Tài liệu Bài tập dài máy điện docx

Bài tập dài máy điện

1



I
. ĐỀ BÀI
:
Cho động cơ không đồng bộ ba pha roto lồng sóc có điện áp U=380/220 V, đấu
Y/
Δ
, tần số f
1
=50 Hz và các thông số kĩ thuật cho ở đưới đây :
P
dm
=30KW Cos
ϕ
=0,89
S(%)=2 Tỉ số M
max
/M
đm
=2,2
Hiệu suất η = 91 % Tỉ số M
kđ
/M
đm
=1,4
I

kđ
/I
đm
= 7 Số đôi cực là p =2

Yêu cầu :
1. Xác định tốc độ quay của Roto. Tìm tần số f
2
của dòng điện sinh ra trên
Roto khi động cơ làm việc ở chế độ định mức.
2. Vẽ giản đồ năng lượng – Công suất tác dụng và công suất phản kháng khi
động cơ làm việc ở chế độ động cơ. Tính các thành phần công suất trên
giản đồ năng lượng khi động cơ làm việc ở chế độ định mức . Giả thiết
rằng :
I
0
=0,4----0,3 I
dm
khi động cơ có công suất P
dm
<0,55 KW
I
0
=0,3----0,2 I
dm
khi động cơ có công suất P
dm
>=0,55 KW
r
1

=r’
2
x
1
=x’
2
Tổn hao cơ :

Δ
P
cơ
=(0,8%-------1,2%)P
dm

Tổn hao phụ:
Δ
P
f
= 0,5%P
cơ

3. Vẽ sơ đồ mạch điện thay thế của động cơ và xác đinh các thông số, các
đại lượng trong mạch điện thay thế
.(r
1
, x
1
, r’
2
, x’

2
, r
m
, x
m
, I
1
, I’
2
, I
0
)

4. Viết phương trình và vẽ đồ thị véctơ của động cơ khi máy điện làm việc ở
chế độ động cơ. Giả thiết khi không tải thì hệ số công suất của máy điện
là Cos
ϕ
=0,1 ⎟ 0,15.
5. Viết biểu thức của đặc tính cơ M=f(s). Vẽ đồ thị đặc tính cơ khi ứng với
các chế độ động cơ, chế độ hãm , chế độ máy phát.(yêu cầu viết chương
trình bằng Matlab hay C).
6. Từ biểu thức đặc tính trên hãy xác đinh bội số mômen cực đại M
max
/M
đb,

và bội số mômen khởi động M
kđ
/M
đm

. So sánh kết quả tìm được với các
số liệu cho ở bảng.
7. Xây dựng đặc tính cơ M=f(s) theo biểu thức Klox, so sánh đặc tính này
với đặc tính vẽ được ở trên.
8. Xây dựng đặc tính cơ M=f(s) ứng với các giá trị điện áp U1 =70% 80%
90% của U
đm
.
9. Xây dựng họ đắc tính M=f(s) ứng với các giá trị tần số điện áp đưa vào
f1 =20, 30 , và 40 Hz.

Bài tập dài máy điện

2





II. BÀI LÀM
1. Xác định vận tốc của roto, tìm tần số của dòng điện Roto khi động cơ làm
việc ở chế độ định mức :
Vận tốc của từ trường quay :
n
1
=
p
f.60
1
=

2
50.60
=1500 (vg/ph)
Từ biểu thức của hệ số trượt :
1
1
n- n
s = .100%
n

=>n=n
1
(1-s/100)
=>n=1500.(1-
2
100
)
=>n=1470 (vg / ph)
Tần số của dòng điện trên Roto:
f
2
=s.f
1
=0,02.50=1 Hz
2.Vẽ giản đồ năng lượng - công suất tác dụng và công suất phản kháng khi máy
điện làm việc ở chế độ động cơ. Tính các thành phần công suất trong giản đồ khi
động cơ làm việc ở chế độ định mức :

¾ Vẽ giản đồ công suất tác dụng của động cơ :

Bài tập dài máy điện

3

Tính toán các đại lượng trên giản đồ :
Công suất vào P
1
:
2
1
P30
P = = = 37,97 (kW)
η 91%

Theo các thông số đề bài cho ta tính tổn hao cơ và tổn hao phụ:
Δ
P
cơ
=1% .P
2
= 1% .30=0,3 (kW)
Δ
P
f
=0,5%.P
2
=0,5%.30=0,15 (kW)
Từ giản đồ có công suất cơ Pcơ:
P
cơ
=P
2
+
Δ
P
f
+
Δ
P
cơ
= 30+0,3+0,15
=>P
cơ

=30,45 (kW)
Dòng điện định mức trên Stato I
1đm
:
I
1đm
=
1dm
11
..
P
mUcosϕ
=
37,97k
3.220.0,89
= 64,64 (A)
m
1
:
số pha dây quấn Stato

Công suất điện từ P
đt
:
Ta có : P
đt
= m
1
.
2

2
I'
.
2
r'
s

P
cơ
=

m
1
.
2
2
I'
.(
1- s
s
).
2
r'
s

⇒P
đt
=
s1
1

−
. P
cơ
=
1
10,02
−
. 30,45 = 31,07 (kW)
Tổn hao đồng trong Roto :
Δ
P
cu2
= P
đt
- P
cơ
= 31,07 - 30,45= 0,62 (kW)
Theo đề ra có P
đm
=30 kW > 550 W nên :
=>I
0
=(0,3 ⎟ 0,2).I
đm

=>I
0
=0,3.I
đm

=>I
0
=0,3.64,64 = 19,392 (A)
Theo sơ đồ mạch thay thế của động cơ lúc chạy Roto ta có một cách gần
đúng :
I’
2
=
2
0
2
1
II −
=
22
64,64 19,392−
= 61,66 (A)
Tính tổn hao đồng Stato :
Δ
P
cu1
=m
1
.
2
1
I
.r
1
Δ

P
cu2
=m
2
.
2
2
I'
.r’
2

Vì r
1
=r’
2
và pha của Roto và Stato là m
1
= m
2
= 3 nên :
=>
Δ
P
cu1
=
Δ
P
cu2
.
2

1
'
2
I
()
I
= 0,62.
2
64,64
()
61, 66
=0,68 (kW)
Bài tập dài máy điện

4

Công suất tổn hao trên lõi thép :
Δ
P
Fe
= P
1
- P
đt
-
Δ
P
cu1
= 37,97- 31,07 – 0,68 = 6,22 (kW)

Như vậy ta đã tính đủ các thành phần của công suất tác dụng .



• Giản đồ công suất phản kháng :



Tính toán các đại lượng trong giản đồ :
Công suất phản kháng nhận từ lưới điện :
Q
1
=m
1
.U
1
.I
1
.Sinϕ = 3.220.64,64.
2
10,89−
=19,45 kVAR
Khi động cơ ngắn mạch có s = 1 tương đương với một máy biến áp ngắn
mạch nên ta có :
I
kd
=
1

n
U
Z
=> Z
n
=
1
kd
U
I

Mà theo đề ra có :
I
kđ
=7.I
1đm
= 7.64,64 = 452,48 (A)

=> Z
n
=
=

220
0,486
452,48
(
Ω
)
Từ sơ đồ tương đương của máy biến áp khi ngắn mạch có :

Z
1
=Z
2
=
n
Z
2
= 0,243 (
Ω
)
Và có tổng trở nhánh từ hoá :

Bài tập dài máy điện

5


Z
m
=
1dm
0
U
I
=
220
19,392
= 11,345
Ω

Các thành phần điện trở :
r
1
= r’
2
=
1
cu1
2
1
.
ΔP
mI
=
2
=
0,68k
0,054
3.64,64
(
Ω
)
(Hoặc r
1
= r’
2
=
1
dt

'2
2
.
s.P
mI
=
2
=
0,02.31,07k
0,054
3.61,66
(
Ω
) )
r
m
=
1
Fe
2
0
.I
ΔP
m
=
2
6,22k
5,51( )
3.19,392
=

Ω
Các thành phần cảm kháng:
x
1
=x’
2
=
22
11
Z-r
=
22
0,243 0,054−
= 0,237 (
Ω
)
x
m
=
=−
2
m
2
m
rZ
22
11,345 5,51− =
9,92 (
Ω
)

Công suất phản kháng tiêu tán trên Roto và Stato:
q
1
= m
1
.
2
1
I
.x
1
=3.64,64
2
.0,237 = 2,971 (kVAR)

q
2
=m
1
.
2
2
I'
.x’
2
=3.61,66
2
.0,237 = 2,703 (kVAR)

Công suất phản kháng sinh ra từ trường khe hở :
Q
m
=m.
m
2
0
x.I
=3.19,392
2
.9,92 = 11,191 (kVAR)
Công suất phản kháng đưa ra ngoài :
Q
2
=Q
1
- q
1
- q
2
- Q
m
=19,45-2,971-2,703-11,191 = 2,585 (kVAR)




Tóm lại ta đã tính được các giá trị trong giản đồ năng lượng của động cơ :
P1 = 37,97 kW
Δ

P
cu1
= 0,68 kW
P2 = 30 kW
Δ
P
cu2
= 0,62 kW

Δ
P
cơ
= 0,3 kW q
1
= 2,971 kVAR

Δ
P
fụ
= 0,15 kW q
2
= 2,703 kVAR
P
cơ
= 30,45 kW Q
m
= 11,191 kVAR
P
đt
= 31,07 kW Q

1
= 19,45 kVAR

Δ
P
Fe
=

6,22 kW Q
2
= 2,585 kVAR