ĐỀ THI (cuối học kỳ)
Môn thi: BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG ĐIỆN CƠ

Ngày thi:

Ký tên
04/6/2014.

Thời gian thi: 90 phút.

(Sinh viên được phép sử dụng tài liệu riêng của mình)
Họ & tên SV:...................................................................................................................................................................................................... MSSV: ........................................................................
Bài 1. Một máy phát đồng bộ 3 pha, 2750 kVA, nối Y, 50 Hz, 400 V, 10 cực, có điện kháng đồng
bộ là 0,05 Ω/pha. Dòng điện kích từ được điều chỉnh sao cho điện áp đầu cực của máy khi
không tải là 440 V. Bỏ qua điện trở dây quấn phần ứng. Hãy xác định:
a) Góc công suất δ, nếu máy phát đang cung cấp cho một tải 2000 kW, ở điện áp định
mức. (1 đ)
b) Mômen tương ứng của động cơ sơ cấp, và hệ số công suất của tải. (1 đ)
c) Dòng điện kích từ phải thay đổi ra sao (so với câu a)) để điện áp đầu cực máy phát vẫn
như cũ, nhưng tải lúc này chỉ còn 1000 kW, với hệ số công suất như cũ. Xem mạch từ
của máy đang hoạt động ở chế độ tuyến tính. (1,5 đ)
Bài 2. Một động cơ không đồng bộ 3 pha, nối Y, 50 Hz, 400 V, 6 cực, có các tham số của mạch
tương đương một pha chính xác như sau: Ra = 0,8 Ω; xls = 0,6 Ω; xlr′ = 0,6 Ω;

x M = 29 Ω; Rr′ = 0,3 Ω. Tổng tổn hao do ma sát và lõi thép là 750 W và được coi là không
đổi khi động cơ vận hành bình thường. Động cơ được cung cấp điện áp định mức ở tần số
định mức.
a) Nếu bỏ qua tổn hao do ma sát và lõi thép của động cơ, xác định dòng điện không tải và
hệ số công suất không tải của động cơ. (1 đ)
b) Tốc độ định mức của động cơ là nđm = 970 vòng/phút, tính dòng điện định mức, công
suất định mức và hiệu suất định mức của động cơ. (1,5 đ)

p = 5;
f = 50;
xs = 0.05;
Ef = 440/sqrt(3);
Uf = 400/sqrt(3);
% a)
P = 2e6;
sin_delta = P*xs/(3*Uf*Ef)
delta = asind(sin_delta)
% b)
wm = 2*pi*f/p
Te = P/wm
Ia = (Ef*exp(1i*asin(sin_delta)) - Uf)/(1i*xs)
abs_Ia = abs(Ia)
angle_Ia = angle(Ia)*180/pi
phi = angle(Ia)*180/pi
PF = cosd(phi)
% c)
P = 1e6;
% Ia = P/(3*Uf*PF)*exp(1i*angle(Ia))
Ia = Ia/2
Ea = Uf + 1i*xs*Ia
abs(Ea)
angle(Ea)*180/pi
Ir_ratio = abs(Ea)/Ef

Bài 2:
a) Tổng trở tương đương khi không tải: Z10 = 0,8 + j 29,6 = 29,61∠88,45° Ω
Dòng điện không tải: I10 = 7,8∠ − 88,45° A
Hệ số công suất không tải:

Va = 400/sqrt(3);
ns = 60*f/p;
Prot_i = 750;
% a)
Z10 = Ra + 1i*(xls + xm)
I10 = Va/Z10;
abs_I10 = abs(I10)
angle_I10 = angle(I10)*180/pi
PF = cos(angle(I10))
% b)
n = 970;
s = (ns - n)/ns
Zab = (Rr/s + 1i*xlr)*(1i*xm)/(Rr/s + 1i*(xlr + xm));
I1dm = Va/(Ra + 1i*xls + Zab);
abs_I1dm = abs(I1dm)
P1dm = 3*Va*abs_I1dm*cos(angle(I1dm))
% PF = cos(angle(I1dm))
Vth = Va*(1i*xm)/(1i*(xm + xls) + Ra);
abs_Vth = abs(Vth)
angle_Vth = angle(Vth)*180/pi
% Coi Zth = Rth + j*Xth
Zth = (1i*xm)*(1i*xls + Ra)/(1i*(xm + xls) + Ra);
Rth = real(Zth);
Xth = imag(Zth);
Ir = Vth/(Zth + Rr/s + 1i*xlr);
abs_Ir = abs(Ir)
angle_Ir = angle(Ir)*180/pi
Pagdm = 3*Rr/s*abs_Ir^2
Pmdm = (1 - s)*Pagdm
P2dm = Pmdm - Prot_i

Prot_i = Ut*Ia0 - Ra*Ia0^2
Pmdm = P2dm + Prot_i
% (Ut - Ra*Iadm)*Iadm = Pmdm
nghiemptbac2 = roots([Ra, -Ut, Pmdm])
% Giai ra hai nghiem, loai bo nghiem Iadm = 6295 A
Iadm = nghiemptbac2(2)
% b)
Eadm = Ut - Ra*Iadm
Ea0 = Ut - Ra*Ia0
n0 = ndm*Ea0/Eadm
% c)
Imm = 2*Iadm
Ramm = Ut/Imm
Ra_ext = Ramm - Ra


ĐỀ THI (giữa học kỳ)
Môn thi: BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG ĐIỆN CƠ

Ngày thi:

Ký tên
28/3/2014.

Thời gian thi: 45 phút.

(Sinh viên được phép sử dụng tài liệu riêng của mình)
Họ & tên SV:...................................................................................................................................................................................................... MSSV:.........................................................................
Bài 1. Kết quả thí nghiệm hở mạch (không tải) và ngắn mạch trên một máy biến áp (MBA)
1 pha 50 kVA, 12700/230 V, 50 Hz như sau:

i

Trục đối xứng

a
N

c

i
a

N
x

µr

ℓg
x
ℓn

a
Ghi chú: 2 hình trên là như nhau, dùng để thể hiện kích thước

a) Lập công thức tính từ thông móc vòng bằng mạch từ tương đương.
(1 đ)
b) Lập công thức tính đồng năng lượng của hệ và lực điện từ sinh ra.
(1 đ)
c) Khi nào lực điện từ sẽ đạt giá trị lớn nhất (xét về độ lớn), và tìm lực điện từ lớn nhất
này?

a
Tính lại với hệ số công suất 0,866 sớm:
28870
I2 / a =
∠ cos −1 (0,866 ) = 2,376∠30° A
12148
Điện áp nguồn cần đặt vào phía cao áp
I
V1( lead ) = aV2 + (Rn + jX n ) 2 = 12163∠0,71° V (0,5 đ)
a
Nhận xét: Khi phụ tải thay đổi tính chất từ cảm kháng sang dung kháng, ở cùng công suất tác dụng,
điện áp giữa nguồn vào tải sẽ ít chênh lệch hơn. Trong trường hợp tải dung có hệ số công suất thấp,
điện áp tải có thể sẽ cao hơn điện áp nguồn (chẳng hạn, nếu phụ tải tiêu thụ 25 kW ở hệ số công suất
0,6 sớm, điện áp nguồn sẽ có độ lớn 12083 V, so với điện áp phụ tải đã quy đổi là 12148 V). (0,5 đ)
c) Tổn hao lõi thép ở trường hợp hệ số công suất 0,866 trễ: Pi (lag ) =

V12(lag )
Rc1

= 101 W

2

I 
Tổn hao đồng (trên cả hai dây quấn) Pc = Rn  2  = 207,4 W
a
P2
Hiệu suất của máy biến áp tương ứng η( lag ) =
× 100% = 98,78% (0,5 đ)
P2 + Pi1 + Pc


lc

µ r µ 0 (2ad )

Rcore

x
µ 0 (ad )
Tổng từ trở của mạch từ R ( x ) = Rcore + R gap

Tổng từ trở khe hở R gap =

Từ thông Φ =

Ni
R (x )

N 2i
Từ thông móc vòng λ = NΦ =
R( x )
b) Đồng năng lượng Wm′ =
Lực điện từ f e = −

Rgap
Ni

N 2i 2
(0,5 đ)
2 R( x )

Môn thi: BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG ĐIỆN CƠ

Ngày thi:

Ký tên
27/5/2015.

Thời gian thi: 90 phút.

(Sinh viên được phép sử dụng tài liệu chép tay trên tối đa 4 mặt A4)
Họ & tên SV:...................................................................................................................................................................................................... MSSV:.........................................................................
Bài 1. Cho mạch từ như trong hình vẽ dưới đây, phần gông có dây quấn được gắn cố định, còn
phần nắp có thể di chuyển theo phương ngang. Tiết diện của mạch từ là như nhau trong
cả gông, lõi và nắp. Bỏ qua từ tản và từ trở của lõi thép.
a) Tính lực điện từ khi x = 30 mm và x = 39 mm. (1,5 đ)
b) Kiểm tra cảm ứng từ B trong mạch từ trong cả 2 trường hợp trên, nêu nhận xét liên
quan đến các kết quả trong câu a). (1 đ)
c) Cho x = l khi cuộn dây không có điện áp và lò xo không bị giãn hay nén. Tính độ giãn
của lò xo để hệ thống cân bằng. (1 đ)

Cho biết tiết diện của mạch từ A = 600 mm2, các khoảng cách d = 40 mm, l = 30 mm.
Cuộn dây có N = 1000 vòng có điện trở R = 10 Ω được cấp nguồn 24 VDC. Hệ số đàn hồi
hay độ cứng của lò xo k = 100 N/m. Bộ giảm chấn có hệ số B.
Bài 2. Máy phát đồng bộ turbine hơi cực từ ẩn 3 pha, 13,8 kV, 10 MVA, 0,8 trễ, 50 Hz, 2 cực, nối
Y, có điện kháng đồng bộ Xs = 12 Ω/pha và bỏ qua điện trở dây quấn phần ứng (Ra = 0 Ω
/pha). Máy đồng bộ trên làm việc với lưới điện vô cùng lớn (nghĩa là điện áp đầu cực được
coi như không thay đổi).
a) Xác định sức điện động Ear khi máy làm việc với tải định mức. (1 đ)
b) Xác định góc tải (còn gọi là góc mômen hay góc công suất, là góc lệch giữa sức điện
động Ear và điện áp pha Va ) δ khi máy làm việc với tải định mức. (0,5 đ)

µ0 A

Dòng điện

i = V / R = 2, 4 A

Từ thông móc vòng:

λ = N Φ = N 2i
i

Wm' = ∫ λ di ' =

Đồng năng lượng:

Lực điện từ:

0

fe =

µ0 A
2(d − x)

N 2i 2 µ0 A
2 2(d − x)

∂Wm' 1, 086.10−3
=
2


1, 086.10−3

( 40.10

−3

− x)

2

− 100( x − 30.10−3 )

x = 59,3 mm
Nhận xét: x=59,3 mm>d=40 mm

bài toán vô nghiệm.

Trang 3


Bài 2:

= 11691/20,09° V

= 23,287 MW
N
2,911

= 34,27°

% Cau b
% Do truot s<5% ; ndm = 1764; f = 60Hz ==> 2p = 4 cuc
p = 2;
% Cong suat co
P_mech = P_shaft + P_rot;
ns = 60*f/p;
% Toc do dong bo
sr = (ns - n)/ns;
P_ag = P_mech/(1-sr)
% Cong suat dien tu
M_ag = P_ag/(ns*2*pi/60)
% Moment dien tu
% Cau c
P_in = P_shaft/HS

% Cong suat dien dua vao dong co

% Cau d
Id = P_in/(sqrt(3)*Vd*PF)

% Dong dien tieu thu cua dong co

KẾT QUẢ:
a) Công suất và moment đầu trục của động cơ
Pshaft = 14920 W
Mshaft = 80,77 Nm
b) Công suất và moment điện từ của động cơ
Pag = 15480 W
Mag = 82,12 Nm
c) Công suất tiêu thụ của động cơ


x M = 25 Ω; Rr′ = 0,12 Ω. Tổng tổn hao do ma sát và lõi thép là 990 W và được coi là
không đổi trong các câu a) và b) dưới đây.
a) Ở độ trượt s = 0,03, xác định tốc độ của động cơ, mômen hữu ích đầu trục, và hệ số
công suất ngõ vào. (1,5 đ)
b) Xác định tốc độ định mức, mômen định mức và hiệu suất định mức của động cơ. Biết
công suất điện từ khi đó là 23459 W. (1,5 đ)
c) Xác định tốc độ ứng với mômen điện từ cực đại, và giá trị mômen cực đại đó. (1 đ)
Bài 3. Một máy điện DC kích từ độc lập có dòng điện kích từ được điều chỉnh sao cho điện áp hở
mạch do máy phát ra ứng với tốc độ 3000 vòng/phút là 220 V. Máy có điện trở phần ứng
Ra = 0,5 Ω, và dòng điện kích từ được giữ nguyên ở giá trị nói trên trong các điều kiện vận
hành dưới đây.
a) Đặt điện áp 200 V vào mạch phần ứng và động cơ mang tải sao cho dòng điện phần
ứng là 30 A, xác định tốc độ động cơ và mômen cơ được tạo ra. (1 đ)
b) Đặt điện áp 100 V vào mạch phần ứng và tải của động cơ được điều chỉnh sao cho
dòng điện phần ứng là 40 A, xác định tốc độ động cơ và mômen cơ được tạo ra. (1 đ)
c) Với điện áp 200 V đặt vào mạch phần ứng, xác định dòng điện (phần ứng) mở máy lý
thuyết. Đề xuất các giải pháp để có dòng điện mở máy bằng 40 A. (1 đ)
HẾT


Bài 1:
60 f
= 1500 vòng/phút (1 đ)
p
S
50000
b) I adm = dm =
= 65,61 A
3Vdm

Nguồn Thevenin một pha tương đương
jxM
400
j 25
Vth = Va
=
∠ 0°
= 225,5∠0,4476° V
Ra + j ( xls + xM )
0,2 + j (0,6 + 25)
3
(Ra + jxls ) jxM = 0,1907 + j 0,5874 Ω
Z th =
Ra + j ( xls + xM )
a) Tốc độ của động cơ:
60 f
n = (1 − s )ns = (1 − s )
= 1455 vòng/phút (0,5 đ)
p
Vth
I r′ =
= 52,77∠ − 10,85° A
Rr′
Z th +
+ jxlr′
s
R′
2
Pm = (1 − s )3 r (I r′ ) = 32415 W
s



+ jxlr′ ( jxM )
sdm


(Ra + jxls ) +
 Rr′


+ jxlr′ + jxM 
 sdm


P1dm = 3Ra (I a ) + Pagdm = 24301 W
2

Hiệu suất định mức: ηdm =
c) smT =

P2 dm
= 0,9049 = 90,5% (0,5 đ)
P1dm

Rr′

Re(Z th ) + ( xlr′ + Im(Z th ))
2

2

Hay n1 =

a a

f

m1

+ 0,5(30 )

200 − 15
= 264,2 rad/s (0,5 đ)
0,7003

ωm1 (60)
= 2523 vòng/phút
2π

Mômen cơ được tạo ra:
T1e = (GI f )I a = 21 N.m (0,5 đ)

b) Tương tự như câu a), ta có:
100 − 20
ωm 2 =
= 114,2 rad/s (0,5 đ)
0,7003
ω (60)
Hay n2 = m 2
= 1091 vòng/phút
2π