Bài tập máy điện đồng bộ
Tính số cực của rotor của động cơ đồng bộ biết ở tần số 60Hz thì tốc độ quay rotor là 200 vòng/phút. Ví dụ 2: Tính tốc độ đồng bộ của hai họ động cơ đồng bộ thiết kế vận hành ở tần số 50Hz và 60Hz khi số cặp cực thay đổi từ 1 đến 10.
Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän 2 T©B
Chương 3: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ
Ví dụ 1: Tính số cực của rotor của động cơ đồng bộ biết ở tần số 60Hz thì tốc
độ quay rotor là 200 vòng/phút.
Ví dụ 2: Tính tốc độ đồng bộ của hai họ động cơ đồng bộ thiết kế vận hành ở
tần số 50Hz và 60Hz khi số cặp cực thay đổi từ 1 đến 10.
Ví dụ 3: Một động cơ không đồng bộ kéo tải và tiêu thụ
350kW từ lưới ở hệ số công suất 0,707 chậm pha. Một động
cơ đồng bộ thừa kícyh từ nối song song với động cơ không
đồng bộ và tiêu thụ 150kW từ lưới. Nếu hệ số công suất chung
của hai động cơ là 0,9 chậm pha, tính công suất phản kháng
và công suất biều kiến của động cơ đồng bộ.
Ví dụ 4: Một động cơ đồng bộ vận hành với điện áp pha lưới 6,3kV, nối Y.
Điện kháng đồng bộ là 14Ω và bỏ qua điện trở stator. Máy điện vận hành
ở điều kiện không tải lý tưởng. Với các sức điện động pha 6000V, 6300V
và 7850V, vẽ giản đồ pha, tính dòng stator và công suất phản kháng?
Ví dụ 5: Vẽ mạch tương đương và giản đồ pha của động cơ đồng bộ bộ ở các
chế độ thiếu kích từ và thừa kích từ.
Ví dụ 6: Một động cơ đồng bộ nối Y, nối vào lưới 3 pha 3980V và điều
chỉnh dòng rotor sao cho sức điện động cảm ứng pha là 1790V/ 3000V.
Điện kháng đồng bộ là 22Ω và góc tải giữa điện áp và sức điện động cảm
ứng là 30o. Xác định dòng stator và hệ số công suất, góc ϕ.
Rư jXs
I
E U
n
Ví dụ 7: Một động cơ đồng bộ 3 pha nối Y, 150kW, 1200rpm, 460V có điện
kháng đồng bộ 0,8Ω và sức điện động cảm ứng pha là 300V. Vẽ đặc tuyến
công suất – góc tải, đặc tuyến momen – góc tải, công suất cực đại, momen
cực đại.
Bài tập Chương 3: Máy điện đồng bộ 1
Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän 2 T©B
PđiệnAC Pcơ Pout
Pin
Pđ1 Ps Pqp
Pkt
Ví dụ 8: Một động cơ đồng bộ 3 pha nối Y, 3MW, 6,6kV, 60Hz, 200rpm,
kích từ độc lập không đổi, vận hành ở đầy tải ở hệ số công suất 0,8 chậm
pha. Nếu điện kháng đồng bộ là 11Ω, tính: công suất biểu kiến, dòng
stator, sức điện động cảm ứng và góc tải? Nếu động cơ có tổn hao cơ Pqp
là 200kW, tổn hao sắt Ps là 100kW, tổn kích từ Pkt là 50kW. Tính hiệu
suất, momen điện từ, momen ngõ ra của động cơ? Tính công suất lớn
nhất động cơ có thể kéo tải mà không mất đồng bộ?
Khi tần số giảm còn 50Hz
Sách trang 153: 6.22, 6.26, 6.28, 6.23
Ví dụ 9: Một máy phát đồng bộ nối lưới có điện áp pha 6,3kV, nối Y.
Điện kháng đồng bộ là 14Ω, bỏ qua điện trở stator. Giả sử máy phát
làm việc ở điều kiện không tải lý tưởng. Máy phát vận hành ở các sức
điện động 6000V, 6300V và 7850V. Vẽ giản đồ pha, tính dòng stator và
công suất phản kháng?
Ví dụ 10: Vẽ mạch tương đương và giản đồ pha của máy phát động bộ ở các
chế độ thiếu kích từ và thừa kích từ.
Ví dụ 11: Một tuabin phát điện 3 pha có điện kháng đồng bộ là 14Ω và cấp
cho lưới công suất tác dụng 1,68MW với hệ số công suất chậm pha.
Điện áp lưới là 11kV, nối Y và dòng điện stator là 100A. Tính hệ số công
suất, góc tải và sức điện động?
Bài tập Chương 3: Máy điện đồng bộ 2
Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän 2 T©B
Ví dụ 12: Cho một máy phát 3 pha với thông số định mức 16MVA, 10,5kV,
50Hz, cosϕđm = 0,8 som pha (/cham pha), hai cực, nối Y điện kháng đồng bộ
13,77Ω; tính:
a. Tính công suất và momen định cực đại, thông qua sức điện động
tương ứng ở điều kiện định mức?
b. Tính momen định cực đại khi máy phát cấp tải 10MW, điện áp dây
8kV và hệ số công suất là 0,6 (chậm pha)?
Bài tập 1: Một máy phát đồng bộ 3 pha hai cực có cấu trúc rotor dạng
hình trụ có các thông số định mức 11kV, 50Hz, 20MVA, cuộn dây stator
nối Y. Điện kháng đồng bộ 5Ω, cosϕđm = 0,9 chậm pha.
a. Tính giá trị sức điện động và góc tải ở điều kiện định mức?
Tính giá trị công suất cực đại mà máy phát có thể cấp cho lưới
với giá trị sức điện động đã tính ở trên.
b. Tính giá trị sức điện động và góc tải nếu máy phát vận hành ở
hệ số công suất 0,8 chậm pha, cấp cho lưới 12MW và điện áp
lưới là 10kV. Tính giá trị công suất cực đại?
c. Vẽ 2 đặc tính công suất – góc tải và chỉ ra các điểm làm việc đã
tính ở trên.
Bài tập 2: Một máy phát đồng bộ 3 pha hai cực có cấu trúc rotor dạng
hình trụ có các thông số định mức 11kV, 50Hz, 20MVA, cuộn dây stator
nối Y. Điện kháng đồng bộ 5Ω, cosϕđm = 0,9 nhanh pha.
a. Tính giá trị sức điện động và góc tải ở điều kiện định mức?Tính
giá trị công suất tác dụng cực đại mà máy phát có thể cấp cho lưới
với giá trị sức điện động đã tính ở trên.
b. Tính giá trị sức điện động và góc tải nếu máy phát vận hành ở hệ
số công suất 0,8 nhanh pha, cấp cho lưới 12MW ở điện áp lưới
định mức.
c. Vẽ 2 đặc tính công suất – góc tải và chỉ ra các điểm làm việc đã
tính ở trên.
Bài tập 3: Hai máy phát đồng bộ 3 pha nối Y giống nhau vận hành ở
33kV, mỗi máy cung cấp 5MW cho tải 10MW, có hệ số công suất 0,8
chậm pha. Điện kháng đồng bộ của mỗi máy là 6Ω. Máy thứ nhất có
dòng điện 125A chậm pha.
a. Tính dòng điện và hệ số công suất của máy thứ 2?
b. Tính góc tải và sức điện dông của cả hai máy?
Bài tập 4: Một máy điện đồng bộ có cuộn dậy stator 3 pha, cuộn dây
kích từ rotor và cấu trúc rotor và stator dạng hình trụ.
Bài tập Chương 3: Máy điện đồng bộ 3
Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän 2 T©B
a. Vẽ mạch tương đương và giản đồ pha tương ứng khi máy điện vận
hành ở chế độ:
i. Máy phát thừa kích từ
ii. Máy phát thiếu kích từ
iii. Động cơ thừa kích từ
iv. Động cơ thiếu kích từ
Xác định trong mỗi trường hợp chiều của công suất tác dụng và công
suất phản kháng giữa máy điện và lưới; và xác định hệ số công suất
nhanh hay chậm.
b. Một máy phát đồng bộ 3 pha hai cực có cấu trúc rotor dạng hình
trụ có các thông số định mức 16MVA, 10,5kV, 50Hz, cuộn dây
stator nối Y. Điện kháng đồng bộ 13,77Ω, cosϕđm = 0,8 chậm pha.
Tính giá trị sức điện động và góc tải khi máy phát vận hành ở điều
kiện định mức? Và tính giá trị công suất tác dụng cực đại mà máy
phát có thể cấp cho lưới, với giá trị sức điện động như khi vận
hành ở điều kiện định mức trên.
Bài tập 5:
a. Một tuabin phát điện 3 pha có điện kháng đồng bộ 14Ω và cấp cho
lưới công suất tác dụng 1,68MW với hệ số công suất chậm pha. Cuộn
dây stator máy phát nối Y, nối với lưới 11kV và dòng điện stator là
100A. Tính hệ số công suất, góc tải và sức điện động cảm ứng?
b. Một máy phát đồng bộ và một máy phát không đồng bộ nối
song song và cấp vào lưới điện công suất tác dụng 800kW với
hệ số công suất chung bằng 0,8 chậm pha. Biết máy phát
không đồng bộ vận hành ở công suất 0,9 và phát công suất tác
dụng 300kW vào lưới. Xác định hệ số công suất và công suất
tác dụng máy phát đồng bộ phát lên lưới.
Bài tập 6:
Một máy phát đồng bộ ba pha cực từ ẩn đấu Y, có công suất định mức
10KVA, điện áp định mức 380V, nối lưới. Trên mỗi pha có điện
kháng đồng bộ Xđb = 2Ω. Biết tổn hao sắt là là 200W và tổn hao cơ
là 500W. Khi máy phát cấp điện cho tải định mức với hệ số công
suất cosϕ = 0,8 (chậm pha), hãy xác định:
a. Tính công suất tiêu thụ, hiệu suất và momen cơ cấpcho máy phát ở tải
định mức?
b. Vẽ giản đồ vector và tính sức điện động cảm ứng E, góc công suất δ.
c. Độ thay đổi điện áp ΔU%.
d. Công suất quá tải lớn nhất máy có thể phát được mà không mất đồng
bộ, biết dòng kích từ và biên độ điện áp ngõ ra không đổi.
Bài tập Chương 3: Máy điện đồng bộ 4
Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän 2 T©B
BT: Một máy phát đồng bộ ba pha cực từ ẩn, 2 cực, kích từ độc lập, dòng
kích từ 1A, tần số 50Hz, nối Y, 12A. Bỏ qua điện trở phần ứng,
điện kháng đồng bộ pha là 10Ω. Biết tổn hao cơ là 500W, bỏ qua
tổn hao sắt.
a. Khi máy phát cấp nguồn cho tải với điện áp định mức 380V,
và dòng điện định mức 12A, tải có hệ số công suất
cosϕ=0,8, chậm pha. Vẽ giản đồ vector, tính sức điện động
cảm ứng pha, góc công suất và momen cơ kéo máy phát? (1,0đ)
b. Khi máy phát cấp nguồn cho tải có dòng điện định mức
12A, tải có hệ số công suất cosϕ=1. Vẽ giản đồ vector, tính
điện áp dây cấp cho tải Udây, góc công suất? Biết sức điện
động của máy phát vẫn không đổi như ở câu a? (1,0đ)
c. Với tải (có dòng điện, cosϕ như) ở câu b, tính dòng kích từ
điều chỉnh để điện áp dây vẫn là 380V? Biết mạch từ còn
tuyến tính. (0,5đ)
Pđt P2
Pcơ
P1
Pqp Ps Pđ
Pkt
BT. Một máy phát đồng bộ ba pha cực từ ẩn đấu Y, có công suất định mức
10KVA, điện áp định mức 380V, nối lưới. Trên mỗi pha có điện trở phần ứng
Rư≈0Ω và điện kháng đồng bộ Xđb = 5Ω. Khi máy phát cấp điện cho tải định mức
với hệ số công suất cosϕ = 0,8 (dòng điện chậm pha so với điện áp), hãy:
a. Tính công suất tiêu thụ của tải định mức.
b. Vẽ giản đồ vector và tính sức điện động cảm ứng E, góc công suất δ.
c. Tính độ thay đổi điện áp ΔU%.
d. Tính công suất quá tải lớn nhất máy có thể phát được mà không mất đồng bộ,
biết dòng kích từ không đổi và biên độ điện áp ngõ ra không đổi.
d. Tính momen điện từ và momen quay của máy phát biết tổn hao cơ là 500W.
Bài tập Chương 3: Máy điện đồng bộ 5
Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän 2 T©B
Baøi taäp:
_Taát caû caùc ví duï.
_ Baøi taäp: (.), (-) 5.3, 5.4, 5.6, 5.14, 5.15, 5.16, 5.18, 5.21, 5.24, 5.25, 5.35, 5.41,
5.48, (*), (**).
Bài tập Chương 3: Máy điện đồng bộ 7
