Bài giảng Kỹ thuật Điện đại cương-Chương 6-Phần bài tập pdf

Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương T©B
Bài tập Chương 6: Máy điện đồng bộ 1

Chương 6: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ
Ví dụ 1: Tính số cực của rotor của động cơ đồng bộ biết ở tần số 60Hz thì tốc
độ quay rotor là 200 vòng/phút.


Ví dụ 2: Tính tốc độ đồng bộ của hai họ động cơ đồng bộ thiết kế vận hành ở
tần số 50Hz và 60Hz khi số cặp cực thay đổi từ 1 đến 10.


Ví dụ 3: Một động cơ khơng đồng bộ kéo tải và tiêu thụ 350kW từ lưới ở hệ số
cơng suất 0,707 chậm pha. Một động cơ đồng bộ thừa kích từ nối song song
với động cơ khơng đồng bộ và tiêu thụ 150kW từ lưới. Nếu hệ số cơng suất
chung của hai động cơ là 0,9 chậm pha, tính cơng suất phản kháng và cơng
suất biều kiến của động cơ đồng b
ộ.

Ví dụ 4: Một động cơ đồng bộ vận hành với điện áp lưới 6,3kV, nối Y. Điện
kháng đồng bộ là 14
Ω
và bỏ qua điện trở stator. Máy điện vận hành ở
điều kiện khơng tải lý tưởng. Với các sức điện động 6000V, 6300V và
7850V, vẽ giản đồ pha, tính dòng stator và cơng suất phản kháng?

Ví dụ 5: Vẽ mạch tương đương và giản đồ pha của động cơ đồng bộ bộ ở các
chế độ thiếu kích từ và thừa kích từ.


Ví dụ 6: Một động cơ đồng bộ nối Y, nối vào lưới 3 pha 3980V và điều chỉnh

dòng rotor sao cho sức điện động cảm ứng pha là 1790V. Điện kháng đồng
bộ là 22
Ω
và góc tải giữa điện áp và sức điện động cảm ứng là 30
o
. Xác
định dòng stator và hệ số cơng suất, góc
ϕ
.

Ví dụ 7: Một động cơ đồng bộ 3 pha nối Y, 150kW, 1200rpm, 460V có điện
kháng đồng bộ 0,8
Ω
và sức điện động cảm ứng pha là 300V. Vẽ đặc tuyến
cơng suất – góc tải, đặc tuyến momen – góc tải, cơng suất cực đại, momen
cực đại.


Ví dụ 8: Một động cơ đồng bộ 3 pha nối Y, 3MW, 6,6kV, 60Hz, 200rpm, vận
hành ở đầy tải ở hệ số cơng suất 0,8 chậm pha. Nếu điện kháng đồng bộ là
11
Ω
, tính: cơng suất biểu kiến, dòng stator, sức điện động cảm ứng và góc
tải?

Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương T©B
Bài tập Chương 6: Máy điện đồng bộ 2

Ví dụ 9: Một máy phát đồng bộ nối lưới có điện áp pha 6,3kV, nối Y.
Điện kháng đồng bộ là 14
Ω
, bỏ qua điện trở stator. Giả sử máy phát
làm việc ở điều kiện khơng tải lý tưởng
. Máy phát vận hành ở các sức
điện động 6000V, 6300V và 7850V. Vẽ giản đồ pha, tính dòng stator và
cơng suất phản kháng?


Ví dụ 10: Vẽ mạch tương đương và giản đồ pha của máy phát động bộ ở các
chế độ thiếu kích từ và thừa kích từ.


Ví dụ 11: Một tuabin phát điện 3 pha có điện kháng đồng bộ là 14
Ω
và cấp
cho lưới cơng suất tác dụng 1,68MW với hệ số cơng suất chậm pha.
Điện áp lưới là 11kV, nối Y và dòng điện stator là 100A. Tính hệ số cơng
suất, góc tải và sức điện động?

Ví dụ 12: Cho một máy phát 3 pha với thơng số định mức 16MVA, 10,5kV,
50Hz, cos
ϕ
đm
= 0,8 som pha (/cham pha), hai cực, nối Y điện kháng đồng bộ

13,77
Ω
; tính:
a. Tính cơng suất và momen định cực đại, thơng qua sức điện động
tương ứng ở điều kiện định mức?
b. Tính momen định cực đại khi máy phát cấp tải 10MW, điện áp dây
8kV và hệ số cơng suất là 0,6 (chậm pha)?

Bài tập 1:
Một máy phát đồng bộ 3 pha hai cực có cấu trúc rotor dạng
hình trụ có các thơng số định mức 11kV, 50Hz, 20MVA, cuộn dây stator
nối Y. Điện kháng đồng bộ 5Ω, cosϕ
đm
= 0,9 chậm pha.
a. Tính giá trị sức điện động và góc tải ở điều kiện định mức?Tính
giá trị cơng suất cực đại mà máy phát có thể cấp cho lưới với giá
trị sức điện động đã tính ở trên.
b. Tính giá trị sức điện động và góc tải nếu máy phát vận hành ở hệ
số cơng suất 0,8 chậm pha, cấp cho lưới 12MW và điệ
n áp lưới là
10kV. Tính giá trị cơng suất cực đại?
c. Vẽ 2 đặc tính cơng suất – góc tải và chỉ ra các điểm làm việc đã
tính ở trên.

Bài tập 2:
Hai máy phát đồng bộ 3 pha nối Y giống nhau vận hành ở
33kV, mỗi máy cung cấp 5MW cho tải 10MW, có hệ số cơng suất 0,8
chậm pha. Điện kháng đồng bộ của mỗi máy là 6Ω. Máy thứ nhất có
dòng điện 125A chậm pha.
a. Tính dòng điện và hệ số cơng suất của máy thứ 2?

b. Tính góc tải và sức điện dơng của cả hai máy?

Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương T©B
Bài tập Chương 6: Máy điện đồng bộ 3

Bài tập 3: Một máy phát đồng bộ 3 pha hai cực có cấu trúc rotor dạng
hình trụ có các thơng số định mức 11kV, 50Hz, 20MVA, cuộn dây stator
nối Y. Điện kháng đồng bộ 5Ω, cosϕ
đm
= 0,9 chậm pha.
a. Tính giá trị sức điện động và góc tải ở điều kiện định mức?Tính
giá trị cơng suất tác dụng cực đại mà máy phát có thể cấp cho lưới
với giá trị sức điện động đã tính ở trên.
b. Tính giá trị sức điện động và góc tải nếu máy phát vận hành ở hệ
số cơng suất 0,7 chậm pha, cấp cho lưới 12MW ở
điện áp lưới
định mức.
c. Vẽ 2 đặc tính cơng suất – góc tải và chỉ ra các điểm làm việc đã
tính ở trên.

Bài tập 4:
Một máy điện đồng bộ có cuộn dậy stator 3 pha, cuộn dây
kích từ rotor và cấu trúc rotor và stator dạng hình trụ.
a. Vẽ mạch tương đương và giản đồ pha tương ứng khi máy điện vận
hành ở chế độ:
i. Máy phát thừa kích từ
ii. Máy phát thiếu kích từ
iii. Động cơ thừa kích từ
iv. Động cơ thiếu kích từ
Xác định trong mỗi trường hợ

p chiều của cơng suất tác dụng và cơng
suất phản kháng giữa máy điện và lưới; và xác định hệ số cơng suất
nhanh hay chậm.
b. Một máy phát đồng bộ 3 pha hai cực có cấu trúc rotor dạng hình
trụ có các thơng số định mức 16MVA, 10,5kV, 50Hz, cuộn dây
stator nối Y. Điện kháng đồng bộ
13,77
Ω
, cosϕ
đm
= 0,8 chậm pha.
Tính giá trị sức điện động và góc tải khi máy phát vận hành ở điều
kiện định mức? Và tính giá trị cơng suất tác dụng cực đại mà máy
phát có thể cấp cho lưới, với giá trị sức điện động như khi vận
hành ở điều kiện định mức trên.
Bài tập 5:

a. Một tuabin phát điện 3 pha có điện kháng đồng bộ 14Ω và cấp cho
lưới cơng suất tác dụng 1,68MW với hệ số cơng suất chậm pha. Cuộn
dây stator máy phát nối Y, nối với lưới 11kV và dòng điện stator là
100A. Tính hệ số cơng suất, góc tải và sức điện động cảm ứng?
b. Một máy phát đồng bộ và một máy phát khơng đồng bộ nối song
song và cấp vào lưới điệ
n cơng suất tác dụng 800kW với hệ số
cơng suất chung bằng 0,8 chậm pha. Biết máy phát khơng đồng bộ
vận hành ở cơng suất 0,9 và phát cơng suất tác dụng 300kW vào
lưới. Xác định hệ số cơng suất và cơng suất tác dụng máy phát
đồng bộ phát lên lưới.
Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương T©B
Bài tập Chương 6: Máy điện đồng bộ 4

Bài tập 6:
Một máy phát đồng bộ ba pha cực từ ẩn đấu Y, có cơng suất định mức
10KVA, điện áp định mức 380V, nối lưới. Trên mỗi pha có điện
kháng đồng bộ X
đb
= 2Ω. Biết tổn hao sắt là là 200W và tổn hao cơ
là 500W. Khi máy phát cấp điện cho tải định mức với hệ số cơng
suất cosϕ = 0,8 (chậm pha), hãy xác định:
a. Tính cơng suất tiêu thụ, hiệu suất và momen cơ cấpcho máy phát ở tải
định mức?
b. Vẽ giản đồ vector và tính sức điện động cảm ứng E, góc cơng suất δ.
c. Độ thay đổi điện áp ΔU%.
d. Cơng suất q tải l
ớn nhất máy có thể phát được mà khơng mất đồng
bộ, biết dòng kích từ và biên độ điện áp ngõ ra khơng đổi.
Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương T©B
Bài tập Chương 6: Máy điện đồng bộ 5

BT. Một máy phát đồng bộ ba pha cực từ ẩn đấu Y, có cơng suất định mức
10KVA, điện áp định mức 380V, nối lưới. Trên mỗi pha có điện trở phần ứng
R
ư
= 0,5Ω và điện kháng đồng bộ X
đb
= 5Ω. Khi máy phát cấp điện cho tải
định mức với hệ số cơng suất cosϕ = 0,8 (dòng điện chậm pha so với điện áp),
hãy xác định:
a. Tính cơng suất tiêu thụ của tải định mức.
b. Vẽ giản đồ vector và tính sức điện động cảm ứng E, góc cơng suất δ.

c. Độ thay đổi điện áp ΔU%.
d. Cơng suất q tải lớn nhất máy có thể phát được mà khơng mấ
t đồng bộ,
biết dòng kích từ khơng đổi và biên độ điện áp ngõ ra khơng đổi.



ϕ
cosVI3P =


IZVE
s
&&&
+=

⇒
VEIZ
s
&&&&
−=
với
α
∠=+=
ssss
ZjXRZ
&
⇒
s
s

Z
R
cos =
α

Chiếu lên trục của V

()
VEZ.I
s
−∠=∠−∠
δαϕ


() () ()
ααδ
αα
δ
ϕ
−∠−−∠=
∠
−
∠
∠
=−∠
ssss
Z
V
Z
E

Z
V
Z
E
I

Phần thực:

() () () () ()
ααδααδϕ
cos
Z
V
cos
Z
E
cos
Z
V
cos
Z
E
cosI
ssss
−−=−−−=−


()
s
s

ss
Z
R
Z
V
cos
Z
E
cosI −−=
αδϕ
vì
s
s
Z
R
cos =
α

Nên:
()
2
s
s
s
Z
V
R3cos
Z
EV
3cosVI3P

⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−−==
αδϕ

⇒
2
s
s
s
max
Z
V
R3
Z
EV
3P
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝

⎛
−=

Khi
α
δ
= ≤ 90
o
.
Re
V
E
j
X
s
I
R
s
I
I
ϕ

δ
α
Z

V
&
R
s

jX
s

s
I
&
I
&
Load
E
&

Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương T©B
Bài tập Chương 6: Máy điện đồng bộ 6

Bài tập:

_Tất cả các ví dụ.
_ 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, (*), (**).