Đề kiểm tra cuối kỳ môn Kỹ thuật điện 2

ĐỀ THI KIỂM TRA CUỐI KỲ (HỌC KỲ I, 2009-2010)
MÔN HỌC: KỸ THUẬT ĐIỆN 2 (MSMH:408020)
Thời gian: 120 phút
Sinh viên được phép dùng tài liệu, KHÔNG được phép trao đổi tài liệu.
Câu 1: (4 điểm)
Cho một động cơ không đồng bộ ba pha
có nhãn như hình bên.
a) Khi động cơ vận hành ở định mức, biết
tổn hao cơ là 700W: Tính độ trượt,
moment ngõ ra có ích, công suất điện từ,
moment điện từ, công suất tổn hao đồng
trên rotor và hiệu suất của động cơ? (3đ)
b) Khi động cơ nối Y và được cấp nguồn
ba pha 380V, 50Hz, động cơ có moment
cực đại Tmax và độ trượt tới hạn sm. Nếu động cơ nối Y và được cấp nguồn ba pha 220V, 29Hz,
thì moment cực đại là Tmax2 và độ trượt tới hạn là sm2. Giả sử bỏ qua điện trở stator và nhánh từ
hóa. Tính tỷ lệ Tmax2/Tmax và sm2/sm ? (1đ)
Câu 2: (3 điểm) Một động cơ DC kích từ song song 15 hp, 220 V, 1800 vòng/phút. Động cơ có
điện trở dây quấn phần ứng 0,2 Ω, điện trở dây quấn kích từ 80 Ω.
Đặc tính từ hóa của máy tại 1800 vòng/phút:
Ea (V)
150
180
189,2
192,5
215
227
Ikt (A)
0,8
1,0
1,07

1,1
1,28
1,44
Bỏ qua ảnh hưởng của phản ứng phần ứng.
Nếu một biến trở phụ R được gắn nối tiếp với dây quấn kích từ có giá trị từ 0-150 Ω.
a) Khi điện trở R = 120 Ω. Nếu dòng tiêu thụ của động cơ là 50A tại U=220V, tính tốc độ của
động cơ? (1đ)
b) Biết tổn hao sắt là 500W không đổi, tổn hao cơ thay đổi tỉ lệ với tốc độ và bằng 600W tại 1800
vòng/phút. Tính hiệu suất của động cơ ở trường hợp câu a? (1đ)
c) Tính R để động cơ có tốc độ 2000 vòng/phút với dòng phần ứng giống như câu a, U=220V?
(1đ)
Câu 3: (3 điểm) Một máy phát đồng bộ 3 pha, 2 cực, 60 Hz, 25 MVA, 13,8 kV, nối Y, cực từ ẩn,
có các kết quả từ thí nghiệm không tải và ngắn mạch như sau:
Thí nghiệm không tải:
Dòng kích từ (A)
320
365
380
475
570
Đặc tính không tải (điện áp dây, kV)
13,0 13,8 14,1 15,2 16,0
Đặc tính khe hở ngoại suy (điện áp dây, kV)
15,4 17,5 18,3 22,8 27,4
Thí nghiệm ngắn mạch
Dòng kích từ (A)
320
365
380
475

570
Dòng ngắn mạch phần ứng (A)
1040
1190
1240
1550
1885
Bỏ qua điện trở phần ứng ở mỗi pha.
a) Tính điện kháng đồng bộ mỗi pha không bão hòa? (1đ)
b) Tính điện kháng đồng bộ mỗi pha bão hòa khi dòng kích từ là 365 A? (1đ)
c) Tính điện kháng đồng bộ mỗi pha bão hòa khi dòng kích từ là 570 A? (1đ)
-Hết-


ĐÁP ÁN ĐỀ THI KIỂM TRA CUỐI KỲ (HỌC KỲ I, 2009-2010)
MÔN HỌC: KỸ THUẬT ĐIỆN 2 (MSMH:408020).
Thời gian: 120 phút
Sinh viên được phép dùng tài liệu, KHÔNG được phép trao đổi tài liệu.
Câu1: (4 Điểm)
Ở định mức, công suất có ích: Pout = 15kW.
a) Do truot:
s = 0.033333
Moment ngo ra:
Tout = 98.785827 Nm
Cong suat dien tu:
Pdt = 16241.379310 W
Moment dien tu:
Tdt = 103.395832 Nm
Ton hao dong rotor:
Pcur = 541.379310 W

Hieu suat:
Eff = 0.873186
b)
Tmax2/Tmax = 0.996374 ≈ 1 ==Î Tmax = const
sm2/sm = 1.724138
% Bo qua Rs, va nhanh tu hoa:

Tmax

3 U2
1
2 t
=
ωs R + R 2 + X + X '
t
t
t
r

(

3 U2
3
⎛ P
1
f
⎜
2
2
≈

=
ωs X s + X 'r ⎜ 2π 2π Ls + L' r
⎝

(

)

2

)

(

)

⎞⎛ U
⎟⎜ f
⎟⎜⎝ f
⎠

2

⎞ ⎛ Uf ⎞
⎟⎟ ~ ⎜⎜
⎟⎟
⎠ ⎝ f ⎠

2

% Tmax ~ (U/f)^2
% k_Tmax = Tmax2/Tmax = (U2/f2)^2/(U/f)^2
k_Tmax = Tmax2/Tmax = (U_2/f_2)^2 / (Ud/f)^2
% Bo qua Rs : s p =

R 'r

(

R 2t + X t + X 'r

)

2

⎛
R 'r
≈ ⎜⎜
'
⎝ 2π Ls + L r

(

)

⎞1 1
⎟⎟ ~
⎠f f

% k_smax = sm2/sm = (1/f2)/(1/f)

k_smax = sm2/sm = f/f_2

Bài giải Matlab cho câu 1:

s = (1-n/ns)
w = 2*pi*n/60
Tout = Pdm/w
Pco = Pdm + Pthco
Pdt = Pco/(1-s)
ws = 2*pi*f/P
Tdt = Pdt/ws
Pdm = 15000 %W
Pcur = Pdt*s
% Noi Y
Pin = sqrt(3)*Ud*I*cosp
Ud = 380
%V
Eff = Pdm/Pin
I = 29 % A
disp('++++++++++++++++++Cau b)')
cosp = 0.9
U_2 = 220 %V
f = 50
%Hz
f_2 = 29 % Hz
n = 1450
% Bo qua Rs, va nhanh tu hoa
Pthco = 700 %W
% Tmax ~ (U/f)^2
disp('Bai giai ______________')

% k_Tmax = Tmax2/Tmax = (U2/f2)^2/(U/f)^2
% k_smax = sm2/sm = (1/f2)/(1/f)
disp('++++++++Cau a)')
k_Tmax = (U_2/f_2)^2 / (Ud/f)^2
P = 2
% pair of poles
k_smax = f/f_2
ns = 60*f/P
disp('Ket qua _____________________________________________________________')
TEXT = sprintf('a) So cap cuc: P = %f', P); disp(TEXT)
TEXT = sprintf('a) Do truot: s = %f', s); disp(TEXT)
TEXT = sprintf('a) Moment ngo ra: Tout = %f Nm', Tout); disp(TEXT)
TEXT = sprintf('a) Cong suat dien tu: Pdt = %f W', Pdt); disp(TEXT)
TEXT = sprintf('a) Moment dien tu: Tdt = %f Nm', Tdt); disp(TEXT)
TEXT = sprintf('a) Ton hao dong rotor: Pcur = %f W', Pcur); disp(TEXT)
TEXT = sprintf('a) Hieu suat: Eff = %f', Eff); disp(TEXT)
disp('.')
TEXT = sprintf('b) Tmax2/Tmax = %f', k_Tmax); disp(TEXT)
TEXT = sprintf('b) sm2/sm = %f', k_smax); disp(TEXT)
clc
clear all
% Cau1_De Thi_KTD2_NH0910HK1_Lop CQ
% SV co the chon cach giai tuong duong
khac


Câu2 : (3 Điểm) Chú ý là mạch kích từ bảo hòa. Vì vậy Φkt không tỷ lệ với Ikt, cần tra bảng.
Câu a, b: Ikta = Iktb = const. Chú ý là điểm làm việc không phải ở định mức.
Chú ý Φkt không tỷ lệ với Ikt vì mạch từ bảo hòa.
Câu c, Iktc ≠ Ikta.

Khi Ikt = const ⇒ Φkt = const: Có thể áp dụng: E ~ ω ~ n
a/ Rnta =120
Ikta = U/(Rkt+Rnta) = 1.1 A
Tra bảng Î Ea_1800 = 192.5V tại 1800 vòng/phút

Với dòng Ia = 50A Î Iưa = Ia – Ikta = 48.9A
Ea = U- Iưa*Rư = 210.22 V
Lập tỉ số ta được: na = (Ea/Ea_1800)*1800 = 1965 vòng/phút
b/ Từ câu a, có na=1965 vòng/phút
Tổn hao cơ tỉ lệ với tốc độ Î Pthcơ = 600*(na/1800) = 655.23 W
Pin = U*Ia = 11000 W
Pcu = I2ưa*Rư + I2kta*(Rnta+Rkt) = 720.24 W
Hay:

Hiệu suất = (Pin - Pfe - Pthcơ-Pcu)/Pin = 0.8295
Hiệu suất = (Pđta - Pfe - Pthcơ)/Pin = (Ea*Iưa -Pthcơ)/Pin = 0.8295

c/ Ta có, Ec = Ea = 210.22V, nc = 2000 vòng/phút, dòng kích từ Iktc chưa biết, vì mạch từ có thể
bảo hoà, nên cần phải tra bảng.
Tại cùng dòng kích từ Iktc, khi từ thông tương đương nhau, sức điện động cảm ứng tại 1800
vòng/phút là: Ec_1800 = Ec*(1800/2000) = 189.2 V
Tra bảng Î Iktc = 1.07A
Î Rntc = (U/Iktc)-Rkt = 125.6 Ohm
Câu 3: (3 Điểm)
Đáp án:
a/ Điện kháng đồng bộ không bão hòa của máy phát trên không đổi với dòng kích từ bất kỳ. Giả
sử chọn giá trị dòng kích từ là 365 A. Điện áp không tải trên đặc tính khe hở là 17,5 kV, do đó
điện áp pha Vφ = 17,500/ 3 = 10,104 V . Dòng ngắn mạch phần ứng là 1190 A.

10,104

= 8, 49Ω
1190
b/ Điện kháng đồng bộ bão hòa với dòng kích từ 365 A được tính từ đặc tính không tải và đặc
tính ngắn mạch. Điện áp dây không tải từ đặc tính không tải là 13,8 kV, dòng ngắn mạch là
1190A. Điện áp pha không tải là Vφ = 13,800/ 3 = 7967, 4V .
X s ,δ =

7967, 4
= 6, 696Ω
1190
c/ Điện kháng đồng bộ bão hòa với dòng kích từ 570 A được tính từ đặc tính không tải và đặc
tính ngắn mạch. Điện áp dây không tải từ đặc tính không tải là 16,0 kV, dòng ngắn mạch là
1885A. Điện áp pha không tải là Vφ = 16, 000/ 3 = 9237, 6 V .
Xs =

Xs =

9237, 6
= 4,9Ω
1885