Đề kiểm tra giữa học kỳ II môn Kỹ thuật điện 2 - Năm học 2009-2010 (Có đáp án)

ĐỀ KIỂM TRA GIỮA HỌC KỲ I, NĂM HỌC 2009-2010 MÔN THI: KỸ THUẬT ĐIỆN 2. Thời gian: 75 phút. Ngày thi: 02/11/2009. Sinh viên được phép sử dụng tài liệu. Không được phép trao đổi tài liệu. Câu 1: Cho động cơ không đồng bộ ba pha, 6 cực, cuộn dây stator nối Y, 25hp, 208V, 60Hz. Điện trở stator là R1 = 0,105Ω/pha. Bỏ qua tổn hao sắt từ. _ Thí nghiệm không tải với điện áp và tần số định mức: đo được dòng điện dây 22A và công suất vào 1200W. _ Thí nghiệm ngắn mạch ở tần số 15Hz và điện áp dây 24,6V: đo được dòng điện dây 64,5A và công suất vào 2200W. a) Tính tổn hao quay (tổn hao cơ)? (0.5đ) b) Tính các thông số của mạch tương đương R’2, X1, X’2, và Xm ở tần số định mức. Biết động cơ có tỷ số X1:X’2 = 4:6. (2.0đ) Sử dụng kết quả câu b để tính toán cho câu c và câu d: c) Khi động cơ trên được cấp điện áp và tần số định mức, và có độ trượt 5%, tính dòng điện stator, hệ số công suất, moment điện từ, và hiệu suất của động cơ? (2.0đ) d) Khi động cơ trên được cấp điện áp và tần số định mức, đang vận hành ở moment cực đại: tính độ trượt, dòng điện stator và moment điện từ khi đó? (Giả sử ảnh hưởng của mức độ bảo hòa mạch từ và tần số rotor lên điện trở và điện cảm rotor là không đáng kể). (1.5đ) Câu 2: Động cơ không đồng bộ ba pha rotor dây quấn 15hp, 2 cực, 220V, 50Hz, nối Y, nđm = 2850 vòng/phút. Động cơ có R’2 = 0,12 Ω/pha và tỉ số moment Tmax/Tđm = 2,2. Bỏ qua điện trở dây quấn stator. a/ Tính tốc độ động cơ tại moment cực đại Tmax? (1.5đ) b/ Tính giá trị điện trở (qui đổi về stator) cần mắc nối tiếp với dây quấn rotor để động cơ khởi động với moment cực đại? (1.5đ) c/ Nếu điện áp cung cấp cho động cơ giảm còn 200V, moment trên trục động cơ là moment định mức. Tính tốc độ mới của động cơ? (1.0đ) T 2 Cho biết biểu thức Klauss: = Tssssmax// max+ max -------------------------------------------------HẾT------------------------------------------------- Câu 1: Bài giải: xem file Matlab (.m) hay xem 2 trang cuối. Bai giai _________________________________________________________ +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++Cau a) Prot = 1.0475e+003 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++Cau b) Unl_phase = 120.0889 Snl = 7.9259e+003 Qnl = 7.8345e+003 Xnl = 5.3957 Rbl = 0.1763 Ubl_phase = 14.2028 Zbl = 0.2202 Xbl = 0.5279 a = 0.4444 b = -8.8168 c = 2.8482 delta = 72.6725 X2 = 0.3285 X1 = 0.2190 Xm = 5.1767 R2 = 0.0806 X2 = 0.3285 0.3167 X1 = 0.2190 0.2112 Xm = 5.1767 5.1845 R2 = 0.0806 0.0802 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++Cau c) Zs = 0.1050 + 0.2190i Zm = 0 + 5.1767i Zr = 1.6121 + 0.3285i Zmr = 1.3129 + 0.6933i Z = 1.4179 + 0.9123i cosphi_c = 0.8410 U_phase = 120.0889 Is_com = 59.8981 -38.5415i I1_c = 71.2266 Pin = 2.1579e+004 Pe = 1.9981e+004 ws = 125.6637 Te_c = 159.0055 Pc = 1.8982e+004 Pout = 1.7935e+004 Eff_c = 0.8311 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++Cau d) Zt = 0.0966 + 0.2120i Rt = 0.0966 Xt = 0.2120 s_max = 0.1468 Zr_d = 0.5490 + 0.3285i Zmr_d = 0.4807 + 0.3568i Z_d = 0.5857 + 0.5758i cosphi_d = 0.7131 I1_d = 146.2113 Pin_d = 3.7562e+004 Pe_d = 3.0828e+004 Te_max = 245.3225 Đáp số: Ket qua _________________________________________________________ a) Ton hao quay: Prot = 1047.540000 . __________________Cach 1: X2 = (Xbl-X1)*(Xnl-X1)/(Xnl-Xbl) b) R1 = 0.105000 b) X1 = 0.218991 b) R2 = 0.080604 b) X2 = 0.328486 b) Xm = 5.176668 __________________Cach 2: Xbl = X1 + X2 b) R1 = 0.105000 b) X1 = 0.211151 b) R2 = 0.080246 b) X2 = 0.316726 b) Xm = 5.184508 . c) I1_c = 71.226620 c) cosphi_c = 0.840951 c) Te_c = 159.005541 c) Eff_c = 0.831103 . d) s_max = 0.146809 d) I1_d = 146.211263 d) Te_max = 245.322478 Đặc tuyến: If(n) Te(n): (Kết quả câu c, d và các đặc tuyến trên sử dụng thông số theo kết quả câu b, cách 1). Câu 2: a/ sđm = (3000-2850)/3000 = 0.05 Tmax/Tđm = 0.5*(sđm/smax+ smax/sđm) = 2.2 2 2 Î smax – 0.22smax + 0.05 = 0 Î smax = 0.208 và smax = 0.012 (loại vì nhỏ hơn sđm) Î n = (1-0.208)3000 = 2376 vòng/phút b/ Động cơ khởi động với moment cực đại Î smax = 1 Î Điện trở rotor khi này R2’ = 0.12*(1/0.208) = 0.577 Ω/pha Î Điện trở cần thêm vào (đã qui đổi) R = 0.457 Ω/pha 2 c/ Khi U giảm, moment cực đại mới Tmax2= (200/220) *Tmax = 0.826 Tmax, smax không đổi Tmax/Tđm = 2.2 Î Tmax2/Tđm = 0.5*(s/smax+ smax/s) = 0.836*2.2 = 1.82 Î s = 0.695 (loại) và s = 0.062 Î n = 2814 vòng/phút Bài giải câu 1, File Matlab (.m) clc clear all % Cau1_De KTGK_KTD2_NH0910HK1_Lop CQ % SV co the chon cach giai tuong duong khac %7.18 poles = 3 % pair of poles P_rate = 25*746 %W U_line = 208 %V % Noi Y f = 60 %Hz R1 = 0.105 %Ohm % TN ko tai: Inl = 22 %A Pnl = 1200 %W % TN ngan mach: fbl = 15 %Hz Ubl_line = 24.6 %V Ibl = 64.5 %A Pbl = 2200 %W % a) Prot? % b) R2, X1, X2, Xm? Biet X1:X2 = 4:6 kX = 4/6 % = X1/X2 % c) I1_c, cosphi_c, Te_c, Eff_c? slip = 0.05 % d) s_max, I1_d, Te_max ? disp('Bai giai _________________________________________________________') % a) Prot? disp('+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++Cau a)') Prot = Pnl - 3*R1*Inl^2 % b) R2, X1, X2, Xm? Biet X1:X2 = 4:6 disp('+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++Cau b)') % TN ko tai: Unl_phase = U_line/sqrt(3) Snl = 3*Unl_phase*Inl Qnl = sqrt(Snl^2 - Pnl^2) Xnl = Qnl/3/Inl^2 % TN ngan mach: Rbl = Pbl/3/Ibl^2 Ubl_phase = Ubl_line/sqrt(3) Zbl = Ubl_phase/Ibl Xbl = (f/fbl)*sqrt(Zbl^2 - Rbl^2) % Cach 1:__________________________________________ % X2 = (Xbl-X1)*(Xnl-X1)/(Xnl-Xbl) % voi kX = X1/X2 => X1 = kX*X2 % X2 = (Xbl - kX*X2)*(Xnl - kX*X2)/(Xnl-Xbl) % kX^2 * X2^2 - (Xnl-Xbl + kX*Xbl + kX*Xnl)*X2 + Xbl*Xnl = 0 a = kX^2 b= -(Xnl-Xbl + kX*Xbl + kX*Xnl) c = Xbl*Xnl delta = b^2 - 4*a*c X2(1) = (-b-sqrt(delta))/2/a %X2(1) = (-b+sqrt(delta))/2/a % loai vi > Xbl X1(1) = kX*X2(1) Xm(1) = Xnl - X1(1) R2(1) = (Rbl - R1)*((Xm(1) + X2(1))/Xm(1))^2 % Cach 2:__________________________________________ % Xbl = X1 + X2 = kX*X2 + X2 = (kX + 1)*X2 X2(2) = Xbl/(kX + 1) X1(2) = kX*X2(2) Xm(2) = Xnl - X1(2) R2(2) = (Rbl - R1)*((Xm(2) + X2(2))/Xm(2))^2 % Su dung ket qua cach 1 de tinh cho cau c va cau d % c) I1_c, cosphi_c, Te_c, Eff_c? disp('+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++Cau c)') % I1_c, cosphi_c Zs = R1 + j*X1(1) Zm = j*Xm(1) Zr = R2(1)/slip + j*X2(1) Zmr = Zr * Zm / (Zr + Zm) Z = Zs + Zmr cosphi_c = cos(angle(Z)) U_phase = U_line/sqrt(3) Is_com = U_phase / Z I1_c = abs(Is_com) % Te_c Pin = 3 * U_phase * I1_c * cosphi_c Pe = Pin - 3*R1*I1_c^2 % Ir_com = Is_com*Zm/(Zm+Zr) %_ Ir_com = (U_phase - Is_com * Zs)/Zr % I2 = abs(Ir_com); % Pe = 3* R2(1)/slip *I2^2 ws = 2*pi*f/poles Te_c = Pe / ws % Eff_c Pc = (1-slip)*Pe Pout = Pc - Prot Eff_c = Pout/Pin % d) smax, I1_d, Te_max ? disp('+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++Cau d)') %s_max Zt = Zs*Zm/(Zs+Zm) Rt = real(Zt) Xt = imag(Zt) s_max = R2(1)/sqrt(Rt^2 + (Xt+X2(1))^2) % s_max = R2(1)/sqrt(R1^2 + (X1(1)+X2(1))^2) % I1_d Zr_d = R2(1)/s_max + j*X2(1) Zmr_d = Zr_d * Zm / (Zr_d + Zm) Z_d = Zs + Zmr_d cosphi_d = cos(angle(Z_d)) I1_d = U_phase / abs(Z_d) % Te_max Pin_d = 3 * U_phase * I1_d * cosphi_d Pe_d = Pin_d - 3*R1*I1_d^2 Te_max = Pe_d / ws %Te_max = 3/2*U_phase^2/ws/(R1(1) + sqrt(R1(1)^2 + (X1(1)+X2(1))^2)) disp('Ket qua _________________________________________________________') TEXT = sprintf('a) Ton hao quay: Prot = %f', Prot); disp(TEXT) disp('.') disp('__________________Cach 1: X2 = (Xbl-X1)*(Xnl-X1)/(Xnl-Xbl)') TEXT = sprintf('b) R1 = %f', R1); disp(TEXT) TEXT = sprintf('b) X1 = %f', X1(1)); disp(TEXT) TEXT = sprintf('b) R2 = %f', R2(1)); disp(TEXT) TEXT = sprintf('b) X2 = %f', X2(1)); disp(TEXT) TEXT = sprintf('b) Xm = %f', Xm(1)); disp(TEXT) disp('__________________Cach 2: Xbl = X1 + X2') TEXT = sprintf('b) R1 = %f', R1); disp(TEXT) TEXT = sprintf('b) X1 = %f', X1(2)); disp(TEXT) TEXT = sprintf('b) R2 = %f', R2(2)); disp(TEXT) TEXT = sprintf('b) X2 = %f', X2(2)); disp(TEXT) TEXT = sprintf('b) Xm = %f', Xm(2)); disp(TEXT) disp('.') TEXT = sprintf('c) I1_c = %f', I1_c); disp(TEXT) TEXT = sprintf('c) cosphi_c = %f', cosphi_c); disp(TEXT) TEXT = sprintf('c) Te_c = %f', Te_c); disp(TEXT) TEXT = sprintf('c) Eff_c = %f', Eff_c); disp(TEXT) disp('.') TEXT = sprintf('d) s_max = %f', s_max); disp(TEXT) TEXT = sprintf('d) I1_d = %f', I1_d); disp(TEXT) TEXT = sprintf('d) Te_max = %f', Te_max); disp(TEXT) % Ve Te(n): %ns = 60*f/poles; %sim('Cau_1');