câu hỏi ôn thi máy điện , máy điện 2 có lời giải ( chương 3)

Bài tập máy điện – chương 3: máy điện đồng bộ (Trương Nhật Tiến)

1

Bài tập chương 3
Bài 1 : Một máy phát điện đồng bộ ba pha cực ẩn công suất 1750 kVA; điện áp 2300V; bỏ qua
điện trở phần ứng; điện kháng đồng bộ là 2.65 Ω / pha; đấu sao; tải có cos = 0,8 trễ. Tính :
1/ sức điện động pha của máy phát.
2/ phần trăm thay đổi điện áp.
Bài giải:
C1:
1) Điện áp pha máy phát:

Dòng điện định mức Sđm = . Uđm . Iđm => Iđm = 439,3 (A) = 0,439mA
Cos= 0,8  (Tính cảm)

= ∠0+439,3∠-36,9.2,65∠90= 2230∠24,7
2) U% = . 100 =

. 100 =67,9%

C2:

Từ phương trình máy phát cực ẩn  vẽ dồ thị vector.


Bài tập máy điện – chương 3: máy điện đồng bộ (Trương Nhật Tiến)

2

Từ đồ thị vector:

bỏ qua 

= 2230,2 (V)
U% = =

Bài 2 : Một động cơ đồng bộ ba pha cực ẩn 1270V, đấu tam giác, có điện kháng đồng bộ 2,6 Ω/
pha, điện trở phần ứng không đáng kể, bỏ qua các tổn hao, công suất vào là 820 kW, dịng kích
từ được điều chỉnh sao cho sức điện động bằng 1617 V. Tính :
1/ Góc momen ( góc tạo bởi U và E )
2/ Dịng điện dây.
Bài giải:
Tóm tắt:


3

Bài tập máy điện – chương 3: máy điện đồng bộ (Trương Nhật Tiến)

Đấu tam giác Upha = Udây
1) Dòng điện đầu vào U = E0 + I ( Rư + jXđb)


Bài tập máy điện – chương 3: máy điện đồng bộ (Trương Nhật Tiến)

4

Bài 3 : Một máy phát điện đồng bộ ba pha cực ẩn công suất 500 kVA; điện áp 2400V; bỏ qua
điện trở phần ứng; điện kháng đồng bộ là 4 Ω/ pha; đấu sao; tải có cos = 0,866 trễ. Tính :
1/ sức điện động pha của máy phát.

2/ phần trăm thay đổi điện áp.
Bài giải :
1) Dòng điện định mức Sđm = . Uđm . Iđm  = = 0,12(mA)
Sức điện động pha của máy phát. U = E0 – I ( Rư + jXđb)

Từ phương trình máy phát cực ẩn  vẽ dồ thị vector.

Từ đồ thị vector:

bỏ qua 

= 1460,8 (V)
2) Phần trăm thay đổi điện áp : U% = . 100 = . 100 = 5.7%


Bài tập máy điện – chương 3: máy điện đồng bộ (Trương Nhật Tiến)

5

Bài 4 : Một máy phát điện đồng bộ ba pha cực ẩn công suất 1250 kVA; điện áp 4160V; 2p =
10; 50Hz; điện trở phần ứng là 0.126Ω / pha; điện kháng đồng bộ là 3 Ω/ pha; đấu sao; tải có
cos= 0.8 trễ. Tính :
1/ sức điện động pha của máy phát.
2/ phần trăm thay đổi điện áp.
Bài giải :
1) Điện áp pha máy phát:
Dòng điện định mức
Sđm = . Uđm

. Iđm  = = = 0,173(mA)

= I.Xđb + U. sin
= I. Ru + U. cos
=
E0 = = 2405,6(V)
2) U% = =


Bài tập máy điện – chương 3: máy điện đồng bộ (Trương Nhật Tiến)

6

Bài 5 : Một máy phát điện đồng bộ ba pha cực ẩn công suất 1750 kVA; điện áp 2300V; bỏ qua
điện trở phần ứng; điện kháng đồng bộ là 2,65Ω / pha; đấu sao; tải có cos= 0,8 trễ. Tính :
1/ sức điện động pha của máy phát.
2/ phần trăm thay đổi điện áp.
Bài giải :
1) Dòng điện định mức Sđm = . Uđm . Iđm  = = = 0,43(mA)
Từ phương trình máy phát cực ẩn  vẽ dồ thị vector.

Từ đồ thị vector:

bỏ qua 

= 2230,2 (V)
U% = =


7

Bài tập máy điện – chương 3: máy điện đồng bộ (Trương Nhật Tiến)

Bài 6 : Một động cơ điện đồng bộ ba pha đấu sao (Y) có thơng số Pđm = 575kW, Uđm = 6000V;
hiệu suất = 0,95; cosđm = 1; f = 50Hz.
a) Tính mơmen quay định mức, dịng điện định mức.
b) Nếu mơmen cản chỉ đạt 75% Mđm thì cơng suất phản kháng tối đa động cơ có thể bù cho
mạng điện là bao nhiêu? Muốn đạt điều đó phải làm thế nào?
Bài giải :
a) Tốc độ quay roto n=n1 = = = 1000 v/phút
Dòng điện định mức : = = = 58,2(A)
Tốc độ góc định mức : = = 104,67 rad/s
Mô-men định mức = 5493 Nm
2) Công suất điện động cơ tiêu thụ :
Tổn hao công suất động cơ khi tải định mức :

Tổn hao công suất động cơ khi tải gần định mức gần như không đổi
Cơ năng động cơ phát ra mô-mem cản bằng 75% Mđm

Công suất tác dụng của động cơ điện nhận ở lưới điện
P1= Pcơ + P = 431 + 30 = 461kW
Cơng suất phản kháng động cơ điện có khả năng phát:
Qmax = = = 390kVar

Bài 7: Một máy phát điện đồng bộ ba pha cực ẩn công suất 40 kVA; điện áp 208V; bỏ qua điện
trở phần ứng; điện kháng đồng bộ là 0,45 Ω/ pha; đấu sao; tải có cos= 0,8 trễ. Tính :
1/ sức điện động pha của máy phát.
2/ phần trăm thay đổi điện áp.
Bài giải :

Bài tập máy điện – chương 3: máy điện đồng bộ (Trương Nhật Tiến)

8

1) Dòng điện định mức Sđm = . Uđm . Iđm  = = = 0,111(mA)

Từ đồ thị vector:

bỏ qua 

= 171.75 (V)
2) U% = =

Bài 8: Một máy phát điện đồng bộ ba pha cực ẩn đấu sao, Sđm= 10000kVA; Uđm = 6,3kV; f =
50Hz; cos = 0,8; số đôi cực p = 2; điện trở dây quấn stato R = 0,04 Ω; điện kháng đồng bộ Xđb =
1 Ω; tổn hao kích từ Pkt = 2% Pđm, tổn hao cơ, sắt từ Pcstf = 2,4% Pđm.
a) Tính tốc độ quay rơto, dịng điện định mức.
b) Tính cơng suất tác dụng và phản kháng máy phát ra.
c) Công suất động cơ sơ cấp kéo máy phát và hiệu suất máy phát.
Bài giải :
a) Tốc độ quay roto n=n1 = = = 1500 v/phút


9

Bài tập máy điện – chương 3: máy điện đồng bộ (Trương Nhật Tiến)
Dòng điện định mức : = = = 916,5(A)
b) Công suất tác dụng và phản kháng:
= 10. 103.0,8 = 8.103kW
Qđm = = 10. 103.0,6 = 8.103kVar

Tổn hao kích từ :

Pkt = 2% Pđm = 0,02. 8.103 = 160kW
Pst.cf = 2,4% Pđm = 0,024 . 8. 103 = 192kW
Tổn hao trên điện trở dây quấn phần ứng
= 100,8kW ( m=3)
Công suất động cơ sơ cấp :
P1 = Pđm + Pkt + Pst.cf + Pđ1 = 8000 + 160 + 192 + 100,8 = 8452,8kW
Hiệu suất máy phát =

= = 0,946

Bài 9: Hai máy phát điện đồng bộ làm việc song song cung cấp điện cho hai tải:
Tải 1: S1 = 5000 kVA; cos1 = 0,8
Tải 2: S2 = 3000 kVA; cos = 1.
Máy phát thứ nhất phát ra P1 = 4000 kW, Q1 = 2500 kVAr. Tính cơng suất máy phát thứ hai và
hệ số công suất mỗi máy phát.
Bài giải :
Công suất tác dụng của 2 tải:
Pt = + = 5000.0.8 + 3000.1 = 7000kW
Công suất phản kháng của 2 tải:
Qt = 1 + = 5000.0,6 + 3000.0 = 3000kVar
Công suất tác dụng của máy 2:
P2 = Pt – P1 = 7000 – 4000 = 3000 kW
Công suất phản kháng của máy 2:
Q2 = Qt – Q1 = 3000-2500 = 500 kVar
Hệ số công suất máy phát 1:
Cos = 0,848

Bài tập máy điện – chương 3: máy điện đồng bộ (Trương Nhật Tiến)

10

Hệ số công suất máy phát 2:
Cos = 0,986

Bài 10: Một máy phát điện đồng bộ ba pha cực ẩn, dây quấn stato nối sao, điện áp dây khơng tải
U0d = 398,4V.Khi dịng điện tải I = 6A, cos = 0,8 (>0) thì điện áp Ud = 380V. Thông số dây
quấn stato R = 0; điện kháng tản Xt 0,2 Ω.
a) Tính sức điện động pha của máy phát khi khơng tải.
b) Tính điện kháng đồng bộ Xđb và điện kháng Xư
Bài giải :
a) Khi không tải, dòng điện I = 0, điện áp ở cực máy bằng sđđ:
= = 230V
Theo đồ thị véc tơ điện áp máy cực ẩn:

= -

Điện kháng đồng bộ :
= = 2,68 Ω.
Điện kháng phần ứng :
Xu = Xđb – Xt = 2,68 – 0,2 = 2,48 Ω.

Bài 11: Máy phát đồng bộ cực từ ẩn ba pha Sđm = 20KVA, Uđm = 220V, cos= 0,85. Điện trở ở
đầu cực là không đáng kể, điện kháng đồng bộ là Xđb = 0,5Ω /pha. Nối Y, điện áp kích từ là
110VDC, dịng kích từ l 10A, PFe = 700W, Pma st, quạt gió… = 600W. Xác định:
1/ Sức điện động pha trên dây quấn phần ứng.
2/ Độ thay đổi điện áp %.
3/ Hiệu suất của máy phát ở chế độ định mức.

Bài tập máy điện – chương 3: máy điện đồng bộ (Trương Nhật Tiến)

11

Bài giải :
1) Dòng điện định mức :
= = = 52,49(A)
Sức điện động pha của máy phát. U = E0 – I ( Rư + jXđb) => E0 = 221,6V ; = 6,8
2) Phần trăm thay đổi điện áp : U% = . 100 = 0,07%
3)Công suất định mức
Pđm = = . 220. 52,49. 0,85 = 17001,2W
Công suất kích từ
Pkt= Ukt . Ikt = 110.110 = 12100W
Cơng suất động cơ sơ cấp :
P1 = Pđm + Pkt + PFE + Pma sát, gió….. = 17001,2 + 12100 + 700 + 600= 30401,2W
Hiệu suất máy phát = = = 0,6

Bài 12: Máy phát điện đồng bộ ba pha, Sđm = 110MVA, cosđm = 0,8, Uđm = 66KV, hiệu suất =
90%, nối Y, f = 60Hz, nđm = 360v/ ph.
1/ Số cực của máy phát.
2/ Công suất máy phát cấp cho tải.
3/ Tính dịng điện định mức của máy phát.
4/ Công suất cơ cần cung cấp cho máy phát.
5/ Moment cơ cần cung cấp cho máy phát.
Bài giải :
1) Tốc độ quay roto n=n1 = = = 360 v/phút  p=1  2p=2
2) Công suất máy phát cấp cho tải
Pđm =

= 110.106 .0,9.0,8 = 79,2 MKW
3) Dòng điện định mức:
= = = 962,3(A)
4) Công suất cơ cần cung cấp cho máy phát.
Hiệu suất =  P1 = = 88MKW
5) Moment cơ cần cung cấp cho máy phát


Bài tập máy điện – chương 3: máy điện đồng bộ (Trương Nhật Tiến)

12

Mcơ =9,55. = 9,55 . = 2,333 (MNm)
Bài 13: Một máy phát điện đồng bộ ba pha cực ẩn, có Sđm = 1500kVA, Uđm = 6000V; cosϕđm
= 0,8; dây quấn stato nối Y và có điện trở R = 0,45Ω; điện kháng đồng bộ Xđb = 6Ω.
a) Một tải có U = 6000V, cosϕ = 0,8 tiêu thụ dịng điện bằng định mức của máy phát. Tính dịng
điện, cơng suất tác dụng và cơng suất phản kháng của tải.
b) Nếu cắt tải cịn dịng kích từ vẫn giữ trị số như lúc có tải như trên thì điện áp đầu cực máy
phát bằng bao nhiêu?
Bài giải:
a) Dòng điện định mức:
= = = 144(A)
Dòng điện tải bằng dòng định mức máy phát → công suất của tải:
P = = 6000. 144.0,8 = 1200kW
Q = = 6000. 144.0,6 = 900kVar
b) Từ đồ thị vector

= I.Xđb + U. sin
= I. Ru + U. cos
=

E0 =


Bài tập máy điện – chương 3: máy điện đồng bộ (Trương Nhật Tiến)

13

= 4244V
Điện áp máy phát :
U = E0 = . 4244 = 7351V
Bài 14: Máy phát đồng bộ ba pha 25 kVA, 220 V, cung cấp công suất định mức cho tải có cos=
0,8 (trễ). Điện trở xoay chiều đo giữa hai đầu ra của cuộn dây ứng đấu sao là 0,2; điện kháng
đồng bộ là 0,6/pha, dịng kích từ là 9,3A từ nguồn 115V, tổn hao ma sát và quạt gió là 460 W, tổn
hao lõi thép là 610W.
1. Tính độ thay đổi điện áp lúc đầy tải.
2. Tính hiệu suất lúc đầy tải.

Bài làm :
1. Độ thay đổi điện áp lúc đầy tải :

Dòng điện định mứcư

(giả sử máy phát cực ẩn )Sức điện động của máy phát :
Từ phương trình máy phát cực ẩn  vẽ dồ thị vector.

Từ đồ thị vector:


Bài tập máy điện – chương 3: máy điện đồng bộ (Trương Nhật Tiến)

14

bỏ qua 

= 182.3 (V)
U% = =
2. Tính hiệu suất lúc đầy tải.

Cơng suất định mức:
Cơng suất kích từ :
Tổn hao dây đồng trong dây quấn phần ứng : = 2940W
Công suất động cơ sơ cấp : = 26,11kW
Hiệu suất lúc đầy tải H = .100% = 81,67%