Máy phát điện một chiều thường được phân loại theo kiểu kích từ.

Máy điện một chiều có nhược điểm lớn nhất là hiện tượng phóng tia lửa điện trên cổ góp. Tia lửa điện này không chỉ gây hao mòn cổ góp và chổi than, mà còn tạo ra nguy cơ cháy nổ trong môi trường có chất dễ cháy. Các nhược điểm khác như khó điều chỉnh tốc độ hay hạn chế về chế độ vận hành (chỉ động cơ hoặc chỉ máy phát) không phải là nhược điểm *chủ yếu* so với vấn đề tia lửa điện.

Để giải quyết bài toán này, chúng ta cần thực hiện các bước sau:

1. Xác định các thông số đã cho:
- Điện áp dây: \(\dot{U_{ab}} = 250\sqrt{3}\angle 0°\) V
- Tần số: f = 50 Hz
- Hệ số công suất (HSCS) mới: cos(φ') = 0.936 (trễ)

2. Tính điện áp pha:
- Vì là mạch Δ - Y, điện áp pha của nguồn (Δ) bằng điện áp dây: \(U_p = U_{ab} = 250\sqrt{3}\) V
- Điện áp pha của tải (Y): \(U_{tải} = U_p / \sqrt{3} = 250\) V

3. Giả sử công suất tác dụng P không đổi. Ta có thể viết công thức tính công suất phản kháng bù:
- \(Q_c = P(tan(\varphi) - tan(\varphi'))\)
- Trong đó, \(\varphi\) là góc lệch pha ban đầu (trước khi bù), và \(\varphi'\) là góc lệch pha sau khi bù.

4. Tuy nhiên, bài toán không cho hệ số công suất ban đầu và công suất tác dụng P. Vì vậy, ta cần tìm cách khác để giải. Trong hệ thống điện ba pha cân bằng, công suất phản kháng do 3 tụ điện gây ra là:
- \(Q_c = 3 \omega C U^2\)
- Với \(\omega = 2\pi f = 2\pi (50) = 100\pi\) rad/s, U là điện áp trên mỗi tụ điện (điện áp pha của tải Y, tức 250V), và C là điện dung của mỗi tụ điện.
- Do bộ tụ mắc song song với tải nên có thể suy ra công suất phản kháng được bù từ việc thay đổi hệ số công suất.
- Ta có \(cos(\varphi') = 0.936\), suy ra \(\varphi' = arccos(0.936) = 20.61°\). \(tan(\varphi') = tan(20.61°) = 0.376\).

- Vì không có thông tin về hệ số công suất ban đầu, ta không thể tính chính xác giá trị \(Q_c\). Do đó, không thể giải bài này một cách chính xác với thông tin đã cho. Bài toán cần cung cấp thêm hệ số công suất ban đầu hoặc công suất tác dụng để có thể tính được điện dung cần thiết.

Vì không thể tìm ra đáp án chính xác với thông tin hiện có, tôi xin phép không chọn đáp án nào.

Để tìm tổng trở phức ngắn mạch \(\overline{Z_n}\), ta sử dụng các số liệu từ thí nghiệm ngắn mạch. \(U_{1n}\) là điện áp ngắn mạch sơ cấp, \(I_{1n}\) là dòng điện ngắn mạch sơ cấp, và \(P_n\) là công suất ngắn mạch. Tổng trở ngắn mạch \(Z_n\) có thể được tính bằng công thức: \(Z_n = \frac{U_{1n}}{I_{1n}} = \frac{16.5}{6.8} \approx 2.426 \Omega\) Điện trở tương đương ngắn mạch \(R_n\) có thể được tính từ công suất ngắn mạch: \(P_n = I_{1n}^2 * R_n\) \(R_n = \frac{P_n}{I_{1n}^2} = \frac{40}{6.8^2} \approx 0.865 \Omega\) Điện kháng tương đương ngắn mạch \(X_n\) có thể được tính từ tổng trở và điện trở: \(Z_n^2 = R_n^2 + X_n^2\) \(X_n = \sqrt{Z_n^2 - R_n^2} = \sqrt{2.426^2 - 0.865^2} \approx \sqrt{5.885 - 0.748} \approx \sqrt{5.137} \approx 2.267 \Omega\) Vậy, tổng trở phức ngắn mạch là \(\overline{Z_n} = R_n + jX_n = (0.865 + 2.267j)\) [Ω]

Để tìm hệ số tải khi hiệu suất đạt cực đại, ta sử dụng công thức: k = \sqrt{P_0/P_n}, trong đó:
- P_0 là công suất tổn hao không tải (25W)
- P_n là công suất tổn hao ngắn mạch (40W)

Thay số vào công thức, ta có: k = \sqrt{25/40} = \sqrt{0,625} \approx 0,7905

Vậy, hệ số tải gần đúng nhất là 0,791.

Để tính dòng điện mở máy, ta cần tính tổng trở của mạch điện tương đương khi động cơ ở trạng thái mở máy. Vì tần số rotor là 1.4Hz, ta tính slip: s = fr/f = 1.4/50 = 0.028. Lúc này, trở kháng rotor quy đổi là R'2/s = 0.15/0.028 = 5.357Ω.

Tổng trở của mạch điện là Z = R1 + jXn + (jXm*(R'2/s))/(jXm + R'2/s).
Z = 0.3 + j0.72 + (j12.6 * 5.357)/(j12.6 + 5.357).
Để đơn giản, ta tính gần đúng bỏ qua ảnh hưởng của từ hóa, Z ≈ R1 + R'2/s + jXn = 0.3 + 5.357 + j0.72 = 5.657 + j0.72. |Z| = sqrt(5.657^2 + 0.72^2) = 5.702Ω

Điện áp pha Upha = Uday/sqrt(3) = 220/sqrt(3) = 127.02V

Dòng điện mở máy: I = Upha / |Z| = 127.02/5.702 = 22.27A (giá trị này khác xa so với các đáp án).
Tuy nhiên, cách tính trên là không chính xác, ta cần tính toán trở kháng song song chính xác hơn:
Z_songsong = (j12.6 * 5.357) / (5.357 + j12.6) = (j67.5) / (5.357 + j12.6) = (j67.5 * (5.357 - j12.6)) / (5.357^2 + 12.6^2) = (850.5 + j361.6) / 186.1 = 4.57 + j1.94

Z = 0.3 + j0.72 + 4.57 + j1.94 = 4.87 + j2.66
|Z| = sqrt(4.87^2 + 2.66^2) = sqrt(23.72 + 7.08) = sqrt(30.8) = 5.55Ω

Dòng điện mở máy: I = Upha / |Z| = 127.02 / 5.55 = 22.88A

Nhận thấy tần số roto nhỏ hơn rất nhiều so với tần số nguồn nên có thể bỏ qua ảnh hưởng của Xm. Lúc này, ta có Z = R1 + R2'/s + jXn = 0.3 + 0.15/0.028 + j0.72 = 0.3 + 5.36 + j0.72 = 5.66 + j0.72
|Z| = sqrt(5.66^2 + 0.72^2) = 5.70
I = 127.02/5.70 = 22.28

Sai số có thể do làm tròn số trong quá trình tính toán. Xem xét lại công suất động cơ: 10hp = 10 * 746 = 7460W. Vì bỏ qua tổn hao nên P = 3*U*I*cos(phi). Không có thông tin về cos(phi), nhưng giả sử cos(phi) = 0.8. => I = P/(3*U*cos(phi)) = 7460/(3*127*0.8) = 24.45A. Con số này vẫn còn khá xa.

Các đáp án đều lớn hơn nhiều so với kết quả tính toán, cần xem xét lại đề bài và các giả thiết.
Với kinh nghiệm làm bài, ta chọn đáp án gần nhất với giá trị tính được. Vì không có đáp án nào hợp lý, ta không thể xác định đáp án chính xác dựa trên thông tin đã cho và cách tính thông thường.

Do không có đáp án nào có vẻ đúng, tôi xin phép không chọn đáp án nào cả.