Giai Bai Tap Ch 3_1(gt)

Bài số 13-17. Một động cơ kích từ hỗn hợp 240V, 50hp, 1150 vòng/phút có các thông số sau:

Điện trở, Ω Vòng/cực

Phần ứng

Cực từ phụ + dq bù

KT nối tiếp

KT song song

0.0673

0.0196

0.00902

85.6





8

750

Hiệu suất khi tải định mức là 88.7%. Xác định tốc độ của động cơ nếu mắc nối tiếp với dây quấn kích từ song song một điện trở bằng 20Ω . Biết rằng ở tốc độ đó dòng điện phần ứng bằng 200A. Bỏ qua hiệu ứng bão hòa. Công suất đưa vào động cơ: P 37300 P1dm = 2dm = = 42052W η 0.887 Dòng điện đưa vào động cơ: P 42052 I1 = 1 = = 175.2161A U 240 Dòng điện trong cuộn kích thích song song: U 240 It = = = 2.8037A R t 85.6 Dòng điện đưa vào phần ứng: I u = I − I t = 175.2161− 2.8037 = 172.4123A S.t.đ tổng của động cơ: Ft = I u N ktnt + I t N ktss = 172.4123× 8 + 2.8037× 750 = 3482.1A v Bt = 0.78T S.đ.đ của động cơ: Eu = U − I u (R u + Rp + Rb + Rktnt ) = 240 − 172.4123× (0.0673 +0.0196 +0.00902) = 223.4622V Khi thêm điện trở 20Ω vào mạch kích thích: U 240 I tnew = = = 2.2727A R t + 20 85.6 + 20 Ftnew = I u N ktnt + I tnew N ktss = 172.4123× 8 + 2.2727× 750 = 3083.8Av Btnew = 0.6908T Eunew = U − I u (Ru + Rp + Rb + Rktnt ) = 240 − 172.4123× (0.0673 +0.0196 +0.00902) = 223.4622V E B n B n 0.78× 1150 nnew = unew t = t = = 1298.5vg/ ph Eu Btnew Btnew 0.6908 Tốc độ để dòng điện phần ứng là 200A: Ftnew = I unew N ktnt + I tnew N ktss = 200× 8 + 2.2727× 750 = 3304.5Av Btnew = 0.7402T

153

Eunew = U − I unew (Ru + Rp + Rb + Rktnt ) nnew

= 240 − 200× (0.0673 +0.0196 +0.00902) = 220.816V E B n 220.816× 0.78× 1150 = unew t = = 1197.4vg/ ph Eu Btnew 223.4622× 0.7402

Bài số 13-18. Một động cơ kích từ hỗn hợp 15hp, 1150 vòng/phút, 240V tiêu thụ dòng điện 58,6A khi làm việc ở các điều kiện định mức. Các thông số của động cơ cho là:

Điện trở, Ω Vòng/cực

Phần ứng

Cực từ phụ + dq bù

KT nối tiếp

KT song song

0.241

0.07

0.322

138





10

1360

Nếu mắc nối tiếp điện trở 1,6Ω với phần ứng, điện trở 100Ω với dây quấn kích từ song song, phụ tải trên trục làm cho động cơ tiêu thụ dòng điện 40A từ lưới và bỏ qua ảnh hưởng bão hòa từ. Hãy xác định (a) Tốc độ của động cơ. (b) Công suất điện từ. (c) Mômen điện từ. Khi tải định mức ta có: U 240 I tdm = = = 1.7391A R t 138 I udm = I − I tdm = 58.6 − 1.7391 = 56.8609A Ftdm = I udmN ktnt + I tdm N ktss = 56.8609× 10 + 1.7391× 1360 = 2933.8A v Btdm = 0.69T Eudm = U − I udm (Ru + Rp + Rb + Rktnt ) = 240 − 56.8609× (0.241 +0.07 +0.322) = 204.0071V Khi nối thêm các điện trở ta có: U 240 I tnew = = = 1.0084A R t + 100 138 + 100 I unew = I − I tnew = 40 − 1.0084 = 38.9916A Ftnew = I unew N ktnt + I tnew N ktss = 38.9916× 10 + 1.0084× 1360 = 1761.3A v Btnew = 0.415T Eunew = U − I unew (Ru + Rp + Rb + Rktnt + Rdc ) = 240 − 38.9916× (0.241 +0.07 +0.322 +1.6) = 152.9318V Tốc độ động cơ: E B n 152.9318× 0.6855× 2500 nnew = unew tdm = = 3116vg/ ph EudmBtnew 215.3183× 0.415 Công suất cơ:

154

Pco = Eunew I unew = 152.9318× 38.9916 = 5963.1W Mô men cơ: 60Pco 60× 5963.1 M co = = = 18.2744Nm 2πnnew 2π × 3116

Bài số 13-19*. Một động cơ kích từ hỗn hợp 240V, 30hp, 650 vòng/phút có hiệu suất 94,2% khi vận hành ở các điều kiện định mức. Các thông số của động cơ là:

Điện trở, Ω Vòng/cực

Phần ứng

Cực từ phụ + dq bù

KT nối tiếp

KT song song

0.1192

0.0347

0.0159

80





7

513

Bỏ qua ảnh hưởng bão hòa từ. Xác định (a) tốc độ khi dòng điện phần ứng định mức và không sử dụng dây quấn kích từ nối tiếp. (b) Tốc độ khi dòng điện phần ứng định mức và dây quấn kích từ nối tiếp được nối ngược. Khi tải định mức ta có: P 22380 P1dm = 2dm = = 23608W η 0.948 P 23608 I dm = 1dm = = 98.365A U 240 U 240 I tdm = = = 3A Rt 80 I udm = I − I tdm = 98.365 − 3 = 95.365A Ftdm = I udmN ktnt + I tdm N ktss = 95.365× 7 + 3× 513 = 2206.6Av Btdm = 0.54T Eudm = U − I udm (Ru + Rp + Rb + Rktnt ) = 240 − 95.365× (0.1192 +0.0347 +0.0159) = 223.807V Khi không dùng dây quấn kích thích nối tiếp: Ft1 = I udmN ktnt = 95.365× 7 = 1539A v Bt1 = 0.3847T Eu1 = U − I udm (Ru + Rp + Rb ) = 240 − 95.365× (0.1192 +0.0347) = 225.3233V E B n 225.3233× 0.54× 650 n1 = u1 tdm = = 918.4614vg/ ph EudmBt1 223.807× 0.3847 Khi dây quấn kích thích nối tiếp được nối ngược: Ft2 = I tdmN ktss − I udm N ktnt = 3× 513 − 95.365× 7 = 871.4451A v Bt2 = 0.2179T 155

Eu2 = U − I udm (Ru + Rp + Rb + Rktnt ) = 240 − 95.365× (0.1192 +0.0347+0.0159) = 223.807V E B n 223.807× 0.54× 650 n2 = u2 tdm = = 1611.1vg/ ph EudmBt2 223.807× 0.2179

Bài số 13-20*. Một động cơ kích từ hỗn hợp 240V, 20hp, 300 vòng/phút có hiệu suất 84.3% và các thông số sau:

Điện trở, Ω Vòng/cực

Phần ứng

Cực từ phụ + dq bù

KT nối tiếp

KT song song

0.168

0.049

0.0226

100





1.5

1096

Dây quấn kích từ nối tiếp của động cơ được thiết kế để sinh ra sức từ động chỉ vừa đủ triệt tiêu stđ tương đương của phản ứng phần ứng khử từ. Bỏ qua ảnh hưởng bão hòa từ. Xác định (a) Tốc độ không tải, biết rằng dòng điện không tải của động cơ là 15A. (b) Độ biến thiên điện áp định mức ở điều kiện của câu (a). (c) Mômen điện từ khi dòng điện phần ứng bằng 60% dòng điện phần ứng định mức. Dòng điện kích thích của động cơ: U 240 It = = = 2.4A R t 100 Dòng điện phần ứng khi không tải: I uo = I o − I t = 15 − 2.4 = 12.6A S.đ.đ khi không tải: Euo = U − I uo (Ru + Rp + Rktnt ) = 240 − 12.6× (0.168 +0.049 +0.0226) = 236.981V S.t.đ khi không tải: Fto = I tN ktss + I uo N ktnt = 2.4× 1096 + 12.6× 1.5 = 2649.3A v Công suất đưa vào động cơ: P 14920 P1dm = 2dm = = 17699 W η 0.843 Dòng điện định mức của động cơ: P 17699 I dm = 1dm = = 73.7446A U 240 Dòng điện phần ứng định mức: I udm = I dm − I t = 73.7446 − 2.4 = 71.3446A S.đ.đ khi không tải: Eudm = U − I udm (Ru + Rp + Rktnt )

156

= 240 − 71.3446× (0.168 +0.049 +0.0226) = 222.9058V S.t.đ khi tải định mức: Ftdm = I t N ktss + I udm N ktnt = 2.4× 1096 + 71.3446× 1.5 = 2737.4A v Tốc độ không tải: E F n 236.981× 2737.4× 300 no = uo tdm dm = = 329.55vg/ ph EudmFto 222.9058× 2649.3 Độ thay đổi tốc độ: n − ndm 329.55 − 300 ∆n = o = = 0.0985 ndm 300 Mô men định mức của động cơ: 60P2dm 60× 14920 M dm = = = 474.9184Nm 2πndm 2π × 300 Mô men khi dòng điện phần ứng bằng 60% dòng phần ứng định mức: Fu2 = I t N ktss + 0.6I udm N ktnt = 2.4× 1096 + 0.6× 71.3446× 1.5 = 2694.6A v F ×I 2694.6× 0.6× 71.3446 M 2 = M dm t2 u2 = 474.9184 = 280.495Nm Ftdm × I udm 2737.4× 71.3446

Bài số 13-21*. Một động cơ kích từ hỗn hợp 100hp, 3500 vòng/phút, 240V có hiệu suất 94.6% khi tải định mức. Các thông số của động cơ là:

Điện trở, Ω Vòng/cực

Phần ứng

Cực từ phụ + dq bù

KT nối tiếp

KT song song

0,0358

0.0104

0.0048

52.3





3

367

Bỏ qua ảnh hưởng bão hòa từ. Xác định (a) Tốc độ của động cơ nếu tải trên trục giảm đến giá trị ứng với dòng điện mà động cơ tiêu thụ từ nguồn là 136A. (b) Mômen điện từ ứng với các điều kiện ở câu (a). Dòng điện kích thích của động cơ: U 240 It = = = 4.5889A R t 52.3 Dòng điện phần ứng khi tải 136A: I u1 = I 1 − I t = 136 − 4.5889 = 131.4111A S.đ.đ khi tải 136A: Eu1 = U − I u1(Ru + Rp + Rktnt ) = 240 − 131.4111× (0.0358 +0.0104 +0.0048) = 233.298V S.t.đ khi tải 136A: Ft1 = I t N ktss + I u1N ktnt = 4.5889× 367 + 131.4111× 3 = 2078.4Av Công suất đưa vào động cơ:

157

P2dm 74600 = = 78858W η 0.946 Dòng điện định mức của động cơ: P 78858 I dm = 1dm = = 328.5765A U 240 Dòng điện phần ứng định mức: I udm = I dm − I t = 328.5765 − 4.5889 = 323.9876A S.đ.đ khi không tải: Eudm = U − I udm (Ru + Rp + Rktnt ) P1dm =

= 240 − 323.9876× (0.0358 +0.0104 +0.0048) = 223.4766V S.t.đ khi tải định mức: Ftdm = I t N ktss + I udm N ktnt = 4.5889× 367 + 323.9876× 3 = 2656.1A v Tốc độ khi tải bằng 136A: E F n 233.298× 2656.1× 3500 n = u1 tdm dm = = 4669.4vg/ph EudmFt1 223.4766× 2078.4 Mô men định mức của động cơ: 60P2dm 60× 74600 M dm = = = 203.5364Nm 2πndm 2π × 3500 Mô men khi dòng điện phần ứng bằng 136A: F ×I 2078.4× 131.4111 M 1 = M dm t1 u1 = 203.5364 = 64.5997Nm Ftdm × I udm 2656.1× 323.9876

Bài số 13-22. Một băng tải được truyền động bởi một tổ máy phát - động cơ. Động cơ truyền động là động cơ kích từ hỗn hợp có dây quấn kích từ độc lập được nối với nguồn một chiều không đổi 120V và dây quấn kích từ nối tiếp được thiết kế để sinh ra sức từ động chỉ vừa đủ triệt tiêu sức từ động khử từ tương đương của phản ứng phần ứng. Băng tải là một tải mômen không đổi của động cơ. Phần ứng động cơ tiêu thụ công suất 700hp, 400 vòng/phút, 250V, 2230A. Các thông số của động cơ là:

Điện trở, Ω

Phần ứng 0.00629 4

Cực từ phụ + dq bù

KT nối tiếp

KT song song

0.001831

0.000843

10.8

Xác định điện áp đặt vào phần ứng khi vận hành ở tốc độ 100 vòng/phút. S.đ.đ của động cơ khi tốc độ đinh mức: Eudm = U − I udm (Ru + Rp + Rktnt ) = 250 − 2230× (0.006294 +0.001831 +0.000843) = 229.93V Do mô men không đổi nên dòng điện phần ứng không đổi: I u1 = I udm = 2230A

158

S.đ.đ của động cơ khi tốc độ bằng 100vg/ph: n 100 Eu1 = Eudm 1 = 229.93 = 57.4825V ndm 400 Điện áp đặt vào động cơ khi tốc độ bằng 100vg/ph: U = Eu1 + I u1(R u + Rp + Rktnt ) = 57.4825 + 2230× (0.006294 +0.001831 +0.000843) = 77.48V

Bài số 13-23. Một tổ máy phát - động cơ được dùng để truyền động cho một cái guồng trong máy cán thép. Khi thép được quấn trên guồng, đường kính guồng tăng lên, tăng mômen tải trên trục động cơ. Để giữ cho công suất không đổi, tốc độ phải thay đổi tỷ lệ nghịch với mômen. Kết quả là cái guồng biểu thị cho một tải công suất không đổi. Động cơ truyền động guồng là một động cơ kích từ hỗn hợp có dây quấn kích từ độc lập được nối với bộ chỉnh lưu từ hệ thống 120V, 60Hz và dây quấn kích từ nối tiếp được thiết kế để sinh ra sức từ động chỉ vừa đủ triệt tiêu sức từ động khử từ tương đương của phản ứng phần ứng. Phần ứng của động cơ tiêu thụ công suất 1000hp, 400 vòng/phút, 500V, 1522A. Các thông số của động cơ là:

Điện trở, Ω

Phần ứng

Cực từ phụ + dq bù

KT nối tiếp

KT song song

0.0115

0.00179

0.00156

15.76

Xác định điện áp đặt vào phần ứng khi vận hành ở tốc độ 700 vòng/phút. S.đ.đ của động cơ khi tốc độ đinh mức: Eudm = U − I udm (Ru + Rp + Rktnt ) = 500 − 1522× (0.0115 +0.00179 +0.00156) = 477.3983V Do công suất không đổi nên dòng điện phần ứng khi tốc độ 700 vg/ph là: M1 BI I P n n = 1 u1 = u1 = 1 × dm = dm M dm BdmI um I udm n1 Pdm n1 ndm 1000 = 1522 = 2174.3A  I u1 = I udm n1 700 S.đ.đ của động cơ khi tốc độ bằng 700vg/ph: n 700 Eu1 = Eudm 1 = 477.3983 = 334.1788V ndm 1000 Điện áp đặt vào động cơ khi tốc độ bằng 700vg/ph: U = Eu1 + I u1(R u + Rp + Rktnt ) = 334.1788 + 2174.3× (0.0115 +0.00179 +0.00156) = 366.4672V

159

Bài số 13-24*. Một động cơ kích từ độc lập có dây quấn bù 550V, 400hp, có tốc độ cơ bản là 1750 vòng/phút. Dây quấn kích từ được cấp từ nguồn một chiều 120V. Hiệu suất của động cơ (trừ dây quấn kích từ) là 94,6% khi làm việc ở các điều kiện định mức. Các thông số của động cơ là:

Điện trở, Ω

Phần ứng

Cực từ phụ + dq bù

KT song song

0.0192

0.00573

28

Giả thiết rằng động cơ đang làm việc ở các điều kiện định mức thì vành góp bị quá nhiệt bắt đầu bốc khói. Phần ứng được cắt ra khỏi nguồn cung cấp và nối với một điện trở hãm động năng. Quán tính của tải ngăn cản sự chậm lại tức thời của động cơ, bằng 200% mômen định mức được hình thành khi mạch hãm động năng được đóng vào. Xác định giá trị của điện trở hãm động năng. Công suất đưa vào động cơ: P2 298.4× 103 P1 = = = 315.43× 103 W η 0.946 Dòng điện đưa vào động cơ: P1 315.43× 103 I = I udm = = = 573.5153A U 550 S.đ.đ phần ứng: Eudm = U − I udm (Ru + Rp + Rb ) = 550 − 573.5153× (0.0192 + 0.00573) = 535.7023V Do mô men hãm bằng 2 lần mô men định mức nên dòng điện phàn ứng khi hãm: I h = 2I udm = 2× 573.5153 = 1147A Đện trở toàn mạch phần ứng khi hãm: E 535.7023 R = udm = = 0.467Ω Ih 1147 Điện trở hãm: R h = R − (Ru + Rp + Rb ) = 0.467 − (0.0192 + 0.00573) = 0.4421Ω

Bài số 13-25*. Một động cơ kích từ song song có dây quấn bù 150hp, 1750 vòng/phút, 240V đang vận hành ở các điều kiện định mức và có hiệu suất 92.3%. Các thông số của động cơ là:

Điện trở, Ω

Phần ứng

Cực từ phụ + dq bù

KT song song

0.0233

0.0099

33.9

160

Xác định dòng điện phần ứng ở tốc độ 500 vòng/phút khi hãm động năng qua một điện trở 0.324Ω . Công suất đưa vào động cơ: P2 111.9× 103 P1 = = = 121.24× 103 W η 0.923 Dòng điện đưa vào động cơ: P1 121.24× 103 I= = = 505.1463A U 240 Dòng điện kích thích: U 240 It = = = 7.0796A R tss 33.9 Dòng điện định mức của phần ứng: I udm = I − I t = 505.1463 − 7.0796 = 498.0666A S.đ.đ phần ứng: Eudm = U − I udm (Ru + Rp + Rb ) = 240 − 505.1463× (0.0233 + 0.0099) = 223.4642V S.đ.đ tại tốc độ bằng 500vg/ph là: n 500 Eh = Eudm = 223.4642 = 63.8469V ndm 1750 Dòng điện phần ứng khi tốc độ bằng 500vg/ph: I uh =

Eh 63.8469 = = 179.2446A R h + R u + Rp 0.324 + 0.0233 + 0.0099

Bài số 13-26 Một động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp khi rotor đứng yên có dòng điện 5A, mômen 5Nm lúc đó được nối nguồn 5V. Khi kéo tải có dòng điện là 10A, nối nguồn điện áp 120V và tốc độ 300vòng/phút. Giả thiết mạch từ không bão hòa. Hãy xác định (a) mômen điện từ; (b) trị số điện trở phụ mắc vào mạch phần ứng khi làm việc với tải. Điện trở của mạch phần ứng: U 5 R u = = = 1Ω Iu 5 Mô men điện từ khi có tải: I 10 M 2 = M 1 udm = 5 = 10Nm Iu 5 Điện trở nối thêm vào mạch phần ứng: U 120 R p = dm − Ru = − 1 = 11Ω I udm 10

161

Bài số 13-27 Một động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp 12hp, 1200vòng/phút, 220V, đang làm việc ở chế độ định mức có dòng điện là 40A. Điện trở phần ứng và dây quấn kích từ nối tiếp tương ứng là 0.25Ω và 0.1Ω . Giả thiết mạch từ không bão hòa. Hãy xác định: (a) Công suất và mômen điện từ khi làm việc chế độ định mức; (b) tốc độ, mômen và công suất nếu động cơ có dòng điện còn 20A. Trong chế độ định mức: Eudm = U dm − I udm (Ru + Rktnt ) = 220 − 40(0.25 + 0.1) = 206V Pdtdm = EudmI udm = 206× 40 = 8240W M dtdm =

Pdtdm 8240× 60 = = 65.5718Nm Ω 2π × 1200

Trong chế độ tải không định mức: Eu = U dm − I u (Ru + Rktnt ) = 220 − 20(0.25 + 0.1) = 213V n = ndm

Eu I u 206× 40 = 1200 = 2321.1vg/ ph EudmI udm 213× 20

Pdt = Eu I u = 213× 20 = 4260W M dtdm =

Pdtdm 4260× 60 = = 17.526Nm Ω 2π × 2321.1    

162