Bài tập điện tử công suất -động cơ không đồng bộ một pha

pdf
Số trang Bài tập điện tử công suất -động cơ không đồng bộ một pha 10 Cỡ tệp Bài tập điện tử công suất -động cơ không đồng bộ một pha 165 KB Lượt tải Bài tập điện tử công suất -động cơ không đồng bộ một pha 0 Lượt đọc Bài tập điện tử công suất -động cơ không đồng bộ một pha 7
Đánh giá Bài tập điện tử công suất -động cơ không đồng bộ một pha
4.7 ( 19 lượt)
Nhấn vào bên dưới để tải tài liệu
Để tải xuống xem đầy đủ hãy nhấn vào bên trên
Chủ đề liên quan

Nội dung

Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. CHƯƠNG 11: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA Bài số 11-1. Một động cơ không đồng bộ một pha công suất 1/4 mã lực, 220V, 50Hz và 4 cực từ có tham số và tổn thất như sau : R1 = 8.2; X1 = X’2 = 10.5; R’2 = 10.5; XM = 210; Tổn hao sắt ở 110V là 25W; tổn hao ma sát và quạt gió là 12W; Với hệ số trượt là 0.05, xác định dòng điện stato, công suất cơ, công suất ra trên trục, tốc độ và hiệu suất khi động cơ làm việc ở điện áp và tần số định mức. Tổng trở thứ tự thuận: 0.5jX M (0.5jX M  0.5R 2 / s) Z T  R T  jX T  0.5R 2 / s  0.5j(X M  X2 ) 0.5j  210(0.5j  210  0.5  10.5 / 0.05)   (51.2195 + j51.2195) 0.5  10.5 / 0.05  0.5j(210  10.5) Tổng trở thứ tự ngược: 0.5jX M  0.5jX2  0.5R2 /(2  s) Z N  R N  jX N  0.5R 2 /(2  s)  0.5j(X M  X2 ) 0.5j  210(0.5j  10.5  0.5  10.5 / 1.95)   (2.503 + j4.8808) 0.5  10.5 / 1.95  0.5j(210  10.5) Tổng trở vào của động cơ: Z V  R 1  jX 1  Z T  Z N  8.2  j10.5  51.2195 + j51.2195 + 2.5030 + j4.8808  (61.9225 + j66.6003)  90.939547.08o  Dòng điện đưa vào stato:  220 I  U1   2.4192  47.08 o A 1 o Z V 90.939547.08 Hệ số công suất: cos = cos47.08o = 0.6809 Công suất đưa vào động cơ: P1  UIcos = 220  2.4192  0.6809 = 362.4002 W Công suất cơ: Pco  I12 (R T  R N )(1  s)  2.4192 2  (51.2195  2.503)  (1  0.05)  270.8569 W Tổn hao sắt chủ yếu là tổn hao từ trễ và tỉ lệ với U1.6 nên với U = 220V ta có: 1.6 220  pFe  25     75.7858 W  110  Công suất đưa ra: P2  Pco  pFe  pf  270.8569  75.7858  12  183.0711 W Hiệu suất của động cơ: 115 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.  P2 183.0711   0.5052 P1 362.4002 Bài số 11-2. Một động cơ không đồng bộ một pha công suất 1/4 mã lực, 110V, 50Hz và 4 cực từ có tham số và tổn thất như sau : R1 = 2.0; X1 = 2.8; X’2 = 2.0; R’2 = 4.0; XM = 70; Tổn hao sắt ở 230V là 35W; tổn hao ma sát và quạt gió là 10W. Với hệ số trượt là 0.05, xác định dòng điện stato; công suất cơ; công suất ra trên trục, tốc độ; mômen và hiệu suất khi động cơ làm việc với dây quấn phụ được cắt ra ở điện áp và tần số định mức. Tổng trở thứ tự thuận: 0.5jX M (0.5jX M  0.5R 2 / s) Z T  R T  jX T  0.5R 2 / s  0.5j(X M  X2 ) 0.5j  70(0.5j  70  0.5  4 / 0.05)   (16.9199 + j19.7721) 0.5  4 / 0.05  0.5j(70  2) Tổng trở thứ tự ngược: 0.5jX M  0.5jX2  0.5R2 /(2  s) Z N  R N  jX N  0.5R 2 /(2  s)  0.5j(X M  X2 ) 0.5j  70(0.5j  2  0.5  4 / 1.95)   (0.9687 + j0.9998) 0.5  4 / 1.95  0.5j(70  2) Tổng trở vào của động cơ: Z V  R 1  jX 1  Z T  Z N  8.2  j10.5  51.2195 + j51.2195 + 2.5030 + j4.8808  19.8886 + j23.5719  30.841449.84o  Dòng điện đưa vào stato:  110 I  U1   3.5666  49.84 o A 1 o Z V 30.841449.84 Hệ số công suất: cos = cos49.84o = 0.6449 Công suất đưa vào động cơ: P1  UIcos =110  3.5666  0.6449 = 253.0005 W Công suất cơ: Pco  I12 (R T  R N )(1  s)  3.5666 2  (16.9199  0.9687)  (1  0.05)  192.7683 W Tổn hao sắt chủ yếu là tổn hao từ trễ và tỉ lệ với U1.6 nên với U = 220V ta có: 1.6 110  pFe  35     10.7531 W  230  116 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Công suất đưa ra: P2  Pco  pFe  pf  192.7683  10.7531  10  172.0153 W Tốc độ quay của động cơ: 60f 60  50 n  (1  s)  (1  0.05)  1425vg / ph p 2 Mô men trên trục động cơ: P P  60 214.6649  60 M2  2  2   1.4385Nm 2 n 2  1425  Hiệu suất của động cơ: P 172.0153  2   0.6799 P1 253.0005 Bài số 11-3. Thí nghiệm không tải và ngắn mạch (thực hiện trên cuộn dây chính) của động cơ điện không đồng bộ một pha ¼ hp, 120 V, 60 Hz, 1730 vòng/phút thu đươc kết quả như sau: Thí nghiệm không tải: động cơ quay không tải V = 120 V; I = 3.5 A; P = 125W Thí nghiệm ngắn mạch: giữ rotor đứng yên V = 43 V; I = 5 A; P = 140W Xác định (a) tham số của mạch điện thay thế động cơ; (b) tổn hao quay. Mạch điện thay thế của động cơ khi không tải và ngắn mạch: I o R 1 / 2 j(X 1  X2 ) I R 1 / 2 j(X 1  X2 ) m I n I e j0.5XM  U o j0.5XM  U n R 1 / 2 j(X 1  X2 ) j0.5XM R2 / 4 R2 / 2 R 1 / 2 j(X 1  X2 ) j0.5XM R2 / 2 Khi không tải, ta có: 117 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. U o 120   34.2857 Io 3.5 Khi ngắn mạch: P 140  0.6512  n = 49.3707o cosn  n  U n I n 43  5  43 I  U n    j0.6271A e jX m j2  34.2856 I  I  I  549.38 o  (  j0.6271)  3.2558 - j3.1676 = 4.5425  44.21o A 0.5X m  m n e Các thông số của động cơ: U 43 (R 1  R2 )  j(X 1  X2 )   n   (6.7849 + 6.6011) I m 3.2558 - j3.1676 R 1  R 2  6.7849 X1  X2  6.6011 Tổn hao quay bằng tổn hao không tải. Bài số 11-4. Một động cơ không đồng bộ một pha chạy bằng tụ, điện áp 120V, 60Hz và 4 cực từ có tham số của mạch điện thay thế như sau : X1C =1.5 ; Cuộn dây chính: R1C = 2.0 ; Cuộn dây phụ: R1P = 2.0 ; X1P = 2.5 ; Mạch rotor: R’2 = 1.5 ; X’2 = 2.0 ; XM = 48; C = 30 F; a = NP/NC = 1 Xác định (a) dòng điện khởi động và mômen khởi động của động cơ khi điện áp định mức; (b) trị số điện dung C của tụ điện nối song song với tụ đã có để mômen khởi động đạt giá trị cực đại; (c) dòng điện khởi động của động cơ trong trường hợp (b). Mạch điện thay thế của cuộn dây chính của động cơ(xem 625 Electric machines I.J.Nagrath, D.P. Kothari): R 1C / 2 jX1C jX2 R2 / 2s j0.5XM  U C jX2 j0.5XM R 1C / 2 jX1C R2 / 2(2  s) 118 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Khi khởi động s = 1 ta có: jX  (R 2  jX2 ) Z T(s 1)  Z N(s 1)  m jX m  (R 2  jX2 ) j48  (1.5  j2)   1.3812 + j1.9614 = 2.398954.85o  j48  (1.5  j2) Tổng trở của cuộn dây phụ: Z P  R 1P  jX 1P  jX td  2  j2.5  j 10 6  (2.0 - j85.9194) 2   60  30 Quy đổi về cuộn dây chính ta có: Z Z ZP  2P  P  (2.0 - j85.9194) a 1 Như vậy tổng trở nhánh chung: Z  Z1C (2.0 - j85.9194) + (2 + j1.5) Z12  P   (2.0000 - j42.2097) = 42.2571-87.3o  2 2 Điện áp thuận trên cuộn chính:    U  1  j   120  1  j   60  j60  84.8528  45o V U     CT 2  a 2  1 Điện áp ngược trên cuộn chính:    U  1  j   120  1  j   60  j60  84.852845o V U     CN 2 a 2  1 Dòng điện thuận trong cuộn chính:  (Z  Z  Z )  U  Z U CT 1C N 12 CN 12 I   9.3996 - j8.9373 = 12.9702-43.55o A CT 2 (Z1C  Z T  Z12 )(Z1C  Z N  Z12 )  Z12 Dòng điện ngược trong cuộn chính:  (Z  Z  Z )  U  Z U CN 1C T 12 CT 12 I   7.9295 - j8.8032 = 11.848-47.99 o A CN 2 (Z1C  Z T  Z12 )(Z1C  Z N  Z12 )  Z12 Dòng điện trong cuộn chính: I  I  I  9.3996 - j8.9373 + 7.9295 - j8.8032 C CT CN = 17.3291 - j17.7405 = 24.7997-45.67 o A Dòng điện trong cuộn phụ quy đổi: I  j I  I P CT CN  j (9.3996 - j8.9373 )  (7.9295 - j8.8032)   (0.134 + j1.47)A a Dòng điện khởi động lấy từ lưới: I  I  I  17.3291 - j17.7405 + 0.134 + j1.47 = 17.4631 - j16.2705 K C P   = 23.8682-42.97 o A 119 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Tốc độ đồng bộ: 60f 60  60 n1    1800vg / ph p 2 Mô men khởi động: 2 2 2  60 2 MK  (I CTR T  I CN RN )  (12.9702 2  1.3812  11.848 2  1.3812) 1 2  1800  76.9383Nm Khi khởi động, muốn mô men bằng mô men cực đại thì dòng điện ngược phải bằng zero. Do vậy:  (Z  Z  Z )  U  Z U CN 1C T 12 CT 12 I  0 CN 2 (Z1C  Z T  Z12 )(Z1C  Z N  Z12 )  Z12  (Z  Z  Z )  U  Z 0  U CN 1C T 12 CT 12  (Z  Z ) 1 U CN 1C T   Z1P  Z1C   (0.0401 - j3.4213)  U 2  Z1P  (R 1P  jX1P  jX td )  2Z12  Z1C  (6 - j82.9194) Z  R 1P  jX 1P  (85.4194 + 4)  R td  jX td   1P j  Z12  10 6  663.1456F  C 2f  4 Dòng điện khởi động: Z  Z1C Z12  1P  (4 - j40.7097) = 40.905-84.38o  2   Z U CT (Z1C  Z N  Z12 )  U CN 12 I   9.4181 - j8.9803 = 13.0133-43.64 o A CT 2 (Z1C  Z T  Z12 )(Z1C  Z N  Z12 )  Z12  (Z  Z  Z )  U  Z U CN 1C T 12 CT 12 I   7.9110 - j8.7602 = 11.8036-47.91o A CN 2 (Z1C  Z T  Z12 )(Z1C  Z N  Z12 )  Z12 I  I  I  17.3291 -17.7405 = 24.7997-45.67 o A C CT CN I  j I  I P CT CN  j(9.4181 - j8.9803 )  (7.9110 - j8.7602)   (0.2200 + j1.5072)A a Dòng điện khởi động lấy từ lưới: I  I  I  17.5491 -16.2334 = 23.9059-42.77 o A K C P   Bài số 11-5. Một động cơ điện không đồng bộ một pha hai cuộn dây 1/4hp, 120V và 60Hz có tham số khi khởi động như sau: XC = 4.20; Cuộn dây chính: RC = 3.94 và Cuộn dây phụ: RP = 8.42; và XP = 6.28. 120 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Động cơ được nối vào lưới điện có điện áp 120V và f = 60Hz. Xác định (a) dòng điện trong mỗi cuộn dây và dòng điện vào động cơ khi khởi động; (b) góc lệch pha giữa hai dòng điện; (c) mômen khởi động; (d) trị số điện trở mắc nối tiếp với cuộn dây phụ để góc lệch pha giữa hai dòng điện là 300. Tổng trở khi khởi động của cuộn dây chính: ZC = RC + jXC = (3.94 + j4.2) Tổng trở khi khởi động của cuộn dây phụ: ZP = RP + jXP = (8.42 + j6.28) Dòng điện trong cuộn chính khi khởi động:  120 I  U   14.2566 - j15.1974 = 20.8377-46.83o A C Z C 3.94  j4.2 Dòng điện trong cuộn phụ khi khởi động:  120 I  U   9.1576 - j6.8301 = 11.4242-36.72 o A P Z P 8.42  j6.28 Góc lệch pha giữa hai dòng điện:   C  P  46.83o  36.72o  10.11o Mô men khởi động: M K  kIC I P sin   k  20.8377  11.4242  sin 10.11  40.88kNm Trị số điện trở phụ để góc lệch pha là 30o: P  C  30 o  46.83o  30 o  16.83o XP tgP   0.3025 RP  R x XP 6.28  RP   8.42  12.34  Rx  0.3025 0.3025 Bài số 11-6. Một động cơ điện không đồng bộ một pha hai cuộn dây 120V và 60Hz có tham số khi rotor đứng yên (khởi động) như sau: cuộn dây chính RC = 2.20 và XC = 3.80; cuộn dây phụ RP = 9.25; XP = 8.55. Động cơ được nối vào lưới điện có điện áp 120V và f = 60Hz. Xác định (a) dòng điện trong mỗi cuộn dây; (b) góc lệch pha giữa hai dòng điện; (c) mômen khởi động; (d) điện dung C mắc nối tiếp với cuộn dây phụ để góc lệch pha giữa hai dòng điện khi khởi động là 900; (e) mômen khơi đồng trong trường hợp (d); (f) phần trăm mômen khởi động tăng so với khi không có tụ điện C. Tổng trở khi khởi động của cuộn dây chính: ZC = RC + jXC = (2.2 + j3.8) 121 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Tổng trở khi khởi động của cuộn dây phụ: ZP = RP + jXP = (9.25 + j8.55) Dòng điện trong cuộn chính khi khởi động:  I  U  120  13.6929 - j23.6515 = 27.3293-59.93o A C Z C 2.2  j3.8 Dòng điện trong cuộn phụ khi khởi động:  120 I  U   6.9959 - j6.4665 = 9.5267-42.75o A P Z P 9.25  j8.55 Góc lệch pha giữa hai dòng điện:   C  P  59.83o  42.75o  17.08 o Mô men khởi động: M K  kIC I P sin   k  27.3293  9.5267  sin17.08  76.47kNm Trị số điện dung để góc lệch pha là 90o: P  C  30 o  59.93o  90o  30.07 o X  XC tgP  P  0.5789 RP  X C  X P  0.5789  R P  8.55  0.5789  9.25  3.194 1 1   830.38F C  2 fX C 2  60  3.194 Mô men khởi động khi này: M K  kI CI P sin   k  27.3293  9.5267  260.36kNm Mô men tăng lên: 260.36  76.47  2.404  240.4% 76.47 Bài số 11-7. Dùng số liệu của bài tập số 11-2 để xác định (a) trị số điện dung C mắc nối tiếp với cuộn dây phụ để góc lệch pha giữa hai dòng điện khi khởi động là 80.60; (b) dòng điện trong mỗi cuộn dây và dòng điện vào động cơ khi khởi động với tụ điện C. Trị số điện dung để góc lệch pha là 90o: P  C  30 o  59.93o  80.6o  20.67 o X  XC tgP  P  0.3773 RP  X C  X P  0.3773  R P  8.55  0.3773  9.25  5.06 122 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 1 1   524.23F 2 fX C 2  60  5.06 Tổng trở khi khởi động của cuộn dây chính: ZC = RC + jXC = (2.2 + j3.8) Tổng trở khi khởi động của cuộn dây phụ: ZP = RP + jXP + jXC = (9.25 + j8.55 - j5.06) = (9.25 + j3.49) Dòng điện trong cuộn chính khi khởi động:  I  U  120  13.6929 - j23.6515 = 27.3293-59.93o A C Z C 2.2  j3.8 Dòng điện trong cuộn phụ khi khởi động:  120 I  U   11.3564 - j4.2847 = 12.1378-20.67 o A P Z P 9.25  j3.49 Dòng điện đưa vào động cơ: I  I  I  13.6929 - j23.6515 + 11.3564 - j4.2847 = 25.0493 - j27.9362 C P C  = 37.522-48.12 o A Bài số 11-8. Một động cơ điện không đồng bộ một pha hai cuộn dây 1/3hp, 120V và 60Hz có tham số khi khởi động cho là: XC = 3.8; Cuộn dây chính RC = 4.6 và Cuộn dây phụ RP = 9.8; và XP = 3.6. Động cơ được nối vào lưới điện có điện áp 120V và f = 60Hz. Xác định (a) dòng điện trong mỗi cuộn dây và dòng điện vào động cơ khi khởi động; (b) góc lệch pha giữa hai dòng điện; (c) điện dung C mắc nối tiếp với cuộn dây phụ để góc lệch pha giữa hai dòng điện khi khởi động là 900. Tổng trở khi khởi động của cuộn dây chính: ZC = RC + jXC = (4.6 + j3.8) Tổng trở khi khởi động của cuộn dây phụ: ZP = RP + jXP = (9.8 + j3.6) Dòng điện trong cuộn chính khi khởi động:  I  U  120  15.5056 - j12.809 = 20.112-39.56 o A C Z C 4.6  j3.8 Dòng điện trong cuộn phụ khi khởi động:  I  U  120  10.789 - j3.9633 = 11.4939-20.17 o A P Z P 9.8 + j3.6 Dòng điện đưa vào động cơ khi khởi động: 123 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. I  I  I  15.5056 - j12.809 + 10.789 - j3.9633 = 26.2946 - j16.7723 C P = 31.19-32.53o A Góc lệch pha giữa hai dòng điện:   C  P  39.56 o  20.17 o  19.4o Mô men khởi động: M K  kI C I P sin   k  20.112  11.4939  sin19.4 o  76.75kNm Trị số điện dung để góc lệch pha là 90o: P  C  30 o  39.56o  90 o  50.44o X  XC tgP  P  1.2105 RP  X C  X P  1.2105  R P  3.6  1.2105  9.8  8.263 1 1   321.02F C  2 fX C 2   60  8.263 Điện dung có giá trị âm. Như vậy động cơ không thể tạo ra góc lệch pha 90o được.    124
This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.