Giải bài tập Điện kỹ thuật ( Công Nhân ) part 3 ppt

TRƯỜNG ĐHCNTP – HCM GIẢI BÀI TẬP ĐKTCN

BÀI TẬP CHƯƠNG 5 – CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
Bài 1 : Sđđ cảm ứng trong đoạn dây : E = Blv = 0,8x25.10
-2
x5 = 1V
Bài 2 : Sđđ trong thanh dẫn : E = Blv , với v =
60
nD
π
, trong đó D là đường kính rôto
→ E = Bl(
60
nD
π
) = 1x30.10
-2
(
60
10.20x3000x
2−
π
) = 3π ≈ 9,42V
Bài 3 :Dòng qua mạch : I =
tảio
rr
E
+
=
5,0
42,9

= 18,84A
Công suất cơ đã biến thành điện : P
cơ
= Fv

= BIlv =BlvI = EI = 9,42x18,84 = 177W
Bài 4 : Tính trung bình trong khoảng thời gian biến thiên , sđđ xuất hiện trong cuộn dây :
= -
t
w
∆
φ∆
, với ∆φ ( từ thông tăng ) = 0,001 – 0 = 0,001Wb và ∆t = 0,1s
t∆
ψ∆
E
tb
= -
→ e
L
= -
1,0
001,0x1000
= - 10V
Bài 5 : Hệ số tự cảm của cuộn dây : L = 125.10
-8
µ
S
w
2

l
, với S =
4
D
2
π

Khi không có lõi thép (µ =1) : L
o
= 125.10
-8
x1x
4
)10.2(
x
10.10
30
22
2-
2 −
π

= 353429.10
-9
= 0,35.10
-3
H = 0,35mH
Khi có lõi thép (µ = 4000) : L
Fe
= 4000L

o
= 4000x0,35 = 1,4H
Bài 6 : Sđđ tự cảm khi đóng mạch : e
Lđóng
= - L
t
i
∆
∆
, với ∆i = 5 – 0 = 5A và ∆t = 0,2s
→ e
Lđóng
= - 5x
2,0
5
= - 125V
Sđđ tự cảm khi cắt mạch : e
Lcắt
= - L
t
i
∆
∆
, với ∆i = 0 – 5 = - 5A và ∆t = 0,1s
→ e
Lđóng
= - 5x
1,0
)5(
−

= 250V
Bài 7 : Năng lượng từ trường tích lũy trong cuộn dây : W
M
=
2
1
LI
2
= 0,5x5x5
2
= 62,5J
Bài 8 : Dòng cảm ứng xuất hiện trong vòng dây : I =
r
E
tb
, với E
tb
là sđđ trung bình trong vòng
dây ( không để ý chiều ) : E
tb
=
t∆
φ∆
=
t
S.B
∆
∆
, trong đó ∆B = 0,5 – 0 = 0,5T và ∆t = 0,01s → E
tb

=
01,0
025,0x5,0
= 1,25V → I =
1,0
25,1
= 12,5A
Bài 9 : Đònh luật Kirchoff 2 áp dụng cho mạch vòng như hình vẽ :
u = - e
L
= - (- w
t∆
φ
∆
) = w
t∆
φ
∆
→ ∆φ =
w
tu
∆


10
TRƯỜNG ĐHCNTP – HCM GIẢI BÀI TẬP ĐKTCN

=
50

10.2x100
3−
= 4.10
-3
Wb
Trong thời gian đóng mạch , từ thông tăng
từ 0 đến trò số lớn nhất là φ nên :
∆φ = φ - 0 → φ = ∆φ = 4.10
-3
Wb
Từ cảm trong lõi thép : B =
S
φ
=
02,0
10.4
3−
= 0,2T
Bài 10 : Ở bài trên , ta đã xác đònh : u = - e
L
= - (- w
t∆
φ
∆
) = w
t∆
φ∆

→ w =
φ∆

∆
tu
=
BS
tu
∆
∆
=
1,0x01,0
1,0x100
= 10000 vòng
Bài 11 : Sđđ cảm ứng trong dây dẫn : E = Blv = 1x40.10
-2
x2 = 0,8V
Dòng trong mạch : I =
rr
E
o
+
=
15,001,0
8,0
+
= 5A
Lực điện từ tác dụng lên dây dẫn : F BIl = 1x5x40.10
-2
= 2N
Cân bằng công suất trong hệ thống : P
cơ
= Fv = 2x2 = 4W

P
điện
= UI = I
2
r = 5
2
x0,15 = 3,75W ; ∆P
o
= I
2
r
o
= 5
2
x0,01 = 0,25W
Ta phải có : P
cơ
= P
điện
+ ∆P
o
Thật vậy : 4 = 3,75 + 0,25 . Vậy đònh luật bảo toàn công suất được nghiệm đúng
Hiệu suất của hệ thống phát điện này : η =
cơ
điện
P
P
=
4
75,3

= 0,94
Bài 12 : Spđ của dây dẫn : E = Blv = 1x40.10
-2
x4 = 1,6V
Dòng trong mạch : I =
rr
EE
o
f
+
−
=
01,004,0
6,12
+
−
= 8A
Lực nâng vật nặng lên : F = BIl = 1x8x40.10
-2
= 3,2N
Cân bằng công suất rong hệ thống : P
cơ
= Fv = 3,2x4 = 12,8W ; P
điện
= E
f
I = 2x8 = 16W
∆P

= I

2
r = 8
2
x0,01 = 0,64W ; ∆P
o
= I
2
r
o
= 8
2
x0,04 = 2,56W
Ta phải có : P
điện
= P
cơ
+ ∆P + ∆P
o

Thật vậy : 16 = 12,8 + 0,64 + 2,56 . Vậy đònh luật bảo toàn công suất được nghiệm đúng
Hiệu suất của hệ thống động cơ này : η =
điện
cơ
P
P
=
16
8,12
= 0,8
Bài 13 : Lực điện từ tác dụng lên dây dẫn : F = BIl , với I =

r
E
=
r
vB
l
= 0,3
→ Bl =
v
r3,0
=
20
150x3,0
= 2,25 → F = 2,25x0,3 = 0,675N

BÀI TẬP CHƯƠNG 6 – MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU HÌNH SIN MỘT PHA
Bài 1 : (a) Tần số sđđ của máy phát : f =
60
pn
=
60
1000x3
= 50Hz

11
TRƯỜNG ĐHCNTP – HCM GIẢI BÀI TẬP ĐKTCN

Tần số ứng với n = 985v/p : f’ =
60
985x3

= 49,25Hz
(b) Tốc độ rôto : n =
p
f60
. Nếu p = 1 thì n =
1
50x60
= 3000v/p ; p = 2 → n =
2
3000

= 1500v/p ; p = 3 → n =
3
3000
= 1000v/p ; p = 4 → n =
4
3000
= 750v/p ; p = 5 → n =
5
3000

= 600v/p ; p = 6 → n =
6
3000
= 500v/p
Bài 2 : (a) Sđd e = 310sin(314t +
4
π
) (V) có : - biên độ sđđ : E
m

= 310V - tốc độ góc :
ω = 314rad/s - chu kỳ : T =
ω
π
2
=
314
2
π
= 0,02s - tần số : f =
T
1
=
02,0
1
= 50Hz - trò tức thời tại
các thời điểm t = 0 và t = 0,0175s =
400
7
s : e
o
= 310sin(0 +
4
π
) = 310x
2
2
= 220V và
e
0,0175

= 310sin(314x
400
7
+
4
π
) = 310sin(
4
7
π
+
4
π
) = 310sin2π = 0 - trò hiệu dụng :
E =
2
310
= 220V - đồ thò hình sin (đường a)
(b) Sđd e = 400
2
sin(314t +
6
π
)
(V) có : - biên độ sđđ : E
m
= 400
2

= 566V - ω , T , f giống câu (a)

- trò tức thời tại các thời điểm t = 0
và t = 0,0175s =
400
7
s : e
o
= 400
2

sin(0 +
6
π
) = 400
2
x0,5 = 282,8V
và e
0,0175
= 400
2
sin
(314x
400
7
+
6
π
) = 400
2

sin(

4
7
π
+
6
π
) = 400
2
sin
12
23
π

= - 146,4V - trò hiệu dụng E = 400V
- đồ thò hình sin (đường b)
Bài 3 : Tổng trở cuộn dây : Z =
22
XR + , với R = 10Ω ; X = X
L
– 15,7Ω
→ Z =
22
7,1510 +
= 18,6Ω
Điện áp nguồn : U = IZ = 6x18,6 = 111,6V
Hệ số tự cảm của cuộn dây : L =
f2
X
L
π

=
f2
X
π
=
50x2
7,15
π
= 0,05H = 50mH

12
TRƯỜNG ĐHCNTP – HCM GIẢI BÀI TẬP ĐKTCN

Hệ số công suất của cuộn dây : cosϕ =
Z
R
=
6,18
10
= 0,537
Bài 4 : Tổng trở cuộn dây : Z =
I
U
=
5
65
= 13Ω . Hệ số công suất của cuộn dây :
cosϕ =
UI
P

=
5x65
125
= 0,3846 → Điện trở cuộn dây : R = Zcosϕ = 13x0,3846 = 5Ω . Điện kháng
( cũng là cảm kháng ) của cuộn dây : X = X
L
=
22
RZ − =
22
513 −
= 12Ω . Điện cảm
cuộn dây : L =
f2
X
L
π
=
50x2
12
π
= 0,0382H = 38,2mH
Bài 5 : Tổng trở đoạn mạch R-C : Z =
I
U
=
4
120
= 30Ω .
Điện kháng của đoạn mạch R-C : X =

22
RZ − =
22
1530 −

= - 25,98Ω (ta lấy nghiệm âm vì đoạn mạch R-C có tính dung)
Dung kháng của đoạn mạch : X
C
= - X = - ( - 25,98) = 25,98Ω =
fC2
1
π
→ C =
98,25fx2
1
π
=
98,25x50x2
1
π
= 0,000122F = 122.10
-6

= 122µF . Các thành phần của tam giác điện áp : U
R
= IR =
4x15 = 60V ; U
C
= IX
C

= 4x25,98 = 104V ; U = 120V và tgϕ =
R
X
=
15
98,25
−
= - 1,732 → ϕ = - 60
o
, nghóa là i vượt pha trước u 60
o
.
Bài 6 : f = 50Hz
→ ω = 2πf = 2πx50 = 314 rad/s
Cảm kháng và dung kháng của mạch :
X
L
= ωL = 314x0,08 = 25,12Ω
X
C
=
C
1
ω
=
6
10.150x314
1
−
= 21,23Ω

Điện kháng của mạch :
X = X
L
– X
C
= 25,12 – 21,23 = 3,89Ω
Tổng trở của mạch :
Z =
22
XR + =
22
89,33 +
= 4,9124Ω
Dòng trong mạch : I =
Z
U
=
9124,4
220
= 44,78A
Các thành phần tam giác công suất :
P = I
2
R = 44,78
2
x3 = 6KW
Q = I
2
X = 44,78
2

x3,89 = 7,8KVAR
S = I
2
Z = 44,78
2
x4,9124 = 9,85KVA
tgϕ =
R
X
=
3
89,3
→ ϕ = 52,36
o
, nghóa là u vượt pha trước i 52,36
o
Bài 7 : Tần số cộng hưởng : f = f
o
=
LC2
1
π
=
6
10.8,31x318,02
1
−
π
= 50Hz

13
TRƯỜNG ĐHCNTP – HCM GIẢI BÀI TẬP ĐKTCN

Dòng trong mạch khi có cộng hưởng : I =
R
U
=
11
220
= 20A
Các thành phần điện áp khi có cộng hưởng : U
R
= U = 220V
U
L
= U
C
= IX
L
= 2πf
o
LI = 2πx50x0,318x20 = 1998V ≈ 2KV
Bài 8 : f = 50Hz
→ ω = 2πf = 2πx50 = 314 rad/s
Cảm kháng của từng cuộn dây :
X
L1
= ωL
1
= 314x32.10

-3
= 10Ω
X
L2
= ωL
2
= 314x14.10
-3
= 4,4Ω
Điện kháng trên từng đoạn mạch :
X
1
= X
L1
= 10Ω ; X
2
= X
L2
= 4,4Ω
Tổng trở từng đoạn mạch :
Z
1
=
2
1
2
1
XR + =
22
104 +

= 10,77Ω
Z
2
=
2
2
2
2
XR + =
22
4,48 +
= 9,13Ω
Tổng trở toàn mạch :
Z =
22
XR + =
2
21
2
21
)XX()RR( +++
=
22
)4,410()84( +++ =
22
4,1412 +

= 18,74Ω
Dòng tong mạch : I =
Z

U
=
74,18
380
= 20,28A
Góc lệch pha của u đối với i cho bởi : tgϕ =
R
X
=
12
4,14
= 1,2 → ϕ = 50,19
o
, nghóa là u
vượt pha trước i 50,19
o
Điện áp trên từng đoạn mạch : U
1
= IZ
1
= 20,28x10,77 = 218V ; U
2
= IZ
2
= 20,28x9,13 = 185V
Bài 9 : f = 50Hz → ω = 2πf = 2πx50 = 100π rad/s
Cảm kháng và dung kháng trong mạch: X
L
=ωL = 100πx
π

1
=100Ω ; X
C
=
C
1
ω
=
π
π
−
2
10
x100
1
4
=200Ω
• Mạch diện hình 1 có tổng trở là Z =
2
CL
2
)XX(R −+
=
22
)200100(100 −+ = 100
2
Ω
• Mạch điện hình 2 : Nhánh 1 có điện dẫn là g
1
=

R
1
=
100
1
= 0,01S
Nhánh 2 có điện nạp là b
2
=
L
X
1
=
100
1
= 0,01S
Nhánh 3 có điện nạp là b
3
= -
C
X
1
= -
200
1
= - 0,005S
Điện dẫn và điện nạp toàn mạch là : g = g
1
= 0,01S và b = b
2

+ b
3
= 0,01 – 0,005 = 0,005S
→ Tổng dẫn của mạch là Y =
22
bg + =
22
005,001,0 +
= 0,01118S

14