Máy điện - Chương 4: Máy điện không đồng bộ

ất tổn hao đồng rotor Pcur. f. Mômen điện từ Tđt. g. Hiệu suất định mức đm. h. Tính tổn hao đồng stator Pcus, biết tổn hao sắt từ là PFe=100W. Bài tập 17: Động cơ KĐB 3 pha,Y, 460V, 25kW, 60Hz, 4 cực, có: Rs = 0,103, R ’ r = 0,225, Xs = 1,10, X ’ r = 1,13, Xm = 59,4 Tổn hao cơ 265W, tổn hao sắt 220W. Tính tốc độ, hệ số công suất, momen đầu trục, hiệu suất ở độ trượt 3%? Có thể mô tả tổn hao sắt từ bằng điện trở RFe// Xm. Bài tập 18: Động cơ KĐB 3 pha,Y, 220V, 7,5kW, 50Hz, 4 cực. Thông số động cơ: Rs= 0,294, R ’ r= 0,144, Xs= 0,503, X ’ r= 0,209, Xm = 13,25 Tổng tổn hao cơ (Pqp) 250W và bỏ qua tổn hao sắt. Ở độ trượt 3%: a. Tính tốc độ, dòng điện stator, hệ số công suất, momen điện từ, momen đầu trục (Tout, M ra, M có ích, M tải, M2) và hiệu suất? b. Sử dụng mạch biến đổi Thevenin, tính hệ số công suất, dòng điện rotor qui đổi, công suất điện từ, momen điện từ, momen đầu trục và hiệu suất? c. Tính momen cực đại, độ trượt khi momen cực đại? d. Tính momen khởi động và dòng điện khởi động? Bài tập 19: Động cơ KĐB 3 pha,Y, 220V, 7,5kW, 50Hz, 4 cực. Thông số động cơ: Rs sI  jXs sU  ' rI  ' rR jX’r Maïch töông ñöông dạng hình  ' rR s s1 RFe jXm mI  FeI  Bài giảng Máy Điện TB Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 58 Rs= 0,294, R ’ r= 0,144, Xs= 0,503, X ’ r= 0,209, Xm = 13,25 Tổng tổn hao cơ và tổn hao sắt là 403W và không phụ thuộc tải. Ở độ trượt 3%: Tính tốc độ, dòng điện stator, hệ số công suất, momen điện từ, momen đầu trục (Tout, M ra, M có ích, M tải, M2) và hiệu suất? Tổng tổn hao cơ và tổn hao sắt là 403W = Pqp! Bài tập 20: Động cơ KĐB 3 pha,Y, 230V, 15kW, 60Hz, 6 cực, vận hành đầy tải ở độ trượt 3,5%. Bỏ qua tổn hao cơ và tổn hao sắt. Thông số động cơ: Rs = R ’ r= 0,21, Xs= X ’ r= 0,26, Xm = 10,1 Sử dụng mạch biến đổi Thevenin, tính momen cực đại, độ trượt khi momen cực đại, momen khởi động? Bài tập 21: ĐC KĐB 3 pha rotor lồng sóc, , 230V, 25kW, 50Hz, 6 cực. Có thông số pha: Rs = 0,045, R ’ r= 0,054, Xs= 0,29, X ’ r= 0,28, Xm = 9,6 a. Tính hệ số công suất, dòng điện, momen điện từ và hiệu suất ở độ trượt 5%? b. Tính momen khởi động và dòng điện khởi động? c. Giảm dòng khởi động bằng khởi động Y, vẽ mạch tương đương Y, tính dòng điện khởi động và momen khởi động? Bài tập 22: Động cơ KĐB 3 pha,Y, 230V, 60Hz, 6 cực, có momen đạt cực đại ở độ trượt 15% và bằng 288% momen định mức. Bỏ qua điện trở stator, tính tỷ lệ momen cực đại mới theo momen định mức nếu động cơ được cấp nguồn 190V, 50Hz, và tính tốc độ khi momen đạt cực đại theo 3 trường hợp : a) Giả sử độ trượt định mức không đổi. b) Giả sử moment định mức không đổi. c) Giả sử dòng điện định mức không đổi. Bài tập 23: Động cơ KĐB 3 pha,15HP, 220V, 50Hz, 6 cực, Y, mạch hình . Thông số động cơ: Rs= 0,129, R ’ r= 0,096, Xn= 0,047, RFe= 60 // Xm=10 Tổng tổn hao cơ Pqp=290W. Ở độ trượt 3%: a. Tính tốc độ, dòng điện stator, hệ số công suất? b. Công suất vào, ra, và hiệu suất? c. Momen ra điện từ, momen ra? d. Tính momen cực đại, độ trượt khi momen cực đại? e. Tính momen khởi động và dòng điện khởi động? Rs sI  jXs sU  ' rI  ' rR jX’r Maïch töông ñöông dạng hình  ' rR s s1 RFe jXm mI  FeI  Bài giảng Máy Điện TB Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 59 Bài tập: 5.3, 5.4, 5.6, 5.14, 5.15, 5.16, 5.18, 5.21, 5.24, 5.25, 5.35, 5.41, 5.48. Thí nghiệm ngắn mạch ở tần số thấp fbl hơn tần số định mức fn. 2 bl 2 blbl PSQ                       2 bls bl bl n bl bl n n I3 Q f f X f f X 2 bls bl bln I3 P RR  với             n0 s0 sn ' r XX XX XXX tính sX và ' rX ( sX  ' rX ) với  s0m XXX  tính   2 m ' rm sn ' r X XX RRR           Bài tập 24: Một động cơ điện không đồng bộ 3 pha 4 cực, nối Y, 380V, 50Hz. Thí nghiệm ngắn mạch với động cơ trên ở điện áp 100V, tần số 15Hz, đo được công suất vào là 5kW, và dòng điện ngắn mạch là 60A. Tính các thông số của động cơ R’r, Xs, X’r ở tần số định mức? Biết điện trở stator là 0,2. Bỏ qua nhánh từ hóa (ở 15Hz và 50Hz). Động cơ loại C theo IEEE (Xs : X ’ r = 0,3:0,7). Bài tập 25: Động cơ KĐB 3 pha, 7,5HP, Y, 220V, 19A, 60Hz, 4 cực. Động cơ loại C theo IEEE (Xs : X ’ r = 0,3:0,7). Bỏ qua tổn hao của mạch từ.  TN với điện áp DC: Rs = 0,262.  TN không tải (no-load) ở 60Hz: 219V, 5,7A, 380W. Tính tổn hao cơ không tải và tính các thông số của động cơ ở điều kiện bình thường (ở tần số 60Hz) theo 2 cách:  a) TN ngắn mạch (block-rotor) ở 60Hz: 212V, 83,3A, 20,1kW  b) TN ngắn mạch (block-rotor) ở 15Hz: 26,5V, 18,57A, 675W. Câu 2. Động không đồng bộ ba pha, 4 cực, cuộn dây stator nối , có các thông số định mức: 380V, 50Hz, 1450 vòng/phút và mạch tương đương như hình vẽ sau: Thông số động cơ theo mạch tương đương hình vẽ trên là: Rs= 4,0; R’r = 4,0, Xs=5,0, X’r = 5,0, RFe=1200, Xm = 200. Rs jXs sU  ' rI  ' rR jX’r sI  Rs sI  jXs sU  jXr rI  ' rR ' rR s s1 Bài giảng Máy Điện TB Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 60 a. Tính dòng điện khởi động và momen khởi động của động cơ? (2,0đ) b. Tính momen cực đại và độ trượt tới hạn của động cơ? (1,0đ) c. Khi động cơ đang vận hành ở tốc độ định mức, tính dòng điện ,hệ số công suất, mômen kéo tải, và hiệu suất của động cơ? Biết tổn hao cơ là 300W. (4,0đ) d. Tính dòng điện khởi động và momen khởi động của động cơ nếu khởi động động cơ theo sơ đồ Y→? (1,0đ) e. Tính hệ số công suất/ hiệu suất của động cơ khi vận hành 100%, ¾, ½, ¼ tải và không tải. Câu x1. Cho động cơ không đồng bộ ba pha, 4 cực, cuộn dây stator nối , có các thông số định mức: 380V, 50Hz, 1450 vòng/phút, Rs=1,5; R’r=1,5, Xs=4,0, X’r=4,0, Xm=110 nối tiếp với Rm=20. a. Tính dòng điện dây khởi động và momen khởi động của động cơ? (1,0đ) b. Tính momen cực đại và độ trượt tương ứng (độ trượt tới hạn) của động cơ? (1,0đ) c. Khi động cơ đang vận hành ở chế độ định mức, tính dòng điện dây, hệ số công suất, mômen điện từ, và tổn hao nhiệt của động cơ? Biết tổn hao cơ 500W do ma sát. (2,0đ) Câu x2. Cho động cơ không đồng bộ ba pha, 2 cực, cuộn dây stator nối , có các thông số định mức: 380V, 50Hz, 2850 vòng/phút, Rs=2,0; R’r=2,0, Xs=4,0, X’r=6,0, Xm=100. Bỏ qua tổn hao của mạch từ. a. Tính dòng điện khởi động và momen khởi động của động cơ? (1,0đ) b. Tính momen cực đại và độ trượt tương ứng (độ trượt tới hạn) của động cơ? (1,0đ) c. Khi động cơ đang vận hành ở tốc độ định mức, Tính dòng điện định mức, hệ số công suất, mômen điện từ, và hiệu suất của động cơ? Biết tổn hao cơ là 200W. (4,0đ) d. Khi cho động cơ trên vận hành ở điện áp 480V, 60Hz với độ trượt bằng độ trượt định mức ở tần số 50Hz. Tính dòng điện và mômen điện từ của động cơ khi đó? So sánh và nhận xét về giá trị dòng điện và moment tính được? (2,0đ) Câu x3: (4 Điểm) Một động cơ không đồng bộ 3 pha cân bằng, rotor lồng sóc, 6 cực, nối hình sao có các thộng số sau: Rs sI  jXs sU  ' rI  ' rR jX’r ' rR s s1 RFe jXm mI  FeI Bài giảng Máy Điện TB Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 61 50 Hz, 230V, Rs = 0.045 Ω, Xs = 0.29 Ω, Xm = 9.6 Ω,  28.0X , 054.0R '' rr Tổn hao sắt từ là 600 W, tổn hao cơ là 400W, động cơ đang vận hành với độ trượt là 0.025, điện áp và tần số định mức, tính: a/ Hệ số công suất (0.5 điểm) b/ Moment điện từ (0.5 điểm) c/ Công suất tổn hao đồng trên rotor (0.5 điểm) d/ Công suất đầu ra (0.5 điểm) e/ Hiệu suất động cơ (0.5 điểm) Giả sử nguồn điện có tần số là 20 Hz và điện áp là 92V, tổn hao sắt từ của động cơ ở tần số này là 250 W, tổn hao cơ không đổi. Động cơ được nối tam giác, và vận hành với độ trượt không đổi, tính: f/ Dòng stator (0.5 điểm) g/ Hiệu suất (1.0 điểm) Câu x4. (4 điểm) Một động cơ không đồng bộ ba pha, nối Y, 2 cực, có các thông số định mức sau: 2,0 HP, 380V, 50Hz, 3,5 A, cos=0,8 , 2850 vòng/phút, điện trở stator Rs= 3,0 . Khi động cơ vận hành ở chế độ định mức, tổng tổn hao cơ (ma sát, quạt gió và tổn hao phụ,) là 50W, tính: a. Tổn hao đồng trên stator PCus? (1,0đ) b. Tổn hao đồng trên rotor PCur? (1,0đ) c. Tổn hao sắt PFe và Hiệu suất ? (1,0đ) d. Mômen điện từ Te và Mômen ngõ ra Tout ? (1,0đ) e. Động cơ trên chạy với dòng điện 1,75A, cose=0,6. Tính hiệu suất của động cơ? 6.22. Cho động cơ không đồng bộ ba pha, rotor lồng sóc, 4 cực, 125kW, 2300V, 60Hz, cuộc dây satator nối Y. Điện trở stator đo giữa 2 đầu cực là 2.23. Giả sử bỏ qua tổn hao sắt từ. _ Thí nghiệm không tải với tần số và điện áp định mức: đo được dòng điện dây là 7.7A và công suất vào là 2879W. _ Thí nghiệm ngắn mạch ở tần số 15Hz, điện áp dây 268V: đo được dòng điện dây 50.3A và công suất vào là 18.2kW. a) Tính tổn hao quay? b) Tính các thông số của mạch tương đương? Biết X1 = X’2. c) Tính dòng điện stator, hệ số công suất, công suất vào, công suất ra và hiệu suất khi động cơ được cấp điện áp và tần số định mức và có độ trượt là 2.95%. d) Tính dòng điện và hệ số công suất khi khởi động, moment khởi động, moment cực đại Mmax, và độ trượt tới hạn smax? 6.24. Cho động cơ không đồng bộ ba pha, 250kW, 2300V, 50Hz, cuộc dây satator nối Y. Điện trở stator đo giữa 2 đầu cực là 0.636. Giả sử bỏ qua tổn hao sắt từ. _ Thí nghiệm không tải với tần số và điện áp định mức: đo được dòng điện dây là 20.2A và công suất vào là 3.51kW. Bài giảng Máy Điện TB Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 62 _ Thí nghiệm ngắn mạch ở tần số 12.5Hz, điện áp dây 142V: đo được dòng điện dây 62.8A và công suất vào là 6.55kW. a) Tính tổn hao quay? b) Tính các thông số của mạch tương đương R1, R2, X1, X2, và Xm? Biết X1 = 0.4(X1+X’2). Câu 2.KCQ12: Cho động cơ không đồng bộ ba pha, rotor dây quấn, 4 cực, cuộn dây stator nối Y, 220V, 50Hz, 1400 vòng/phút. Thông số của mạch tương đương của động cơ quy về stator là Rs=0,5, Xs =1, Rr’=0,567, Xr’=1, Rc=121, Xm=45,2. Biết tổn hao cơ là 200W. a) Khi động cơ trên đang vận hành ở chế độ định mức, tính dòng điện cấp cho động cơ, hệ số công suất, moment điện từ, và hiệu suất của động cơ? (3đ) b) Tính dòng điện khởi động, moment khởi động, moment cực đại và độ trượt tới hạn của động cơ? (2đ) Câu 2.CTD12: Cho động cơ không đồng bộ ba pha, rotor dây quấn, 4 cực, cuộn dây stator nối Y, 220V, 50Hz, 1400 vòng/phút. Biết tổn hao cơ là 200W. _ Thí nghiệm không tải ở điện áp định mức, đo được dòng điện dây là 3A và công suất vào là 600W. _ Thí nghiệm ngắn mạch ở tần số 50Hz với điện áp pha 35V, đo được dòng điện dây là 15A và công suất vào là 720W. a) Tính các thông số của mạch tương đương R’r, Xs, X’r, Rc, Xm? Biết Rc//Xm, điện trở cuộn dây stator đo được là Rs=0,5 /pha. (2,5đ) b) Khi động cơ trên đang vận hành ở chế độ định mức, tính dòng điện stator, hệ số công suất, moment điện từ, công suất cấp cho tải và hiệu suất của động cơ? (2,5đ) c) Khi khởi động động cơ trên với điện áp định mức: tính dòng điện khởi động và moment khởi động? (1đ) Câu 1.CQ12. Động cơ không đồng bộ 3 pha rotor dây quấn, nối Y, 380V, 400Hp, bốn cực, 50Hz, khi làm việc ở điều kiện định mức (với các biến trở phụ được nối tắt) có độ trượt là s=0.0159. Các thông số của động cơ (quy về stator, đơn vị ohm): R1=0.00536; R’2=0.00613; Rc=7.66; X1=0.0383; X’2=0.0383; Xm=0.5743 (trong mạch tương đương Rc mắc song song với Xm). a. Cho biết số cực của dây quấn rotor. (0.5đ) b. Tần số dòng điện trong dây quấn rotor (điều kiện định mức). (0.5đ) c. Moment tải định mức. (0.5đ) d. Độ trượt ứng với moment cực đại. (0.5đ) e. Tốc độ của động cơ khi moment điện từ giảm ½ so với trường hợp định mức. (1.5đ) f. Trong trường hợp câu e. Hãy tính giá trị của biến trở pha (nối vào rotor thông qua vành trượt) cần thiết để động cơ làm việc ở tốc độ định mức. Biết tỉ số (vòng dây stator/vòng dây rotor) k là 2 (bỏ qua sự ảnh hưởng của dây quấn phân bố rải). (1.5đ) Chú ý: sinh viên có thể dùng công thức Klauss: ax 2dt thm th M ssM s s   để giải câu e,f. Câu 1/2013: Cho một máy biến áp ba pha có các thông số như sau: 630kVA, 15kV/0,4kV, nối Y/Y, tổn hao không tải 1020W, dòng điện không tải 2%, tổn hao ngắn mạch 6040W, điện áp ngắn mạch phần trăm 4,5%. c) Tính các thông số của mạch tương đương (quy về sơ cấp) của máy biến áp? (2đ) d) Tính hệ số tải để máy biến áp đạt hiệu suất cực đại? Tính hiệu suất cực đại? (1đ) Bài giảng Máy Điện TB Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 63 e) Khi máy biến áp vận hành với hệ số tải 0,8, cấp điện cho tải có hệ số công suất là 0,9 trễ pha. Tính hiệu suất, công suất tổn hao trên máy biến áp, độ biến thiên điện áp phần trăm, và điện áp dây cấp cho tải? (2đ) Câu 2/2013: Cho động cơ không đồng bộ ba pha, rotor dây quấn, 4 cực, cuộn dây stator nối Y, 220V, 50Hz, 1400 vòng/phút. Thông số của mạch tương đương của động cơ quy về stator là Rs=0,5, Xs =1, Rr’=0,567, Xr’=1, Rc=121, Xm=45,2. Biết tổn hao cơ là 200W. c) Khi động cơ trên đang vận hành ở chế độ định mức, tính dòng điện cấp cho động cơ, hệ số công suất, moment điện từ, và hiệu suất của động cơ? (3đ) d) Tính dòng điện khởi động, moment khởi động, moment cực đại và độ trượt tới hạn của động cơ? (2đ)