Bài tập Máy điện không đồng bộ

Chia sẻ: Autotruonganh Autotruonganh | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:11

Thêm vào BST

Báo xấu

279
lượt xem 37
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

"Bài tập máy điện không đồng bộ" gồm có các câu hỏi ông tập và bài tập máy điện không đồng bộ, có phần lời giải và đáp số, giúp các bạn có thêm tài liệu ôn tập cho bộ môn này, củng cố kiến thức và có thêm kinh nghiệm giải bài tập. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài tập Máy điện không đồng bộ

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG MĐKĐB 8.1. Cấu tạo của máy điện không đồng bộ ba pha. 8.2. Từ trường của máy điện không đồng bộ ba pha. 8.3. Nguyên lý làm việc của máy điện không đồng bộ (động cơ, máy phát). 8.4. Mô hình toán của động cơ không đồng bộ. 8.5. Thành lập sơ đồ thay thế của động cơ KĐB 8.6. Mô men quay và đường đặc tính cơ của ĐCKĐB. 8.7. Các phương pháp mở máy của ĐCKĐB. 8.8. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ quay của ĐCKĐB. 8.9. Cấu tạo, nguyên lý làm việc và các phương pháp mở máy ĐCKĐB 1 pha. BÀI TẬP CHƯƠNG MĐKĐB 3.1. BÀI TẬP GIẢI MẪU 3.1.1. Động cơ KĐB ba pha có PH = 7,5kW; 220/380V /Y; f = 50Hz; cos H = 0,88; = 0,88; tổn hao sắt từ bằng 220W; tổn hao cơ và tổn hao phụ bằng 124,5W; độ trượt s = 0,029; số đôi cực từ p = 2. Tính dòng điện định mức I1đm; công suất điện tiêu thụ P1; tốc độ quay nđm ; mô men quay định mức của động cơ biết động cơ được nối vào lưới điện có UH = 380V. Giải: Dòng điện định mức của động cơ: PH .103 I1H = = 14,7 (A) 3U1 cos Công suất điện tiêu thụ: PH P1 = = 8,5227 (kW) Tốc độ quay n: 60f n1 = = 1500 (vg/ph) p n = n1(1 – s) = 1456 (vg/ph)
3.1.2. Động cơ không đồng bộ ba pha dây quấn stato nối tam giác; điện áp lưới U1 = 220V; tần số f = 50Hz. Số đôi cực từ p = 2; I 1đm = 21A; cos đm = 0,82; đm = 0,837; sđm = 0,053. Tính tốc độ định mức của động cơ; công suất điện tiêu thụ; tổng các tổn hao; công suất cơ P2; mô men quay của động cơ. Giải: Tốc độ quay của động cơ: 60f n1 = = 1500 (vg/ph) p n = n1(1 – s) = 1420 (vg/ph) Công suất động cơ tiêu thụ: P1 = 3U 1I 1 cos = 6561 (W) Công suất cơ P2: P2 = P1 = 5491 (W) Tổng các tổn hao: P = P1 – P2 = 1070 (W) Mô men quay của động cơ: PH Mq = 9550 = 36,9 (Nm) nH 3.1.3. Động cơ không đồng bộ ba pha DK 634 có các số liệu kỹ thuật: P H = 14kW; n = 1450 vg/ph; = 0,885; cos = 0,88; Imm/IH = 5,5; Mmm/MH = 1,3; Mmax/MH = 2; Y/ 380/220V được nối vào mạng điện có Ud = 380V; f = 50Hz. Tính: MH; Mmm; P1H; Imm; s. Giải: Với mạng điện có Ud = 380V thì dây quấn stato được nối Y. Mô men định mức của động cơ: PH MH = 9550 = 92 (Nm) nH Mô men mở máy của động cơ: Mmm = Mmm/MH.MH = 120 (Nm) Mô men cực đại của động cơ: Mmax = Mmax/MH.MH = 184 (Nm) Công suất động cơ tiêu thụ: PH P1 = = 15,8 (kW) Dòng điện mở máy của động cơ: Imm = Imm/IH.IH
P1.103 IH = = 27,5 (A) 3U 1 cos Imm = 151 (A) Độ trượt s: 60f n1 = = 1500 (vg/ph) p n n s = 1 = 0,033 n1 3.1.4. Động cơ điện KĐB ba pha đấu Y/ 380/220V; số vòng mỗi pha w1 = 336vòng; hệ số dây quấn Kdq1 = 0,96; f = 50Hz; Giả sử tổn thất điện áp trên điện trở và điện kháng tản chiếm 4%U1. Động cơ được nối vào lưới điện có điện áp dây Ud = 220V. Xác định cách đấu dây của dây quấn stato và từ thông cực đại. Nếu dây quấn stato đấu sao thì từ thông bằng bao nhiêu? Giải: Điện áp dây của mạng điện là 220V thì động cơ được đấu hình tam giác. Điện áp đặt lên mỗi pha dây quấn Up = 220V. Do có hao tổn điện áp trên điện trở và điện kháng tản stato nên suất điện động của mỗi pha dây quấn stato E1 = 0,96Up Từ thông cực đại: 0,96U 1 max = 4,44fw k = 2,95.103 (Wb) 1 dq1 Ud Nếu dây quấn nối hình sao thì điện áp đặt lên mỗi pha dây quấn U p = = 127 3 (V) Từ thông cực đại: 0,96U 1 = 4,44fw k = 1,7.103 (Wb) max 1 dq1 Ta thấy từ thông giảm đi 3 lần. 3.1.5. Một động cơ điện không đồng bộ rô to dây quấn khi để rô to hở mạch và cho điện áp định mức vào stato thì điện áp trên vành trượt là 250V. Khi động cơ làm việc với tải định mức thì tốc độ n = 1420vg/ph. Tính: a) Tốc độ đồng bộ; b) Tốc độ từ trường quay do dòng điện rô to sinh ra so với rô to; c) Tần số dòng điện ở rô to d) Suất điện động của rô to khi tải định mức Giải: a)
Vì hệ số trượt của động cơ rất nhỏ s = 0,02 0,08 nên khi n = 1420 vg/ph thì tốc độ của từ trường quay n1 sẽ bằng 1500 vg/ph ứng với tần số f = 50Hz. b) Như lý thuyết đã chứng minh: Từ trường quay của rô to và từ trường quay của stato cùng quay với tốc độ n1 (không chuyển động tương đối với nhau) nên từ trường quay của rô to sẽ quay với rô to tốc độ: n2 = n1 – n = 1500 – 1420 = 80 (vg/ph) c) n1 n f2 = sf = .f = 0,053.50 = 2,65 (Hz) n1 Hoặc: pn 2 f2 = = 2,65 (Hz) 60 d) Khi rô to hở mạch, dòng điện I2 = 0 lúc đó sẽ không có mô men quay M nên tốc độ quay của động cơ bằng không, vì vậy điện áp trên vành trượt chính là suất điện động pha của rô to khi đứng yên E2. Nên suất điện động của rô to khi động cơ kéo tải định mức: E2s = sE2 = 13,4 (V) 3.1.6 Cho động cơ không đòng bộ rôto dây quấn, mạch stato và mạch rôto nối sao. Số rãnh tương ứng Z1 = 72, Z2 = 120. Số thanh dẫn trong một rãnh ở stato N1 = 9, ở rôto là N2 = 2. Dây quấn loại bước đủ với p = 4. Số liệu thí nghiệm ngắn mạch: Un = 110 V; In = 61 A; cosφ = 0,336. Tính: a) Điện trở và điện kháng ngắn mạch rn, xn b) Điện trở và điện kháng roto r2; x2 biết r1 = 0,59 Ω; x1 = 0,46 Ω. c) Công suất tiêu tụ của động cơ và công suất tổn thất tên dây quấn khi ngắn mạch. Giải: + Tổng trở ngắn mạch: Un 110 Zn In 1,044 3.61 + Điện trở, điện kháng: rn = Zn cosφn = 1,044.0,336 = 0,351 ; xn = Zn sinφn = 1,044.0,94 = 0,98 ; r’2 = rn – r1 = 0,351 – 0,159 = 0,152 ; x’2 = xn – x1 = 0,98 – 0,46 = 0,52 .
+ Số vòng dây pha mạch stato N1 .Z1 9.72 w1 108vg ; 2m 2.3 + Số vòng dây pha mạch rôto N 2 .Z 2 2.120 w2 40vg ; 2m 2.3 Hệ số bước dây khi dây quấn bước đủ: kn1 = kn2 = 1; Hệ số quấn rải: Với dây quấn stato: Z 72 p360 4.360 q1 2mp 2.3.4 3; 1 Z1 72 20 sin q1 . 1 2 sin(3.10) o k r1 1 3.sin 10 o q1 sin 2 Kdq1 = kn.kr1 = 1.0, Với dây quấn roto Z2 120 p360 4.360 q2 5; 1 12 o 2mp 2.3.4 Z 21 120 sin q2 . 2 2 sin(5.6) o kr 2 5. sin 6 o q2 sin 2 2 Kdq2 = kn.kr2 = 1.0, w1k dq1 108. Vì m1 = m2 nên ki = ke = w2 k dq 2 40 Điện trở, điện kháng mạch roto: r2' 0,152 r2 ki ke x2' 0,52 x2 ki ke Công suất tiêu thụ: P = 3 UnIncosφn = 1,73.110.61.0,336 = 3920 W Tổn hao đồng trên dây quấn Pn = 3In2rn = 3.612.0,351 = 3920 W.
3.2. BÀI TẬP ÁP DỤNG 3.2.1. Một động cơ không đồng bộ ba pha có f = 50Hz; tần số dòng điện rô to f2s = 3Hz; 2p = 4; công suất điện từ Pđt = 120kW; tổn hao đồng ở stato Pđ1 = 3kW; tổn hao cơ và tổn hao phụ Pcf = 2kW; tổn hao sắt từ Pst = 1,7kW. a) Tính hệ số trượt s và tốc độ động cơ n; b) Tính công suất điện động cơ tiêu thụ; c) Tính hiệu suất động cơ. Đáp số: a) s = 0,06; n = 1410 vg/ph. b) P1 = 124,7kW; = 88,85% 3.2.2. Một động cơ điện KĐB ba pha rô to lồng sóc có: PH = 11,9kW; f = 50Hz; 2p = 6 Y/ 380/220V; IpH = 25A; Pđ1 = 745W; Pđ2 = 480W; Pst = 235W; Pph = 60W. Động cơ làm việc với lưới điện có Ud = 220V. Tính công suất điện từ, mô men điện từ và tốc độ quay của động cơ. Đáp số: Pđt = 12,62kW; M = 120Nm; n = 962vg/ph. 3.2.3. Một động cơ điện KĐB ba pha có PH = 45kW; f = 50Hz; Y/ 380/220V; Imm/IH = 6; Mmm/MH = 2,7; cos H = 0,86; H = 0,91; nH = 1460 vg/ph. Động cơ làm việc với lưới điện có Ud = 380V. a) Tính IH; MH; Imm; Mmm. b) Để mở máy với tải có mô men cản ban đầu M o = 0,45MH, người ta dùng biến áp tự ngẫu để ImmBA = 100A. Xác định hệ số máy biến áp K và động cơ có thể mở máy được không? c) Cũng với tải trên, dùng điện kháng mở máy với I mmĐK = 200A. Xác định điện áp đặt lên động cơ lúc mở máy và động cơ có thể mở máy được không? Đáp số: a) IH = 87,36A; MH = 296,3 Nm; Imm = 524,16A; Mmm = 800Nm. b) k = 2,29; MmmBA = 152,62 Nm; MmmBA > Mo nên động cơ mở máy được. c) Umm = 145V; MmmĐK = 116,47Nm; MmmĐK
b) Giả sử tổn thất điện áp trên điện trở và điện kháng tản stato bằng 3%U1. Tính suất điện động E1; suất điện động rô to lúc đứng yên E2 và lúc quay E2s; biên độ từ thông max. Đáp số: a) n = 1447 vg/ph; ke = ki = 1,18. b) E1 = 213,4V; E2 = 180,8V; E2s = 6,33V; max = 1,06.102 Wb. 3.2.5. Một máy điện không đồng bộ ba pha có 2p = 6; f = 50Hz. Khi đặt điện áp định mức lên stato còn dây quấn rô to hở mạch thì suất điện động cảm ứng trên mỗi pha dây quấn rô to là 110V. Giả thiết tốc độ lúc làm việc định mức nH = 980vg/ph; rô to quay cùng chiều với từ trường quay. Hỏi: a) Máy làm việc ở chế độ nào? b) Lúc đó suất điện động rô to E2s bằng bao nhiêu? c) Nếu giữ chặt rô to lại và đo được r2 = 0,1 , x2 = 0,5 , hỏi ở chế độ làm việc định mức I2H bằng bao nhiêu? Đáp số: a) Chế độ động cơ; b) E2s = 2,2V; c) I2H = 21,89A. 3.2.6. Một động cơ KĐB ba pha pha đấu sao có: U H = 380V; f = 50Hz; PH = 28kW; nH = 980vg/ph; cos H = 0,88; tổn hao đồng và tổn hao sắt từ là 2,2kW; tổn hao cơ và tổn hao phụ là 1,1kW. Tính hệ số trượt; hiệu suất; dòng điện stato và tần số dòng điện rô to khi tải định mức. Đáp số: s = 0,02; đ2 = 594W; = 0,87; I1 = 55A; f2 = 1Hz. 3.2.7. Động cơ KĐB ba pha có 2p = 4; n = 1450vg/ph; công suất điện từ Pđt = 110kW; tần số dòng điện f = 50Hz. Tính mô men điện từ Mđt; tổn hao đồng trên rô to Pđ2. Đáp số: Mđt = 700,3Nm; Pđ2 = 3,66kW. 3.2.8. Tính toán triển khai sơ đồ dây quấn máy điên không đồng bộ ba pha một lớp đồng tâm với các số liệu: 1. Z =18, 2p = 4, m = 3 2. Z = 24, 2p = 4, m = 3 3. Z = 18, 2p = 2, m = 3
CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG MDDB 4.1. Cấu tạo của máy điện đồng bộ. 4.2. Nguyên lý làm việc của máy điện đồng bộ (máy phát, động cơ). 4.3. Quan hệ điện từ trong máy điện đồng bộ. Phản ứng phần ứng của máy điện đồng bộ phụ thuộc vào những yếu tố nào? 4.4. Các đường đặc tính của máy phát điện đồng bộ. 4.5. Các chế độ làm việc của máy điện đồng bộ với tải không đối xứng. Các phương pháp mở máy động cơ đồng bộ BÀI TẬP CHƯƠNG MDDB 4.1. BÀI TẬP GIẢI MẪU 4.1.1. Một máy phát điện đồng bộ ba pha rô to cực lồi có 2p = 4, quay với tốc độ nH = 1500vg/ph; số vòng dây của một pha w = 20 vòng; Kdq = 0,9; biên độ từ thông của một cực từ 0max = 58.103Wb. Tính suất điện động cảm ứng trong cuộn dây pha khi máy phát làm việc. Giải: Tần số dòng điện của máy phát: pn f = = 50Hz 60 Suất điện động của một pha dây quấn: E0 = 4,44fwKdq 0max = 4,44.50.20.0,9.58.10 3 = 232 (V) 4.1.2. Một máy phát điện đồng bộ rô to cực ẩn có các cuộn dây stato đấu Y E jx I 0 và mỗi cuộn dây pha có xđb = 1,2 ; rư = db 0,5 . Máy phát làm việc với phụ tải đối U  r I xứng và có tính chất cảm với Ud = 200V; U x u Ip = 20A; cos = 0,8. U r IHình 422
Tính suất điện động E của máy phát và vẽ đồ thị véc tơ. Giải: Trong phương trình cân bằng điện áp ở mạch điện phần ứng của máy phát điện đồng bộ rô to cực ẩn (công thức 9 8c):  = E 0 rư I j I xđb U Thay giá trị của rư và xđb vào, ta có: rưI = 0,5.20 = 10(V); xđb = 1,2.20 = 24(V); Điện áp trên phụ tải phân tích thành hai thành phần: Ud 200 Ur = cos = .0,8 = 92,38(V); 3 3 Ud 200 Ux = sin = .0,6 = 69,28(V); 3 3 Suất điện động pha Ep của máy phát: Ep = ( U r ru I) 2 ( U x xI) 2 = (92,38 10) 2 (69,28 24) 2 = 138,8(V) Đồ thị véc tơ vẽ trên hình 921. 4.1.3. Một nhà máy tiêu thụ công suất điện Pt = 700kW với cos = 0,7. Nhà máy có thêm một tải cơ có công suất cơ 100kW. Để kéo tải và nâng cao hệ số cos người ta chọn một động cơ đồng bộ có hiệu suất = 0,88. Xác định công suất biểu kiến SH của động cơ đồng bộ để nâng hệ số công suất của nhà máy lên bằng 0,8. Giải: Công suất điện động cơ đồng bộ tiêu thụ: Pc 100 Pđc = = = 113,6 (kW) 0,88 Công suất phản kháng của nhà máy trước khi có động cơ đồng bộ: Qt = Pt.tg cos = 0,7 tg = 1,02 thay vào biểu thức trên ta có: Qt = 700.1,02 = 714 (kVAr) Khi có động cơ đồng bộ, hệ số cos = 0.7 được nâng lên cos ’ = 0,8 tg ’ = 0,75 Công suất tác dụng của nhà máy khi có động cơ đồng bộ: P = Pt + Pđc = 700 + 113,6 = 813,6 (kW) Công suất phản kháng của nhà máy khi có động cơ đồng bộ:
Q = P tg ’ = 813,6.0,75 = 610 (kVAr) Công suất phản kháng của động cơ đồng bộ: Qđc = Q Qt = 610 – 714 = 104 (kVAr) Dấu chứng tỏ động cơ đồng bộ phát ra công suất phản kháng. Công suất biểu kiến của động cơ đồng bộ: Sđc = Pdc 2 Q dc 2 = 113,6 2 104 2 = 154 (kVA) Vậy phải chọn động cơ có dung lượng SH 154 kVA. 4.1.4. Hai máy phát điện đồng bộ làm việc song song cung cấp điện cho hai tải: Tải 1 có: St1 = 5000kVA; cos 1 = 0,8; Tải 2 có: St2 = 3000kVA; cos 2 = 1. Máy phát 1 phát ra công suất P1 = 4000kW; Q1 = 2500kVAr. Tính công suất của máy phát 2 và hệ số công suất của mỗi máy phát. Giải: Công suất tác dụng của hai tải: Pt = Pt1 + Pt2 = St1cos 1 + St2cos 2 = 5000.0,8 + 3000.1 = 7000 (kW) Công suất phản kháng của hai tải: Qt = Qt1 + Qt2 = St1sin 1 + St2sin 2 = 5000.0,6 + 3000.0 = 3000 (kVAr) Công suất tác dụng của máy phát 2: P2 = Pt – P1 = 7000 – 4000 = 3000 (kW) Công suất phản kháng của máy phát 2: Q2 = Qt – Q1 = 3000 – 2500 = 500 (kVAr) Hệ số công suất của máy phát 1: P1 4000 cos 1 = 2 2 = = 0,848 P1 Q1 4000 2 2500 2 P2 3000 cos 2 = 2 2 = = 0,986 P2 Q2 3000 2 500 2 4.1.5 Một máy phát điện tua bin nước có các tham số xd* = 0,843; xq* = 0,554. Giả thiết máy làm việc với tải định mức với Uđm; Iđm; cosφđm; = 0,8 hãy tính s.đ.đ. E0, góc tải θđm và độ thay đổi điện áp ΔU. Giải E Vì máy làm việc với các đại lượng định mức nên nếu lấy véc tơ điện áp Ů làm jIX gốc có: jIdXd U đm* 1 0 U  o jI X q q I đm* 1 36 9 Iq Is θ φ ψ
Từ phương trình điện áp Ů = Ė – jİdxd – jİqxq – İrư Bỏ qua tổn thất trên dây quấn rư có Ů = Ė – jİdxd – jİqxq Từ đồ thị phụ tải của MPĐ ĐB cực lồi với tải có tính cảm. Có thể tính góc θ qua tổng các véc tơ điện áp Ů và thành phần jIđm*xq* U đm* jI * xq* 1 j (0,8 j 0,6).0,554 1,332 j 0,443 0,443 đm aarct 18o 5 1,332 Góc lệch pha giữa các véc tơ Ė và Ů đm đm đm 36 o 9 18o 38 55o 4 S.đ.đ. có thể tính: E o* U * cos I d * xd * 1. cos18 o 5 0,823.0,844 1,643 Độ thay đổi điện áp Eo U đm U đm % 64,3% U đm