Bài Tập Về Máy Phát Điện Và Động Cơ Điện: Bài 1

Bài giải:

a. Giả sử cuộn dây không có điện trở thuần Ro thì điện áp uMN sớm pha

 so với i, còn điện áp uNP trễ pha 2

 so với i 2

uMN sớm pha 180o so với

uNP (trái với đề bài là lệch 150o). Vậy cuộn dây phải có

UMN



UMP

điện trở thuần Ro.

b. Vẽ giản đồ Frenen: L

Dựa vào giản đổ Frenen, ta có MNP cân tại M

(vì UMN = UMP) � MNP  MPN  30o

M I

MA là đường trung tuyến của MNP

U  U NP

 90  45 V

L 2 2

U R  U PQ  U MN

 L

cos30o

  30

3 V

U Ro

 U L

.t an30o  45. 1

 15 3 V



U  U  U  U





L C



�UMQ   90 V

Ta có:

I  U R  3

0 3

R 30

 A ;

Z  U L 

L I

45  15

� L 

2 f

 1

5 3

2 .50

 0,083H

Chủ đề 2: SẢN XUẤT – TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG.

1. Dạng 1: MÁY PHÁT ĐIỆN VÀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN.

1.1. Phương pháp giải chung:

Áp dụng các kết quả về máy phát điện xoay chiều một pha:

r ur

+ Tại t = 0, ta có n, B 0 thì từ thông qua một vòng dây:

= BScos t = o cos t

+ Suất điện động xoay chiều trong mỗi cuộn dây:

e  N d  N

+ Tần số dòng điện: f = np.

o sint  Eo

sint .

Áp dụng các kết quả về dòng điện ba pha liên quan đến điện áp và cường độ dòng điện ứng với mỗi cách mắc:

+ Mắc hình sao: Ud 

3U p ;

Id  I p

* Khi tải đối xứng thì :

Ith  I1  I2  I3  0 � Ith  0 .

* Vẽ giản đồ Frenen nếu cần thiết.

+ Mắc hình tam giác: Ud

 U p ;

Id 

3I p

Chú ý: khi mạch điện ngoài hở, dòng điện trong các cuộn dây của máy phát bằng 0.

Đối với động cơ điện ba pha, các bài toán thường liên quan đến công suất:

+ Công suất tiêu thụ:

P  3U p I p cos 

3Ud Id cos .

+ Công suất hao phí do tỏa nhiệt: P = 3I2R (với R là điện trở thuần một cuộn dây của động cơ).

+ Hiệu suất:

H  Pi

(với Pi là công suất cơ học)

1.2. Bài tập về máy phát điện và động cơ điện: Bài 1

Máy phát điện xoay chiều một pha mà phần cảm gồm hai cặp cực và phần ứng gồm 4 cuộn dây giống hệt nhau mắc nối tiếp, có suất điện động hiệu dụng là 120V và tần số 50Hz, Hãy tính số vòng mỗi cuộn dây, biết từ thông cực đại qua mỗi vòng là 5.103Wb.

Bài 2

Động cơ điện xoay chiều một pha mắc vào mạng xoay chiều một pha đã hạ áp với U = 110V. Động cơ sinh ra một công suất cơ học Pi = 60W. Biết hiệu suất là 0,95 và dòng điện qua động cơ I = 0,6A. Hãy tính điện trở của động cơ và hệ số công suất của động cơ.

Bài 3

Một động cơ điện ba pha mắc vào mạng điện ba pha có điện áp dây

Ud = 220V. Biết rằng cường độ dòng điện dây là Id = 10A và hệ số công suất cos = 0,8. Tính công suất tiêu thụ của động cơ.

Bài 4

Mạng điện ba pha có điện áp pha Up = 120V có tải tiêu thụ mắc thành hình sao. Tính cường độ dòng điện trong các dây pha và dây trung hòa nếu các tải tiêu thụ trên A, B, C là điện trở thuần RA = RB = 12 ; RC = 24 .

1.3. Hướng dẫn giải và giải: Bài 1:

Tóm tắt:

p = 2 cặp cực f = 50Hz

E = 120V

o = 5.103 Wb n = ? ; N = ?

Các mối liên hệ cần xác lập:

Tần số dòng điện :

f  np � n  f (vòng / s)

Từ thông qua mỗi vòng dây: = ocos t.

Gọi N là số vòng dây của mỗi cuộn dây. Phần ứng gồm 4 cuộn dây nên số vòng dây của 4 cuộn dây là 4N (vòng).

Suất điện động của máy:

e  4N d  4NBS sin t

Suất điện động hiệu dụng của máy:

Tiến trình hướng dẫn học sinh giải:

E  4NBS N.

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh
Tốc độ quay của rôto được tính	f  np � n  f (vòng / s) p = ocos t. Phần ứng gồm 4N vòng dây.
như thế nào khi biết tần số dòng
điện f và số cặp cực p của phần
cảm?
Biểu thức tính từ thông gởi qua
một vòng dây?
Phần ứng gồm 4 cuộn dây, gọi N
là số vòng dây của mỗi cuộn dây.

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 169 trang tài liệu này.

Biểu thức suất điện động của máy?

Dựa vào biểu thức bên, tìm N bằng cách nào?

e  4N d  4N sin t  E sin t dt o o

Vì E  4N  � E  Eo  4No o o 2 2

� N  E 2  E 2

4o 4o .2 f

Vậy phần ứng có tất cả bao nhiêu vòng dây?

Bài giải:

Tốc độ quay của rôto:

f  np � n  f  50  25 (vòng / s).

p 2

Từ thông qua mỗi vòng dây: = ocos t.

Suất điện động của máy:

e  4N d  4N dt

o sin t  Eo

sin t

(với N là

số vòng dây của mỗi cuộn dây).

Suất điện động hiệu dụng của máy:

E   4No .

0 2

Bài 2: Tóm tắt:

U = 110V Pi = 60W H = 0,95 I = 2A

R = ? , cos = ?

� N 

E 2

4o

 12 4.5.103.2 .50

 27 (vòng).

Các mối liên hệ cần xác lập:

Áp dụng các công thức hiệu suất, công suất tiêu thụ, công suất tỏa nhiệt

để tìm R và cos .

+ Hiệu suất

H  Pi

công suất tiêu thụ

P  Pi .

+ Hệ số công suất

cos  P.

+ Công suất tỏa nhiệt của động cơ:

PN  P  Pi .

+ PN

 I 2 R

điện trở của động cơ

R  PN .

I 2

Tiến trình hướng dẫn học sinh giải:

Hoạt động của học sinh
Biểu thức tính hiệu suất của của	H  Pi P công suất tiêu thụ P  Pi . H P  UI cos � cos  P UI PN = P Pi. P  I 2 R � R  PN N I 2
động cơ? Từ biểu thức đó, hãy tìm
giá trị của công suất tiêu thụ của
động cơ.
Hệ số công suất được tìm bằng
cách nào?
Tìm công suất tỏa nhiệt của động
cơ khi biết công suất tiêu thụ P và
công suất cơ học Pi.
Vậy điện trở động cơ có giá trị là
bao nhiêu khi đã biết công suất tỏa
nhiệt PN?

Hoạt động của giáo viên

Bài giải:

Hiệu suất của động cơ:

H  Pi

 0,95

Công suất tiêu thụ

P  Pi

 60  63,12

0,95

(W)

Hệ số công suất :

cos  P  63,12  0,956

UI 110.0,6

Công suất tỏa nhiệt của động cơ: PN = P Pi = 63,12 – 60 = 3,12 (W).

Mà PN

 I 2 R

� R  PN

I 2

 3,12  8,67 .

0.62

Bài 3: Tóm tắt:

Ud = 220V Id = 10A

cos = 0,8 P = ?

Các mối liên hệ cần xác lập:

Công suất tiêu thụ của động cơ điện ba pha:

P  3U p I p cos .

Xét hai trường hợp: mắc động cơ điện ba pha theo cách mắc hình sao và mắc hình tam giác.

+ Mắc hình sao:

U  , I  I P  3U I cos  3U I

cos .

p p d p p d d

+ Mắc tam giác: U  U

, I  Id

P  3U I

cos 

3U I

cos .

d p p 3

p p d d

Vậy trong cả hai trường hợp mắc hình sao và mắc tam giác ta đều có kết quả như nhau.

Hoạt động của giáo viên	Hoạt động của học sinh
Biểu thức tính công suất tiêu thụ của động cơ điện ba pha?	P  3U p I p cos .
Đề bài không nói rõ mắc động cơ
điện ba pha vào mạng điện ba pha
theo cách mắc nào nên ta xét hai
trường hợp: mắc hình sao và mắc
tam giác. Đối với mạng hình sao, hãy tìm điện áp pha Up và cường độ dòng	U  3U �U  Ud ; I  I d p p 3 p d
điện pha Ip. Công suất tiêu thụ của động cơ được tính thế nào? Tương tự, hãy tìm công suất tiêu thụ của động cơ khi các cuộn dây của động cơ đấu kiểu hình tam giác.	P  3U p I p cos  3Ud Id cos U  U ; I  3I � I  Id d p d p p 3 � P  3U p I p cos  3Ud Id cos
Vậy ta thấy trong cả hai trường
hợp ta đều có công suất tiêu thụ của
động cơ là: P  3Ud Id cos

Tiến trình hướng dẫn học sinh giải:

Bài giải:

Công suất tiêu thụ của động cơ điện ba pha:

P  3U p I p cos .

Nếu các cuộn dây của động cơ đấu kiểu hình sao, ta có:

U  Ud ; I  I

p 3 p d

Nếu các cuộn dây của động cơ đấu kiểu tam giác, ta có:

Ud  U p ;

I p  d

Trong cả hai trường hợp, ta đều có kết quả:

P  3U p I p cos 

Bài 4: Tóm tắt:

Up = 120V

3Ud Id cos 

3.220.10.0,8  3048 (W).

Tải tiêu thụ mắc hình sao RA = RB = 12

RC = 24

Tính IA, IB, IC, Io = ?

Các mối liên hệ cần xác lập:

Các tải tiêu thụ mắc hình sao nên cường độ dòng điện trong các các dây là

cường độ dòng điện trong từng pha:

Id  I p

 U p

� I A  IB

 U p ;

I  U p

Vì các tải tiêu thụ đều là thuần trở nên dòng điện pha cùng pha với điện áp pha các dòng điện lệch pha nhau 120o.

Vẽ giản đồ Frenen.

Io  I A  IB  IC  I AB  IC

Vì IA = IB nên

I AB

là đường chéo của hình thoi tạo

bởi

I và IB

IAB = 2.OH = 2.IB.cos60o.

Dựa vào giản đồ Frenen

Io = IAB – IC.

U A

I A

120o I

Tiến trình hướng dẫn học sinh giải:

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh
Đối với mạng điện hình sao, dòng	Đối với mạng hình sao thì: I  I  U p (1) d p Z I  I  U p ; I  U p A B R C R A C Do các tải đều là thuần trở nên đòng điện pha đồng pha với điện áp pha. Suy ra các dòng điện lệch pha nhau 120o.
điện dây Id có mối liên hệ thế nào với
dòng điện pha Ip?
Từ (1), hãy tìm cường độ dòng điện
dây IA, IB, IC.
Các tải đều là thuần trở thì dòng
điện pha và điện áp pha lệch pha nhau
bao nhiêu độ? Từ đó suy ra độ lệch
pha giữa các dòng điện pha.