Một động cơ điện kích từ nối tiếp, điện áp định mức U_dm = 110V, công suất định mức P_dm = 3,0 kW, tốc độ định mức n = 1000 vòng/ phút. Hiệu suất định mức η_dm = 0,85. Dòng định mức:

Để giải bài toán này, ta cần áp dụng công thức tính sức điện động của máy phát điện một chiều kích từ song song.

1. Tính dòng điện định mức (Iđm):
Iđm = Pđm / Uđm = 7500W / 230V ≈ 32.61A

2. Tính dòng điện kích từ (Ikt):
Ikt = Uđm / Rkt = 230V / 191.7Ω ≈ 1.20A

3. Tính dòng điện phần ứng (Iư):
Iư = Iđm + Ikt = 32.61A + 1.20A ≈ 33.81A

4. Tính sức điện động (E):
E = Uđm + Iư * Ru + ΔU chổi than = 230V + 33.81A * 0.54Ω + 2V ≈ 250.25V

Vậy, sức điện động của máy phát là 250.25V.

Để giải bài toán này, ta cần xác định dòng điện chạy qua các bộ phận của máy phát điện, từ đó tính sức điện động.

1. Tính dòng điện định mức của máy phát (I_dm):
I_dm = P_dm / U_dm = 24000 / 120 = 200 A

2. Tính dòng điện kích từ (I_kt):
I_kt = U_dm / R_kt = 120 / 20 = 6 A

3. Tính dòng điện phần ứng (I_ư):
I_ư = I_dm + I_kt = 200 + 6 = 206 A

4. Tính sức điện động của máy phát (E):
E = U_dm + I_ư * R_ư = 120 + 206 * 0.05 = 120 + 10.3 = 130.3 V

Vậy, sức điện động của máy phát là 130.3V.

Khi mở máy động cơ điện một chiều, điện trở phần ứng (Rư) thường rất nhỏ, dẫn đến dòng điện khởi động (Ikt = Udm/Rư) rất lớn. Dòng điện lớn này có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng như:

* Quá nhiệt dây quấn phần ứng: Dòng điện lớn sinh ra nhiệt lượng lớn (Q = I²R), làm tăng nhiệt độ dây quấn, gây hư hỏng lớp cách điện và giảm tuổi thọ động cơ.
* Hư hỏng cổ góp và chổi than: Dòng điện lớn gây ra tia lửa điện mạnh tại cổ góp và chổi than, làm mòn và hư hỏng các bộ phận này.
* Sụt áp lưới điện: Dòng điện khởi động lớn gây sụt áp trên lưới điện, ảnh hưởng đến hoạt động của các thiết bị khác.

Để hạn chế dòng điện khởi động, người ta mắc thêm một điện trở phụ (Rm) nối tiếp với mạch phần ứng. Điện trở này làm tăng tổng trở của mạch phần ứng, từ đó giảm dòng điện khởi động xuống mức an toàn.

* Phương án A (Dây quấn phần ứng không bị quá nóng): Đây là một trong những mục đích chính xác của việc sử dụng Rm.
* Phương án B (Hạn chế tia lửa điện trên bề mặt chổi than và cổ góp): Đây cũng là một mục đích chính xác khác, vì dòng điện nhỏ hơn sẽ giảm tia lửa điện.
* Phương án C (Giảm thời gian khởi động): Việc mắc thêm điện trở thực tế làm tăng thời gian khởi động, vì dòng điện nhỏ hơn tạo ra mô-men khởi động nhỏ hơn.
* Phương án D (Tăng công suất của máy): Việc mắc thêm điện trở làm giảm dòng điện, từ đó giảm công suất của máy trong quá trình khởi động. Sau khi khởi động xong, điện trở phụ sẽ được loại bỏ.

Vì vậy, phương án A và B đều là mục đích chính của việc dùng R_m. Tuy nhiên, phương án A bao quát hơn vì việc dây quấn không bị quá nóng là hệ quả trực tiếp của việc hạn chế dòng điện, đồng thời cũng quan trọng hơn về mặt bảo vệ động cơ.

Điện trở của biến trở nối tiếp trong mạch phần ứng có tác dụng hạn chế dòng điện mở máy. Khi điện trở của biến trở giảm, tổng điện trở trong mạch giảm, dẫn đến dòng điện mở máy tăng lên theo định luật Ohm (I = U/R). Do đó, đáp án C là chính xác.