Đề thi và đáp án môn: MÁY ĐIỆN (Đề thi tuyển sinh liên thông Đại học đợt 2 năm 2010 của trường Đại học Đông Á)

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 S
đm
= 9500VA; U
1đm
= 220V; U
2đm
= 127V.
Thí nghiệm không tải:
U
10
= 220V ; I
10
= 2,4 A; P
10
= 28W;
Thí nghiệm ngắn mạch:
I
1nm
= I

1đm
; U
1n
= 8,4V; P
1n
= 75W.
a) Tính các thông số sơ đồ thay thế.
b) Xác định hiệu suất và điện áp thứ cấp khi hệ số tải k
t
= 0,7 và cosφ
t
= 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: P
đm
= 12 KW, tần số f =
50Hz, số đôi cực 2p = 4, tốc độ định mức n
đm
= 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 I
mở
/I
đm
= 4,7; mômen mở máy M
mở
/M
đm
= 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 M
c
= 0,52M
đm
, người ta dùng máy
biến áp tự ngẫu để mở máy có I
mởBA
= 50A. Xác định hệ số biến áp k
BA
và động
cơ có mở máy được không?

Câu 5 (1,5 điểm)
Máy phát điện đồng bộ 3 pha cực ẩn có P
đm
= 50MW; U
đm
= 10,5KV; f = 50 Hz ,
cosφ

đm
= 0,86, số đôi cực p = 2, hiệu suất η = 88,32%; điện trở dây quấn stato R
1
=
0,0634

.
a) Tính tốc độ quay rôto và dòng điện định mức.
b) Tính công suất biểu kiến S
đm
của máy, công suất phản kháng Q
dm
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 p
Fe
, 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 U
1
= U
1đm
vào dây quấn sơ cấp, thứ cấp hở mạch, các dụng cụ đo
cho ta các số liệu sau: P
0

là công suất tổn hao không tải; I
0
là dòng điện không
tải; còn U
1đm


và U
20
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 : P
Fe
= P
0
- r
1
I
0
2
 P
0


0,25đ

1.4
d) Tổng trở không tải
+ Điện trở không tải: r
0
= r
1
+ r
m
=
2
0
0
I
P

Do r
m
>> r
1
nên gần đúng lấy bằng: r
m
= r
0
- r
1

+ Tổng trở không tải :
0
dm1
0
I
U
Z 
+ Điện kháng không tải.
2
0
2
0m10
rzxxx 
0,25đ

x
’
2

r
1
r
’
2

x
1

V

W

A

V

Sơ đồ thay thế mba khi không tải và Sơ đồ nối dây thí nghiệm
không t
ải
1
U


1
E



r
m
x
m

0
1
I
I




0
I



Điện kháng từ hóa x
m
>> x
1
nên lấy gần đúng bằng: x
m
= x
0


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
U
n
%, tổn hao đồng định mức P
đ đm
, hệ số công suất cos
n
, điện trở ngắn mạch
r
n
và điện kháng ngắn mạch x
n
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 U
n
sao cho dòng điện trong các dây quấn bằng định mức.
Điện áp U
n
gọi là điện áp ngắn mạch. Lúc đó các dụng cụ đo cho ta các số liệu
sau: U
n
là điện áp ngắn mạch; P
n
là tổn hao ngắn mạch; I
1đm
và I
2đm
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 U
n
nhỏ nên từ thông  nhỏ,

có thể bỏ qua tổn hao sắt từ. Công suất đo được trong thí nghiệm ngắn mạch P
n

chính là tổn hao trên điện trở hai dây quấn khi mba làm việc ở chế độ định
mức. Ta có:
P
n
= r
1
I
2
1đm
+ r
2
I
2
2đm
= r
n
I
n
2


b) Tổng trở, điện trở và điện kháng ngắn mạch.
+ Tổng trở ngắn mạch: Z
n
=
âm1
n

I
U

+ Điện trở ngắn mạch: r
n
= r
1
+ r’
2
=
2
1âm
I
P
n

+ Điện kháng ngắn mạch: x
n
=
22
nn
rZ 
Trong m.b.a thường r
1
= r’
2
và x
1
= x’
2

. Vậy điện trở và điện kháng tản của
dây quấn sơ cấp:
r
1
= r’
2
=
2
n
r
; x
1
= x’
2
=
2
n
x


0,25đ

1
U


r
n

x

n

n
I
I



1

Mạch điện thay thế m.b.a khi ngắn mạch và Sơ đồ th nghiệm ngắn mạch


A

W

A

V

I
2đm
I
1đm
U
n

P
n

B
ộ

điều
chỉnh

điện
áp
U
1

1.8
c) Hệ số công suất ngắn mạch :
âmâm 1
n
n
IU
P
cos 

d) Điện áp ngắn mạch
Điện áp ngắn mạch phần trăm:
U
n
% = %100
U
U
%100
U
IZ

1
n
1
1n
âmâm
âm

+ Điện áp ngắn mạch tác dụng phần trăm:
U
nr
% = %100
U
Ir
1
1n

âm
âm

+ Điện áp ngắn mạch phản kháng phần trăm:
U
nx
% = %100
U
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: U
1I
= U
1II
= . . .= U
1n
và U
2I
= U
2II
= . . . = U
1n
hoặc k
I
= k
II
= . .
. = k
n

.
- Điện áp ngắn mạch bằng nhau : U
nI
= U
nII
= . . . = U
nn
.
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
P
R
2
2
10

10
th

Tổng trở nhánh từ hóa
 67,91
4,2
220
I
U
Z
10
10
th


0,25đ

2.2
Điện kháng nhánh từ hóa
 54,91RZX
2
th
2
thth

Điện trở ngắn mạch
 04,0
18,43
75
I

P
RRR
2
2
n1
n1
'
21n


0,25đ

2.3
Tổng trở ngắn mạch
 195,0
18,43
4,8
I
U
Z
n1
n1
n

0,25đ

Điện kháng ngắn mạch
 1904,0RZX
2
n

2
nn

Coi
'
21
'
21
XX;RR 
 02,0
2
04,0
2
R
RR
n
'
21

 0952,0
2
1904,0
2
X
XX
n
'
21

2.4

Hệ số biến áp k
73,1
127
220
U
U
k
dm2
dm1

0,25đ

2.5
Thông số dây quấn thứ cấp chưa quy đổi
 0067,0
73,1
02,0
k
R
R
22
'
2
2

 032,0
73,1
0952,0
k
X

X
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 k
t
= 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
4,8
100.
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
P

cos
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

848,1
U%.848,1U
dm22

V65,12435,2127UUU
2dm22







0,25đ


Câu 3(1,5đ)


3.1
Các yêu cầu khi mở máy:
- M
mm
phải đủ lớn để thích ứng với đặc tính cơ của tải.
- I
mm
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. I
mm
giảm k lần thì M
mm
giảm k
2
lần.
Phương pháp chỉ được dùng trong các trường hợp mà vấn đề trị số M
mm

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. I
mm

giảm k
2
lần và M
mm
giảm k
2
lần.
Khi mở máy bằng biến áp tự ngẫu dòng điện trong lưới giảm đi k
2
lần so với
I
mm
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 thư
ờng
trực ở cấp 220V.
Dòng điện mở máy trong lưới khi nối Y nhỏ hơn nhiều khi nối Δ 3 lần. M
mm

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
P
I
3
dm
dm



0,25đ

4.2
Tốc độ từ trường quay

1500
2
50.60

p
f60
n
1

vòng/phút
0,25đ

4.3
Hệ số trược
0,25đ

0466,0
1500
14301500
n
nn
s
1
1





4.4
Mômen định mức
Nm14,80
1430
12

9550
n
P
9550
60/n.2
PP
M
dm
dm
dm
dm
dm
dm
dm





0,25đ

4.5
Mômen mở máy
M
mở
= 1,5M
đm
= 120,21Nm
0,25đ

4.6
Dòng điện mở máy
I
mở
= 4,7I
đm
= 134,42A
0,25đ

4.7
Mômen cản
M
C
= 0,52M
đm
= 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.

BA
2
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
f
nn
vòng/phút
0,25đ

5.2
Dòng điện định mức
85,3196
86,0.5,10.3
50000

cos.3


dm
dm
dm
U
P
I A
0,25đ

5.3
Công suất biểu kiến của máy phát ra
53,58139
86,0
50000
cos

dm
dm
dm
P
S

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


dm
P
P KW
0,25đ

5.6
Tổng tổn hao trong máy
78,61795000078,56179
1

dm
PPP KW
0,25đ