Bài tập máy điện không đồng bộ 3 pha

Hướng dẫn giải “Bài tập máy điện không đồng bộ 3 pha” cùng với những kiến thức thú vị về môn Vật lí 12 là tài liệu ôn tập dành cho thầy cô giáo và các bạn học sinh tham khảo.

Bài tập máy điện không đồng bộ 3 pha

Bài 1. Động cơ không đồng bộ ba pha dây quấn stato nối tam giác; điện áp lưới U₁ = 220V; tần số f = 50Hz. Số đôi cực từ p = 2; I_1đm = 21A; cosφ_đm = 0,82; h_đm = 0,837; s_đm = 0,053. 

Tính tốc độ định mức của động cơ; công suất điện tiêu thụ; tổng các tổn hao; công suất cơ P₂; mô men quay của động cơ.

Giải:

- Tốc độ quay của động cơ:

       

          n = n₁(1 – s) = 1420 (vg/ph)

- Công suất động cơ tiêu thụ: 

- Công suất cơ P₂:

          P₂ = hP₁ = 5491 (W)

- Tổng các tổn hao:

          DP = P₁ – P₂ = 1070 (W)

- Mô men quay của động cơ:

Bài 2. Động cơ KĐB ba pha có PH = 7,5kW; 220/380V - D/Y; f = 50Hz; cosφH = 0,88; h = 0,88; tổn hao sắt từ bằng 220W; tổn hao cơ và tổn hao phụ bằng 124,5W; độ trượt s = 0,029; số đôi cực từ p = 2.

- Tính dòng điện định mức I_1đm; công suất điện tiêu thụ P₁; tốc độ quay n_đm ; mô men quay định mức của động cơ biết động cơ được nối vào lưới điện có UH = 380V.

Giải:

- Dòng điện định mức của động cơ:

- Công suất điện tiêu thụ:

       

- Tốc độ quay n:

      

          n = n₁(1 – s) = 1456 (vg/ph)

Bài 3.  Động cơ không đồng bộ ba pha DK 63-4 có các số liệu kỹ thuật: P_H = 14kW; n = 1450 vg/ph; h = 0,885; cosj = 0,88; I_mm/I_H = 5,5; M_mm/M_H = 1,3; M_max/M_H = 2; Y/D - 380/220V được nối vào mạng điện có U_d = 380V; f = 50Hz.

Tính: M_H; M_mm; P_1H; I_mm; s.

Giải:

Với mạng điện có U_d = 380V thì dây quấn stato được nối Y.

- Mô men định mức của động cơ:

- Mô men mở máy của động cơ:

          M_mm = M_mm/M_H.M_H = 120 (Nm)

- Mô men cực đại của động cơ:

          M_max = M_max/M_H.M_H = 184 (Nm)

- Công suất động cơ tiêu thụ:

- Dòng điện mở máy của động cơ:

          I_mm = I_mm/I_H.I_H

          I_mm = 151 (A)

- Độ trượt s:

Bài 4. Động cơ điện KĐB ba pha đấu Y/D- 380/220V; số vòng mỗi pha w₁ = 336vòng; hệ số dây quấn K_dq1 = 0,96; f = 50Hz; Giả sử tổn thất điện áp trên điện trở và điện kháng tản chiếm 4%U­₁. Động cơ được nối vào lưới điện có điện áp dây U_d = 220V. Xác định cách đấu dây của dây quấn stato và từ thông cực đại. Nếu dây quấn stato đấu sao thì từ thông bằng bao nhiêu?

Giải:

Điện áp dây của mạng điện là 220V thì động cơ được đấu hình tam giác. Điện áp đặt lên mỗi pha dây quấn U_p = 220V. Do có hao tổn điện áp trên điện trở và điện kháng tản stato nên suất điện động của mỗi pha dây quấn stato E₁ = 0,96Up 

Từ thông cực đại:

Nếu dây quấn nối hình sao thì điện áp đặt lên mỗi pha dây quấn 

Từ thông cực đại:

Ta thấy từ thông giảm đi √3 lần.

Bài 5. Một động cơ điện không đồng bộ rô to dây quấn khi để rô to hở mạch và cho điện áp định mức vào stato thì điện áp trên vành trượt là 250V. Khi động cơ làm việc với tải định mức thì tốc độ n = 1420vg/ph. Tính:

a) Tốc độ đồng bộ;

b) Tốc độ từ trường quay do dòng điện rô to sinh ra so với rô to; 

c) Tần số dòng điện ở rô to

d) Suất điện động của rô to khi tải định mức

Giải:

 a)

Vì hệ số trượt của động cơ rất nhỏ s = 0,02 ¸ 0,08 nên khi n = 1420 vg/ph thì tốc độ của từ trường quay n₁ sẽ bằng 1500 vg/ph ứng với tần số f = 50Hz.

b)

Như lý thuyết đã chứng minh: Từ trường quay của rô to và từ trường quay của stato cùng quay với tốc độ n1 (không chuyển động tương đối với nhau) nên từ trường quay của rô to sẽ quay với rô to tốc độ:

n₂ = n₁ – n = 1500 – 1420 = 80 (vg/ph) 

c)

Hoặc:

d)

Khi rô to hở mạch, dòng điện I₂ = 0 lúc đó sẽ không có mô men quay M nên tốc độ quay của động cơ bằng không, vì vậy điện áp trên vành trượt chính là suất điện động pha của rô to khi đứng yên E₂. 

Nên suất điện động của rô to khi động cơ kéo tải định mức:

          E_2s = sE₂ = 13,4 (V)   

Bài 6. Cho động cơ không đòng bộ rôto dây quấn, mạch stato và mạch rôto nối sao. Số rãnh tương ứng Z₁ = 72, Z2 = 120. Số thanh dẫn trong một rãnh ở stato N₁ = 9, ở rôto là N₂ = 2. Dây quấn loại bước đủ với p = 4.

Số liệu thí nghiệm ngắn mạch:  U_n = 110 V; I_n = 61 A; cosφ = 0,336.

Tính:

a. Điện trở và điện kháng ngắn mạch r_n, x_n

b. Điện trở và điện kháng roto r₂; x₂ biết r₁ = 0,59 Ω; x₁ = 0,46 Ω.

c. Công suất tiêu tụ của động cơ và công suất tổn thất tên dây quấn khi ngắn mạch.

Giải:

+ Tổng trở ngắn mạch:

+ Điện trở, điện kháng:

          r_n = Z_n cos_φn = 1,044.0,336 = 0,351 W;

          x_n = Z_n sin_φn = 1,044.0,94 = 0,98 W;

          r’₂ = r_n – r₁ = 0,351 – 0,159 = 0,152 W;

          x’₂ = x_n – x₁ = 0,98 – 0,46 = 0,52 W.

+ Số vòng dây pha mạch stato

+ Số vòng dây pha mạch rôto

Hệ số bước dây khi dây quấn bước đủ:

 kn₁ = kn₂ = 1;

Hệ số quấn rải:

Với dây quấn stato:

- Với dây quấn roto

- Vì m₁ = m₂ nên ki = ke =

- Điện trở, điện kháng mạch roto:

- Công suất tiêu thụ:

U_nI_ncos_φn = 1,73.110.61.0,336 = 3920 W

Tổn hao đồng trên dây quấn 

P_n = 3I_n2r_n = 3.612.0,351 = 3920 W.