HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP ỨNG
DỤNG BÀI TẬP 1
Máy phát điện một chiều có P
đm
= 85
kW; U
đm
= 230 V; tốc độ n
đm
= 1470 vg/ph;
hiệu suất
đm
 = 0,895.

Tính dòng điện, mômen cơ và tổng tổn
hao công suất của động cơ sơ cấp ở chế độ
đònh mức.


P
.100%
P
cơ
: công suất động cơ sơ cấp (P
1
).
Công thức quan hệ giữa công suất cơ và mômen cơ:
M
cơ
=
đm
cơ
P

(Nm).
Tốc độ góc ở trục động cơ là:

đm


=
60
n
.
2
đm

(rad/s).
Từ đó, ta có bài giải như sau:

895,0
10.85
3
= 95 (kW).
Mômen cơ của động cơ sơ cấp:
M
cơ
=
đm
cơ
P

=
.60
n.2
P
đm
cơ

=
9,153
10.95
3
= 0,62 (kNm).
Với
đm


=
60

= 220 V;
tốc độ n
đm
= 1500 vg/ph; hiệu suất
đm
 =
0,82.
Tính mômen đònh mức, dòng điện
đònh mức và tổng tổn hao công suất của
động cơ.

Gợi ý:
Quan hệ giữa các đại lượng điện trong động cơ điện một chiều như sau:
Công suất đònh mức ghi trên nhãn máy động cơ là công suất cơ.
Công suất điện của máy điện một chiều:
P
1đm
= U


=
60
n
.
2
đm

(rad/s).
Từ đó, ta có bài giải như sau:

BÀI GIẢI
Mômen cơ đònh mức của động cơ:
M
đm
=
đm
đm
P

=
.60
n.2
P

đm
P

=
82,0
10.5,1
3
= 1829,3 (W).
Dòng điện đònh mức của động cơ là:
Từ P
1
= U
đm
. I
đm
.
Suy ra: I
đm
=
đm
1
U
P
=
220
3,1829
= 8,31 (A).
Tổng tổn hao công suất trong động cơ:



Quan hệ giữa các đại lượng điện trong động cơ như sau:
P
đm
: công suất cơ trên đầu trục động cơ được ghi trên nhãn máy động cơ.
Công suất điện động cơ tiêu thụ ở chế độ đònh mức:
P
1
= U
đm
. I
đm
(W).
Công thức quan hệ giữa công suất cơ và mômen cơ:
M
cơ
=
đm
đm
P

(Nm).
Tốc độ góc ở trục động cơ là:

đm


=
60
n
.

b/ Mômen có ích ở chế độ đònh mức:
M
cơ
=
đm
đm
P

=
đm
đm
n.2
P
.60

=
685
.
2
10.12
.60
3

= 167,3 (Nm).
Công suất cơ có ích khi n = 550 vg/ph:
P
2
= M
cơ
.

Máy phát điện kích từ song song, công suất đònh mức P
đm
= 25 kW, điện
áp đònh mức U
đm
bằng 115 V, điện trở dây quấn kích từ song song R
KT
= 12.5

,
điện trở phần ứng R
ư
= 0,0238

, số đôi mạch nhánh song song a = 2, số cực 2p
= 4, tổng số thanh dẫn N = 300, tốc độ quay n = 1300 vg/ph.
a/ Tính sđđ E
ư
và từ thông Φ.
b/ Khi I
KT
= const, tính điện áp đầu cực máy phát khi dòng điện
giảm xuống đến giá trò I= 80,8 A (bỏ qua phản ứng phần ứng).
Gợi ý:
P
đm
, U
đm
: là những đại lượng điện ngõ ra của máy phát khi tốc độ quay n
và giá trò dòng điện kích từ I

Mỗi vòng dây có N = 2 thanh dẫn, nếu có W vòng dây thì tổng số thanh
dẫn N = 2.W.

BÀI GIẢI
a/ Dòng điện đònh mức chạy qua dây quấn stator:
Do P
đm
= I
đm
. U
đm
(W).
Suy ra: I
đm
=
đm
đm
U
P
=
115
25000
= 217,4 (A).

Do kích từ song song nên điện áp kích từ chính bằng điện áp trên hai đầu
cực của máy phát nên dòng điện kích từ:
I

= 115 + 226,6 . 0,0238 = 120,4 (V).
Vậy từ thông Φ trong máy điện:
Φ =
n.N.p
60.a.E
ư
=
1300
.
300
.
2
4,12060.2.
= 0,018 (Wb).
b/ Khi dòng điện giảm xuống còn 80,8 A:
Dòng điện phần ứng:
I
ư
= I
KT
+ I

= 80,8 + 9,2 = 90 (A).
Từ phương trình cân bằng điện áp suy ra điện áp đầu cực máy phát:
U
đm= E
ư
Gợi ý:

Mỗi phần tử S là một bối dây, mỗi bối dây có số vòng dây ký hiệu W và
tổng số thanh dẫn trong một bối dây N= 2.W.
Sức điện động phần ứng tính theo công thức:
E
ư
=
a
.
60
N
.
p
.n.Φ
(V
ới N là tổng số thanh dẫn, a là số đôi mạch nhánh song song
trong dây quấn phần ứng ).
Số mạch nhánh song song
Dây quấn xếp đơn giản: 2a = 2p.
Dây quấn sóng đơn giản: 2a = 2.


đơn, có số thanh dẫn N bằng 809, điện trở R
ư
=0,46

, số đôi cực p = 2, từ thông
dưới mỗi cực từ Φ = 0,055 Wb, điện áp đặt vào động cơ U = 500 V, dòng điện
phụ tải I = 100 A. Xác đònh :
a/ Tốc độ quay.

b/ Mômen quay.
Gợi ý:
Động cơ kích từ độc lập: dòng điện phần ứng không ảnh hưởng đến dòng
điện kích từ.
Mỗi cực từ khi hình thành trong dây quấn tạo ra từ thông
Φ.
Sức điện động phần ứng: E
ư
=
a
.
60
N
.
p
.n.Φ
Mỗi vòng dây có 2 cạnh tác dụng đặt trong 2 rãnh khác nhau tạo thành 2
thanh dẫn, tương ứng theo đề bài có 809 thanh dẫn phân bố trong các
rãnh của máy điêïn.
Mômen ở trục động cơ: M
q

= U - I
ư.
R
ư
(V).
= 500 – 100 . 0,46 = 454 (V).
Tốc độ quay của động cơ:
Do sức điện động phần ứng: E
ư
=
a
.
60
N
.
p
.n.Φ
Suy ra
tốc độ quay: n =
.N.p
a
.
60
. E
ư
(dây quấn có a = p).
n =
055,0.809.2
1.60
. 454 = 306 (vg/ph).

b/
Mômen quay.

Gợi ý:

Động cơ kích từ độc lập: dòng điện phần ứng không ảnh hưởng đến dòng
điện kích từ.
Mỗi cực từ khi hình thành trong dây quấn tạo ra từ thông
Φ.
Sức điện động phần ứng: E
ư
=
a
.
60
N
.
p
.n.Φ
Mỗi vòng dây có 2 cạnh tác dụng đặt trong 2 rãnh khác nhau tạo thành 2
thanh dẫn, tương ứng theo đề bài có 809 thanh dẫn phân bố trong các
rãnh của máy điêïn.
Mômen ở trục động cơ: M
q
= k
M
.I
ư
.Φ (với hệ số mômen k
M

Tốc độ quay của động cơ:
Do sức điện động phần ứng: E
ư
=
a
.
60
N
.
p
.n.Φ
Suy ra
tốc độ quay: n =
.N.p
a
.
60
. E
ư
(dây quấn cóg a = 1).
n =
055,0.809.2
1.60
. 454 = 306 (vg/ph).
b/ Mômen quay của động cơ:
M
q
=
a
.

E

= k
E
.Φ. n. (V).
BÀI GIẢI
Sức điện động phần ứng lúc không tải như sau:
E
o
= k
E
.Φ. n
o
(V).
Và lúc không tải đònh mức phần ứng có sức điện động :
E
m
= k
E
.Φ. n
m
(V).
Lập tỉ số sức điện động giữa hai phương trình trên:

m
o
E
E
=
mE

đm
=
5,5 kW, điện áp đònh mức U
đm
= 110 V, tổng dòng điện vào động cơ I
đm
= 58 A,
tốc độ n
đm
= 1470 vg/ph, điện trở phần ứng R
ư
= 0,15

, điện trở mạch kích từ
R
ư
= 137

, điện áp rơi trên chổi than 2

U
TX
= 2 V. Tính sđđ phần ứng và
mômen điện từ của động cơ.
Gợi ý:

Công suất đònh mức P
đm
là công suất cơ ghi trên nhãn máy động cơ.
Công thức liên hệ giữa mômen và công suất trong động cơ:

.

Từ đó, ta có bài giải như sau:
BÀI GIẢI
Động cơ kích từ song song nên điện áp kích từ bằng điện áp phần ứng.
Dòng điện kích từ:
I
KT

=
KT
đm
R
U
=
137
110
= 0,8 (A).
Dòng điện phần ứng động cơ điện một chiều:
I
ư
= I
đm
- I
KT
= 58 – 0,8 = 57,2 (A).

Sức điện động phần ứng suy ra từ phương trình cân bằng điện áp:
E
ư

.
E
ưư


60
1470.14,3.2
2,57.4,99
= 36,9 (Nm).
BÀI TẬP 9
Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp có điện áp đònh mức U
đm
= 220
V, dòng điện vào động cơ I
đm
= 502 A, hiệu suất đònh mức
đm

= 0,905, điện trở
mạch kích từ song song R
KT//
= 50

, tổn hao cơ, sắt từ và tổn hao phụ là 4136
W. Tính:
a/ Công suất điện tiêu thụ, công suất đònh mức của động cơ.
b/ Tổng tổn hao trên điện trở phần ứng và trên điện trở kích từ nối
tiếp, dây quấn cực từ phụ.
Gợi ý:
Kích từ hỗn hợp: sử dụng hai cuộn dây kích từ song song và nối tiếp.

P
đm
= P
1
.
đm

= 110440 . 0,905 = 99948 (W).
b/ Tổn hao công suất trên điện trở kích từ song song:


P
KT//
= R
KT//
. I
2
KT
= 50 . (220/50)
2
= 968 (W).
Tổng tổn hao trong động cơ:


P

= P
1
– P
đm

,
điện trở phần ứng R
ư
= 0,0238

, số đôi mạch nhánh song song a = 2, số cực 2p
= 4, tổng số thanh dẫn N = 300, tốc độ quay n = 1300 vg/ph.
a/ Tính sđđ E
ư
và từ thông Φ.
b/ Khi I
KT
= const, tính điện áp đầu cực máy phát khi dòng điện
giảm xuống đến giá trò I= 80,8 A (bỏ qua phản ứng phần ứng).
Gợi ý:
P
đm
, U
đm
: là những đại lượng điện ngõ ra của máy phát khi tốc độ quay n
và giá trò dòng điện kích từ I
KT
là đònh mức.
Công suất của máy phát điện một chiều:
P
đm
= I
đm
. U
đm

. U
đm
(W).
Suy ra: I
đm
=
đm
đm
U
P
=
115
25000
= 217,4 (A).

Do kích từ song song nên điện áp kích từ chính bằng điện áp trên hai đầu
cực của máy phát nên dòng điện kích từ:
I
KT
=
KT
đm
R
U

=
5,12
115
= 9,2 (A).


4,12060.2.
= 0,018 (Wb).
b/ Khi dòng điện giảm xuống còn 80,8 A:
Dòng điện phần ứng:
I
ư
= I
KT
+ I

= 80,8 + 9,2 = 90 (A).
Từ phương trình cân bằng điện áp suy ra điện áp đầu cực máy phát:
U
đm= E
ư
- I
ư
. R
ư
= 120,4 – 90.0,0238 = 118,3
(V).

BÀI TẬP 11
Máy phát điện một chiều có số đôi cực p = 3, số phần tử dây quấn phần
ứng S = 100, mỗi phần tử có W= 2 vòng, từ thông dưới mỗi cực từ
Φ = 0,012 Wb,
tốc độ quay n = 1000 vg/ph.

.
60
N
.
p
.n.Φ (V).
Với tổng số thanh dẫn trong dây quấn phần ứng:
N = 2.W. S
= 2.2.100 = 400 (thanh).
Khi dây quấn phần ứng có dạng dây quấn xếp đơn giản:
Số mạch nhánh song song:
2a = 2p = 6.
Vậy sức điện động phần ứng:
E
ư
=
3
.
60
400.3
.1000.0,012 = 80 (V).
b/ Khi dây quấn phần ứng có dạng dây quấn sóng đơn giản:
Số mạch nhánh song song:
2a = 2.
Sức điện động phần ứng:
E
ư
=
1
.

thanh dẫn, tương ứng theo đề bài có 809 thanh dẫn phân bố trong các
rãnh của máy điêïn.
Mômen ở trục động cơ: M
q
= k
M
.I
ư
.Φ (với hệ số mômen k
M
=
a
.
.
2
N
.
p

).
BÀI GIẢI
a/ Mạch điện tương đương của phần ứng động cơ điện một chiều:

Phương trình cân bằng điện áp của động cơ:
U = E
ư
+ I
ư.
R
ư

055,0.809.2
1.60
. 454 = 306 (vg/ph).
b/ Mômen quay của động cơ:
M
q
=
a
.
.
2
N
.
p

. I
ư
.Φ =
1.14,3.2
809.2
. 0,055.100 = 1417 (Nm).
BÀI TẬP 13
Máy phát điện một chiều có tốc độ quay không tải n
o
= 1000 vg/ph thì
sđđ phát ra E
o
bằng 222 V. Hỏi muốn phát ra sđđ đònh mức lúc không tải E
o đm
= 220 V thì tốc độ quay n

(V).
Lập tỉ số sức điện động giữa hai phương trình trên:

m
o
E
E
=
mE
oE
n k
n
.
.
k


=
m
o
n
n

Suy ra tốc độ không tải đònh mức của máy phát:
n
m
= n
o
.
m

TX
= 2 V. Tính sđđ phần ứng và
mômen điện từ của động cơ.
Gợi ý:

Công suất đònh mức P
đm
là công suất cơ ghi trên nhãn máy động cơ.
Công thức liên hệ giữa mômen và công suất trong động cơ:
P = M .

(với

=
60
n
.
2

rad/s: tốc độ góc của trục động cơ).
Khi động cơ kéo tải đònh mức, điện áp cấp cho động cơ đúng đònh mức thì
dòng điện đònh mức hình thành trong dây quấn và tạo ra lực tương tác
điện từ hình thành mômen điện từ làm quay trục động cơ với n
đm
.
Phương trình cân bằng điện áp của động cơ có kể đến điện trở tiếp xúc ở
chổi than:
E
ư
= U

= I
đm
- I
KT
= 58 – 0,8 = 57,2 (A).

Sức điện động phần ứng suy ra từ phương trình cân bằng điện áp:
E
ư
= U
đm
- I
ư
.R
ư
- 2

U
TX= 110 – 57,2 . 0,15 – 2 = 99,4 (V).
Mômen điện từ của động cơ điện:
Do P = M .

= E
ư .
I
ư
Suy ra: M =

= 50

, tổn hao cơ, sắt từ và tổn hao phụ là 4136
W. Tính:
a/ Công suất điện tiêu thụ, công suất đònh mức của động cơ.
b/ Tổng tổn hao trên điện trở phần ứng và trên điện trở kích từ nối
tiếp, dây quấn cực từ phụ.
Gợi ý:
Kích từ hỗn hợp: sử dụng hai cuộn dây kích từ song song và nối tiếp.
Công suất điện P
1
đặt vào động cơ không chuyển đổi hoàn toàn thành
công suất cơ mà có một phần bò tổn hao: tổn hao cơ, sắt từ, tổn hao phụ…
P
1
= U
đm
. I
đm
(W).
Công suất ghi trên nhãn máy là công suất cơ trên đầu trục:
P
đm
= P
1
.
đm

(W).
BÀI GIẢI

Tổng tổn hao trong động cơ:


P

= P
1
– P
đm
= 110,44 – 99,948 = 10,492 (KW).
Tổng tổn hao trên điện trở dây quấn phần ứng, kích từ nối tiếp và dây
quấn cực từ phụ của động cơ điện: 
P
ư,nt,cf
=

P -

P
Fe+f
-

P
KT//

= 10492 – 4136 – 968 = 5388 (W).


P
đm
= U
đm
. I
đm
(W).
Chổi than và cổ góp tiếp xúc với nhau nên tạo một điện trở tiếp xúc gây
tổn thất một phần nhỏ điện năng và phương trình cân bằng điện áp máy
phát:
U = E
ư
- I
ư
.

R
ư
- 2

U
TX

(V).
Trong đó sức điện động phần ứng:
E
ư
=
a
.

=
a
.
60
N
.
p
.n.Φ
Sơ đồ mạch điện tương đương của máy phát điện kích từ song song:

Phương trình cân bằng điện áp của máy phát một chiều:
Do U = E
ư
- I
ư
.

R
ư
- 2

U
TX

Suy ra: E
ư
= U
đm
+ I
ư

220
+
220
32000
= 159,6 (A).
Do đó sức điện động phần ứng:
E
ư
= 220 + 159,6.0,035 + 2 = 227,6 (V).
Vậy từ thông dưới mỗi cực từ:
Φ =
n.N.p
60.a.E
ư
=
1200
.
500
.
2
227,6.260.
= 0,022 (Wb).
BÀI TẬP 17
Một máy phát một chiều kích từ nối tiếp có dòng điện mạch ngoài I = 25
A, điện áp U = 220 V. Hiệu suất điện
đ

= 0,92. Xác đònh:
a/ Tổng trở R
ư

ư
.R
ư
+ I
ư
. R
KT
).I
ư
(W).
Máy phát kích từ nối tiếp nên dòng điện mạch ngoài chính là dòng điện
kích từ.
I = I
ư
= I
KT
BÀI GIẢI

a/ Mạch điện tương đương của phần ứng máy phát điện một chiều:
E
ư
R
ư
,
U
R
KT
KT
I
ư

2

= 0,92
Từ đó suy ra tổng điện trở mạch phần ứng:
R
ư
+ R
KT
=
25.92,0
)92,01.(220

= 0,765 (

)
b/ Phương trình cân bằng điện áp máy phát điện một chiều:
Do: U = E
ư
- I
ư
.

(R
ư
+R
KT
)
Suy ra: E
ư
= U

= 2 V, phản ứng phần ứng lúc đầy tải (I
ư
=
I
đm
, bỏ qua dòng điện I
t
) tương đương với dòng điện I
t
= 0,05 A. Đường cong từ
hoá với tốc độ đònh mức như sau:
I
t
,

1 1,5 2 3 4 5 6
U
o
,

134 180 209 237 256 268 279
Tính:
a/ Điện trơ ûmạch kích từ R
KT
.
b/ Điện áp không tải (khi R
KT
= const).
Gợi ý:
Đường cong từ hoá: khi dòng điện kích từ tăng tạo ra từ thông chạy

đm

Suy ra I
đm
= I
ư
=
đm
đm
U
P
=
230
25000
= 108,7 (A).
Sức điện động phần ứng khi đầy tải:
Do E
ư
= U
đm
+ I
ư
.

R
ư
+ 2

U
TX

).
b/ Điện áp lúc không tải U
o
:
U
o
= R
KT
.I
t
= 69,6.I
t

Dựa vào đường đặc tính không tải máy phát suy ra:
U
o
= 247,6 V ứng với I
t
= 3,56 A.
BÀI TẬP 19
Máy phát điện một chiều kích từ song song có công suất P
đm
= 7,5 kW,
n
đm
= 1450 vg/ph, điện áp U
đm
= 230 V, điện trở dây quấn phần ứng R
ư
= 0,54

đm
= U
đm
. I
đm

Máy điện kích từ song song có điện áp kích từ bằng điện áp phần ứng.
Công thức quan hệ dòng điện kích từ và dòng điện phần ứng:
Động cơ: I = I
KT
+ I
ư
.
Máy phát I
ư
= I
KT
+ I.
Với I là dòng điện mạch ngoài.
BÀI GIẢI
a/ Ở chế độ máy phát điện:
Dòng điện máy phát ra:
I
đm
=
đm
đm
U
P
=

ưp
.

R
ư
+ 2

U
TX

= 230 + 33,8.0,54 + 2 = 250,3 (V).
b/ Ở chế độ động cơ điện:
Vì từ thông Φ là không đổi, do đó sđđ tỷ lệ với tốc độ quay.
Sức điện động phần ứng của động cơ:
Do E
ư
= k
E
. Φ . n
Lập tỷ số công thức tính sđđ cho 2 chế độ động cơ và máy phát.
Suy ra biểu thức sau:
E
ưđ
= E
ư
.
p
đ
n
n


Công suất điện động cơ tiêu thụ:
P
1đ
= U. I
đ
= 220.33,4 = 7348 (W).

Công suất hữu ích của động cơ:
P
2đ
= P
1đ
.

= 7348. 0,825 = 6062 (W). BÀI TẬP 20
Một máy phát điện một chiều kích từ hỗn hợp có dòng điện phụ tải I =
100 A, điện áp U = 220 V, điện trở phần ứng R
ư
= 0,08

, điện trở mạch kích từ
R
KTnt
= 0,05

, R

kích từ:
Kích từ nối tiếp: I
KTnt
= I.
Kích từ song song: I
ư
= I
KT//
+ I (máy phát).
Phương trình cân bằng điện áp máy phát:
E
ư
= U + I
ư
.

R
ư
+ I.R
KTnt
Hiệu suất điện của máy phát là tỷ số giữa công suất cấp cho tải và tổng
công suất của máy phát phát ra kể cả các tổn hao công suất.
Tổn hao công suất do điện trở: P = I
2
.R (W).
BÀI GIẢI
Sơ đồ mạch tương đương của phần ứng máy phát điện:

Từ sơ đồ mạch viết được phương trình:
U – I

Sđđ dây quấn phần ứng máy phát:
Phương trình cân bằng điện áp:
E
ư
= U + I
ư
.

R
ư
+ I.R
KTnt

= 220 + 109,78.0,08 + 100.0,05 = 234 (V).
Các dạng tổn hao công suất trong máy phát điện.