Đề thi tuyển sinh Đại học năm 2010 môn Máy điện

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO ĐỀ THI TUYỂN SINH ĐẠI HỌC NĂM 2010 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÔNG Á Môn thi: Máy điện Hệ đại học liên thông (đợt 2) Đề chính thức Thời gian làm bài:180 phút (không kể thời gian phát đề) Câu 1 (2,5 điểm) a) Nêu mục đích và trình bày thí nghiệm không tải, thí nghiệm ngắn mạch của máy biến áp. b) Trình bày các điều kiện làm việc song song của máy biến áp. Câu 2 (2,0 điểm) Một máy biến áp một pha Sđm = 9500VA; U1đm = 220V; U2đm = 127V. Thí nghiệm không tải: U10 = 220V ; I10 = 2,4 A; P10 = 28W; Thí nghiệm ngắn mạch: I1nm = I1đm ; U1n = 8,4V; P1n = 75W. a) Tính các thông số sơ đồ thay thế. b) Xác định hiệu suất và điện áp thứ cấp khi hệ số tải kt= 0,7 và cosφt = 0,85 Câu 3 (1,5 điểm) Động cơ không đồng bộ a) Các yêu cầu khi mở máy. b) Trình bày các phương pháp mở máy của động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc. Ưu nhược điểm của từng phương pháp. Câu 4 (2,5 điểm) Một động cơ điện không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc có: Pđm = 12 KW, tần số f = 50Hz, số đôi cực 2p = 4, tốc độ định mức nđm = 1430 vòng/phút, hệ số công suất định mức cosφ = 0,75; hiệu suất định mức 85,0 ; Y/Δ – 380/220V; tỉ số dòng điện mở máy Imở/Iđm = 4,7; mômen mở máy Mmở/Mđm = 1,5. Điện áp mạng điện U = 380V. a) Tính dòng điện định mức, dòng điện mở máy, hệ số trược, mômen định mức, mômen mở máy của động cơ. b) Để mở máy với tải có mômen cản ban đầu Mc = 0,52Mđm, người ta dùng máy biến áp tự ngẫu để mở máy có ImởBA = 50A. Xác định hệ số biến áp kBA và động cơ có mở máy được không? Câu 5 (1,5 điểm) Máy phát điện đồng bộ 3 pha cực ẩn có Pđm = 50MW; Uđm = 10,5KV; f = 50 Hz , cosφđm = 0,86, số đôi cực p = 2, hiệu suất η = 88,32%; điện trở dây quấn stato R1 = 0,0634 . a) Tính tốc độ quay rôto và dòng điện định mức. b) Tính công suất biểu kiến Sđm của máy, công suất phản kháng Qdm của máy, công suất động cơ sơ cấp, tổng tổn hao trong máy. --------------Hết------------- Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm. Họ tên thí sinh..Số báo danh TRƯỞNG BAN ĐỀ THI TRƯỞNG MÔN THI BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÔNG Á Độc lập – Tự do – Hạnh phúc PHIẾU CHẤM BÀI THI TUYỂN SINH LIÊN THÔNG TỪ CAO ĐẲNG LÊN ĐẠI HỌC Số phách:.. Môn: Máy Điện.Ngành: Điện Ngày thi: 28,29/08/2010 Câu Nội dung đáp án Thang điểm Điểm chấm 1 1. Thí nghiệm không tải MBA (1 điểm) 1.1 Thí nghiệm không tải là để xác định hệ số biến áp k, tổn hao sắt từ trong lõi thép pFe, và các thông số của mba ở chế độ không tải. 0,25đ 1.2 Sơ đồ nối dây thí nghiệm không tải. Đặt điện áp U1 = U1đm vào dây quấn sơ cấp, thứ cấp hở mạch, các dụng cụ đo cho ta các số liệu sau: P0 là công suất tổn hao không tải; I0 là dòng điện không tải; còn U1đm và U20 là điện áp sơ cấp và thứ cấp. Từ đó ta tính được: 0,25đ 1.3 a) Hệ số biến áp k: 20 1 U U =k âm b) Dòng điện không tải phần trăm : %10%1100 I I%I dm1 0 0  c) Tổn hao trong lõi thép : PFe = P0 - r1I02  P0 0,25đ 1.4 d) Tổng trở không tải + Điện trở không tải: r0 = r1 + rm = 2 0 0 I P Do rm >> r1 nên gần đúng lấy bằng: rm = r0 - r1 + Tổng trở không tải : 0 dm1 0 I U Z  + Điện kháng không tải. 20 2 0m10 rzxxx  0,25đ x’2 r1 r’2 x1 V W A V Sơ đồ thay thế mba khi không tải và Sơ đồ nối dây thí nghiệm không tải 1U 1E rm xm 01 II   0 I Điện kháng từ hóa xm >> x1 nên lấy gần đúng bằng: xm = x0 e) Hệ số công suất không tải.: 0dm1 0 0 IU P cos  2. Thí nghiệm ngắn mạch. (1,0đ) 1.5 Thí nghiệm ngắn mạch là để xác định điện áp ngắn mạch phần trăm Un%, tổn hao đồng định mức Pđ đm, hệ số công suất cosn, điện trở ngắn mạch rn và điện kháng ngắn mạch xn của mạch điện thay thế mba. 0,25đ 1.6 Sơ đồ thí nghiệm ngắn mạch: Tiến hành thí nghiệm như sau: Dây quấn thứ cấp nối ngắn mạch, dây quấn sơ cấp nối với nguồn qua bộ điều chỉnh điện áp. Ta điều chỉnh điện áp vào dây quấn sơ cấp bằng Un sao cho dòng điện trong các dây quấn bằng định mức. Điện áp Un gọi là điện áp ngắn mạch. Lúc đó các dụng cụ đo cho ta các số liệu sau: Un là điện áp ngắn mạch; Pn là tổn hao ngắn mạch; I1đm và I2đm là dòng điện sơ cấp và thứ cấp định mức. 0,25đ 1.7 a) Tổn hao ngắn mạch Lúc thí nghiệm ngắn mạch, điện áp ngắn mạch Un nhỏ nên từ thông  nhỏ, có thể bỏ qua tổn hao sắt từ. Công suất đo được trong thí nghiệm ngắn mạch Pn chính là tổn hao trên điện trở hai dây quấn khi mba làm việc ở chế độ định mức. Ta có: Pn = r1I21đm + r2I22đm = rnIn2 b) Tổng trở, điện trở và điện kháng ngắn mạch. + Tổng trở ngắn mạch: Zn = âm1 n I U + Điện trở ngắn mạch: rn = r1+ r’2 = 2 1âmI Pn + Điện kháng ngắn mạch: xn = 22 nn rZ  Trong m.b.a thường r1 = r’2 và x1 = x’2. Vậy điện trở và điện kháng tản của dây quấn sơ cấp: r1 = r’2 = 2 nr ; x1 = x’2 = 2 nx 0,25đ 1U rn xn nII  1 Mạch điện thay thế m.b.a khi ngắn mạch và Sơ đồ th nghiệm ngắn mạch A W A V I2đm I1đm Un Pn Bộ điều chỉnh điện áp U1 1.8 c) Hệ số công suất ngắn mạch : âmâm 1 n n IU Pcos  d) Điện áp ngắn mạch Điện áp ngắn mạch phần trăm: Un% = %100U U %100 U IZ 1 n 1 1n âmâm âm  + Điện áp ngắn mạch tác dụng phần trăm: Unr% = %100U Ir 1 1n  âm âm + Điện áp ngắn mạch phản kháng phần trăm: Unx% = %100U Ix 1 1n  âm âm 0,25đ b. Các điều kiện làm việc song song của máy biến áp: 1.9 - Cùng tổ nối dây. - Điện áp định mức sơ cấp và thứ ấp bằng nhau hoặc hệ số MBA k bằng nhau: U1I = U1II = . . .= U1n và U2I = U2II = . . . = U1n hoặc kI = kII = . . . = kn. - Điện áp ngắn mạch bằng nhau : UnI = UnII = . . . = Unn. Trong thực tế chỉ có điều kiện 1 phải tuân thủ một cách tuyệt đối. Các điều kiện 2, 3 được thực hiện với một mức độ sai khác nhất định được qui định trong 1 giới hạn cho phép. 0,5đ Câu 2 (2,0đ) 2.1 Điện trở nhánh từ hóa  86,4 4,2 28 I PR 22 10 10 th Tổng trở nhánh từ hóa  67,91 4,2 220 I UZ 10 10 th 0,25đ 2.2 Điện kháng nhánh từ hóa  54,91RZX 2th 2 thth Điện trở ngắn mạch  04,0 18,43 75 I PRRR 22 n1 n1' 21n 0,25đ 2.3 Tổng trở ngắn mạch  195,0 18,43 4,8 I UZ n1 n1 n 0,25đ Điện kháng ngắn mạch  1904,0RZX 2n 2 nn Coi '21 ' 21 XX;RR   02,0 2 04,0 2 RRR n'21  0952,0 2 1904,0 2 XXX n'21 2.4 Hệ số biến áp k 73,1 127 220 U Uk dm2 dm1  0,25đ 2.5 Thông số dây quấn thứ cấp chưa quy đổi  0067,0 73,1 02,0 k RR 22 ' 2 2  032,0 73,1 0952,0 k XX 22 ' 2 2 0,25đ 2.6 Hiệu suất máy biến áp khi định mức 987,0 752885,0.9500 85,0.9500 PPcos.S cos.S n0tdm tdm       Khi hệ số tải kt = 0,7 989,0 75.7,02885,0.9500.7,0 85,0.9500.7,0 PkPcos.S.k cos.S.k 2 n 2 t0tdmt tdmt       0,25đ 2.7 Điện áp ngắn mạch phần trăm %82,3100. 220 4,8100. U U%U dm1 n n  Độ biến thiên điện áp thứ cấp phần trăm )sin%.Ucos%.U(k%U tnXtnRt  Trong đó %79,0207,0.82,3cos%.U%U nnnR  %736,3978,0.82,3sin%.U%U nnnX  Với 978,0cos1sin 207,0 18,43.4,8 75 I.U Pcos n 2 n n1n1 n1 n   Thay số: 85,0cos;7,0k tt  %848,1)sin%.Ucos%.U(k%U tnXtnRt  0,25đ 2.8 V35,2127. 100 848,1U%.848,1U dm22  V65,12435,2127UUU 2dm22  0,25đ Câu 3(1,5đ) 3.1 Các yêu cầu khi mở máy: - Mmm phải đủ lớn để thích ứng với đặc tính cơ của tải. - Imm càng nhỏ càng tốt. - Phương pháp mở máy và các thiết bị cần dùng đơn giản, rẻ tiền và chắc chắn. - Tổn hao công suất trong quá trình mở máy ít. 0,5đ 3.2 Các phương pháp mở máy 1. Mở máy trực tiếp động cơ rotor lồng sóc: Dòng điện mở máy lớn, chỉ dùng cho các máy có công suất nhỏ. Nếu máy có công suất lớn thì dùng trong lưới điện có công suất lớn. Phương pháp này mở máy nhanh, đơn giản. 0,25đ 3.3 2. Phương pháp hạ điện áp mở máy: Chỉ dùng với các thiết bị yêu cầu moment mở máy nhỏ. a. Dùng cuộn kháng bão hòa trong mạch stator Theo phương pháp này nhờ có điện áp rơi trên cuộn kháng nên điện áp trực tiếp đặt vào động cơ giảm đi k lần. Imm giảm k lần thì Mmm giảm k2 lần. Phương pháp chỉ được dùng trong các trường hợp mà vấn đề trị số Mmm không có ý nghĩa quan trọng. 0,25đ 3.4 b. Dùng biến áp tự ngẫu hạ U mở máy Theo phương pháp này điện áp trực tiếp đặt vào động cơ giảm đi k lần. Imm giảm k2 lần và Mmm giảm k2 lần. Khi mở máy bằng biến áp tự ngẫu dòng điện trong lưới giảm đi k2 lần so với Imm khi nối trực tiếp. 0,25đ 3.5 c. Phương pháp: Y – Δ Chỉ sử dụng với động cơ có 2 cấp điện áp 220/380 và làm việc thường trực ở cấp 220V. Dòng điện mở máy trong lưới khi nối Y nhỏ hơn nhiều khi nối Δ 3 lần. Mmm cũng giảm đi 3 lần. Coi phương pháp này là trường hợp đặc biệt mở máy bằng biến áp tự ngẫu có 3k BA  . 0,25đ Câu 4(2,5đ) 4.1 Dòng điện định mức A6,28 85,0.75,0.380.3 10.12 .cosU3 PI 3 dm dm    0,25đ 4.2 Tốc độ từ trường quay 1500 2 50.60 p f60n1  vòng/phút 0,25đ 4.3 Hệ số trược 0,25đ 0466,0 1500 14301500 n nns 1 1      4.4 Mômen định mức Nm14,80 1430 129550 n P9550 60/n.2 PPM dm dm dm dm dm dm dm     0,25đ 4.5 Mômen mở máy Mmở = 1,5Mđm = 120,21Nm 0,25đ 4.6 Dòng điện mở máy Imở = 4,7Iđm = 134,42A 0,25đ 4.7 Mômen cản MC = 0,52Mđm = 41,67Nm 0,25đ 4.8 Dùng máy biến áp tự ngẫu để mở máy, ta có dòng điện mở máy giảm k bình phương lần. BA2 BA,m tt,m k I I  Hệ số biến áp 64,1 50 42,134 I I k BA,m tt,m BA  0,25đ 4.9 Mômen mở máy khi dùng máy biến áp tự ngẫu Nm69,44 64,1 21,120 k M M 2 BA 2 tt,m BA,m  0,25đ 4.10 Vì CBA,m MM  nên động cơ có thể mở máy được khi dùng máy biến áp tự ngẫu để mở máy. 0,25đ Câu 5(1,5đ) 5.1 Tốc độ quay 1500 2 50.6060 1  p fnn vòng/phút 0,25đ 5.2 Dòng điện định mức 85,3196 86,0.5,10.3 50000 cos.3  dm dm dm U PI A 0,25đ 5.3 Công suất biểu kiến của máy phát ra 53,58139 86,0 50000 cos  dm dm dm PS  KVA 0,25đ 5.4 Công suất phản kháng máy phát ra 16,2965151,0.53,58139sin.  dmdmdm SQ  KVAr 0,25đ 5.5 Công suất động cơ sơ cấp 78,56179 89,0 50000 1   dmPP KW 0,25đ 5.6 Tổng tổn hao trong máy 78,61795000078,561791  dmPPP KW 0,25đ