của tam giác này.Từ trọng tâm N, nối các đường

NA, NB, NC Các đoạn thẳng này sẽ biểu thị các véc tơ điện áp XA, YB và ZC

 Chọn 1 điểm n bên ngoài tam giác điện áp trên để làm gốc cho hệ thống véc

tơ điện áp phía hạ áp.

 Vẽ véc-tơ xa,yb,zc // và cùng chiều với XA,YB,ZC Gốc x của véc tơ trùng với n.

 Nối hai điểm ab, bc, ca Ba đường thẳng này sẽ biểu thị cho tam giác điện

áp phía hạ áp

 Tịnh tiến véc tơ ab về phía tam giác điện áp phía cao áp, sao cho điểm a trùng với A Ta thấy véc tơ ab sẽ có vị trí giống như kim ngắn đồng hồ chỉ

12 giờ.

Như vậy góc lệch tính theo giờ của máy biến áp này là 12 giờ (hay 0 giờ), tổ đấu dây của máy biến áp này là Y/Y-12 (hay Y/Y-0)

2 Thí nghiệm không tải của máy biến áp nhằm để xác định những tham số nào của

máy biến áp?

+ Xác định được tổng trở, điện trở, điện kháng MBA

+ Xác định tỉ số BA, hệ số công suất không tải

+ Xác định tổn hao sắt do từ trễ

3 Máy biến áp (MBA) giảm áp một pha lý tưởng có S=500kVA, U1/

U2=22000V/220V, MBA được nối vào lưới điện có điện áp 22kV, f=50Hz, từ thông cực đại trong lõi thép lúc này là 0,0682Wb Xác định số vòng của dây quấn

sơ cấp?

Giair

Số vòng dây quấn sơ cấp

W1= E1

4,44 ϕ f=

E1 4,44 50.0,0682=? vòng

1 Trình bày ứng dụng của máy biến áp trong việc truyền tải điện năng đi xa?

Tăng điện áp: Điện áp càng cao thì cường độ dòng điện càng nhỏ, do đó sẽ giảm hao phí điện năng trên đường dây truyền tải Đây là nguyên lý cơ bản của việc sử dụng máy biến áp trong truyền tải điện năng đi xa.

Giảm điện áp: Điện áp tại nơi tiêu thụ điện thường thấp hơn điện áp tại nơi phát điện Vì vậy, cần phải sử dụng máy biến áp để giảm điện áp ở cuối đường dây truyền tải.

Chuyển mạch điện áp: Trong hệ thống truyền tải điện năng, có thể sử dụng máy biến áp để chuyển đổi điện áp từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác Điều này giúp nâng cao hiệu quả truyền tải điện năng và đáp ứng nhu cầu sử dụng điện của các vùng miền khác nhau.

2 Dựa vào giản đồ hình 1 (ở dưới), phân tích quá trình năng lượng xẩy ra ở trong máy biến áp?

Hình 1

P1 là điện áp đầu vào

Δ p 1 tổn hao đồng ở sơ cấp : ΔPsφt tổn hao trong sắt từ ; ΔPd 2 tổn hao đồng trong thứ cấp

Pdt là công sắt điện từ

P2 là công suất đầu ra

3 Xét máy biến áp một pha lý tưởng: Cuộn dây sơ cấp có 400 vòng, cuộn dây thứ cấp có 800 vòng, tiết diện lõi thép là 40cm2 Cuộn dây sơ cấp được đấu vào nguồn điện với điện áp 600V, 50Hz Xác định từ cảm cực đại trong lõi thép?

Giải

Từ cảm cực đại trong lõi thép :

ϕ max= E1

4,44 W1 f=

E1 4,44 50 400 = 0,0067(Wb)

Β max=ϕ max

sφ = 0,0067

40 10−4=1,68 (T )

Câu 3

1 Phân loại máy điện không đồng bộ?

- Theo kết cấu của vỏ: máy điện không đồng bộ có thể chia theo các kiểu chính sau: kiểu kín, kiểu hở, kiểu bảo vệ, kiểu chống nó

- Theo kết cấu roto: roto kiểu lồng sóc và roto kiểu dây quấn

Theo số pha trên dây quấn sato: 1 pha, 2 pha, 3 pha,

2 Trình bày nguyên lý hoạt động của động cơ không đồng bộ 3 pha?

Khi cho dòng điện ba pha tần số f vào dây quấn stato sẽ tạo ra tiừ trường quay

sdd cảm ứng Vì dây quấn roto nối kín mạch nên sức điện động cảm ứng sẽ sinh

ra dòng điện trong các thanh dẫn roto Dòng điện trong từ trường chịu tác động của lực điện tử và sinh ra moment quay làm roto quay với tốc độ n

3 Dựa vào giản đồ hình 1 (ở dưới), phân tích quá trình năng lượng xẩy ra ở trong động cơ điện không đồng bộ?

Hình 1 P1laf công suất đầu vào

Δ pcu 1 tổn hao đồng ở sơ cấp (stato)

Δ pfe là tổn hao sắt trong sơ cấp

1 Định nghĩa máy biến áp và phân loại máy biến áp?

Máy biến áp là thiết bị điện tử nhưh, làm việc theo nguyên lý cá ứng điện tử dùng biến đổi điện áp của dòng xoay chiều (tăng hoặc giảm) nhưng không làm thay đổi tần số của nó

Máy biến áp đóng vai trò quan trọng trong hệ thống điện, dùng để truyền tải, phân phối điện năng

pha

ứng

áp hàn, máy biến áp xung

2 Phân tích các điều kiện để vận hành song song các máy biến áp?

Cùng tổ nổi đây, cùng tỉ số biến đổi, cùng điện áp ngắn mạch

của các máy biến áp phải được nối với nhau theo cùng một cách Điều này đảm bảo cho các máy biến áp có cùng độ lệch pha giữa các cực sơ cấp và thứ cấp

không quá 0,5% Điều này đảm bảo cho các máy biến áp có cùng điện áp đầu ra

±10% Điều này đảm bảo cho các máy biến áp có cùng dòng điện ngắn mạch

3 Máy biến áp giảm áp một pha lý tưởng điện áp U1/U2=2400V/120V, máy được nối vào lưới điện có điện áp 2,4kV, từ thông hình sin trong lõi thép lúc này là

= 0,1125sin(200t) Wb Xác định tần số của dòng điện và số vòng của dây quấn sơ cấp?

Giải Tần số dòng điện

ω=2 πff =≫ f = ω

2 πf=

200

2 3,14=31,8 (Hz)

Số vòng dây sơ cấp

W1= E1 4,44 f Φ max = 4,44 31,8 0,11252400 =151(Vòng)

Câu 5

1 Cho biết quan hệ về góc pha giữa suất điện động cảm ứng trong các cuộn dây

sơ cấp và thứ cấp máy biến áp với từ thông sinh ra nó?

Từ thông vượt trước sức điện động một góc 90 độ

2 Phân tích quá trình khi ghép các máy biến áp làm việc song song có tỉ số biến đổi (hệ số biến áp) khác nhau?

Khi không tải: xuất hiện dòng cân bằng, khi có tài: tải phân bố không tỉ lệ theo công suất, máy có tỉ số biến đổi nhỏ có thể bị quá tải, máy có tỉ số biến đổi lớn có thể bị non tải

3 Máy biến áp một pha có công suất Sđm=2000kVA, U1đm=4800V, U2đm=600V, f=50Hz, chiều dài trung bình của mạch từ là 3,15m Khi nối dây quấn sơ cấp vào lưới điện có điện áp 4800V thì dòng điện từ hoá bằng 2,5% dòng định mức

sơ cấp, cường độ từ trường là 300A/m và từ cảm cực đại 1,5T Xác định dòng điện định mức sơ cấp và dòng điện từ hoá để sinh ra từ thông trong lõi thép?

Giải Dòng điện định mức sơ cấp

I 1 dm=¿ S đm

U 1 d ,=¿

200 103 4,8 103=416,67( A)

Dòng điện từ hóa

I th=2,5 % I1 dm=0,025 416,67=10,4 (A )

1 Cho biết ý nghĩa của giá trị công suất định mức ghi trên nhãn của máy phát điện một chiều và động cơ một chiều?

Giá trị công suất định mức ghi trên nhãn của máy phát điện một chiều và động cơ một chiều là giá trị công suất lớn nhất mà máy phát hoặc động cơ

có thể cung cấp hoặc tiêu thụ trong điều kiện làm việc bình thường Giá trị này được xác định dựa trên các thông số kỹ thuật của máy phát hoặc động

cơ, bao gồm:

 Điện áp định mức

 Dòng điện định mức

 Tốc độ định mức

2 Vẽ giản đồ và phân tích quá trình năng lượng xẩy ra ở trong máy phát điện một chiều kích từ độc lập?

Phân tích quá trình năng lượng

Máy phát điện một chiều kích từ độc lập sử dụng nguồn điện một chiều bên ngoài để cung cấp dòng điện kích từ cho roto Dòng điện kích từ này tạo ra từ trường ở roto Khi roto quay, thanh dẫn phần ứng nằm trong từ trường roto

sẽ sinh ra điện áp cảm ứng Điện áp này được truyền đến mạch ngoài qua chổi than và cổ góp.

Năng lượng đầu vào của máy phát điện một chiều kích từ độc lập là năng lượng điện từ nguồn điện kích từ Năng lượng này được chuyển đổi thành năng lượng từ trường ở roto Năng lượng từ trường này được chuyển đổi thành năng lượng điện ở phần ứng Năng lượng điện này được truyền đến mạch ngoài.

Câu 2

1 Nguyên lý hoạt động của máy điện dựa vào các định luật cơ bản nào? Phát biểu nội dung của định luật?

Định luật cảm ứng điện từ của Faraday: Khi một cuộn dây dẫn điện được đặt trong một từ trường biến thiên, trong cuộn dây sẽ xuất hiện dòng điện cảm ứng.

Định luật Lenz: Dòng điện cảm ứng có chiều sao cho tác dụng từ trường của nó chống lại nguyên nhân gây ra nó.

2 Cho một máy phát điện một chiều kích từ độc lập với dòng kích từ Ikt=const; tốc

độ quay roto n=const Hãy phân tích quá trình biến đổi điện áp đầu ra của máy phát khi công suất tải nối với máy phát tăng?

Khi công suất tải nối với máy phát tăng, dòng điện phần ứng Ip tăng lên Để giữ điện áp đầu ra không đổi, cần tăng dòng kích từ Ikt Điều này

là do khi Ip tăng, từ trường phần ứng tăng lên, làm giảm từ thông tổng hợp tác dụng lên cuộn dây phần ứng, dẫn đến điện áp cảm ứng E giảm Nếu không tăng dòng kích từ Ikt, điện áp đầu ra sẽ giảm.

Câu 3

1 Nêu các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều?

Phương pháp cơ khí

Phương pháp điện

Điều chỉnh điện áp cấp cho mạch phần ứng

Điều chỉnh điện áp cấp cho mạch kích từ

Điều chỉnh tần số nguồn cấp

Điều chỉnh độ lệch từ thông

Điều chỉnh dòng điện phần ứng

Điều chỉnh điện trở phần ứng

Điều chỉnh điện trở kích từ

2 Phân tích nguyên nhân máy phát một chiều kích từ song song vẫn còn từ thông

dư, nhưng không thể thành lập được điện áp đầu ra giữa hai cực của máy phát?

Từ thông dư không đủ lớn.

Điện trở phần ứng quá cao.

Điện trở tải quá cao.

Câu 4

1 Nêu các điều kiện tự kích của máy phát điện một chiều kích từ song song?

Tốc độ quay của máy phát phải lớn hơn tốc độ khởi động.

Điện trở toàn phần của mạch phần ứng phải nhỏ hơn một giá trị nhất định Cuộn dây phần ứng phải được quấn bằng dây dẫn có điện trở thấp

2 Phân tích ưu và nhược điểm của quá trình khởi động trực tiếp động cơ điện một chiều?

Ưu điểm:

 Đơn giản, dễ thực hiện, không cần thiết bị khởi động phức tạp.

 Moment khởi động lớn, phù hợp với các động cơ có quán tính lớn.

 Thời gian khởi động ngắn.

Nhược điểm:

 Dòng điện khởi động lớn, có thể gây sụt áp lưới, gây hao mòn cơ khí động cơ và các thiết bị điện khác.

 Không điều chỉnh được tham số khởi động.

Câu 5

1 Cho biết chiều của suất điện động phần ứng (Eư), dòng điện phần ứng (Iư) và mô men điện từ (Mđt) sinh ra trong máy phát điện một chiều có đặc điểm gì?

Suất điện động phần ứng (Eư) có chiều luôn ngược với chiều của từ thông tổng hợp (Bt) cắt qua tiết diện của phần ứng.

Dòng điện phần ứng (Iư) có chiều ngược với chiều của suất điện động phần ứng (Eư).

Mô men điện từ (Mđt) có chiều luôn ngược với chiều quay của phần ứng.

2 Phân tích ưu và nhược điểm của phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập bằng cách điều chỉnh điện áp mạch phần ứng?

Ưu điểm

Cấu trúc mạch đơn giản, dễ chế tạo, lắp đặt và bảo dưỡng.

Dải điều chỉnh tốc độ rộng, từ tốc độ không tải đến tốc độ tối đa.

Chất lượng điều chỉnh tốt, không gây ra hiện tượng rung lắc, tiếng ồn Tốn ít năng lượng, hiệu suất cao.

Nhược điểm