Đề cương ôn thi máy điện

GỢI Ý Câu 1: Sơ đồ và nguyên lý làm việc: Xét sơ đồ nguyên lý của MBA: f i1 i2 W1 W2 u1  u2 Zt Đặt điện áp xoay chiều hình sin u1 vào dây quấn sơ cấp, dòng điện i1 sẽ tạo nên trong lõi thép từ thông Φ, từ thông Φ móc vòng với cả 2 dây quấn W1, W2 và cảm ứng trong 2 dây quấn đó Sđđ e1, e2. Dây quấn W2 có Sđđ sẽ sinh ra dòng điện i2 đưa ra tải với điện áp U2. Giả thiết điện áp đặt vào có dạng hình sin thì từ thông do nó sinh ra cũng có dạng hình sin: F = Fm.sinwt. Theo định luật cảm ứng điện từ sức điện động cảm ứng trong dây quấn (1) và (2) sẽ là: dF e1 = -W1 dt  = -W1 d (F m sin wt ) dt  = -W1wF m coswt = æ p ö æ p ö W1wF m sinçwt - ÷ = E1m sinçwt - ÷ è 2 ø è 2 ø e2 = -W2 dF = -W2 dt d (F m sin wt ) dt  = -W2wF m coswt = æ p ö æ p ö W2wF m sinçwt - ÷ = E2 m sinçwt - ÷ è 2 ø è 2 ø Trị số hiệu dụng: 1 E = E1m 2  wW F = 1 m 2  = 2pf1 W1F m = 2  2.pW1  f1F m 2 E = E2m 2  wW F = 2 m 2  = 2pf1 W2 F m = 2  2.pW2  f1F m là giá trị hiệu dụng của các sức điện động dây quấn sơ cấp và thứ cấp. * Tỉ số máy biến áp: Nếu chia E1 cho E2 ta có: k = E1 = W1 E2 W2  , k gọi là hệ số biến áp Nếu bỏ qua điện trở dây quấn và từ thông tản thì có thể coi U1»E1; U2»E2: k = E1 E2 vòng dây.  = W1 W2  » U1 , nghĩa là tỉ số điện áp sơ cấp và điện áp thứ cấp bằng tỉ số U 2 Trường hợp: k>1 tức U1> U2 Þ máy biến áp giảm áp k<1 tức U1< U2 Þ máy biến áp tăng áp Câu 2: Hệ phƣơng trình cơ bản của máy biến áp (dạng quy đổi): . . . U 1 = - E1 + I 1 Z1 . , . , . ' ' U 2 = E 2 - I 2 Z 2 I&1 = I&0 + (- I&' ) 2 Thiết lập mạch điện thay thế của máy biến áp: Dựa vào các phương trình Sđđ và Stđ dưới dạng quy đổi, ta có thể suy ra một mạch điện tương ứng gọi là mạch điện thay thế của máy biến áp: ’ ’ r1 x1 r 2 x 2 U&1 I&1  - E&1  xm I&0 rm - I&'  2 2 Z ' - U& ' t Với rm và xm lần lượt là điện trở và điện kháng nhánh từ hóa. rn xn ' U&1 I&1 = - I&2  ' ' t - U&2 Z Thực tế thường Zm >> Z1 và Z2’ nên ta coi Zm = ¥ nghĩa là coi I0 = 0 do đó I1 = -I2’ do đó trong nhiều trường hợp có thể bỏ qua nhánh từ hóa và thành lập lại sơ đồ thay thế gần đúng như sau: Với: rn = r1 + r2’ : Điện trở ngắn mạch ’ xn = x1 + x2 : Điện kháng ngắn mạch Câu 3: Phản ứng phần ứng: Khi máy điện làm việc ..do tính chất của tải quyết định. Tác dụng của . gọi là phản ứng phần ứng. Trình bày phản ứng phần ứng đối với trƣờng hợp tải thuần trở và tải hổn hợp: a) Khi tải thuần trở: trình bày và vẽ hình b) Khi tải hổn hợp: trình bày và vẽ hình Câu 4: Mục đích: Thí nghiệm ngắn mạch máy biến áp 1 pha nhằm để xác định: - tổn hao trên điện trở dây quấn sơ cấp và thứ cấp. - đồng thời xác định các thông số trên dây quấn cơ cấp và dây quấn thứ cấp như: Zn, Rn, Xn, R1, X1, R2, X2,. . . Sơ đồ: Vẽ hình Nội dung: Thí nghiệm ngắn mạch máy biến áp 1 pha là thí nghiệm mà dây quấn thứ cấp nối ngắn mạch, dây quấn sơ cấp nối với nguồn qua bộ điều chỉnh điện áp. Điều chỉnh điện áp đặt vào cuộn dây sơ cấp bằmg Un sao cho dòng điện trong dây quấn sơ cấp bằng định mức (In = I1dm). Lúc đó công suất Pn trên wattmet chính là tổn hao đồng trên điện trở của 2 dây quấn sơ cấp và thứ cấp (nếu bỏ qua tổn hao sắt từ trong lõi thép của máy biến áp). Vôn mét cho biết điện áp ngắn mạch : Un Ampe mét cho biết dòng ngắn mạch : In = I1dm Câu 5: Nguyên lý làm việc: Giả sử cho dòng điện ba pha có tần số f vào ba dây quấn stato, sẽ tạo ra từ trường quay p đôi cực (chú ý có hình vẽ) Tốc độ động cơ n= (vòng/phút). Câu 6: Từ phương trình ..ta có phương trình tốc độ: n = U - Ru .Iu ke .f Từ phương trình trên ta thấy rằng, muốn điều chỉnh tốc độ ta có các phương pháp sau: a) Mắc điện trở điều chỉnh vào mạch phần ứng: Khi mắc thêm điện trở vào mạch phần ứng tốc độ động cơ giảm. Do dòng điện phần ứng lớn nên tổn hao công suất trên điện trở điều chỉnh lớn. Phương pháp này sử dụng ở động cơ công suất nhỏ. b) Thay đổi điện áp U: Dùng nguồn điện một chiều điều chỉnh được điện áp cung cấp điện cho động cơ. Phương pháp này được sử dụng nhiều. c) Thay đổi từ thông: Thay đổi từ thông bằng cách thay đổi dòng điện kích từ. Tuy nhiên, khi điều chỉnh tốc độ nên kết hợp các phương pháp trên, có như vậy thì phạm vi điều chỉnh sẽ rộng. Đây là ưu điểm lớn của động cơ điện một chiều. Câu 7: Động cơ KĐB nhận điện năng của lưới điện, nhờ từ trường quay, điện năng được biến thành cơ năng. Giản đồ năng lượng được vẽ như hình sau: Trong quá trình làm việc của động cơ KĐB có các loại tổn hao sau: - - - . - .. Hiệu suất của động cơ điện không đồng bộ 3 pha được tính: Tổn hao sắt từ trong lõi thép rô to có thể bỏ qua vì tần số dòng điện rô to nhỏ. Thông thường người ta xác định gần đúng hiệu suất như sau: P0 = ∆Pst + ∆Pcf tổn hao không tải Pn là tổn hao trên điện trở dây quấn stato và rô to khi dòng điện bằng định mức. Hiệu suất định mức của động cơ KĐB khoảng 0,75÷0,95. Câu 8: Xét máy phát điện 1 chiều có: Phần tĩnh: Gồm 1 hệ thống từ có 2 cực N và S. Phần động: Gồm khung dây abcd. ..Nhớ giải thích có vẽ hình U = Eư – Iư Rư Trong đó: Eư là sức điện động của máy phát. Iư Rư là sụt áp trên khung dây abcd U là điện áp giữa 2 đầu cực máy phát Câu 9: *Cấu tạo: Gồm 2 bộ phận chính: Stato và rôto, ngoài ra còn có vỏ máy và nắp máy. a. Stato: phần tĩnh, gồm 2 bộ phận chính: lõi thép và dây quấn - Lõi thép : là mạch từ của máy, được làm bằng các lá thép điện kỹ thuật dày (0,35¸0,5)mm, trên bề mặt có phủ 1 lớp cách điện, ghép lại với nhau tạo thành khối hình trụ .Phía trong lõi thép có đặt dây quấn. Lõi thép stato được ép vào trong vỏ máy. - Dây quấn stato: gồm 3 cuộn dây làm bằng dây điện từ (nhôm hoặc đồng) và được đặt vào trong rãnh của lõi thép stato. Dây quấn stato được bố trí đều trên rãnh của lõi thép và đặt lệch nhau trong không gian 1 góc là 1200.Ba cuộn dây của dây quấn stato được nối hình Y hoặc D rồi đấu vào mạng điện 3 pha. b . Rô to : phần quay, gồm 2 bộ phận chính: lõi thép và dây quấn - Lõi thép: được làm từ những lá thép điện kỹ thuật, dày từ (0,35¸0,5)mm, ghép lại với nhau. Phía ngoài có xẻ rãnh để đặt dây quấn rôto và được gắng trên trục máy. - Dây quấn rôto: gồm 3 cuộn dây làm bằng dây điện từ . Trong rãnh của lõi thép rôto đặt 3 cuộn dây tương ứng với 3 pha. Ba cuộn dây của dây quấn rôto được nối Y, 3 đầu ra nối với 3 vành trượt bằng đồng cố định trên trục và cách điện với trục. Ba vành trượt này tiếp xúc với 3 chổi than, đồng thời nối với bộ biến trở 3 pha đặt ngoài để mở máy hoặc điều chỉnh tốc độ động cơ: như hình vẽ c . Ng oài ra còn có vỏ má y và nắp má y : * Sơ đồ: ~380 stato Rôt * Phƣơng pháp mở máy: Biến trở mở máy - Khi mở máy đặt điện trở mở máy (biến trở mở máy) ở giá trị lớn nhất và nối tiếp với dây quấn rôto qua chổi than và vành trượt. - Trong quá trình mở máy, giảm dần trị số điện trở mở máy. Khi tốc độ gần bằng định mức (2-3giây) loại điện trở mở máy ra khỏi mạch rôto bằng cách quay biến trở mở máy về giá trị nhỏ nhất. Hoàn thành quá trình mở máy. - Ưu điểm: + Mômen mở máy lớn . +Dòng mở máy giảm 2-3 lần so với mở máy trực tiếp. - Nhược điểm: + Đắt tiền và phức tạp + Hiệu suất thấp - Ứng dụng: Phương pháp này dùng để mở máy cho động cơ có công suất vừa và nhỏ. Câu 10: Công suất điện động cơ tiêu thụ: P = Pđm = 1 h  Dòng điện định mức: 3 I đm = P1 U đm = Dòng điện mở máy trực tiếp: I m = I kt + U đm = Ru  Dòng điện mở máy khi có biến trở mở máy: U đm I m = I kt +  Ru + Rm = 2I đm Suy ra điện trở mở máy Rm =. Câu 11: Ở chế độ máy phát: Dòng điện máy phát ra: I đmF = Pđm U đm = Dòng điện kích từ máy phát: I ktF = U đm Rkt = Dòng điện phần ứng máy phát: IưF = IđmF + IktF = Sức điện động máy phát: EưF = Uđm + IưF.Rư + 2 = Ở chế độ ĐC: Vì từ thông Φ ở 2 chế độ như nhau do đó Sđđ tỷ lệ với tốc độ. Sức điện động phần ứng ĐC: EuĐ nĐ = EưF nF = 250,25 1162 = 200,5V 1450 Dòng điện phần ứng ĐC: I uĐ = U - EuĐ - 2 = Ru  Dòng điện ĐC tiêu thụ: IĐ = IưĐ + IktF = Công suất ĐC tiêu thụ: P1Đ = U.IĐ = Công suất cơ hữu ích của ĐC: P2Đ = P1Đ.η = Câu 12: Các điều kiện để ghép các MF điện làm việc song song: - Điện áp của máy phát phải bằng điện áp của lưới điện và trùng pha nhau. - Tần số của máy phát phải bằng tần số của lưới điện. - Thứ tự pha của máy phát phải giống thứ tự pha của lưới điện. Nếu không đảm bảo các điều kiện trên, sẽ có dòng điện lớn chạy quẩn trong máy, phá hỏng máy và gây rối loạn hệ thống điện. Bài tập: . Câu 13: Sức điện động phần ứng: Eư = U – Iư(Rư + Rnt) Công suất điện từ: Pđt = Eư.Iư Mômen điện từ:  M đt = Pđt w = Với w = 2pn = 2p .1500 rad / s 60 60 Câu 14: . Câu 15: n = 60 f 1 p  Vận tốc tương đối của từ trường quay stator so với rotor: n2 = n1 – n = Hệ số trượt: s= Tần số dòng điện rotor: f2 = Câu 16: a. Công suất tác dụng và phản kháng mỗi tải tiêu thụ - Công suất tác dụng và phản kháng tải 1 tiêu thụ: Pt1 = St1. cosφt1 = Qt1 = St1. sinφt1 = - Công suất tác dụng và phản kháng tải 2 tiêu thụ: Pt2 = Qt2 = - Công suất tác dụng và phản kháng tải 3 tiêu thụ: Pt3 = Qt3 = b. Công suất tác dụng và phản kháng MF thứ 2 phát ra PF2 = (Pt1 + Pt2 + Pt3) – PF1 QF2 = (Qt1 + Qt2 + Qt3) – QF1 c. Hệ số công suất của mỗi máy phát - Hệ số công suất máy phát thứ 1: cosjF1 = PF1 =  P + Q 2 2 F1 F1  - Hệ số công suất máy phát thứ 2: cosjF 2 = d. Công suất động cơ sơ cấp kéo các máy phát - Công suất cơ động cơ sơ cấp kéo máy phát 1: Pdc1 = - Công suất cơ động cơ sơ cấp kéo máy phát 2: Pdc2 = Câu 17: Hệ số biến áp: k = U10 U 20  = Thông số dây quấn thứ cấp quy đổi về phía sơ cấp: Điện trở R2’ = R2.k2 = Điện kháng X2’ = X2.k2 = Điện trở từ hóa: = P0 I Rth 2 0  - R1 Điện kháng từ hóa: 2 æ U 0 ö 2 X th = ç ÷ è I 0 ø - (Rth + R1 ) - X 1 = 1629 (Ω) Khi tính toán có thể lấy gần đúng: Rth » P0 I 2 0 = 26600 = 176 (Ω) (12,3)2 X th »  2 0 æ U ö ç ÷  2 - (Rth )  = 1633 (Ω) è I 0 ø Câu 18: Số đôi cực của từ trường p = 2. Tốc độ quay của từ trường: n1 = Tốc độ quay của rôto: n = n1(1-s) Khi s = 0,005: n = 1500(1-0,005) = 1492vg/ph. Khi s = 0,04: n = 1500(1-0,04) = 1440vg/ph. Tần số dòng điện rôto: f2 = s.f Khi s = 0,005: f2 = 0,005.50 = 0,25Hz. Khi s = 0,04: f2 = 0,04.50 = 2Hz. Vậy tốc độ và tần số dòng điện rôto nằm trong giới hạn: 1440vg/ph ≤ n ≤1492vg/ph 0,25Hz ≤ f2 ≤ 2Hz Nhận xét: Tần số dòng điện rôto rất nhỏ nên tổn hao sắt từ trong rôto có thể bỏ qua.