ĐÁP ÁN KIỂM TRA GIỮA KỲ – THÁNG 04/2011 (45 PHÚT) MÔN HỌC: BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG ĐIỆN CƠ Các tải pha cân sau nối vào nguồn pha, nối Y, 400 V (điện áp dây): Tải 1: Tải cảm, nối Y, tiêu thụ dòng điện dây 60 A, công suất tác dụng 30 kW; Tải 2: Tải nối Y tiêu thụ 85 kVA (3 pha) hệ số công suất 0,89 sớm; Tải 3: Tải nối  tiêu thụ 60 kW (3 pha) hệ số công suất 0,6 trễ Hãy tính: a) Công suất phức tổng pha tiêu thụ tải (1 đ) b) Dòng điện pha tải (1 đ) c) Giá trị công suất phản kháng pha tụ thêm vào (song song với tổ hợp tải) để làm cho hệ số công suất tổng 0,97 (1 đ) Giải a) Tải 1: S1   V L  I L   400  60  41570 VA, Q1  S12  P12  41570  30000  28776 VAR, S1  30  j 28,776 kVA       Tải 2: S  S PF2  j sin cos 1 PF2   85 0,89  j sin cos 1 0,89  75,65  j 38,757 kVA P 60 Tải 3: Q3  sin cos 1 PF3   sin cos 1 0,6   80 kVAR, PF3 0,6     S  60  j80  10053,13 kVA Công suất phức tổng: S  S1  S  S  165,65  j 70,019  179,8422,910 kVA b) Tải 1: Dòng điện pha dòng điện dây I  60 A (tải nối Y) 85000  122,68 A (tải nối Y) Tải 2: Dòng điện pha dòng điện dây I   400 S 100000 Tải 3: Dòng điện pha I    83,33 A (tải nối ) 3V  400 c) Công suất phản kháng tổng mới: P 165,65 Q'  sin cos 1 PF '  sin cos 1 0,97   41,52 kVAR PF ' 0,97 Do đó, công suất phản kháng pha cần thêm vào 1 Qtu  pha   Q 'Q   41,52  70,019   9,5 kVAR 3     Kết thử nghiệm hở mạch ngắn mạch máy biến áp 180 kVA, 2400/240 V, 50 Hz sau: Thử nghiệm hở mạch (phía hạ áp): Voc = 240 V, Ioc = 15 A, Poc = 1152 W Thử nghiệm ngắn mạch (phía cao áp): Vsc = 60 V, Isc = 75 A, Psc = 1500 W a) Xác định tham số mạch tương đương gần đúng, quy phía cao áp (1 đ) b) Vẽ mạch tương đương với tham số tính ghi rõ mạch tương đương (1 đ) c) Tìm độ thay đổi điện áp máy biến áp cung cấp cho tải nối vào phía hạ áp điện áp định mức dòng điện định mức với hệ số công suất 0,85 trễ (1 đ) d) Tính hiệu suất máy trường hợp (1 đ) Giải a) Tham số mạch tương đương gần đúng: Tỷ số vòng dây a = 2400/240 = 10 2402  50  I  240  4,8 A Rc  R 1152 50 240  16,89  I X  15  4,8  14,21 A, X m  14,21 Rc' X m' quy phía cao áp: Rc'  a Rc  10  50  5000 , X m'  a X m  10  16,89  1689  Req  Psc 1500 V 60   0,2667 , Z eq  sc   0,8 , X eq  0,8  0,2667  0,7542  2 I sc 75 I sc 75 b) 0,2667  I1 V1 k 0,7542  I2/a 1,689 k V2 aV2 10:1 c) Giả sử điện áp tải V2  V2 0  2400 V, 180000 Dòng điện tải quy phía cao áp: I a    cos 1 0,85  75  31,79 A 240  10 Điện áp ngõ vào: I V1  aV2  Req  jX eq   24000  0,2667  j 0,7542  75  31,79  2447,10,88 V a Khi không tải, I  , V2no _ load   V1 a  2447,1 10  244,71 V Độ thay đổi điện áp: 244,71  240 U %   100  1,963% 240 d) Công suất tác dụng tải: P2  180000  0,85  153000 W Tổn hao lõi thép: V 2447,12 Pi    1198 W Rc 5000 Tổn hao dây quấn (tổn hao đồng): Pc  Req I a   0,2667  75  1500 W Hiệu suất: P2 153000    100%  98,27% P2  Pi  Pc 153000  1198  1500 i a r a a N g Sâu d vào trang giấy g r a Với mạch từ hình trên, phần có dây quấn gắn cố định, phần di chuyển theo phương đứng (lên xuống) Bỏ qua từ tản xét đến từ trở lõi mạch từ (đường sức từ trung bình lc) a) Tìm từ thông móc vòng mạch từ tương đương (1 đ) b) Tìm đồng lượng hệ lực điện từ sinh (1 đ) c) Giả sử có dòng điện DC đưa vào cuộn dây, lực điện từ đạt giá trị lớn (xét độ lớn), giá trị bao nhiêu? (1 đ) Giải a) Tổng từ trở khe hở: R g  Từ trở lõi: Rc  Từ thông:   2g  ad Ni lc  r  ad Ni  R g  Rc  Ni  Ni Rg  ad g  lc  r l    g  c   ad  r   ad Từ thông móc vòng:   N  N i g  lc  r b) Đồng lượng: i  ad Wm'   di '  N i 22 g  lc  r  Lực điện từ: Wm' N i  ad N i  ad e f    g 2 g  l c  r 2 2 g  l c  r 2 Rc Lực điện từ mang giá trị âm, tác dụng theo chiều ngược với chiều biến học g, tức kéo phần di động phía phần đứng yên c) Độ lớn lực đạt giá trị lớn g = Khi đó, giá trị lớn lực N I  ad e f  (dòng điện kích từ chiều i = I) max l c  r 2