Đề kiểm tra giữa kỳ môn Kỹ thuật điện 2

ĐỀ KIỂM TRA GIỮA HỌC KỲ I, NĂM HỌC 2009-2010
MÔN THI: KỸ THUẬT ĐIỆN 2. Thời gian: 75 phút. Ngày thi: 02/11/2009.
Sinh viên được phép sử dụng tài liệu. Không được phép trao đổi tài liệu.

Câu 1: Cho động cơ không đồng bộ ba pha, 6 cực, cuộn dây stator nối Y, 25hp, 208V,
60Hz. Điện trở stator là R1 = 0,105Ω/pha. Bỏ qua tổn hao sắt từ.
_ Thí nghiệm không tải với điện áp và tần số định mức: đo được dòng điện dây 22A và công
suất vào 1200W.
_ Thí nghiệm ngắn mạch ở tần số 15Hz và điện áp dây 24,6V: đo được dòng điện dây 64,5A
và công suất vào 2200W.
a) Tính tổn hao quay (tổn hao cơ)?
(0.5đ)
b) Tính các thông số của mạch tương đương R’2, X1, X’2, và Xm ở tần số định mức. Biết
(2.0đ)
động cơ có tỷ số X1:X’2 = 4:6.
Sử dụng kết quả câu b để tính toán cho câu c và câu d:
c) Khi động cơ trên được cấp điện áp và tần số định mức, và có độ trượt 5%, tính dòng
điện stator, hệ số công suất, moment điện từ, và hiệu suất của động cơ?
(2.0đ)
d) Khi động cơ trên được cấp điện áp và tần số định mức, đang vận hành ở moment cực
đại: tính độ trượt, dòng điện stator và moment điện từ khi đó?
(Giả sử ảnh hưởng của mức độ bảo hòa mạch từ và tần số rotor lên điện trở và điện cảm
rotor là không đáng kể).
(1.5đ)
Câu 2: Động cơ không đồng bộ ba pha rotor dây quấn 15hp, 2 cực, 220V, 50Hz, nối Y,
nđm = 2850 vòng/phút. Động cơ có R’2 = 0,12 Ω/pha và tỉ số moment Tmax/Tđm = 2,2. Bỏ
qua điện trở dây quấn stator.
(1.5đ)
a/ Tính tốc độ động cơ tại moment cực đại Tmax?
b/ Tính giá trị điện trở (qui đổi về stator) cần mắc nối tiếp với dây quấn rotor để động
cơ khởi động với moment cực đại?

(1.5đ)
c/ Nếu điện áp cung cấp cho động cơ giảm còn 200V, moment trên trục động cơ là
(1.0đ)
moment định mức. Tính tốc độ mới của động cơ?
Cho biết biểu thức Klauss:

T
2
=
Tmax s / smax + smax / s

-------------------------------------------------HẾT-------------------------------------------------


Câu 1:
Bài giải: xem file Matlab (.m) hay xem 2 trang cuối.
Bai giai _________________________________________________________
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++Cau a)
Prot = 1.0475e+003
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++Cau b)
Unl_phase = 120.0889
Snl = 7.9259e+003
Qnl = 7.8345e+003
Xnl = 5.3957
Rbl = 0.1763
Ubl_phase = 14.2028
Zbl = 0.2202
Xbl = 0.5279
a = 0.4444
b = -8.8168

c = 2.8482
delta = 72.6725
X2 = 0.3285
X1 = 0.2190
Xm = 5.1767
R2 = 0.0806
X2 = 0.3285 0.3167
X1 = 0.2190 0.2112
Xm = 5.1767 5.1845
R2 = 0.0806 0.0802
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++Cau c)
Zs = 0.1050 + 0.2190i
Zm =
0 + 5.1767i
Zr = 1.6121 + 0.3285i
Zmr = 1.3129 + 0.6933i
Z = 1.4179 + 0.9123i
cosphi_c = 0.8410
U_phase = 120.0889
Is_com = 59.8981 -38.5415i
I1_c = 71.2266
Pin = 2.1579e+004
Pe = 1.9981e+004
ws = 125.6637
Te_c = 159.0055
Pc = 1.8982e+004
Pout = 1.7935e+004
Eff_c = 0.8311
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++Cau d)
Zt = 0.0966 + 0.2120i

Rt = 0.0966
Xt = 0.2120
s_max = 0.1468
Zr_d = 0.5490 + 0.3285i
Zmr_d = 0.4807 + 0.3568i
Z_d = 0.5857 + 0.5758i
cosphi_d = 0.7131
I1_d = 146.2113
Pin_d = 3.7562e+004
Pe_d = 3.0828e+004
Te_max = 245.3225

Đáp số:
Ket qua _________________________________________________________
a) Ton hao quay: Prot = 1047.540000
.
__________________Cach 1: X2 = (Xbl-X1)*(Xnl-X1)/(Xnl-Xbl)
b) R1 = 0.105000
b) X1 = 0.218991
b) R2 = 0.080604
b) X2 = 0.328486
b) Xm = 5.176668
__________________Cach 2: Xbl = X1 + X2
b) R1 = 0.105000
b) X1 = 0.211151
b) R2 = 0.080246
b) X2 = 0.316726
b) Xm = 5.184508

.
c)
c)
c)
c)
.
d)
d)
d)

I1_c = 71.226620
cosphi_c = 0.840951
Te_c = 159.005541
Eff_c = 0.831103
s_max = 0.146809
I1_d = 146.211263
Te_max = 245.322478

Đặc tuyến:

If(n)

Te(n):

(Kết quả câu c, d và các đặc tuyến trên sử dụng thông số theo kết quả câu b, cách 1).

Câu 2:
a/ sđm = (3000-2850)/3000 = 0.05
Tmax/Tđm = 0.5*(sđm/smax+ smax/sđm) = 2.2
Î smax2 – 0.22smax + 0.052 = 0

Î smax = 0.208 và smax = 0.012 (loại vì nhỏ hơn sđm)
Î n = (1-0.208)3000 = 2376 vòng/phút

b/ Động cơ khởi động với moment cực đại Î smax = 1
Î Điện trở rotor khi này R2’ = 0.12*(1/0.208) = 0.577 Ω/pha
Î Điện trở cần thêm vào (đã qui đổi) R = 0.457 Ω/pha
c/ Khi U giảm, moment cực đại mới Tmax2= (200/220)2*Tmax = 0.826 Tmax, smax không đổi
Tmax/Tđm = 2.2
Î Tmax2/Tđm = 0.5*(s/smax+ smax/s) = 0.836*2.2 = 1.82
Î s = 0.695 (loại) và s = 0.062
Î n = 2814 vòng/phút


Bài giải câu 1, File Matlab (.m)
clc
clear all
% Cau1_De KTGK_KTD2_NH0910HK1_Lop CQ
% SV co the chon cach giai tuong duong khac
%7.18
poles = 3
% pair of poles
P_rate = 25*746 %W
U_line = 208 %V
% Noi Y
f = 60
%Hz
R1 = 0.105 %Ohm
% TN ko tai:
Inl = 22 %A
Pnl = 1200 %W

% TN ngan mach:
fbl = 15 %Hz
Ubl_line = 24.6 %V
Ibl = 64.5 %A
Pbl = 2200 %W
% a) Prot?
% b) R2, X1, X2, Xm? Biet X1:X2 = 4:6
kX = 4/6 % = X1/X2
% c) I1_c, cosphi_c, Te_c, Eff_c?
slip = 0.05
% d) s_max, I1_d, Te_max ?
disp('Bai giai _________________________________________________________')
% a) Prot?
disp('+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++Cau a)')
Prot = Pnl - 3*R1*Inl^2
% b) R2, X1, X2, Xm? Biet X1:X2 = 4:6
disp('+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++Cau b)')
% TN ko tai:
Unl_phase = U_line/sqrt(3)
Snl = 3*Unl_phase*Inl
Qnl = sqrt(Snl^2 - Pnl^2)
Xnl = Qnl/3/Inl^2
% TN ngan mach:
Rbl = Pbl/3/Ibl^2
Ubl_phase = Ubl_line/sqrt(3)
Zbl = Ubl_phase/Ibl
Xbl = (f/fbl)*sqrt(Zbl^2 - Rbl^2)
% Cach 1:__________________________________________
% X2 = (Xbl-X1)*(Xnl-X1)/(Xnl-Xbl)
% voi kX = X1/X2 => X1 = kX*X2

% X2 = (Xbl - kX*X2)*(Xnl - kX*X2)/(Xnl-Xbl)
% kX^2 * X2^2 - (Xnl-Xbl + kX*Xbl + kX*Xnl)*X2 + Xbl*Xnl = 0
a = kX^2
b= -(Xnl-Xbl + kX*Xbl + kX*Xnl)
c = Xbl*Xnl
delta = b^2 - 4*a*c
X2(1) = (-b-sqrt(delta))/2/a
%X2(1) = (-b+sqrt(delta))/2/a % loai vi > Xbl
X1(1) = kX*X2(1)
Xm(1) = Xnl - X1(1)
R2(1) = (Rbl - R1)*((Xm(1) + X2(1))/Xm(1))^2
% Cach 2:__________________________________________
% Xbl = X1 + X2 = kX*X2 + X2 = (kX + 1)*X2
X2(2) = Xbl/(kX + 1)
X1(2) = kX*X2(2)
Xm(2) = Xnl - X1(2)
R2(2) = (Rbl - R1)*((Xm(2) + X2(2))/Xm(2))^2
% Su dung ket qua cach 1 de tinh cho cau c va cau d
% c) I1_c, cosphi_c, Te_c, Eff_c?
disp('+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++Cau c)')
% I1_c, cosphi_c
Zs = R1 + j*X1(1)
Zm = j*Xm(1)
Zr = R2(1)/slip + j*X2(1)
Zmr = Zr * Zm / (Zr + Zm)
Z = Zs + Zmr
cosphi_c = cos(angle(Z))


U_phase = U_line/sqrt(3)

Is_com = U_phase / Z
I1_c = abs(Is_com)
% Te_c
Pin = 3 * U_phase * I1_c * cosphi_c
Pe = Pin - 3*R1*I1_c^2
% Ir_com = Is_com*Zm/(Zm+Zr)
%_ Ir_com = (U_phase - Is_com * Zs)/Zr
% I2 = abs(Ir_com);
% Pe = 3* R2(1)/slip *I2^2
ws = 2*pi*f/poles
Te_c = Pe / ws
% Eff_c
Pc = (1-slip)*Pe
Pout = Pc - Prot
Eff_c = Pout/Pin
% d) smax, I1_d, Te_max ?
disp('+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++Cau d)')
%s_max
Zt = Zs*Zm/(Zs+Zm)
Rt = real(Zt)
Xt = imag(Zt)
s_max = R2(1)/sqrt(Rt^2 + (Xt+X2(1))^2)
% s_max = R2(1)/sqrt(R1^2 + (X1(1)+X2(1))^2)
% I1_d
Zr_d = R2(1)/s_max + j*X2(1)
Zmr_d = Zr_d * Zm / (Zr_d + Zm)
Z_d = Zs + Zmr_d
cosphi_d = cos(angle(Z_d))
I1_d = U_phase / abs(Z_d)
% Te_max

Pin_d = 3 * U_phase * I1_d * cosphi_d
Pe_d = Pin_d - 3*R1*I1_d^2
Te_max = Pe_d / ws
%Te_max = 3/2*U_phase^2/ws/(R1(1) + sqrt(R1(1)^2 + (X1(1)+X2(1))^2))
disp('Ket qua _________________________________________________________')
TEXT = sprintf('a) Ton hao quay: Prot = %f', Prot); disp(TEXT)
disp('.')
disp('__________________Cach 1: X2 = (Xbl-X1)*(Xnl-X1)/(Xnl-Xbl)')
TEXT = sprintf('b) R1 = %f', R1); disp(TEXT)
TEXT = sprintf('b) X1 = %f', X1(1)); disp(TEXT)
TEXT = sprintf('b) R2 = %f', R2(1)); disp(TEXT)
TEXT = sprintf('b) X2 = %f', X2(1)); disp(TEXT)
TEXT = sprintf('b) Xm = %f', Xm(1)); disp(TEXT)
disp('__________________Cach 2: Xbl = X1 + X2')
TEXT = sprintf('b) R1 = %f', R1); disp(TEXT)
TEXT = sprintf('b) X1 = %f', X1(2)); disp(TEXT)
TEXT = sprintf('b) R2 = %f', R2(2)); disp(TEXT)
TEXT = sprintf('b) X2 = %f', X2(2)); disp(TEXT)
TEXT = sprintf('b) Xm = %f', Xm(2)); disp(TEXT)
disp('.')
TEXT = sprintf('c) I1_c = %f', I1_c); disp(TEXT)
TEXT = sprintf('c) cosphi_c = %f', cosphi_c); disp(TEXT)
TEXT = sprintf('c) Te_c = %f', Te_c); disp(TEXT)
TEXT = sprintf('c) Eff_c = %f', Eff_c); disp(TEXT)
disp('.')
TEXT = sprintf('d) s_max = %f', s_max); disp(TEXT)
TEXT = sprintf('d) I1_d = %f', I1_d); disp(TEXT)
TEXT = sprintf('d) Te_max = %f', Te_max); disp(TEXT)
% Ve Te(n):
%ns = 60*f/poles;

%sim('Cau_1');