Bài tập bộ môn máy điện - máy điện không đồng bộ 3 pha

CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP BỘ MÔN MÁY ĐIỆN

SVTH: Vương Văn Hùng Trường :CĐ- KT-KT-CN II

Trang-1

PHẦN A : MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA

TÓM TẮT SƠ LƯỢC VỀ LÝ THUYẾT:

I. QUAN HỆ ĐIỆN TỪ:

1) Phương trình điện áp khi Rotor đứng yên:( n = o , s = 1 ) :

¾ Sức điện động pha dây quấn Stator:

1 44 1 1 1 max Ε = 4, xΝ xf xΚdq xφ

¾ Sức điện động pha dây quấn rotor:

2 44 2 2 2 max Ε = 4, xΝ xf xΚdq xφ

Với f2 = s.f = f

¾ Hệ số quy đổi dòng điện :

1

2

2 2 .2

1 1 .1

Ι

Ι = Ν Κ

Ν Κ

Κ =

dq

dq

i

m x x

m x x

¾ Hệ số quy đổi dòng điện :

2

1

2 .2

1 .1

Ε

Ε = Ν Κ

Ν Κ

ΚΕ =

dq

dq

x

x

¾ Dòng điện Rotor quy đổi về Stator:

1

2

2 = Ι

Κ

Ι Ι′ =

i

¾ Sức điện động Rotor quy đổi về Stator:

Ε2 = Κ Ε2 = Ε1 ′ Ε x

¾ Điện trở roto quy đổi về stator:

2 2 R′ = ΚΕ xΚi xR

¾ Điện kháng roto quy đổi về stator:

CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP BỘ MÔN MÁY ĐIỆN

SVTH: Vương Văn Hùng Trường :CĐ- KT-KT-CN II

Trang-2

2 2 X ′ = ΚΕ xΚi xX

¾ Dòng điện Rotor lúc đứng yên :

2

2

2

2

2

2

R + X

Ε Ι =

2) Phương trình điện áp khi rotor quay ( n ≠ 0...,0 < s < 1 ):

¾ Sức điện động pha dây quấn Stator:

1 44 1 1 1 max Ε = 4, xΝ xf xΚ dq xφ

¾ Sức điện động pha dây quấn rotor:

2. 2 2 2 max 2 Ε S = 4,44xΝ xs. f xΚ dq xφ = sxΕ

Với f2.S = s.f2

¾ Dòng điện Rotor lúc quay :

( )2

2

2

2

2

2

2.

2

2

2.

2

R SxX

Sx

R X S

S

+

Ε =

+

Ε Ι =

¾

3)

II. CÔNG SUẤT TRONG ĐỘNG CƠ ĐIỆN KĐB BA PHA:

1) Cấu trúc về công suất trong đcơ điện KĐB 3 pha:

ΔΡCU .1 ΔΡfe ΔΡCU.2 ΔΡCO.MS.F

Ρ.1 Ρ2

Ρ.1DT Ρ CO

CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP BỘ MÔN MÁY ĐIỆN

SVTH: Vương Văn Hùng Trường :CĐ- KT-KT-CN II

Trang-3

2) Các công thức cơ bản :

¾ Công suất điện tiêu thụ của động cơ :

Ρ1 = 3xU1. f xΙ1. f xCosϕ = 3xU1d xΙ1d xCosϕ

¾ Công suất phản kháng của động cơ:

Q = 3xU1. f xΙ1. f xSinϕ = 3xU1d xΙ1d xSinϕ

¾ Tổn hao đồng dây quấn Stator:

2

.1 3 1 2 ΔΡ = xR xΙ CU

¾ Tổn hao đồng dây quấn Rotor:

2

2 2

2 ΔΡ .2 = 3xR2 xΙ 2 = 3xR′ xΙ′ CU

¾ Tổn hao sắt từ :

2

1 3 fe O ΔΡ = xR xΙ

¾ Công suất điện từ :

Ρdt = Ρ1 − ΔΡCU .1 − ΔΡfe = Ρ2 + ΔΡCU .2 + ΔΡCO.MSF

Hoặc :

S

CU

dt

ΔΡ .2 Ρ = với S : là hệ số trượt.

¾ Công suất phần cơ của đcơ:

ΡCO = Ρdt − ΔΡCU = − S Ρdt (1 ) .2

¾ Công suất cơ có ích ( công suất định mức ) của đcơ:

Ρdm = Ρ2 = Ρ1 − ΔΡ = Ρdt − ΔΡCU .2 − ΔΡCO.MSF

Hoặc 2 2 Ρ = ΩxM

Với :

60

2π.n Ω = là tốc độ góc quay của Rotor

CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP BỘ MÔN MÁY ĐIỆN

SVTH: Vương Văn Hùng Trường :CĐ- KT-KT-CN II

Trang-4

M2 là moment quay , moment định mức của đcơ.

¾ Hiệu suất của động cơ:

1

2

Ρ

Ρ

η =

¾ Hệ số tải :

dm

tai

tai Ι

Ι Κ =

O tai n Ρ + Ρ + Κ xΡ

Ρ

⇒ =

2

2 η

Với ΡO = ΔΡfe + ΔΡCO.MSF là tổn hao không tải.

Ρn = ΔΡCU .1 + ΔΡCU .2

BÀI TẬP

Bài 1:

Một động cơ không đồng bộ 3 pha quay với tốc độ: n = 860

vòng/phút.được nối vào nguồn điện có f = 60 HZ, 2p = 8. Tính hệ số trượt , tần số

dòng điện của Roto, tốc độ trượt của động cơ.

HD:

¾ Tốc độ quay của từ trường ( tốc độ đồng bộ ):

900( / ) 4

60 60 60

1 vong phut x

p

f n = = =

¾ Hệ số trượt :

0,044

900

900 860

1

1 = − = − = n

n n

s

¾ Tần số dòng điện của Roto lúc quay:

HZ f Sxf 0,044x60 2,64 2 = = =

CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP BỘ MÔN MÁY ĐIỆN

SVTH: Vương Văn Hùng Trường :CĐ- KT-KT-CN II

Trang-5

¾ Tốc độ trượt của ĐC:

900 960 40( / ) 2 1 n = n − n = − = vong phut

------------------------------------------------------------------------------

Bài 2:

Một đcơ KĐB 3 pha Roto dây quấn được nối vào nguồn có:Ud = 220V,

f= 50HZ , 2p = 4, Stator đấu tam giác. Khi Roto quay n= 1425vòng/phút, Tính hệ

số trượt, f2 , E2 lúc quay và lúc đứng yên. Biết 0 1

0

2 Ν = 40 Ν , Κ dq1 = Κdq2 ,cho

rằng Ε1 ≈ U1 f = 220V .

HD:

¾ Tốc độ từ trường:

1500( / ) 2

60 60 50

1 vong phut x

p

f n = = =

¾ Hệ số trượt:

0,05

1500

1500 1425

1

1 = − = − = n

n n

s

¾ Tần số dòng điện lúc quay:

HZ f Sxf 0,05x50 2,5 2 = = =

¾ Hệ số quy đổi sức điện động:

2,5

40

100

2

1

2 2

1 1 = = Ν

Ν = Ν Κ

Ν Κ

Κ =

dq

dq

e x

x

¾ Sức điện động pha roto lúc đứng yên:

V

U

E

E

U

E

E

e

f f

e 88

2,5

1 220

2

2

1

2

1 = = Κ

Κ = ≈ ⇒ =

¾ Sức điện động pha roto lúc quay:

Ε2S = SxΕ2 = 0,05x88 = 4,4V

CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP BỘ MÔN MÁY ĐIỆN

SVTH: Vương Văn Hùng Trường :CĐ- KT-KT-CN II

Trang-6

Bài 3 :

Một đcơ KĐB 3 pha Roto dây quấn có N1= 96 vòng. N2= 80 vòng,

Κdq1 = 0,94 , Κ dq2 = 0,957 , = HΖ f 50 , φ max = 0,02wb , tốc độ đồng bộ n1 = 1000

vòng/phút.

a/ Tính sức điện động pha cảm ứng của dây quấy roto và stator ( E1 , E2 )

lúc quay với tốc độ n = 950 vòng/phút, và lúc đứng yên.

b/ Tính tần số dòng điện roto trong 2 trường hợp trên.

c/ Tính dòng điện roto trong 2 trường hợp trên , Biết R2 = 0,06Ω ,

X 2 = 0,1Ω .

HD:

a/

¾ Sức điện động pha cảm ứng của dây quấn stator:

E1 = 4,44xΝ1 xfxΚdq1 xφ max = 4,44x96x50x0,94x0,02 = 400V

¾ Sức điện động pha cảm ứng của dây quấn Roto lúc đứng yên:

E2 = 4,44xΝ2 xfxΚdq2 xφ max = 4,44x80x50x0,957x0,02 = 340V

¾ Hệ số trượt:

0,05

1000

1000 950

1

1 = − = − = n

n n

s

¾ Sức điện động pha cảm ứng của dây quấn Roto lúc quay:

0,05 340 17( ) E2S = SxE2 = x = V

b/

Vì lúc đứng yên n = 0 ⇒ S = 1

Nên: HZ f Sxf f 50 2 = = =

¾ Tần số dòng điện lúc quay:

HZ f Sxf 0,05x50 2,5 2 = = =

CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP BỘ MÔN MÁY ĐIỆN

SVTH: Vương Văn Hùng Trường :CĐ- KT-KT-CN II

Trang-7

c/

¾ Dòng điện roto lúc đứng yên:

A

R X

E 2915

0,06 0,1

340

2 2 2

2

2

2

2

2 =

+

=

+

Ι =

¾ Dòng điện roto lúc quay:

A

R SxX x

SxE

R X

E

S

S 282

0,06 (0,05 0,1)

17

( )

2 2 2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2 =

+

=

+

=

+

Ι =

-------------------------------------------------------------------------------

Bài 4 :

Một đcơ KĐB 3 pha roto dây quấn có : 2p = 6, R2 = 0,01Ω , được nối vào

nguồn điện có Ud = 400 V, = HΖ f 50 . Stator đấu tam giác, khi roto quay với n =

970 vòng/phút , thì dòng điện roto đo được I2 = 240A.

Tính : a/ điện kháng roto lúc quay và lúc đứng yên : X2 , X2S ?

b/ tính điện trở và điện kháng của roto quy đổi về stator : R2

′ , X 2

′ ?

biết Κe = Κi ( bỏ qua tổng trở dây quấn ).

HD:

¾ Tốc độ từ trường:

1000( / ) 3

60 60 50

1 vong phut x

p

f n = = =

¾ Hệ số trượt:

0,03

1000

1000 970

1

1 = − = − = n

n n

s

a/

¾ Điện kháng roto lúc đứng yên:

− = − = Ω

Ι

⇒ =

+

Ι = ) 0,01 0,818

240

212 ( ) ( 2 2 2

2

2

2

2

2 2

2

2

2

2

2 R E X

R X

E

¾ Điện kháng roto lúc quay:

0,03 0,818 0,0245( ) E2S = SxE2 = x = V

CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP BỘ MÔN MÁY ĐIỆN

SVTH: Vương Văn Hùng Trường :CĐ- KT-KT-CN II

Trang-8

b/

¾ Hệ số quy đổi sức điện động:

1,88

212

400

2

1

2

1

2

1 Κ = ≈ = = = E

U

E

U

E

E f d

e

¾ Điện trở roto quy đổi về stator:

′ = Κ Κ = 0,188 0,01 = 0,035Ω 2

2 2 R x xR x e i

¾ Điện kháng roto quy đổi về stator:

′ = Κ Κ = 0,188 0,818 = 2,89Ω 2

2 2 X x xX x e i

-------------------------------------------------------------------------------------

Bài 5:

Một đcơ KĐB 3 pha roto dây quấn có : p = 2, hệ số quy đổi Κe = Κi = 2 ,

điện trở và điện kháng của roto lúc đứng yên: R2 = 0,2Ω , X 2 = 3,6Ω.động cơ có

stator đấu sao,và được nối vào nguồn Ud = 380 V, = HΖ f 50 .cho rằng E1f = U1f ,

ΔΡCU1 = ΔΡCU 2 , ΔΡfe = 145W , ΔΡcomsf = 145W , s = 0,05.

Tính: dòng điện roto lúc quay? ,công suất có ích P2? , hiệu suất của động cơ?

HD:

a/

¾ Sức điện động pha của roto lúc đứng yên:

Ta có: V

xE x

U U E

E

U

E

E d

e

f f

e 110

3 2

380

3 2

1 1

2

2

1

2

1 = = = Κ

Κ = ≈ ⇒ =

¾ Dòng điện roto lúc quay:

A

x

x

R SxX

SxE

R X

E

S

S 20,4

0,2 (0,05 3,6)

0.05 110

( )

2 2 2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2 =

+

=

+

=

+

Ι =

¾ Tổn hao đồng dây quấn roto

CU 3xR x 3x0,2x20,4 250W 2 2 ΔΡ 2 = 2 Ι 2 = =

¾ Công suất điện từ:

5000( ) 0,05

2 250 W

s

CU

dt = = ΔΡ Ρ =

CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP BỘ MÔN MÁY ĐIỆN

SVTH: Vương Văn Hùng Trường :CĐ- KT-KT-CN II

Trang-9

¾ Công suất có ích của động cơ:

5000 250 145 4650( ) Ρ2 = Ρdt − ΔΡCU 2 − ΔΡcomsf = − − = W

¾ Hiệu suất của động cơ:

0,85

4650 250 145 145

4650

2 1 2

2

2

2 = + + + = Ρ + ΔΡ + ΔΡ + ΔΡ + ΔΡ

Ρ = Ρ + ΔΡ

Ρ =

CU CU fe COmsf

η

III. MOMENT ĐIỆN TỪ:

Ta có : M dt = M 2 + MO (1)

Moment không tải :

Ω

ΔΡ + ΔΡ = CO MSF M O (2)

Momet quay của đcơ:

Ω

Ρ = 2 M 2 (3)

Từ (1) , (2), (3) ta suy ra :

Ω

Ρ = Ω

ΔΡ + ΔΡ + Ρ = CO MSF CO M dt

2

Mặt khác moment điện từ :

Ω1

Ρ = dt M dt với

p

n 2 . f

60

2 . π 1 π Ω = = là tốc độ góc của từ trường , p là số cực

từ.

¾ Quan hệ công suất và moment điện từ :

Ta có :

S

xR x

S

xR x

S

CU

dt

2

2 2

2

.2 3 2 2 3 ′ Ι′ = Ι = ΔΡ Ρ = (1)