Tài liệu Báo cáo thí nghiệm biến đổi năng lượng điện cơ

BÀI 1:ĐO LƯỜNG TẢI 3 PHA I.MỤC TIÊU: - Tìm hiểu,làm quan với các thiết bị đo và phương pháp đo lường công suất tác dụng (W), công suất biểu kiến (VA), công suất phản kháng (VAR) và hệ số công suất PF trong mạch 3 pha. II.THÍ NGHIỆM: A.Lắp đặt: - Nguồn 3 pha được nối với 1 động cơ KĐP 1Hp 380V nối Y Sơ đồ nguyên lý động cơ AC KĐB gắn với tải cơ học B.Đo công suất ở trường hợp tải cân bằng-không bù: - 3 pha của động cơ được nối với 3 pha của nguồn điện.Dây trung tính của động cơ nối với dây trung tính của nguồn. - Khởi động động cơ không đồng bộ bằng cách cấp nguồn từ bộ nguồn 3 pha và giá trị điện áp không đổi (U< 200V). - Kết quả: Varms = 161,1 V Vbrms = 172,2 V Vcrms = 163,2 V Iarms = 0,81 A Ibrms = 0,8 A Icrms = 0,79 A Cosφa = 0,166 Cosφb = 0,066 Cosφc = 0,09 0 0 Ia =0,81.cos(ωt+80 ) Ib =0,8.cos(ωt+86 ) Ic = 0,79.cos(ωt+850) - Vẽ biểu đồ pha: Giản đồ pha - Nhận xét: Theo lý thuyết, trường hợp tải cân bằng không bù nên giá trị điện áp, dòng điện hệ số công suất của từng pha xấp xỉ như nhau.Giản đồ pha cho thấy các góc pha lệch nhau 1 góc gần bằng 1200. - Công suất biểu kiến,tác dụng và hệ số công suất của từng pha: Sa = 261 VA Sb = 262 VA Sc = 274 VA Pa = 33 W Pb = 11 W Pc = 38 W Qa = 257 VAR Qb = 260 VAR Qc = 268 VAR PFa = 0,115 PFb = 0,038 PFc = 0,111  S = 797 VA  P = 82 W  Q = 785 VAR - Mối quan hệ giữa S,P,Q,PF trên pha a theo công thức lý thuyết: Pa 33 PFa = = =0,126 S a 621 Sa  Pa2  Qa2  332  257 2 259VAR - Nhận xét: Giữa lý thuyết và thực nghiệm có sai số không đáng kể do sai số trong quá trình đo. Nhìn chung kết quả thực nghiệm gần đúng với lý thuyết. C.Đo công suất ở trường hợp tải cân bằng, có bù: - Lấy tụ bù nối ∆ gắn song song với động cơ không đồng bộ. - Đo P,Q,S,PF từng pha của bộ nguồn. Sa = 280 VA Sb = 279 VA Sc = 260 VA Pa = 44,8 W Pb = 22,32 W Pc = 33,8 W Qa = 279 VAR Qb = 276VAR Qc = 259 VAR PFa = 0,16 PFb = 0,08 PFc = 0,13 - Xác định giá trị tụ bù theo kết quả PF nhận được theo công thức: Pha a: Qa Qa (257  279) Ca    0, 64 F 2 2 .Va 2 f .Va 2 .50.( 3.191,5)2 Ca Cb Cc 0, 64 F D.Đo công suất ở trường hợp không tải mất cân bằng: - Bảng số liệu: Sa = 281 VA Sb = 299 VA Sc = 241 VA Pa = 64 W Pb = 20 W Pc = 9 W Qa = 273 VAR Qb = 299 VAR Qc = 800 VAR PFa = -0,214 PFb = -0,066 PFc = -0,041 - Nhận xét: Công suất tác dụng chênh lệch nhau nhiều, hệ số công suất cao nhất ở pha a và thấp nhất ở pha c.Đo dó trường hợp tải mất cân bằng sẽ ảnh hưởng đến động cơ. BÀI 2: MÁY BIẾN ÁP 1 PHA I.MỤC TIÊU: - Hiểu và kiểm tra lại các đặc tính của máy biến áp, đặc tính không tải,đặc tính ngắn mạch, đặc tính có tải của máy biến áp. - Từ các thí nghiệm, xác định và vẽ sơ đồ mạch tương đương của máy biến áp. II.THÍ NGHIỆM: A.Thí nghiệm không tải: Sơ đồ nguyên lý Sơ đồ đấu dây - Bảng số liệu: U10(V) 40 60 80 U20(V) 20 30 41 I10(mA) 43 53 63 P10(W) 0,59 1,53 2,83 cosφ 0,088 0,268 0,405 - Đặc tính không tải: U10=f(I10). 100 53 74 4,46 0,503 120 60 84 6,79 0,553 140 71 107 9,5 0,597 160 82 123 13,4 0,603 180 91 158 20,76 0,607 200 102 215 32,04 0,594 220 111 285 43,96 0,61 - Nhận xét: Nguyên lý làm việc của máy biến áp: Khi đặc U1 vào dây quấn sơ cấp sẽ có dòng sơ cấp I1 tạo sức từ động I1.ω1, tạo từ thông Ф móc vòng qua cuộn sơ cấp và thứ cấp. Khi máy biến áp không tải thì Ф do dòng không tải I10 chạy trong dây quấn sơ cấp sinh ra. Giá trị P10 là công suất tổn hao không tải của máy biến áp, tức là công suất nguồn điện cung cấp cho máy biến áp ở chế độ không tải. Trong dãy công suất đo được thì giá trị P10 tại áp định mức có ý nghĩa nhất. Vì giá trị quy đổi tổn hao không tải thường lớn nên sai số lớn. - Các thông số cho sơ đồ tương đương: Sơ đồ tương đương U 220 k  1đm  1,99 2 U 20 111 U2 2202 RC  10  1,1K  P10 43,96 - Tổng trở không tải: U 220 Z 0  1đm  772 I10 285mA X m  Z 02  RC2 784 B.Thí nghiệm tải ngắn mạch: Sơ đồ nguyên lý Sơ đồ đấu dây - Bảng số liệu: I2n(A) 1 2 3 U1n(V) 1,8 4,1 5,9 I1n(A) 0,494 1,08 1,56 P1n(W) 0,85 4,2 9 cosφ1 0,995 0,993 0,992 - Đặc tính ngắn mạch: U1n= f(I1n) 4 7,9 2 15,5 0,992 5 10 2,5 24,5 0,991 6 11,7 2,99 34,6 0,992 7 13,7 3,53 48 0,991 8 15,8 3,87 60 0,991 9 17,3 4,41 75 0,991 10 19,3 4,92 94 0,991 -Nhận xét: Ở thí nghiệm ngắn mạch,có thể bỏ qua tổn hao sắt từ. - Tổng trở ngắn mạch: U 19,3 Z n  1n  3,92 I1đm 4,92 Req  P1n 94  3,88 2 I1đm 4,922 X eq  Z n2  Req2  3,922  3,882 0,56 C.Thí nghiệm có tải: Sơ đồ đấu dây - Bảng số liệu: I1(A) U1(V) I2(A) U2(V) cosφ1 cosφ2 P1(W) P2(W) 0,674 220 1 110 0,99 0,886 146,5 97 1,071 220 2 110 0,99 0,934 233 205,5 1,511 220 3 108 0,99 0,960 330 311 1,95 220 4 106,8 0,99 0,971 424,7 414,5 2,35 220 5 106,1 0,99 0,981 512 520 2,8 220 6 105,3 0,99 0,986 610 623 3,27 220 7 104,2 0,99 0,990 712 722 3,72 220 8 103,1 0,99 0,992 810 818 4,53 220 10 101,1 0,99 0,994 987 1004,9 - Đặc tính tải: U2=f(I2) - Độ sụt áp khi dòng sơ cấp ở giá trị định mức: 101, 2  110 U %  .100% 8% 110 - Tính và vẽ đặc tính hiệu suất theo hệ số tải: Sđm=U2đm.I2đm=110.10=1100 VA P  2 0,662 0,882 0,942 0,976 P1 S  2 0,1 0,2 0,295 0,388 Sđm - Đặc tính hiệu suất theo hệ số tải:   f    1,016 1,021 1,014 1,01 1,018 0,482 0,574 0,663 0,749 0,919 BÀI 3: MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA CÓ NHÁNH PHÂN TỪ I.MỤC TIÊU: - Hiểu sự ảnh hưởng của cấu tạo mạch từ đến đặc tính làm việc của máy biến áp. Sự ảnh hưởng của tử thông rò lên giá trị điện kháng của máy biến áp. II.THÍ NGHIỆM: A.Thí nghiệm không tải: Sơ đồ nguyên lý Sơ đồ đấu dây - Bảng giá trị: U10(V) 40 60 80 100 U20(V) 19,14 29,3 40,1 50,6 I10(A) 0,144 0,19 0,233 0,274 cosφ1 0,203 0,29 0,33 0,34 P10(W) 1,17 3,3 6,15 9,3 - Đặc tính không tải: U10  f ( I10 ) 120 60,9 0,314 0,33 12,4 140 71,1 0,357 0,32 16 - Tính toán thông số của mạch tương đương máy biến áp: 160 81,6 0,402 0,3 19,3 180 93,4 0,449 0,28 22,63 200 102,9 0,497 0,27 26,84 220 112,2 0,555 0,26 31,75 U 220 k  1đm  1,96 2 U 20 112, 2 Rc  P10 31, 75  103,1 I102 0,5552 U 220 Z 0  1đm  396, 4 I10 0,555 X m  Z o2  Rc2  396, 42  103,12 382,8 Sơ đồ tương đương B.Thí nghiệm ngắn mạch: Sơ đồ nguyên lý Sơ đồ nối dây - Bảng giá trị: U1n(V) 40 60 80 100 120 140 I2n(V) 0,25 0,5 1 1,5 2 2,5 I1n(V) 0,476 0,695 0,916 1,135 1,35 1,575 cosφ1 0,07 0,08 0,09 0,09 0,09 0,09 P1n(W) 1,33 3,34 6,6 10,22 14,58 19,8 - Các thông số cho sơ đồ tương đương của máy biến áp: U 220 Z n  1n  91,3 I1n 2, 41 Req  160 3 1,795 0,09 25,85 180 3,6 1,96 0,09 31,75 200 4 2,19 0,09 39,42 220 4,4 2,41 0,09 47,72 P1n 47, 72  8, 22 I12đm 2, 412 X eq  Z n 2  Req 2  9,132  8, 222 3,97 - Đặc tính ngắn mạch: U1n= f(I1n) - Nhận xét: Đường đặc tính không tả và ngắn mạch có dạng giống nhau, gần như là tuyến tính theo I. C.Thí nghiệm có tải: Sơ đồ đấu dây - Bảng số liệu: U1(V) 220 220 I1(A) 0,957 1,39 U2(V) 106,3 94,9 I2(A) 1,002 1,83 cosφ1 0,68 0,68 cosφ2 0,998 0,998 P1(W) 143,2 208 P2(W) 106,3 173,3 - Đặc tính tải: U2= f(I2) 220 1,691 84,1 2,31 0,64 0,999 238,1 194,1 220 1,987 74,6 2,67 0,57 0,999 249,2 199 220 2 65,4 2,96 0,53 0,989 233,2 191,5 220 2,11 57,9 3,16 0,48 0,998 222,8 182,6 220 2,19 52 3,3 0,44 0,997 212 171,1 220 2,25 47,2 3,41 0,40 0,999 198 160,8 220 2,32 39,8 3,55 0,35 0,998 178,6 141 BÀI 4: KHUẾCH ĐẠI TỪ I.MỤC TIÊU: - Hiểu về sự bão hòa của mạch từ, tác dụng của từ thông một chiều và từ thông xoay chiều lên sức điện động cảm ứng và tự cảm của cuộn dây. II.THÍ NGHIỆM: A.Sơ đồ mạch B.Thí nghiệm: - Điều chỉnh thay đổi dòng DC, đo và vẽ dạng sóng của tín hiệu áp ở hai đầu cuộn dây, tín hiệu áp và dòng trên tải (đèn Đ). - Điều chỉnh thay đổi IDC từ 0→250mA - Bảng kết quả đo: IDC(mA) UC1 Volt/div Ud Volt/div Iđèn(A) 0 H 2 H 0,2 0,061 - Nguyên lý hoạt động: 50 H 2 H 1 0,166 100 H 2 H 2 0,23 150 H 1 H 5 0,263 200 H 1 H 5 0,281 250 H 1 H 5 0,29 Mạch khuếch đại từ thực chất là một cuộn dây hoạt động ở vùng bão hòa. Mạch khuếch đại từ ứng dụng tính chất bão hòa của lõi từ. Một dòng điện DC nhỏ, với trở kháng nguồn thấp được đưa vào hai đầu cuộn dây điều khiển Điện áp xoay chiều đặt vào một đầu cuôn dây xoay chiều. Giá trị của dòng điện một chiều được đưa vào cuộn dây làm thay đổi đặc điểm làm việc trên đường cong từ hóa, cả hai cuộn dây đều tiến dần đến vùng bão hòa. Khi đó cuộn dây sẽ chuyển từ trạng thái trở kháng cao sang trạng thái trở kháng thấp hơn. Vậy dòng điện một chiều đã thay đổi trở kháng của cuộn xoay chiều. Vì cuộn một chiều được nối để triệt tiêu điện áp cảm ứng nên mạch một chiều không bị ảnh hưởng bởi mạch xoay chiều. Vậy nó chỉ đáp ứng theo điện trở thuần của cuộn dây. Suy ra năng lượng đưa vào cuộn điều khiển rất lớn so với cuộn xoay chiều. Sự thay đổi của dòng điện một chiều điều khiển dẫn đến sự thay đổi trở kháng của cuộn dây, do đó dòng điện tải sẽ bị thay đổi. Từ đó suy ra mạch có đặt tính khuếch đại dòng điện.