Bài giảng Kỹ thuật điện điện tử - Chương 07: Máy điện một chiều

Nội dung text: Bài giảng Kỹ thuật điện điện tử - Chương 07: Máy điện một chiều

1. 234 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 7 7.4.2. CÁC PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG ÁP VÀ DÒNG: Khi máy phát kích từ song song mang tải, trên mạch phần ứng có thêm biến trở điều chỉnh thay đổi từ Rf Ikt Rkt thông kích thích, ta có các phương trình cân bằng áp và dòng như sau: Ru  Mạch phần ứng: Iu EVR.I (7.19) + - n öö E EK n  (7.20) It Ekt Vt + -  Mạch phần cảm và phụ tải: Rt V R .I (R R ).I (7.21) HÌNH H7.23 ttaûitfktkt  Phương trình cân bằng dòng: (7.22) IIIötkt Dòng điện Ikt tạo ra từ thông kích thích kt. 7.4.3. CÁC ĐẶC TUYẾN MÁY PHÁT KÍCH TỪ SONG SONG: 7.4.3.1. ĐẶC TUYẾN KHÔNG TẢI: Đặc tuyến không tải mô tả quan hệ giữa sức điện động E sinh ra trên hai đầu phần ứng với dòng điện kích thích Ikt , có dạng tương tự như đặc tuyến không tải của máy phát kích từ độc lập. 7.4.3.2. ĐẶC TUYẾN TẢI HAY ĐẶC TUYẾN NGÒAI: Tương tự như đặc tuyến tải của V máy phát kích từ độc lập, đặc tuyến tải B E (hay đặc tuyến ngòai) của máy phát C kích từ song song là đồ thị mô tả quan D hệ giữa áp Vt trên hai đầu tải theo dòng điện I qua tải. M t V Ý nghĩa của các thành phần gây N sự thay đổi điện áp khi mang tải của máy phát kích từ song song. BC: độ giảm áp sinh ra do Rư.Iư. V’ CD: độ giảm áp sinh ra do phản O ứng phần ứng. DM : độ giảm áp sinh ra do dòng điện kích thích Ikt bị giảm thấp. P It In Các giá trị dòng điện đặc biệt đo I được trên đặc tính ngòai Im In: dòng điện ngắn mạch của máy phát. HÌNH H7.24: Đặc tuyến ngòai máy phát kích từ song song. Im: giá trị dòng điện tải cực đại. Đặc tính tải của máy phát kích từ song song được xây dựng qua thí nghiệm . Đầu tiên khi chưa đóng tải vào máy phát; duy trì tốc độ động cơ sơ cấp không đổi và bằng giá trị chọn trước (n = hằng số); điều chỉnh thay đổi giá trị biến trở Rkt cho đến khi sức điện động E trên hai đầu phần ứng bằng giá trị chọn trước, sau đó duy trì và không thay đổi biến trở Rkt (duy trì từ thông kt không đổi). Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
2. 236 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 7 Mạch điện đấu nối với tải của máy phát kích từ nối tiếp (xem hình H7.25) có dạng giống như mạch điện không tải của máy phát kích từ song song. Do đó muốn hình thành điện áp cho máy phát kích từ nối tiếp, chúng ta cũng phải trải qua quá trình tự kích; và thỏa các điều kiện tự kích (như vừa trình bày trong mục điều kiện tự kích của máy phát kích từ song song). Muốn xác định quan hệ E = f (Ikt) của máy phát kích từ nối tiếp, chúng ta phải tiến hành thí nghiệm máy phát trong điều kiện kích từ độc lập. 7.5.1. PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG ÁP: n Trong hình H7.25, ta có: R Ru Rn : điện trở của dây quấn kích thích nối tiếp. Rư : điện trở của dây quấn phần ứng. Iu = It = Ikt + E - n Phương trình cân bằng áp bao gồm: EV(RR).I (5.26) Rt tnöt Với: II I (5.27) + Vt - tktö HÌNH H7.25 và: (5.28) EK n Ekt 7.5.2. ĐẶC TÍNH NGÒAI : Muốn xây dựng đặc tính ngòai của máy phát kích từ song song bằng thực nghiệm, chúng ta tiến hành tuần tự các bước sau: Thực hiện mạch điện như hình H7.25, điều chỉnh giá trị điện trở tải có giá trị tối đa; dùng động cơ sơ cấp quay phần ứng đến tốc độ n (tương ứng giá trị định trước). Xác định điện áp Edư tạo bởi từ trường dư. Vt Giảm dần tải để đạt được A giá trị điện trở tới hạn thực hiện quá Vtm trình tự kích, khi sức điện động E sinh ra trên phần ứng và hình thành điện áp Vt trên tải, ta tiến hành điều chỉnh thay đổi điện trở tải và ghi nhận các cặp giá trị (Vt, It ) để xây dựng đặc tính ngòai cho máy phát. Đặc tuyến ngòai của máy phát P Vt = Rt.It kích từ nối tiếp được trình bày trong hình H7.26; chúng ta có thể chia đặc tuyến này thành hai khu vực.  KHU VỰC 1: đọan AB có B dạng gần giống như đặc tuyến không tải, được gọi là đọan tăng áp. Edæ C  KHU VỰC 2: đọan AC , điện áp V giảm nhanh trong khi dòng Im t I điện qua tải tăng rất chậm, đọan AC In được gọi là đọan ổn định dòng của máy phát hay có thể nói máy phát dòng điện không đổi. HÌNH H7.26: Đặc tuyến ngòai máy phát kích từ nối tiếp. Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
3. 238 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 7 ktn kts kts Ikt Ikt I u = Ikt e e + - + - n n + + I u Ikt Ikt It = Ikt n It V + - + - HÇNH H7.27 a HÇNH H7.27 b R taíi ktn  Trong hình H7.28, trình bày sơ đồ nối dây của kts máy phát kích từ hổn hợp mắc rẽ dài (phần ứng đấu nối tiếp với dây quấn kích thích nối tiếp, dây quấn Ikt kích thích song song đấu song song với hệ thống phần ứng và dây quấn kích thích nối tiếp). Trong hình H7.28a, chúng ta có sơ đồ đấu dây e theo dạng kích từ hổn hợp trừ. + - Trong hình H7.28b trình bày sơ đồ đấu dây theo n dạng kích từ hổn hợp cộng. Tại trạng thái không tải, + do dòng điện kích thích có giá trị nhỏ nên ảnh hưởng khử từ hay trợ từ giữa dây quấn kích thích song song I u và dây quấn kích thích nối tiếp chưa rõ ràng. Trong trạng thái không tải, từ thông kích thích tạo bởi dây quấn kích từ song song tác động chủ yếu. Tác động của từ thông kích thích nối tiếp chủ yếu chỉ tác động Ikt mạnh khi máy phát mang tải. Vt + - It = Ikt n R taíi t I HÇNH H7.27 c Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
4. 240 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 7 Với máy phát kích từ hổn hợp mắc rẽ Rf dài, mạch tương đương (hình H7.30); các Ikt Rkt phương trình cân bằng áp và dòng được Rn trình bày như sau, trong đó : Ru Rf : điện trở dây quấn kích thích song song. Iu + - Rkt: biến trở ngoài dùng điều chỉnh dòng E n kích thích song song. Rn : điện trở dây quấn kích thích nối tiếp. It Rư : điện trở dây quấn phần ứng. Rt kts : Từ thông kích thích do dây quấn kích thích song song tạo ra. + Vt - ktn : Từ thông kích thích do dây quấn kích HÌNH H7.30: Máy phát kích từ hổn hợp mắc rẽ dài. thích nối tiếp tạo ra. Ta có: (7.33) EV Rönö R.I (7.34) VRR.IR.I fktkttaûitaûi (7.35) EK.(  Ektsktn ).n (7.36) IIIökttaûi 7.6.2. ĐẶC TÍNH NGÒAI CỦA MÁY PHÁT KÍCH TỪ HỔN HỢP: Tùy thuộc vào dạng kích từ hổn hợp cộng hay trừ, dạng đặc tuyến ngòai của máy phát thay đổi rất nhiều. Trong hình H7.31, chúng ta so sánh đặc tuyến ngòai của máy phát kích từ song song với máy phát kích từ hổn hợp cộng và trừ. Đường 1: Đặc tính ngoài của máy phát điện kích thích song song. Đường 2: Đặc tính ngoài của máy phát điện kích thích hổn hợp cộng thiếu. Đường 3: Đặc tính ngoài của máy phát điện kích thích hổn hợp cộng vừa. Đường 4: Đặc tính ngoài của máy phát điện kích thích hổn hợp cộng thừa. Đường 5: Đặc tính ngoài của máy phát điện kích thích hổn hợp trừ. HÌNH H7.31: Đặc tính ngòai của máy phát điện. Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
5. 242 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 7 7.8. ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP : 7.8.1. PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG DÒNG, ÁP: Tương tự như máy phát B; (kt) điện kích từ độc lập, phần cảm và + phần ứng của động cơ một chiều + Vkt - kích từ độc lập được cung cấp Ikt bằng các nguồn áp một chiều riêng Ukt Ikt Rf biệt. Mạch điện tương đương của động cơ một chiều kích từ độc lập + Iæ Ræ được trình bày trong hình H7.33. M Từ đó suy ra các phương trình cân n Iæ + - bằng dòng và áp như sau, trong đó: E R : là điện trở của dây quấn kích + - f Iæ V thích (phần cảm). E = KE.kt.n Rư : điện trở dây quấn phần ứng. - n : tốc độ quay của rotor (tốc độ U quay của động cơ). + - kt : từ thông kích thích tạo bởi dây HÌNH H7.33: Mạch tương đương động cơ DC kích từ độc lập. quấn phần cảm và dòng điện kích thích Ikt. (7.37) VR.Ikt f kt (7.38) EK n Ekt (7.39) VER.I öö 7.8.2. PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG – HIỆU SUẤT: Từ phương trình cân bằng áp trên mạch phần ứng, quan hệ (7.39); nhân hai vế cho giá trị dòng điện Iư , ta có: 2 (7.40) V.Iöööö E.I R .I Đặt: (7.41) PE.Iñieäntöø ö Pđiện từ : công suất điện từ tiêu thụ trên phần ứng. V.Iư : công suất điện cung cấp từ nguồn cho phần ứng. 2 Rư.Iư : công suất nhiệt tiêu thụ trên điện trở Rư phần ứng. Tóm lại trên phần ứng chúng ta có phương trình cân bằng năng lượng như sau: PV.Iñieän öùng ö 2 PR.Ijöùng ö ö (7.42) PPPñieän öùng ñieäntöø j öùng Vì động cơ thuộc dạng kích từ độc lập, điện năng cung cấp cho động cơ lấy từ hai nguồn khác nhau, do đó tổng điện năng cấp cho động cơ gồm điện năng cấp cho phần ứng phần cảm. Điện năng cấp vào phần cảm chính là tổn hao trên điện trở dây quấn phần cảm Rf. Ta có: 2 (7.43) PPV.IR.Iñieän caûm j caûm kt kt f f Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
6. 244 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 7 7.8.2. ĐẶC TÍNH TỐC ĐỘ : Đặc tính tốc độ của động cơ là đồ thị mô tả quan hệ giữa tốc độ quay n của động cơ với dòng điện Iư qua mạch phần ứng. Đặc tính tốc độ được xây dựng bằng cách khử E trong các quan hệ (7.38) và (7.39); ta có: VR.I n öö (7.44) K.Ekt Ta có thể ghi lại theo dạng sau: R V n.I ö (7.45) K.ö K. Ekt Ekt Đồ thị của đặc tính tốc độ có dạng đường thẳng yAxB , A0vaø B0. n Âiãøm khäng taíi lyï tæåìng d Đặc tuyến này đi qua hai điểm đặc biệt. c Âiãøm âënh mæïc  Giao điểm của đồ thị với trục hòanh (trục dòng điện Iư): V Khi n= 0 , ta có I ; tại vị trí này no b ö Rö nâm Âiãøm khåíi âäüng động cơ không quay (n = 0) nhưng vẫn có dòng điện qua mạch phần ứng. Điểm làm việc này tương ứng với điểm a khởi động động cơ, dòng điện tính được Iâm Iæ gọi là dòng điện mở máy trực tiếp của Inm động cơ qua phần ứng hay dòng điện ngắn HÌNH H7.35: Đặc tính tốc độ động cơ DC kích từ độc lập. mạch phần ứng tại thời điểm khởi động (mở máy). Ta có quan hệ sau: V II (7.46) önkhôûi ñoäng m Rö  Giao điểm của đồ thị với trục tung (trục tốc độ n): Khi Iư = 0, ta có tốc độ : V nn (7.47) khoâng taûi o K.Ekt Muốn hiểu được ý nghĩa vật lý giao điểm của đồ thị với trục tung, chúng ta quan sát đặc tính tốc độ động cơ trong hình H7.35. Tại thời điểm bắt đầu khởi động động cơ (điểm a); dòng mở máy (hay khởi động trực tiếp) qua phần ứng có giá trị là In ; động cơ tăng dần tốc độ từ giá trị 0. Khi rotor đã quay: tốc độ động cơ tăng dần, trong khi dòng qua phần ứng giảm dần (quan sát đọan ab trên hình H7.35). Tại chế độ không tải, động cơ không mang tải trên trục, tốc độ động cơ tiếp tục tăng và dòng điện qua phần ứng giảm thấp hơn giá trị định mức , điểm làm việc trên đọan cd. Tóm lại , tại chế độ không tải điểm làm việc của động cơ trên đặc tính tốc độ nằm gần vị trí d. Tuy nhiên, tại chế độ không tải điện làm việc của động cơ không thể ở đúng vị trí d, vì tại đây dòng điện qua mạch phần ứng là Iư = 0 (không có dòng điện qua các thanh dẫn phần ứng) như vậy không hình thành lực điện từ để tạo momen quay rotor. Thực sự động cơ chỉ có thể tiến về vùng cận của điểm d trong qúa trình họat động không tải; do lý do này điểm d được gọi là điểm không tải lý tưởng; tốc độ động cơ tại d là no được gọi là tốc độ không tải lý tưởng. Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
7. 246 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 7 7.9.1. PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG DÒNG, ÁP: Các phương trình cân bằng dòng và áp xây dựng từ mạch tương đương của động cơ DC kích từ song song ghi nhận như sau: (7.54) VRR.I fktkt (7.56) VER.I öö Trong đó EK n Ekt (7.57) IIInökt Dòng là dòng từ nguồn cấp đến động cơ . In Đối với mạch kích thích khi không cần điều chỉnh thay đổi tốc độ động cơ bằng cách thay đổi từ thông kích thích, ta chỉnh cho Rkt = 0, không đấu nối tiếp điện trở ngoải với mạch phần cảm. 7.9.2. PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG – HIỆU SUẤT: Từ phương trình cân bằng áp của mạch phần ứng, nhân hai vế của quan hệ (7.54) cho dòng Iư , ta có: 2 V.Iöööö E.I R .I Từ (7.57) suy ra: 2 (7.58) V. Inktö I E.I R öö .I Hay 2 (7.59) V.Inööökt E.I R .I V.I Cần chú ý đến ý nghĩa của các tích số trong quan hệ (7.59). Công suất điện cấp đến động cơ: (7.60) PP1ñieänn V.I Công suất điện từ, công suất cơ đưa ra trục động cơ nhưng chưa trừ ma sát cơ, quạt gió và tổn hao thép. (7.61) PPñt ñieäntöø E.I ö Tổn hao trên dây quấn phần ứng do tác dụng Joule, tổn hao đồng trên phân ứng: 2 (7.62) PR.Ijöùng ö ö Tổn hao trên mạch kích thích: 2 (7.63) Pjkt V.I kt R f R kt .I kt PP V.I PE.I PP 1ñieänn ñieäntöø ö 2côra Giản đồ năng lượng trình bày phân bố các thành phần công suất trong động cơ DC kích từ song song Pmq theùp mô tả trong hình H7.37. PR.I 2 MA SAÙT CÔ + QUAÏT GIOÙ 2 jöùng ö ö + TOÅN HAO THEÙP Pjkt V.I kt R f R kt .I kt TOÅN HAO ÑOÀNG ÖÙNG TOÅN HAO TREÂN MAÏCH KÍCH THÍCH HÌNH H7.37 : Giản đồ phân bố năng lượng động cơ DC kích từ song song Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
8. 248 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 7 CÂU b: Sức phản điện E Sức phản điện trên phần ứng lúc tải định mức: EU dm R.I u u 240 0 , 4 60 216 V CÂU c: Tổn hao ma sát cơ quạt gió và tổn hao thép Công suất điện từ lúc tải định mức. PEIñt ö 216 60 12960 W Tổn hao ma sát cơ và thép: PPPmq theùp ñt ñm 12960 12000 960 W CÂU d: Momen điện từ và momen cơ Momen điện từ lúc tải định mức. P 12960 M,. 9 55 dt 9 ,. 55 123 ,Nm 768 dt 1000 ndm Momen cơ ra trên trục lúc tải định mức. P 12000 M,. 955 dm 955 ,. 1146 ,Nm co 1000 ndm THÍ DỤ 7.6: Cho động cơ một chiều kích từ song song có các thông số định mức như sau: Công suất định mức: Pđm = 5,5 kW Áp định mức: Vđm = 240 V Dòng vào định mức: Iđm = 26 A Tốc độ định mức: ndm = 1500 vòng/phút Điện trở dây quấn phấn ứng: Rư = 0,4 Ω. Điện trở dây quấn phấn cảm: Rf = 240 Ω. a./ Tính phần trăm hiệu suất động cơ lúc đầy tải (tải định mức). b./ Dòng điện mở máy qua phần ứng và qua dây nguồn. c./ Giả sử mạch từ không bảo hòa, tìm tốc độ không tải lý tưởng của động cơ. d./ Khi không điều chỉnh thay đổi kích thích và giảm thấp tải trên trục động cơ, biết công suất điện từ là 2500 W , tính sức phản điện trên phần ứng suy ra tốc độ quay của động cơ tại lúc này. e./ Bây giờ giả sử động cơ mang tải với dòng từ nguồn cấp vào động cơ có giá trị bằng nửa giá trị định mức; tìm tốc độ quay và momen điện từ của động cơ. GIẢI CÂU a: Phầm trăm hiệu suất của động cơ lúc đầy tải Công suất điện cấp vào động cơ lúc tải định mức (hay đầy tải): PV.I1 dm dm 240 26 6240 W Pñm 5500 Phần trăm hiệu suất của động cơ:  %, 100 100 88 14 % 6240 P1 CÂU b: Dòng mở máy qua phần ứng V 240 Áp dụng quan hệ (7.46), ta có: ñm I600Amm öùng R0,4ö Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
9. 250 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 7 7.10. ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ NỐI TIẾP : 7.10.1. PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG DÒNG, ÁP VÀ NĂNG LƯỢNG: Với động cơ DC kích từ nối tiếp phần cảm và phần ứng của động cơ một chiều kích từ nối tiếp được đấu nối tiếp với nhau. Sơ đồ mạch tương đương của động cơ một chiều kích từ nối tiếp được trình bày trong hình H7.38. Từ mạch điện tương đương ta xây dựng các phương HÌNH H7.38 trình cân bằng áp của động cơ như sau: (7.66) VE Rönö R.I Vì dây quấn phần cảm nối tiếp với phần ứng nên dòng điện qua phần ứng cũng chính là dòng kích thích. (7.67) IIökt Trong đó: Rn : là điện trở của dây quấn kích thích nối tiếp. Rư : điện trở dây quấn phần ứng. n : tốc độ quay của rotor (tốc độ quay của động cơ). kt : từ thông kích thích tạo bởi dây quấn phần cảm và dòng điện kích thích Ikt. Vì từ thông kích thích của động cơ kích từ nối tiếp được tạo bởi dòng điện phần ứng. Như vậy, khi động cơ mang tải dòng phần ứng thay đổi tác động trực tiếp lên từ thông kích thích và ảnh hưởng đến tốc độ quay. 7.10.2. GIẢN ĐỒ NĂNG LƯỢNG – HIỆU SUẤT: Tính tóan tương tự như các trường hợp trên, ta có: 2 (7.69) V.Iööönö E.I R R .I Suy ra: Công suất điện cấp đến động cơ: (7.70) PP1ñieänö V.I Công suất điện từ, công suất cơ đưa ra trục động cơ nhưng chưa trừ ma sát cơ, quạt gió và tổn hao thép. (7.71) PPñt ñieäntöø E.I ö Tổn hao trên dây quấn phần ứng do tác dụng Joule, tổn hao đồng trên phân ứng: 2 (7.72) PR.Ijöùng ö ö Tổn hao trên mạch kích thích: 2 (7.73) PR.Ijkt n ö Căn cứ vào các quan hệ vừa xác định PP V.I PE.I PP chúng ta xây dựng giản đồ 1ñieänö ñieäntöø ö 2côra phân bố năng lượng trình bày trong hình H7.39. Biểu thức tính hiệu suất xác định P tương tự theo các quan hệ mq theùp (7.64) và (7.65). PR.I 2 jöùng ö ö PR.I 2 jkt n ö HÌNH H7.39 : Giản đồ phân bố năng lượng động cơ DC kích từ nối tiếp Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
10. 252 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 7 THÍ DỤ 7.7 : Cho động cơ DC kích từ nối tiếp có các thông số định mức như sau: Điện áp định mức : Vđm = 220 V. Dòng điện định mức : Iđm = 86 A. Điện trở dây quấn phần ứng: Rư = 0,2 . Điện trở dây quấn kích thích nối tiếp : Rn = 0,1 . Công suất định mức của động cơ : Pđm = 16 kW. Tốc độ quay định mức của động cơ : nđm = 600 vòng/phút. a./ Tình dòng điện khởi động trực tiếp. b./ Tình điện trở Rmm cần nối tiếp với động cơ để giảm dòng điện khởi động đến giá trị bằng 2.Iđm. c./ Khi động cơ mang tải, nếu mạch điện vẫn còn đấu nối với điện trở Rmm, xác định tốc độ quay của động cơ khi dòng qua động cơ đạt giá trị bằng định mức. GIẢI a./ Dòng điện khởi động trực tiếp của động cơ: V 220 Từ quan hệ (7.77), suy ra: Imm tröïctieáp I nm 733,3 A RRön 0,20,1 b./ Giá trị Rmm để giảm dòng khởi động: Khi nối tiếp điện trở Rmm với động cơ, dòng điện khởi động của động cơ được xác định theo quan hệ sau: V Imm RRRönmm Suy ra: V 220 Rmm RRö n  0,2 0,1 1,279 0,3 0,979 0,98 I2 86 mm c./ Giá trị tốc độ khi động cơ mang tải với dòng bằng Iđm và động cơ nối tiếp Rmm: Ta khảo sát các trạng thái sau:  TRANG THÁI 1: Khi động cơ không đấu nối tiếp với điện trở Rmm và mang tải đúng định mức (dòng điện Iđm = 86A), tốc độ quay lúc đó bằng giá trị định mức nđm = 600 vòng/phút.  TRANG THÁI 2: Khi động cơ đấu nối tiếp với điện trở Rmm và dòng tải bằng giá trị định mức, tốc độ quay tại trạng thái này là n. Vì dòng điện kích thích trong hai trạng thái này cùng giá trị, nên từ thông kích thích tại hai trạng thái này bằng nhau. Xem như mạch từ chưa bảo hòa, lập tỉ số hai giá trị tốc độ: V(RR).I V(RR R).I önñm và önmmñm nñm n K.Ekt K.Ekt Suy ra: VRRR.I 220 0,2 0,1 0,98 .86 n önmmñm 109,92 n 194,2 ñm V Rönñm R .I 220 0,2 0,1 .86 600.109,92 n  339,6 340 voøng / phuùt. 194,2 Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
11. 254 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 7 BÀI TẬP CHƯƠNG 6 BÀI TẬP 6.1 Cho máy phát đồng bộ 3 pha : 100 kVA, 1100 V, 50 Hz đấu Y được thử nghiệm và có kết quả như sau: THỬ KHÔNG TẢI : ; l12,5Akt E420Vdaây THỬ NGẮN MẠCH : ; l12,5Akt IIndm ĐIỆN TRỞ XOAY CHIỀU ĐO GIỮA 2 ĐẦU RA : 0, 9  ; a./ Tổng trở đồng bộ của mỗi pha. b./ Tính phần trăm độ thay đổi điện áp khi máy phát công suất định mức cho tải có hệ số công suất lần lượt bằng : 0,8 trễ ; 0,8 sớm . ĐÁP SỐ: a./ 1200 vòng/phút b./ s = 0,03 BÀI TẬP 6.2 Khi dòng kích từ 10 A qua dây quấn kích thích của máy phát đồng bộ 3 pha, dòng ngắn mạch qua dây quấn phần ứng là 150 A . Với dòng kích từ này sẽ tạo ra sức điện động dây 720 V lúc vận hành máy phát không tải. Biết điện trở dây quấn stator không đáng kể Xác định độ thay đổi điện áp khi máy phát áp định mức và dòng qua tải là 60 A . ĐÁP SỐ: a./ 1767,6 vòng/phút b./ 14317 W c./ 77,35 Nm BÀI TẬP 6.3 Cho động cơ không đồng bộ 3 pha: 100 kVA; 230 V ; đấu Y có điện kháng đồng bộ là 1,2  / pha và điện trở dây quấn phần ứng là 0,5  / pha . a./ Tính phần trăm thay đổi điện áp khi máy phát công suất định mức cho tải có HSCS = 0,8 trễ. b./ Tính lại V% khi máy phát cấp áp định mức và có hệ số tải Kt = 0,8 , tải có HSCS = 0,707 trễ. ĐÁP SỐ: a./ 81978 W b./ 7378 W c./ 77478 W BÀI TẬP 6.4 Cho máy phát đồng bộ 3 pha: 40 hp; 8 cực, 60 Hz, 2300 V (áp dây) vận hành 80 % tải định mức tại điện áp thấp hơn định mức 6 %. Hiệu suất và hệ số công suất của động cơ trong trạng thái này lần lượt là 85% và 90%. Tổn hao ma sát cơ và quạt gió là 1011 W , tổn hao đồng rotor là 969 W, tổn hao đồng stator là 1559 W. Xác định: a./ Công suất cơ trên trục. b./ Tốc độ động cơ. c./ Momen cơ ra d. Hệ số trượt. e./ Dòng dây từ nguồn cấp vào động cơ. f./ Tổn hao thép. BÀI TẬP 5.5 Cho động cơ không đồng bộ 3 pha: 5 hp, 4 cực, 60 Hz, 115 V (áp dây) hoạt động tại áp định mức, tần số định mức và hệ số tải là 125 % ; động cơ có hiệu suất là 85,4% . Tổn hao đồng stator, tổn hao đồng rotor và tổn hao thép lần lượt là : 223,2 W ; 153 W và 114,8 W . Xác định: a./ Tốc độ động cơ. b./ Momen ra trên trục. c./ Momen sinh ra do ma sát cơ, quạt gió. BÀI TẬP 5.6 Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009