Co-So-Ky-Thuat-Dien__Dethi_Csktd_Hk192_20200719_V2_Codapan - [Cuuduongthancong.com] (1).Pdf

Giảng viên ra đề:

(Ngày ra đề)

(Ngày duyệt đề)

Người phê duyệt:

(Chữ ký và Họ tên)

(Chữ ký, Chức vụ và Họ tên)

(phần phía trên cần che đi khi in sao đề thi)

Học kỳ/năm học 2

THI CUỐI KỲ
Môn học
TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA – ĐHQG-HCM
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

Ghi
chú:

Ngày thi

2019-2020
23/7/2020

Cơ sở Kỹ thuật điện

Mã môn học EE2017
Thời lượng 100 phút

Mã đề 1921

- Được sử dụng tài liệu (4 trang A4 chép tay)
- Không cần nộp lại đề thi

Câu hỏi 1) (L.O.5.2): Động cơ không đồng bộ ba pha 10 hp, 380 V, 50 Hz, 4 cực, đấu Y; có các thơng số
mạch tương đương pha chính xác (hình T) qui đổi về phía stator như sau:
Ra = 0,73 Ω; Rr’ = 0,74 Ω; Xls = 0,94 Ω; Xlr’ = 0,94 Ω; Xm = 40,84 Ω; Rc = ∞
Động cơ đang được nối lên nguồn 380 V, 50 Hz và có tốc độ 1440 vịng/phút với tổn hao cơ tại tốc độ
này là 120 W.
a) Tính dịng điện tiêu thụ và hệ số cơng suất của động cơ. (1,5 đ)
b) Tính hiệu suất của động cơ. (1 đ)
c) Nếu động cơ được nối với nguồn 380 V, 50 Hz thơng qua cáp điện có tổng trở pha 1,2 + j0,1 Ω, tính
lại dịng điện tiêu thụ và hiệu suất của động cơ (vẫn chạy với tốc độ 1440 vòng/phút). Nhận xét? (1 đ)
Câu hỏi 2) (L.O.4.2): Động cơ một chiều 24 VDC kích từ bằng nam châm vĩnh cửu (công suất nhỏ
thường dùng trong các máy văn phịng) có điện trở mạch phần ứng là 4,847 Ω. Khi động cơ chạy không
tải, phần ứng tiêu thụ 0,16 A, và tốc độ khi đó là 4300 vòng/phút.
Bỏ qua tổn hao sắt. Xem tổn hao quay (do ma sát và quạt gió) là khơng đổi.
a) Cho biết có thể điều khiển tốc độ động cơ bằng các phương pháp nào. Giải thích ưu nhược điểm của
các phương pháp này. (1 đ)
b) Tính hiệu suất của động cơ tại tốc độ định mức n = 3600 vòng/phút và dòng phần ứng định mức là
Ia = 0,94 A. (1 đ)
c) Cho biết cần điều chỉnh điện áp đặt vào động cơ thành bao nhiêu, để có tốc độ 2400 vịng/phút, ở cùng
mơmen định mức như câu b). (1 đ)
Câu hỏi 3) (L.O.4.1 và L.O.1.2): Cho một máy điện đồng bộ ba pha cực từ ẩn, 225 MVA, 15 kV, 50 Hz,
nối Y, 2 cực, có điện kháng đồng bộ pha Xs = 2,22 Ω. Biết tổn hao cơ là 1 MW, bỏ qua điện trở phần
ứng. Máy phát hòa lưới điện 15 kV, cung cấp cho lưới 150 MW với hệ số cơng suất 0,9 trễ:

a) Tính giá trị công suất phản kháng máy phát lên lưới? (0,5 đ)
b) Tính dịng điện phần ứng, sức điện động, góc tải (góc cơng suất), mơmen cơ kéo máy phát? (1,5 đ)
c) Tính cơng suất tác dụng cực đại mà máy phát có thể cấp cho lưới trong ngắn hạn? (0,5 đ)
d) Điều chỉnh dịng kích từ tăng 20%, máy vẫn phát 150 MW lên lưới. Giả sử mạch từ còn tuyến tính.
Tính sức điện động, góc tải, và giá trị cơng suất phản kháng máy phát lên lưới? (1 đ)
--- HẾT---

MSSV: ........................................ Họ và tên SV: ...........................................................................................................Trang 1/6


Đáp án và hướng dẫn chấm:
Câu hỏi 1)
a) Dòng điện dây Id = 12,44 A (0,5 đ)
Hệ số công suất PF = 0,8792 trễ (0,5 đ)
Tính được nguồn Thevenin tương đương và dịng điện rơto sẽ được 0,5 đ.
b) Hiệu suất = 6464,5/7197,7 = 89,81% (0,5 đ)
Tính được cơng suất ngõ ra sẽ được 0,5 đ.
c) Dòng điện dây Id = 11,7 A (0,5 đ)
Hiệu suất động cơ = 5708,6/6371,4 = 89,60% (0,5 đ) hoặc
Hiệu suất hệ thống = 5708,6/6864,4 = 83,16%
Chấp nhận cả hai cách tính hiệu suất (riêng của động cơ hoặc cho cả hệ thống).
Nhận xét: Dòng điện tiêu thụ giảm do điện áp pha đặt vào động cơ giảm (từ 219,4 V xuống
213,7 V, vì sụt áp rơi trên cáp điện).
Nếu nhận xét hợp lý thì có thể dùng để nâng điểm khi khơng đạt điểm tối đa trong phần c).
Hướng dẫn đánh giá chuẩn đầu ra (cho tất cả các mục a), b), và c) của câu hỏi): Cách làm
đúng với các công thức được sử dụng chính xác là đạt chuẩn đầu ra, ngược lại sẽ không đạt
chuẩn đầu ra.
Code Octave cho câu hỏi 1:
clear all
clc

% Mon CSKTD, Thi HK192, cau KDB
p = 2 % Pair of poles
V_line = 380 %V
Va=V_line/sqrt(3) % Noi Y
f = 50 %Hz
n = 1440 % RPM
Ra = 0.73 %Ohm
Rr = 0.74
Xls = 0.94
Xlr = 0.94
Xm = 40.84
Prot=120
disp('+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++Cau a)')
% a) Is_rms, PF, Te, Eff
ns=60*f/p
ws = 2*pi*f/p
%s
s=(ns-n)/ns
% Is_rms, PF
Zs = Ra + j*Xls
Zr = Rr/s + j*Xlr
Zm = j*Xm
Zth = Zm*Zs/(Zm + Zs)


Vth = Va*Zth/Zs
Ir = Vth / (Zth+Zr)
Ia = (Va - Ir*Zr)/Zs
Ia_rms = abs(Ia)
PF = cos(angle(Ia))

disp('+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++Cau b)')
% Pm
Ir_rms = abs(Ir)
Pm = 3*Rr*Ir_rms^2*(1-s)/s
% Eff
Pin = 3 * Va * Ia_rms * PF
Pout = Pm - Prot
Eff = Pout/Pin
disp('+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++Cau c)')
Zfeeder = 1.2 + i*0.1
Vf=V_line/sqrt(3)
Zthf = Zm*(Zs+Zfeeder)/(Zm + Zs + Zfeeder)
Vthf = Vf*Zthf/(Zs+Zfeeder)
abs(Vthf)
Irc = Vthf / (Zthf+Zr)
Iac = (Vf - Irc*Zr)/(Zs+Zfeeder)
Iac_rms = abs(Iac)
Vac = Vf - Iac*Zfeeder
abs(Vac)
PFc = cos(angle(Vac)-angle(Iac))
% Pm
Irc_rms = abs(Irc)
Pmc = 3*Rr*Irc_rms^2*(1-s)/s
% Eff
Pinc = 3 * abs(Vac) * Iac_rms * PFc
Poutc = Pmc - Prot
Effc = Poutc/Pinc
% Eff he thong
Pinc = 3*real(Vf*conj(Iac))
Effc = Poutc/Pinc

Câu hỏi 2)
a) Động cơ DC kích từ bằng nam châm vĩnh cửu là một dạng động cơ kích từ độc lập, với một
khác biệt là không thể điều chỉnh kích từ (vì từ trường do nam châm tạo ra sẵn, khơng có dây
quấn kích từ).
Do đó, có thể dùng hai phương pháp sau để điều khiển (trình bày đúng và đủ ở mỗi phương pháp
sẽ được 0,5 đ):
* Điều chỉnh điện trở mạch phần ứng Ra: thêm điện trở vào mạch phần ứng để giảm tốc độ động
cơ.
Ưu điểm: phương pháp đơn giản, dễ thực hiện
Nhược điểm: hiệu suất càng giảm khi tốc độ càng thấp
* Điều chỉnh điện áp đặt vào phần ứng Va: giảm điện áp đặt vào mạch phần ứng để giảm tốc độ
động cơ.
Ưu điểm: hiệu suất gần như không thay đổi khi điều chỉnh tốc độ


Nhược điểm: cần sử dụng một nguồn điện DC có thể thay đổi được điện áp ngõ ra
Hướng dẫn đánh giá chuẩn đầu ra cho mục a): Trình bày đúng từ 2 trong 4 yếu tố trở lên
(cách làm, ảnh hưởng lên tốc độ, ưu điểm và nhược điểm) là đạt chuẩn đầu ra, ngược lại sẽ
không đạt chuẩn đầu ra.
b) Tổn hao quay (do ma sát và quạt gió) (chính là cơng suất động cơ khi chạy khơng tải)
Prot  Ea 0 I a 0  Va  Ra I a 0 I a 0  3,716 W

Công suất cơ ở đầu ra trục động cơ khi mang tải (vì bỏ qua tổn hao lõi thép)
Pout  Pm  Prot  Va  Ra I a I a  Prot  14,56 W

Công suất tiêu thụ từ nguồn điện:
Pin  Va I a  22,56 W

Hiệu suất:

 % 

Pout
100 %  64,54%
Pin

Làm đúng ở mỗi bước được 0,25 đ.
c) Điện áp cảm ứng ở tốc độ 2400 vòng/phút (0,5 đ):
E2400  E3600

2400
 12,96 V
3600

Ở mômen định mức như ở câu b), sẽ cần dòng điện phần ứng bằng với giá trị ở câu b), vì kích từ
khơng thay đổi. Điện áp cần đặt vào phần ứng (0,5 đ):
V2400  E2400  Ra I a  17,52 V

Hướng dẫn đánh giá chuẩn đầu ra cho các mục b) và c): Cách làm đúng với các cơng thức
được sử dụng chính xác là đạt chuẩn đầu ra, ngược lại sẽ không đạt chuẩn đầu ra.
Code Octave cho câu hỏi 2)
V = 24
Ia = 0.94
n = 3600
Ia0 = 0.16
n0 = 4300
Ra = 4.847
## b)
P1 = V*Ia
E = V - Ra*Ia

Pm = E*Ia
E0 = V - Ra*Ia0
Prot = E0*Ia0
P2 = Pm - Prot
eta = P2*100/P1


##
n2
E2
V2

c)
= 2400
= n2/n*E
= E2 + Ra*Ia

Câu hỏi 3)
a) Công suất phản kháng máy phát lên lưới (0,5 đ):
Qa = 72,65 MVAr
b) Dòng điện phần ứng (0,5 đ)
Ib = 6415 A
Sức điện động pha của máy phát:
Eb = 19630 V
Góc tải (góc cơng suất) tương ứng:
b = 40,76
Tính đúng sức điện động và góc tải được 0,5 đ.
Mơmen cơ kéo máy phát (0,5 đ)
Tb = 480648 N.m
c) Công suất tác dụng cực đại máy phát có thể cung cấp (0,5 đ)

Pmax = 229,7 MW
d) Sức điện động pha của máy phát khi tăng kích từ 20%
Ed = 23556 V
Góc tải (góc cơng suất) tương ứng:
d = 32,96
Tính đúng sức điện động và góc tải được 0,5 đ.
Cơng suất phản kháng mà máy phát lên lưới lúc này (0,5 đ):
Qa = 129,9 MVAr
Hướng dẫn đánh giá chuẩn đầu ra (cho tất cả các mục từ a) đến d) của câu hỏi): Cách làm
đúng với các cơng thức được sử dụng chính xác là đạt chuẩn đầu ra, ngược lại sẽ không đạt
chuẩn đầu ra.
Code Octave cho câu hỏi 3:
% Cau3_De thi_CSKTD_HK192_CQ
clc


clear all
Sdm = 225000000;
f = 50;
% Hz
p = 1;
% 2 pole
Xs = 2.22;
Pth = 1e6; %1.0 MW
Vd = 15000;
% V
Vf = Vd/sqrt(3);
Pa = 150000000; %150MW
cosphi = 0.9; % tre
Idm = Sdm/3/Vf

disp('Bai giai _________________________________')
TEXT = sprintf('__________________________Cau a)'); disp(TEXT)
Sa = Pa/cosphi
phi = acos(cosphi)
sinphi = sin(phi) % "tre" nen sinphi > 0
Qa = Sa*sinphi
TEXT = sprintf('__________________________Cau b)'); disp(TEXT)
Ib = Sa/3/Vf % gan dinh muc, dung Xs
Eb_j = Vf + j*Xs*Ib*exp(-j*phi)
Eb = abs(Eb_j)
deltab = angle(Eb_j)
deltab_deg = deltab/pi*180
w = 2*pi*f/p
Tb = (Pa+Pth)/w
TEXT = sprintf('__________________________Cau c)'); disp(TEXT)
Pcmax = 3*Vf*Eb/Xs
TEXT = sprintf('__________________________Cau d)'); disp(TEXT)
% Dong kich tu ty le voi E
Pd = Pa
Ed = Eb * 1.2 % tang 20%
deltad = asin(Pa*Xs/(3*Vf*Ed))
deltad_deg = deltad/pi*180
Id = (Ed*exp(j*deltad)-Vf)/(j*Xs)
Sd = 3*Vf*conj(Id)
Qd = imag(Sd)