bai tap may dien 1 chieu 2015

Bài giải • Công suất đầu vào của thiết bị là : P1 • Công suất đầu ra của thiết bị là : P2 • Đối với máy phát điện ta có công suất đầu vào là công suất cơ P1 và công suất đầu ra là công s

CHƯƠNG 1

MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU

BÀI TẬP CÓ GIẢI

1.1. Đọc Nameplate của máy điện sau và cho biết các thông số định mức

Đây là nhãn máy của một động cơ điện một chiều có

• Công suất định mức : 10 hp = 10x746 = 7460 W

• Tốc độ định mức : 1180 vòng/phút (rpm [revolution per minute])

• Điện áp phần ứng định mức : 500 V DC

• Dòng phần ứng định mức : 17 A ( ARM [Armature] : phần ứng)

• Kiểu dây quấn : song song (Shunt)

 Lưu ý : Với kiểu dây quấn ghi là Shunt thì ta có 2 dạng là động cơ kích từ song song và động cơ kích từ độc lập Nếu điện áp kích từ bằng với điện áp phần ứng thì ta có động cơ một chiều kích từ song song còn nếu điện áp kích

từ khác với điện áp phần ứng thì ta có động cơ kích từ đôc lập

• Dây quấn kích từ (FLD [Field] hay EXC.[Excite]) được cấp điện áp 300V DC hay 150V DC Do điện áp kích từ khác điện áp phần ứng nên đây là động cơ DC kích từ độc lập

1.2. Máy phát điện một chiều có công suất Pđm = 85 kW, điện áp Uđm = 230 V, tốc độ nđm=1470 vòng/phút (rpm), hiệu suất ηđm =0,895

a) Tính dòng điện định mức của máy phát

b) Tổng tổn hao công suất của máy phát ở chế độ định mức

Bài giải

• Công suất đầu vào của thiết bị là : P1

• Công suất đầu ra của thiết bị là : P2

• Đối với máy phát điện ta có công suất đầu vào là công suất cơ (P1) và công suất đầu

ra là công suất điện (P2)

• Đối với động cơ điện ta có công suất đầu vào là công suất điện (P1) và công suất đầu

ra là công suất cơ (P2)

• Công suất của máy điện ghi trên nhãn máy là công suất đầu ra định mức của nó Đối với máy phát điện trên nhãn máy ghi công suất điện định mức máy phát ra, đối với động cơ điện trên nhãn máy ghi công suất cơ định mức trên đầu trục rotor

a) Dòng định mức của máy phát là :

b) Công suất cơ kéo máy phát quay khi máy phát phát công suất định mức là :

Tổng tổn hao công suất của máy phát ở chế độ định mức là

1.3. Động cơ điện 1 chiều kích từ song song có Iđm = 20 A, Uđm = 150V, tốc độ nđm = 1360 rpm, hiệu suất ηđm = 0,895 Tính :

a) Công suất định mức của động cơ

b) Tổng tổn hao công suất của động cơ ở chế độ định mức

c) Moment định mức của động cơ

Bài giải

a) Công suất điện định mức cung cấp cho động cơ là :

Công suất(cơ) định mức của động cơ là :

b) Tổng tổn hao công suất của động cơ là

c) Moment định mức của động cơ là

1.4. Máy phát điện 1 chiều kích từ song song có Pđm = 25KW, Uđm = 115V, tốc độ nđm = 1300 rpm, có các thông số sau : điện trở dây quấn kích từ song song Rktss= 12.5 Ω, điện trở dây quấn phần ứng Rư= 0,0238Ω, số đôi mạch nhánh song song a=2, số đôi cực từ p=2, số thanh dẫn N=300 Bỏ qua điện áp rơi trên chổi than

a) Xác định sức điện động phần ứng định mức

b) Xác định từ thông Φ

Bài giải

a) Dòng định mức của máy phát là :

Dòng điện kích từ là :

Dòng điện phần ứng định mức

Sức điện động phần ứng định mức

b) Từ thông Φ là

1.5. Người ta cho một máy phát kích từ hỗn hợp 10kW, 220V chạy không tải ở điện áp và vận tốc thích hợp; từ đó xác định được tổn hao (cơ +phụ + từ)[còn gọi là tổn hao quay] bằng 705W Điện trở dây quấn kích từ song song Rktss = 110 Ω, điện trở dây quấn phần ứng Rư= 0,265Ω, Điện trở dây quấn kích từ nối tiếp Rktnt = 0,035 Ω

a) Xác định sức điện động phần ứng định mức Eưđm

b) Tính hiệu suất định mức của máy

Bài giải

a) Dòng định mức của máy phát là :

Dòng điện kích từ song song là :

Dòng điện phần ứng định mức

Sức điện động phần ứng định mức

b) Tổn hao đồng phần ứng và tổn hao do dây quấn kích từ nối tiếp:

Tổn hao đồng do dây quấn kích từ song song

Tổn hao quay = tổn hao cơ +phụ + từ = 705 W

P2đm : Công suất điện đầu ra của máy phát

Công suất cơ đầu vào của máy phát khi định mức là

Hiệu suất định mức của máy

1.6. Điện áp của máy phát điện 1 chiều kích từ song song 200kW là 600V khi nó phát dòng định mức Điện trở phần kích từ là 250 Ω, điện trở phần ứng là 0,334 Ω

a) Tính sức điện động khi dòng tải là định mức

b) Điện áp tải là 620V khi dòng tải bằng nửa dòng định mức Tính sức điện động lúc đó

Bài giải

a) Dòng định mức của máy phát là :

Dòng điện kích từ khi định mức là :

Dòng điện phần ứng định mức:

Sức điện động phần ứng định mức:

b) Dòng tải It = 333/2 = 166,5 A

Dòng điện kích từkhi đó là :

Dòng điện phần ứng khi đó là :

Sức điện động phần ứng khi đó là:

1.7. Động cơ điện 1 chiều kích từ song song có 250V có điện trở phần kích từ là 125 Ω, điện trở phần ứng là 0,32 Ω Lúc không tải động cơ lấy 12A từ nguồn 250V và quay với tốc độ

là 1500 rpm Tính tốc độ khi động cơ đầy tải (định mức) với dòng dây là 82A

Bài giải

• Sức điện động phần ứng của máy điện một chiều là:

• Trong bài tập này do không điều chỉnh dòng kích từ nên dòng kích từ là không đổi nên = f(It) cũng không đổi Do vậy sức điện động phần ứng sẽ tỷ lệ với tốc độ động

cơ trong các chế độ khác nhau

Chế độ 1 = chế độ không tải, ta có

Dòng điện kích từ là :

Dòng điện phần ứng khi không tải

Sức điện động phần ứng khi không tải

Chế độ 2 = chế độ đầy tải, ta có

Dòng điện kích từkhông đổi là 2A

Dòng điện phần ứng khi định mức

Sức điện động phần ứng định mức

Tốc độ động cơ khi đầy tải là :

1.8. Máy phát điện 1 chiều kích từ song song có Pđm = 7,5KW, Uđm = 230V, tốc độ nđm = 1450 rpm,

có các thông số sau : điện trở dây quấn kích từ song song Rktss = 191,7 Ω, điện trở dây quấn phần ứng Rư= 0,54Ω Máy dùng 2 chổi than với điện áp rơi trên 1 chổi than là ∆Utx=1V

Máy điện trên được dùng ở chế độ động cơ với điện áp đầu vào 230V, quay với tốc độ 1262rpm

và hiệu suất η=0,825 Xác định công suất điện động cơ tiêu thụ và công suất hữu ích trên trục rotor của động cơ

Bài giải

• Ở chế độ máy phát

Dòng định mức của máy phát là :

Dòng điện kích từ khi định mức là :

Dòng điện phần ứng định mức:

Sức điện động phần ứng định mức

• Ở chế độ động cơ

Vì điện áp máy phát phát ra và điện áp động cơ nhận vào là như nhau là 230V nên dòng kích từ trong 2 chế độ là giống nhau nên từ thông Φ sẽ là như nhau

Sức điện động phần ứng sẽ tỷ lệ với tốc độ của máy

Dòng điện phần ứng động cơ là

Dòng điện động cơ tiêu thụ

Công suất điện động cơ tiêu thụ

Công suất cơ đầu ra trên trục rotor

1.9. Một động cơ kích từ nối tiếp có điện trở dây quấn kích từ Rkt = 0,08 Ω, điện trở dây quấn phần ứng Rư= 0,215Ω, điện trở cực phụ Rp=0,05Ω Dòng đầy tải là 82A, vận tốc đầy tải là 600rpm, điện áp định mức là 600V Biết mạch từ của động cơ chưa bão hòa và bỏ qua tổn hao quay a) Tính tốc độ động cơ và moment đầu ra khi dòng tiêu thụ của động cơ là 40A

b) Tính biến trở mở máy để hạn chế dòng mở máy đồng thời sao cho moment mở máy bằng 200% moment định mức

Bài giải

a) Sức điện động phần ứng của máy điện một chiều là

Nếu mạch từ chưa bão hòa thì tỷ lệ với dòng kích từ hay cũng là dòng phần ứng :

• Ở chế độ đầy tải :

Dòng kích từ = Dòng ứng = 82 A

Sức điện động phần ứng định mức là :

Tốc độ đầy tải là 600rpm

• Ở chế độ khi dòng tiêu thụ là 40A :

Dòng kích từ = Dòng ứng = 40 A

Sức điện động phần ứng là : Tốc độ khi đó là

Do bỏ qua tổn hao quay nên công suất điện từ Pđt = P2 là công suất ra của động cơ

b) Ta có Moment tỷ lệ với bình phương của dòng điện

Biến trở mở máy mắc thêm vào là

1.10. Động cơ điện 1 chiều kích từ song song 20hp, 220V, 540rpm có điện trở phần kích từ là 157

Ω, điện trở phần ứng là 0,24 Ω Hiệu suất định mức là 85% Bỏ qua dòng kích từ khi mở máy a) Nếu biến trở mở máy là 1,7 Ω thì dòng dây lúc mở máy là bao nhiêu

b) Tính biến trở mở máy sao cho dòng mở máy không vượt qua 150% dòng định mức

Bài giải

a) Dòng mở máy là

b) Dòng định mức động cơ là

Biến trở mở máy là

BÀI TẬP CÓ ĐÁP SỐ

1.11. Động cơ điện một chiều có công suất Pđm = 1,55 kW, điện áp Uđm = 220V, tốc độ nđm=1500 vòng/phút (rpm), hiệu suất ηđm = 0,82 Tính moment định mức, tổng tổn hao trong máy và dòng điện định mức của động cơ

Đáp số:

a) Mđm=9,55 Nm

b) Iđm=8,31 A

c) ∆P=329,3 W

1.12. Máy phát điện 1 chiều kích từ song song có Uđm = 115V cung cấp dòng điện 98,3 A cho tải Điện trở dây quấn kích từ song song Rktss = 19 Ω, điện trở dây quấn phần ứng Rư= 0,0735Ω Tổn hao cơ, sắt từ, phụ bằng 4% công suất điện phát ra

a) Xác định sức điện động phần ứng và hiệu suất của máy ở chế độ tải trên

b) Tính dòng điện ngắn mạch khi ngắn mạch đầu cực máy phát Cho biết khi ngắn mạch thì từ thông dư bằng 3% từ thông của máy ở chế độ tải trên và tốc độ máy không đổi

Đáp số:

a) Eư=122,7V, η=0,853

b) Inm=50 A

1.13. Một động cơ kích từ hỗn hợp có điện áp định mức 220V, dòng điện định mức 502 A, hiệu suất định mức ηđm =0,905, tổn hao (cơ +phụ + từ) [còn gọi là tổn hao quay] bằng 4136W Điện trở dây quấn kích từ song song Rktss = 50 Ω

a) Tính công suất điện động cơ tiêu thụ, công suất định mức động cơ

b) Tính tổng tổn hao trên điện trở phần ứng, điện trở kích từ nối tiếp và điện trở dây quấn cực

từ phụ

Đáp số:

a) P1=110,44 kW

P2=100 kW

b) ∆Ptt =5336 W, 5387W

1.14. Động cơ điện 1 chiều kích từ hỗn hợp có Uđm = 115V, Iđm = 94 A, tốc độ nđm = 1100 rpm, có các thông số sau : điện trở dây quấn kích từ song song Rktss = 338 Ω, điện trở dây quấn phần ứng

và kích từ nối tiếp Rư+Rktnt =0,17Ω, số đôi mạch nhánh song song a=1, số đôi cực từ p=2, số thanh dẫn N=372 Bỏ qua điện áp rơi trên chổi than

a) Xác định sức điện động phần ứng định mức Eưđm

b) Xác định từ thông Φ, công suất điện từ, Moment điện từ

Đáp số:

a) Eưđm =99,1 V

b) Φ=7.26.10-3 Wb

Pđt=9281,7 W

Mđt=80,58 Nm

1.15. Một động cơ kích từ nối tiếp có Uđm = 110V, điện trở dây quấn phần ứng và kích từ nối tiếp

Rư + Rktnt = 0,282 Ω, Iđm = 26,6(A)

a) Tính dòng điện mở máy trực tiếp

b) Tính điện trở mở máy để dòng điện mở máy bằng 2 lần dòng điện định mức

Đáp số:

a) Imm =390 A

b) Rmm =1,78 Ω

1.16. Một động cơ kích từ song song có Pđm = 12 kW, Uđm = 220 V, tốc độ định mức 685 rpm, dòng định mức là 64 A, dòng kích từ định mức là 2A, điện trở dây quấn phần ứng Rư= 0,281Ω, Động

cơ kéo tải có moment cản không đổi Để giảm tốc độ động cơ, người ta dùng 2 phương pháp sau:

a) Thêm điện trở phụ Rp = 0,7 Ω vào mạch phần ứng Tính tốc độ và hiệu suất của động cơ ở tình trạng này

b) Giảm điện áp đặt vào động cơ Tính tốc độ và hiệu suất lúc U=176,6V Có nhận xét gì về hiệu suất của 2 phương pháp đã sử dụng

Bỏ qua tổn hao cơ, từ, phụ và giả sử từ thông là không đổi trong 2 trường hợp trên

Đáp số:

Khi thêm điện trở phụ n =538 rpm, η =0,67

a) Khi giảm điện áp n =538 rpm, η =0,834

1.17. Trên nhãn của một động cơ kích từ song song có ghi 25hp, 240V,1150 rpm Khi chạy đầy tải, các tổn hao đồng phần ứng, tổn hao kích từ và tổn hao quay lần lượt bằng 6%; 4% và 4% của công suất cơ đầy tải Dùng các số liệu trên, hãy vẽ mạch tương đương của động cơ, trên đó ghi tất cả các thông số tương ứng

Đáp số:

Rkt = 77,4 Ω

Rư = 0,153 Ω

Eư = 227 V

I = 88,6 A

1.18. Một động cơ kích từ song song 75hp, 500V,1150 rpm có điện trở phần cảm là Rkt=75Ω , điện trở phần ứng là 0,32 Ω, hiệu suất η=85% Tính tổn hao quay

Đáp số:

∆Pquay = 1500 W

1.19. Một động cơ kích từ song song tiêu thụ 34,4 A từ nguồn 240V và quay 2500 rpm Điện trở phần cảm là Rkt= 192Ω , điện trở phần ứng là 0,38 Ω Biết rằng mạch từ chưa bão hòa, tính biến trở kích từ mắc them vào mạch kích từ để vận tốc tăng lên 2750rpm khi dòng phần ứng được giữ không đổi

Đáp số:

Dòng phần ứng không đổi nên Eư không đổi Tốc độ sẽ tỷ lệ với từ thông hay là tỷ lệ với dòng kích từ Giá trị biến trở mắc thêm vào là 19,2 Ω

1.20. Động cơ điện 1 chiều kích từ song song 50hp, 550V, 540rpm có điện trở phần ứng là 0,36Ω Lúc làm việc với tốc độ định mức, dòng phần ứng là 75A Tính điện trở cần ghép nối tiếp với phần ứng sao cho tốc độ giảm 20% khi động cơ sinh ra moment là 70% định mức Giả sử từ thông là không đổi

Đáp số

Giá trị biến trở mắc thêm vào là 2,15 Ω

1.21. Một máy phát 1 chiều kích từ song song có điện trở phần ứng là 0,1Ω; Điện trở phần cảm là Rkt= 25Ω và phát ra 25kW dưới điện áp 125V khi được kéo với tốc độ 1200rpm Nếu máy được làm động cơ kích từ song song, hãy tính:

a) Tốc độ của động cơ khi tiêu thụ 25kW dưới điện áp 125V Giả sử từ thông trong khe hở không khí là không đổi

b) Công suất ra nếu tổn hao quay là 2kW

c) Hiệu suất động cơ

Đáp số:

a) n = 870 rpm

b) Pcơ= 18572 W

c) η = 74,29%

BÀI TẬP KHÔNG CÓ ĐÁP SỐ

1.22. Một máy phát kích từ nối tiếp 10kW, 125V có Rktnt=0,05Ω

a) Tính Rư , biết khi áp tải và dòng tải bằng định mức, sức điện động là 137V

b) Tính sức điện động khi tải là 75% định mức với điện áp là định mức

c) Giả sử sức điện động là 136V và máy phát cung cấp 8kW Tính điện áp đặt lên tải khi đó 1.23. Một máy phát kích từ song song 30kW, 250V có Rư=0,12Ω và Rkt=40Ω Sức điện động là 267V và điện áp tải là 250V khi máy đang phát điện cho tải

a) Tính công suất ra

b) Hiệu suất của máy phát

1.24. Khi làm việc dưới nguồn DC 230V, một động cơ một chiều kích từ song song tiêu thụ dòng ứng 205A Cho Rư=0,2Ω, tổn hao quay là 1445W và tốc độ là 1750rpm Tính:

a) Sức điện động phần ứng

b) Công suất đầu ra

c) Moment đầu ra

1.25. Ở chế độ định mức, một động cơ kích từ nối tiếp 150hp, 600V tiêu thụ 200A và quay

600rpm Cho Rư=0,12Ω ; Rkt=0,04Ω

a) Sức điện động phần ứng

b) Công suất điện từ và moment

c) Giả sử tải thay đổi là dòng dây giảm xuống còn 150A Tính tốc độ và moment mới với điều kiện mạch từ chưa bão hòa

1.26. Người ta muốn rằng lúc mở máy, động cơ trong bài 1.25 ở trên có dòng mở máy là 150% dòng định mức Tính biến trở mở máy và moment mở máy

1.27. Một động cơ kích từ song song 10hp, 230V có Rư=0,3Ω ; Rkt=160Ω Lúc đầy tải, dòng phần ứng là 40A Lúc không tải, động cơ tiêu thụ 3,94A và quay 1200rpm Tính

a) Dòng phần ứng lúc không tải

b) Công suất điện từ lúc không tải

c) Hiệu suất đầy tải

d) Tốc độ đầy tải

1.28. Một động cơ kích từ song song 25hp, 230V có Rư=0,2Ω ; Rkt=216Ω Lúc đầy tải tiêu thụ dòng phần ứng là 90A Tính

a) Tổn hao quay

b) Hiệu suất định mức

1.29. Một động cơ kích từ nối tiếp 10hp, 240V, 600rpm có dòng định mức 38A; Rư=0,4Ω ;

Rkt=0,2Ω Người ta muốn moment mở máy bằng 225% moment định mức Tính giá trị biến trở

mở máy với điều kiện mạch từ chưa bão hòa

1.30. Sức điện động của máy phát kích từ độc lập là 230V khi tốc độ là 1000rpm và dòng kích từ

là 1,25A Giả sử mạch từ chưa bão hòa

a) Tính sức điện động khi dòng kích từ là 1,1A ờ 1200rpm

b) Tính tốc độ khi sức điện động là 210V và dòng kích từ là 1,2A

c) Tính dòng kích từ khi sức điện động là 205V ở tốc độ 1200rpm