báo cáo thí nghiệm biến đổi năng lượng điện cơ

Bài 1: ĐO LƯỜNG MỘT TẢI 3 PHABài 2 MÁY BIẾN ÁP MỘT PHABài 3 MÁY BIẾNÁP MỘT PHA CÓ NHÁNH PHÂN TỪBài 4 KHUẾCH ĐẠI TỪbáo cáo thí nghiệm biến đổi năng lượng điện cơBài 1: ĐO LƯỜNG MỘT TẢI 3 PHABài 2 MÁY BIẾN ÁP MỘT PHABài 3 MÁY BIẾNÁP MỘT PHA CÓ NHÁNH PHÂN TỪBài 4 KHUẾCH ĐẠI TỪNội dung trích xuất từ tài liệuĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINHTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOABáo cáo:THÍ NGHIỆM BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG ĐIỆN CƠHọ và tên sinh viên :MSSV :

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Báo cáo:

THÍ NGHIỆM BIẾN ĐỔI

NĂNG LƯỢNG ĐIỆN CƠ

Họ và tên sinh viên :

MSSV :

Nhóm :

Tổ :

Bài 1: ĐO LƯỜNG MỘT TẢI 3 PHA

(ngày thực hiện bài TN: 26/9/2012)

I. Mục tiêu

Tìm hiểu, làm quen với các thiết bị đo và phương phap đo lường công suất tác dụng(W), công suất biểu kiến(VA), công suất phản kháng(VAR) và hệ

số công suất PF trong mạch 3 pha

II. Thiết bị thí nghiệm

1. Bộ nguồn công suất Electron

2. Đồng hồ kẹp

3. Prode dòng Hameg-Osciloscope

4. Tụ điện 3 pha nối tam giác

III. Tiến trình, kết quả và nhận xét, kết luận

A lắp đặt thiết bị

Hình Sơ đồ nguyên lý động cơ AC không đồng bộ gắn với tải cơ học

 Nguồn điện 3 pha được nối với một động cơ không đồng bộ 1Hp 380V nối sao

 Đồng hồ Watt kế được kết nối với 1 pha (pha c) của động cơ như hình

vẽ, 2 pha còn lại (pha a và pha b) được kết nối với 2 probe cách ly

B đo công suất ở trường hợp tải cân bằng-không bù

 3 pha của động cơ được nối với 3 pha của nguồn điện

 Khởi động động cơ không đồng bộ bằng cách cấp nguồn từ bộ nguồn

3 pha và giữa giá trị điện áp không đổi (V < 200V) Kết quả các giá trịcủa điện áp, dòng điện, hệ số công suất của từng pha

 Vẽ đồ thị cho dòng điện 2 pha a và b trên cùng 1 đồ thị

Từ đồ thị tính giá trị dòng điện trong bảng (t: s; I: A)

=1,25cos(100πt+) =0,95cos(100πt)

T=20 ms

 Dòng điện trung tính: = 0,731A

 Giải thích kết quả trên:

• chậm pha hơn một góc Điều này đúng với lý thuyết.

• giá trị điện áp, dòng điện của từng pha xấp xỉ như nhau Đúng với lý thuyết

 Công suất biểu kiến,tác dụng và hệ số công suất của từng pha:

(các giá trị P, Q, P.F đo, còn S được tính bằng công thức S= )

Sa= 0,110VA Sb=0,093VA Sc=0,095VA

C Đo công suất ở trường hợp tải cân bằng, có bù:

 Lấy tụ bù nối ∆ gắn song song với động cơ không đồng bộ

 Đo lại P,Q và P.F trên từng pha của bộ nguồn Suy ra giá trị S trên từng pha

 Xác định giá trị tụ bù theo kết quả PF nhận được theo công thức toán học:

= - = - =1,513 C=1,513pF

= - = - =1,644 C=1,644pF

= - = - =1,381 C=1,381pF

D Đo công suất ở trường hợp không tải mất cân bằng

 tháo tụ bù ra khỏi nguồn điện

 mắc nối tiếp 1 điện trở có giá trị 6 ohm trên pha a của động cơ không đồng

• Công suất tác dụng chênh lệch nhau nhiều

• trường hợp tải mất cân bằng sẽ ảnh hưởng đến động cơ

Bài 2 MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA

(ngày thực hiện bài TN: 3/10/2012)

II thiết bị thí nghiệm

 Máy biến áp 1 pha 220/110 volts, 5/10 A

 Máy biến áp tự ngẫu dùng để tạo điện áp thay đổi được cung cấp cho cuộn

sơ cấp của máy biến áp một pha

 Ampere kế, Volt kế và Watt kế

III tiến trình

Đấu dây tổng quát:

A thí nghiệm không tải

 Sơ đồ nguyên lý

 Sơ đồ đấu dây

220V

Module V,I

Variac Module

V,I

MBA

 Bảng số liệu

40 60 80 100 120 140 160 180 200 22022,0

4 32,27 43,1 53,2 64,3 74,4 84,1 94,8 105,0 115,1(A) 0,04

8 0,057 0,066 0,078 0,092 0,110 0,139 0,185 0,200 0,378(W) 1,15

2 2,052 3,168 4,68 6,624 9,24 13,344 19,98 24 49,896cos(ϕ) 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 O,6 0,6

Ghi chú

• các giá trị và đo

• cos(ϕ)=0,6 giá trị cho

• được tính bằng công thức: = cos(ϕ)

i. Vẽ đặc tính không tải =f()

Nhận xét:

Dạng của đặc tính không tải gần giống với đặc tính đường cong từ hóa

ii. Giá trị đo được chính là công suất tổn hao không tải của máy biến áp, là công suất nguồn điện cung cấp cho máy biến áp ở chế độ không tải

Trong dãy công suất đo được thì giá trị tại áp định mức có ý nghĩa nhất khi vận hành máy biến áp Vì giá trị quy đổi tổn hao không tải thường lớn nên sai số lớn

iii. Không thể quy đổi tổn hao không tải từ các thí nghiệm mà nhỏ hơn điện ápđịnh mức (220 V) về thí nghiệm không tải khi ở điện áp định mức Vì giá trịquy đổi tổn hao không tải thường lớn nên sai số lớn.

iv. Sơ đồ tương đương:

Các thông số cho sơ đồ tương đương

• k= = =1,911 xấp xĩ 2

• = = =349,206 ohm

• Tổng trở không tải

= = =582,01 ohm = = =465,608 ohmB.Thí nghiệm ngắn mạch

 Sơ đồ nguyên lý

 Sơ đồ đấu dây

 Chỉnh variac về 0 Tăng dần áp ngõ vào và đo các thông số theo bảng

(V) 1,9 4,9 6,75 8,5 10,6 12,56 14,24 16,2 18,39 20(A) 0,4 1 1,7 2,3 2,75 3,3 3,8 4,3 4,8 5,2cos(ϕ

) 0,993 0,993 0,993 0,993 0,993 0,993 0,993 0,993 0,993 0,993(W) 0,75

5 4,866 11,395 19,413 28,946 41,158 53,733 69,172 87,654 103,272

Ghi chú

• các giá trị và đo

• cos(ϕ)=0,993 giá trị cho

• được tính bằng công thức: = cos(ϕ)

i. Từ số liệu đo được tính toán thông số cho sơ đồ tương máy biến áp

iii. Có thể quy đổi tổn hao ngắn mạch từ các thí nghiệm mà nhỏ hơn dòng điện định mức (5 A) về thí nghiệm ngắn mạch khi I1n ở giá trị định mức Vì các

giá trị quy đổi tổn hao ngắn mạch thường nhỏ do đó sai số không đáng kể khi quy đổi từ các thí nghiệm mà nhỏ hơn dòng định mức.

iv. Với quan điểm của người sử dụng, các thông số quan trọng nhất trong thí nghiệm không tải và thí nghiệm ngắn mạch để có thể ghi trên nhãn máy:

• Thí nghiệm không tải: áp định mức , công suất tổn hao không tải , tại =

• Thí nghiệm ngắn mạch: dòng định mức , công suất tổn hao ngắn

mạch , tại =

Các thông số này quan trọng vì từ các thông số này ta sẽ tìm được các thông số công suất, hiệu suất suy ra đặc điểm vận hành của máy biến áp

C thí nghiệm có tải

 Sơ đồ đấu dây

 Điều chỉnh variac sao cho điện áp U1 bằng điện áp định mức, thay đổi tải (bằng cách bật nối tiếp các công tắc trên hộp tải

 Bảng số liệu:

(V) 110,3 110,7 110,0 109,3 108,7 108,1 107,6 106,9 106,4(A) 0,4 0,5 1,5 2,5 2,8 3,5 4 4,6 5,2cos( 0,999 0,999 0,999 0,999 0,999 0,999 0,999 0,999 0,999(W) 44,07

6

55,295

164,835

272,977

304,056

377,972

429,970

491,248

552,727(V) 220 220 220 220 220 220 220 220 220(A) 0,4 0,5 0,9 1,4 1,9 2,1 2,5 2,7 3cos( 0,965 0,976 0,986 0,987 0,991 0,993 0,994 0,995 0,996(W) 84,92 107,3

6

195,228

303,996

414,238

458,766

546,7 591,03 657,36

i Vẽ đặc tính tải U2 = f(I2)

độ sụt áp phần trăm khi dòng thứ cấp ở giá trị định mức:

164,835

272,977

304,056

377,972

429,970

491,248

552,727

(W) 84,92 107,3

6

195,228

303,996

414,238

458,766

546,7 591,03 657,36

η 0,52 0,52 0,84 0,90 0,73 0,82 0,79 0,83 0,84(VA) 44,12 55,35 165 273,25 304,36 378,35 430,4 491,74 553,28(VA) 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100

β 0,04 0,05 0,15 0,25 0,28 0,34 0,39 0,45 0,50

Vẽ đặc tính hiệu suất theo hệ số tải: η=f(β)

Điểm đạt hiệu suất cực đại: η=0,9

Bài 3 MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA CÓ NHÁNH PHÂN TỪ

(ngày thực hiện bài TN: 12/9/2012)

I Mục tiêu

Hiểu sự ảnh hưởng của cấu tạo mạch từ đến đặc tính làm việc của máy biến áp

Sự ảnh hưởng của tử thông rò lên giá trị điện kháng của máy biến áp

II thiết bị thí nghiệm

 Máy biến áp 1 pha 220/110 volts, 5/10 A có nhánh phân từ và khe hở không khí

 Máy biến áp tự ngẫu dùng để tạo điện áp thay đổi được cung cấp cho cuộn

sơ cấp của máy biến áp một pha

 Ampere kế, Volt kế và Watt kế

III tiến trình

Sơ đồ đấu dây tổng quát:

A không tải thí nghiệm

 Sơ đồ nguyên lý

 Sơ đồ đấu dây

 Bảng số liệu

(V) 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220(V) 20,2

5

0,285

0,285

0,285

0,285

4,332

6,555

8,892

12,369

15,96

20,007

25,6530,723

Ghi chú

• các giá trị và đo

• cos(ϕ)=0,6 giá trị cho

• được tính bằng công thức: = cos(ϕ)

cos(ϕ) 0,08

3 0,083 0,083 0,083 0,083 0,083 0,083 0,083 0,083 0,083(W) 1,26

 Sơ đồ đấu dây

 Điều chỉnh variac sao cho điện áp U1 bằng điện áp định mức, thay đổi tải (bằng cách bật nối tiếp các công tắc trên hộp tải)

174,63 6

204,73 2

174,2 4

164,42 8

183,15 5

187,04 9

184,1 3

174,17 1

162,70 7

153,76

i Vẽ đặc tính tải = f()

độ sụt áp %:

∆U% = 100% = 60%

ii kết luận: kết cấu mạch từ sẽ ảnh hưởng lên đặc tính làm việc của máy biến áp

BẢNG SO SÁNH GIỮA MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA VÀ MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA CÓ NHÁNH PHÂN TỪ

Bài 2: máy biến áp một pha

Bài 3: máy biến áp một pha có nhánh phân từThí nghiệm không tải Đặc tính không tải là 1

đường cong gần giống vớiđặc tính đường cong từ hóa

Đặc tính không tải gần như tuyến tính

Thí nghiệm ngắn mạch Đường đặc tính ngắn

mạch =f() có dạng gần như tuyến tính

Đường đặc tính ngắn mạch =f() gần giống với đường đặc tính ở bài 2Thí nghiệm có tải Đường đặc tính tải có thể

xem là tuyến tính

Độ sụt áp nhỏ

Đường đặc tính tải là một đường cong có U giảm dần theo I

Độ sụt áp lớn

Bài 4 KHUẾCH ĐẠI TỪ

(ngày thực hiện bài TN: 12/9/2012)

I Mục tiêu:

Hiểu rõ hơn về sự bão hòa của mạch từ cũng như tác dụng của từ thông một chiều và từ thông xoay chiều lên sức điện động cảm ứng và tự cảm của cuộn dây

II Thiết bị thí nghiệm

 Máy biến áp 1 pha 3 cuộn dây (cuộn giữa N = 1275 vòng, 1A; hai cuộn bên 110V, 2A)

 Máy biến áp tự ngẫu dùng để tạo điện áp thay đổi được

 Ampere kế

III Tiến trình

A Sơ đồ mạch điện

B Thí nghiệm

1 Điều chỉnh thay đổi dòng điện trong khoảng từ 0 – 200mA,dùng dao dộng ký

đo và vẽ dạng sóng của các tín hiệu áp ở hai đầu của các cuộn dây, trên đèn trong trường hợp sau :

Một dòng điện DC nhỏ, với trở kháng nguồn thấp được đưa vào hai đầu cuộn dâyđiều khiển

Điện áp xoay chiều đặt vào một đầu cuôn dây xoay chiều Giá trị của dòng điện một chiều được đưa vào cuộn dây làm thay đổi đặc điểm làm việc trên đường cong từ hóa, cả hai cuộn dây đều tiến dần đến vùng bão hòa Khi đó cuộn dây sẽ chuyển từ trạng thái trở kháng cao sang trạng thái trở kháng thấp hơn Vậy dòng điện một chiều đã thay đổi trở kháng của cuộn xoay chiều

Vì cuộn một chiều được nối để triệt tiêu điện áp cảm ứng nên mạch một chiều không bị ảnh hưởng bởi mạch xoay chiều Vậy nó chỉ đáp ứng theo điện trở thuần của cuộn dây Suy ra năng lượng đưa vào cuộn điều khiển rất lớn so với cuộn xoay chiều

Một sự thay đổi nhỏ trong dòng điện một chiều điều khiển có thể làm thay đổi rất lớn trở kháng của cuộn dây, nghĩa là làm thay đổi dòng điện tải rất lớn Kết quả là mạch có đặc tính khuếch đại dòng điện.