1. Trang chủ >
  2. Luận Văn - Báo Cáo >
  3. Khoa học tự nhiên >

Bài tập về máy phát điện và động cơ điện: Bài 1

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.59 MB, 159 trang )


Trang 125
Chủ đề 2
:
SẢN XUẤT – TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG
.
1. Dạng 1: MÁY PHÁT ĐIỆN VÀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN. 1.1. Phương pháp giải chung:
- Áp dụng các kết quả về máy phát điện xoay chiều một pha: + Tại t = 0, ta có
, n B
=
r ur
thì từ thơng qua một vòng dây: Φ = BScosωt = Φ
o
cosωt + Suất điện động xoay chiều trong mỗi cuộn dây:
sin sin
o o
d e
N N
t E
t dt
ω ω
ω Φ
= − =
Φ =
. + Tần số dòng điện: f = np.
- Áp dụng các kết quả về dòng điện ba pha liên quan đến điện áp và cường độ dòng điện ứng với mỗi cách mắc:
+ Mắc hình sao:
3
d p
U U
=
;
d p
I I
= Khi tải đối xứng thì :
1 2
3 th
th
I I
I I
I =
+ +
=

=
uur ur
uur ur
r
. Vẽ giản đồ Fre-nen nếu cần thiết.
+ Mắc hình tam giác:
d p
U U
=
;
3
d p
I I
= Chú ý: khi mạch điện ngoài hở, dòng điện trong các cuộn dây của máy
phát bằng 0. - Đối với động cơ điện ba pha, các bài toán thường liên quan đến công suất:
+ Công suất tiêu thụ:
3 cos
3 cos
p p
d d
P U I
U I ϕ
ϕ =
= .
+ Cơng suất hao phí do tỏa nhiệt: P = 3I
2
R với R là điện trở thuần một cuộn dây của động cơ.
+ Hiệu suất:
i
P H
P =
với P
i
là công suất cơ học

1.2. Bài tập về máy phát điện và động cơ điện: Bài 1


Máy phát điện xoay chiều một pha mà phần cảm gồm hai cặp cực và phần ứ
ng gồm 4 cuộn dây giống hệt nhau mắc nối tiếp, có suất điện động hiệu dụng là 120V và tần số 50Hz, Hãy tính số vòng mỗi cuộn dây, biết từ thơng cực đại
qua mỗi vòng là 5.10
-3
Wb.
Bài 2 Động cơ điện xoay chiều một pha mắc vào mạng xoay chiều một pha đã hạ
áp với U = 110V. Động cơ sinh ra một công suất cơ học P
i
= 60W. Biết hiệu suất là 0,95 và dòng điện qua động cơ I = 0,6A. Hãy tính điện trở của động cơ
và hệ số công suất của động cơ.
Trang 126
Bài 3 Một động cơ điện ba pha mắc vào mạng điện ba pha có điện áp dây
U
d
= 220V. Biết rằng cường độ dòng điện dây là I
d
= 10A và hệ số công suất cosϕ = 0,8. Tính cơng suất tiêu thụ của động cơ.
Bài 4 Mạng điện ba pha có điện áp pha U
p
= 120V có tải tiêu thụ mắc thành hình sao. Tính cường độ dòng điện trong các dây pha và dây trung hòa nếu các tải
tiêu thụ trên A, B, C là điện trở thuần R
A
= R
B
= 12Ω ; R
C
= 24Ω. 1.3. Hướng dẫn giải và giải:
Bài 1: Tóm tắt:
p = 2 cặp cực f = 50Hz
E = 120V Φ
o
= 5.10
-3
Wb n = ? ; N = ?
Các mối liên hệ cần xác lập:
- Tần số dòng điện : f
f np
n p
=

= vòng s
- Từ thơng qua mỗi vòng dây: Φ = Φ
o
cosωt. - Gọi N là số vòng dây của mỗi cuộn dây. Phần ứng gồm 4 cuộn dây nên số
vòng dây của 4 cuộn dây là 4N vòng.
- Suất điện động của máy: 4
4 sin
d e
N NBS
t dt
ω ω
Φ = −
=

Suất điện động hiệu dụng của máy: 4
2 NBS
E ω
=

N.
Tiến trình hướng dẫn học sinh giải: Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
- Tốc độ quay của rơto được tính như thế nào khi biết tần số dòng điện f và
số cặp cực p của phần cảm? - Biểu thức tính từ thơng gởi qua một
vòng dây? - Phần ứng gồm 4 cuộn dây, gọi N là
số vòng dây của mỗi cuộn dây. Vậy phần ứng có tất cả bao nhiêu vòng
dây? - Biểu thức suất điện động của máy?
- Dựa vào biểu thức bên, tìm N bằng -
f f
np n
p =

= vòng s
- Φ = Φ
o
cosωt. - Phần ứng gồm 4N vòng dây.
4 4
sin sin
o o
d e
N N
t E
t dt
ω ω
ω Φ
= − =
Φ =
Trang 127 cách nào?
- Vì 4
4 2
2
o o
o o
E N
E N
E ω
ω Φ
= Φ

= =
2 2
4 4
.2
o o
E E
N f
ω π

= =
Φ Φ
Bài giải:
Tốc độ quay của rơto: 50
25 2
f f
np n
p =

= =
= vòng s.
Từ thơng qua mỗi vòng dây: Φ = Φ
o
cosωt. Suất điện động của máy:
4 4
sin sin
o o
d e
N N
t E
t dt
ω ω
ω Φ
= − =
Φ =
với N là số vòng dây của mỗi cuộn dây.

Suất điện động hiệu dụng của máy: 4
2 2
o o
E N
E ω
Φ =
= .
3
2 120 2
27 4
4.5.10 .2 .50
o
E N
ω π


= =
= Φ
vòng.
Bài 2: Tóm tắt:
U = 110V P
i
= 60W H = 0,95
I = 2A R = ? , cosϕ = ?
Các mối liên hệ cần xác lập: - Áp dụng các công thức hiệu suất, công suất tiêu thụ, cơng suất tỏa nhiệt để
tìm R và cosϕ.
+ Hiệu suất
i
P H
P =

công suất tiêu thụ
i
P P
H =
. + Hệ số công suất cos
P UI
ϕ = .
+ Công suất tỏa nhiệt của động cơ:
N i
P P
P =
− .
+
2 N
P I R
=

điện trở của động cơ
2
N
P R
I =
.
Tiến trình hướng dẫn học sinh giải: Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
- Biểu thức tính hiệu suất của của độ
ng cơ? Từ biểu thức đó, hãy tìm giá trị của cơng suất tiêu thụ của động
cơ. -
i
P H
P =
Trang 128 - Hệ số cơng suất được tìm bằng cách
nào? - Tìm công suất tỏa nhiệt của động cơ
khi biết công suất tiêu thụ P và công suất cơ học P
i
. - Vậy điện trở động cơ có giá trị là
bao nhiêu khi đã biết công suất tỏa nhiệt P
N
?

công suất tiêu thụ
i
P P
H =
. -
cos P
UI ϕ
= cos
P UI
ϕ

= - P
N
= P - P
i
.
-
2 2
N N
P P
I R R
I =

=
Bài giải:
Hiệu suất của động cơ: 0,95
i
P H
P =
=

Công suất tiêu thụ 60
63,12 0,95
i
P P
H =
= =
W Hệ số công suất :
63,12 cos
0,956 110.0,6
P UI
ϕ = =
= Công suất tỏa nhiệt của động cơ: P
N
= P - P
i
= 63,12 – 60 = 3,12 W. Mà
2 N
P I R
=
2 2
3,12 8,67
0.6
N
P R
I

= =
= Ω
.
Bài 3: Tóm tắt:
U
d
= 220V I
d
= 10A cosϕ = 0,8
P = ?
Các mối liên hệ cần xác lập: - Công suất tiêu thụ của động cơ điện ba pha:
3 cos
p p
P U I
ϕ =
. - Xét hai trường hợp: mắc động cơ điện ba pha theo cách mắc hình sao và mắc
hình tam giác.
+ Mắc hình sao: 3
d p
U U
=
,
p d
I I
=

3 cos
3 cos
p p
d d
P U I
U I ϕ
ϕ =
= .
+ Mắc tam giác:
d p
U U
=
,
3
d p
I I
=

3 cos
3 cos
p p
d d
P U I
U I ϕ
ϕ =
= .
- Vậy trong cả hai trường hợp mắc hình sao và mắc tam giác ta đều có kết quả như nhau.
Tiến trình hướng dẫn học sinh giải:
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
- Biểu thức tính cơng suất tiêu thụ của độ
ng cơ điện ba pha? -
3 cos
p p
P U I
ϕ =
.
Trang 129 - Đề bài khơng nói rõ mắc động cơ
đ iện ba pha vào mạng điện ba pha
theo cách mắc nào nên ta xét hai trường hợp: mắc hình sao và mắc tam
giác. - Đối với mạng hình sao, hãy tìm điện
áp pha U
p
và cường độ dòng điện pha I
p
. - Cơng suất tiêu thụ của động cơ được
tính thế nào? - Tương tự, hãy tìm cơng suất tiêu thụ
của động cơ khi các cuộn dây của độ
ng cơ đấu kiểu hình tam giác. - Vậy ta thấy trong cả hai trường hợp
ta đều có cơng suất tiêu thụ của động cơ là:
3 cos
d d
P U I
ϕ =
- 3
3
d d
p p
U U
U U
=

=
;
p d
I I
= -
3 cos
3 cos
p p
d d
P U I
U I ϕ
ϕ =
= -
d p
U U
=
;
3 3
d d
p p
I I
I I
=

= 3
cos 3
cos
p p
d d
P U I
U I ϕ
ϕ

= =
Bài giải: Công suất tiêu thụ của động cơ điện ba pha:
3 cos
p p
P U I
ϕ =
. - Nếu các cuộn dây của động cơ đấu kiểu hình sao, ta có:
3
d p
U U
=
;
p d
I I
= - Nếu các cuộn dây của động cơ đấu kiểu tam giác, ta có:
d p
U U
=
;
3
d p
I I
= Trong cả hai trường hợp, ta đều có kết quả:
3 cos
3 cos
3.220.10.0,8 3048
p p
d d
P U I
U I ϕ
ϕ =
= =
= W.
Bài 4: Tóm tắt:
U
p
= 120V Tải tiêu thụ mắc hình sao
R
A
= R
B
= 12Ω R
C
= 24Ω Tính I
A
, I
B
, I
C
, I
o
= ?
Các mối liên hệ cần xác lập: - Các tải tiêu thụ mắc hình sao nên cường độ dòng điện trong các các dây là
cường độ dòng điện trong từng pha:
p d
p
U I
I R
= =
p A
B A
U I
I R

= =
;
p C
A
U I
R =
Trang 130
B
I uur
A
U
uur
C
U
uur
B
U
uur
A
I
uur
C
I uur
AB
I uuur
O
120
o
H
B
I uur
A
U
uur
C
U
uur
B
U
uur
A
I
uur
C
I uur
AB
I uuur
O
120
o
H
- Vì các tải tiêu thụ đều là thuần trở nên dòng điện pha cùng pha với điện áp pha

các dòng điện lệch pha nhau 120
o
. - Vẽ giản đồ Fre-nen.
o A
B C
AB C
I I
I I
I I
= +
+ =
+
uur uur
uur uur
uuur uur
- Vì I
A
= I
B
nên
AB
I
uuur
là đường chéo của hình thoi tạo bởi
A
I
uur

B
I
uur ⇒
I
AB
= 2.OH = 2.I
B
.cos60
o
. - Dựa vào giản đồ Fre-nen

I
o
= I
AB
– I
C
.
Tiến trình hướng dẫn học sinh giải:
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
- Đối với mạng điện hình sao, dòng đ
iện dây I
d
có mối liên hệ thế nào với dòng điện pha I
p
? - Từ 1, hãy tìm cường độ dòng điện
dây I
A
, I
B
, I
C
. - Các tải đều là thuần trở thì dòng điện
pha và điện áp pha lệch pha nhau bao nhiêu độ? Từ đó suy ra độ lệch pha
giữa các dòng điện pha. - Ta có:
o A
B C
AB C
I I
I I
I I
= +
+ =
+
uur uur
uur uur
uuur uur
.
Vẽ giản đồ Fre-
nen. - Vì I
A
= I
B
nên
AB
I
uuur
là đường chéo của hình thoi tạo bởi
A
I
uur

B
I
uur
- Vậy giá trị của cường độ dòng điện trong dây trung hòa I
o
được tính bằng cách nào?
- Đối với mạng hình sao thì:
p d
p
U I
I Z
= =
1 -
p A
B A
U I
I R
= =
;
p C
C
U I
R =
- Do các tải đều là thuần trở nên đòng đ
iện pha đồng pha với điện áp pha. Suy ra các dòng điện lệch pha nhau 120
o
.
- Dựa vào giản đồ Fre-nen, ta có: I
AB
= 2.OH = 2.I
B
.cos60
o

I
o
= I
AB
– I
C
.
Bài giải:
Do các tải tiêu thụ mắc hình sao nên I
d
= I
p
.

120 10
12
p A
B A
U I
I R
= =
= =
A
Trang 131
B
I uur
A
U
uur
C
U
uur
B
U
uur
A
I
uur
C
I uur
AB
I uuur
O
120
o
H
120 5
24
p C
C
U I
R =
= = A.
Do các tải đều là thuần trở nên dòng điện pha đồng pha với điện áp pha. Các dòng điện lệch pha nhau 120
o
. Ta suy ra giản đồ Fre-nen sau:
o A
B C
AB C
I I
I I
I I
= +
+ =
+
uur uur
uur uur
uuur uur
Dựa vào giản đồ

I
o
= I
AB
– I
C
. Vì I
A
= I
B
nên
AB
I
uuur
là đường chéo của hình thoi tạo bởi
A
I
uur

B
I
uur ⇒
I
AB
= 2.OH = 2.I
B
.cos60
o
= 2.10.cos60
o
= 10A. Vậy I
o
= I
AB
– I
C
= 10 – 5 = 5A.
2. Dạng 2: MÁY BIẾN ÁP VÀ TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG. 2.1. Phương pháp giải chung:

Xem Thêm
Tải bản đầy đủ (.pdf) (159 trang)

×