Giáo trình kỹ thuật điện điện tử

Đ nh nghĩa m ch đi n ị ạ ệ Mạch điện là tập hợp các thiết bị điện nguồn, tải, dây dẫn nối với nhau trong đó dòng điện có thể chạy qua hình 1.6 Mạch điện phức tạp có nhiều nhánh, nhiều mạ

TRƯ NG CAO Đ NG NGH  CÔNG NGHI P HÀ N I Ờ Ẳ Ề Ệ Ộ

Hà N i năm 2012 ộ

Tuyên b  b n quy nố ả ề

Giáo trình này s  d ng làm tài li u gi ng d y n i b  trongử ụ ệ ả ạ ộ ộ  

trường cao đ ng ngh  Công nghi p Hà N iẳ ề ệ ộ

Trường Cao đ ng ngh  Công nghi p Hà N i không s  d ngẳ ề ệ ộ ử ụ  

và không cho phép b t k  cá nhân hay t  ch c nào s  d ng giáoấ ỳ ổ ứ ử ụ  trình này v i m c đích kinh doanh.ớ ụ

M i trích d n, s  d ng giáo trình này v i m c đích khác hayọ ẫ ử ụ ớ ụ  

 n i khác đ u ph i đ c s  đ ng ý b ng văn b n c a tr ng Cao

đ ng ngh  Công nghi p Hà N iẳ ề ệ ộ

L I NÓI Đ UỜ Ầ  

Trong chương trình đào t o c a các trạ ủ ường trung c p ngh , cao đ ng ngh ấ ề ẳ ề  

th c hành ngh  gi  m t v  trí r t quan tr ng: rèn luy n tay ngh  cho h c sinh. Vi cự ề ữ ộ ị ấ ọ ệ ề ọ ệ  

d y th c hành đòi h i nhi u y u t : v t t  thi t b  đ y đ  đ ng th i c n m t giáoạ ự ỏ ề ế ố ậ ư ế ị ầ ủ ồ ờ ầ ộ  trình n i b , mang tính khoa h c và đáp  ng v i yêu c u th c t ộ ộ ọ ứ ớ ầ ự ế

N i dung c a giáo trình “Ký thu t đi n­đi n t  ­ ngh  ôt ô” đã độ ủ ậ ệ ệ ử ề ược xây 

d ng trên c  s  k  th a nh ng n i dung gi ng d y c a các trự ơ ở ế ừ ữ ộ ả ạ ủ ường, k t h p v iế ợ ớ  

nh ng n i dung m i nh m đáp  ng yêu c u nâng cao ch t lữ ộ ớ ằ ứ ầ ấ ượng đào t o ph c vạ ụ ụ 

s  nghi p công nghi p hóa, hi n đ i hóa đ t nự ệ ệ ệ ạ ấ ước,. 

Giáo trình n i b  này do các nhà giáo có nhi u kinh nghi m nhi u năm làmộ ộ ề ệ ề  công tác trong ngành đào t o chuyên nghi p. Giáo trình đạ ệ ược biên so n ng n g n,ạ ắ ọ  

d  hi u, b  sung nhi u ki n th c m i và biên so n theo quan đi m m , nghĩa là, đễ ể ổ ề ế ứ ớ ạ ể ở ề 

c p nh ng n i dung c  b n, c t y u đ  tùy theo tính ch t c a các ngành ngh  đàoậ ữ ộ ơ ả ố ế ể ấ ủ ề  

t o mà nhà trạ ường t  đi u ch nh cho thích h p và không trái v i quy đ nh c aự ề ỉ ợ ớ ị ủ  

chương trình khung đào t o cao đ ng ngh ạ ẳ ề

Tuy các tác gi  đã có nhi u c  g ng khi biên so n, nh ng giáo trình ch cả ề ố ắ ạ ư ắ  

ch n không tránh kh i nh ng thi u sót, r t mong nh n đắ ỏ ữ ế ấ ậ ượ ực s  tham gia đóng góp ý 

ki n c a các b n đ ng nghi p và các chuyên gia k  thu t đ u ngành.ế ủ ạ ồ ệ ỹ ậ ầ

Xin trân tr ng c m  n! ọ ả ơ

         ­ Tính toán  đ c h  th ng dòng ba pha ượ ệ ố

         ­ Trình bày đ c c u t o, nguyên lý làm vi c c a máy đi nượ ấ ạ ệ ủ ệ

Lý thuy tế

Bài t p/ậ  

Th cự  hành

Ki m traể  

(LT ho c ặ   TH)

Bài m  đ u ở ầ

 M c tiêu: ụ

Tình bày được vai trò, nhi m v  c n đ t đệ ụ ầ ạ ượ ủc c a môn h c.ọ

Vai trò, nhi m v  c a môn h c: ệ ụ ủ ọ

 ­ Tính toán  đ c h  th ng dòng ba pha ượ ệ ố

 ­ Trình bày đ c c u t o, nguyên lý làm vi c c a máy đi nượ ấ ạ ệ ủ ệ

 ­ Phân tích đúng nguyên lý các m ch đi n t  c  b nạ ệ ử ơ ả

­ Mô t  đả ượ ấ ạc c u t o, phân tích nguyên lý c a các lo i máy đi n ủ ạ ệ

­ Mô t  đả ược m ch đi n và mô hình m ch đi n v i các thông s  đ c tr ng c a các ạ ệ ạ ệ ớ ố ặ ư ủ

­ Phat huy tinh tich c c, chu đông, sang tao va t  duy khoa hoc trong công viêć ́ ́ ự ̉ ̣ ́ ̣ ̀ư ̣ ̣

 ­ Có ý th c t  giác, tính k  lu t cao, tinh th n trách nhi m trong công vi cứ ự ỷ ậ ầ ệ ệ

        ư Trỡnh bày được khỏi ni m dũng hỡnh sin và tớnh ch t c a dũng hỡnh sinệ ấ ủ

        ư Hi u và gi i quy t để ả ế ược v n đ  nõng cao h  s  cụng su tấ ề ệ ố ấ

        ư V n d ng đậ ụ ược cỏc phương phỏp khi gi i m ch đi nả ạ ệ

        ư Trỡnh bày đượ ấ ạc c u t o, nguyờn lý làm vi c c a cỏc mỏy đi nệ ủ ệ

ư Cú ý th c t  giỏc, tớnh k  lu t cao, tinh th n trỏch nhi m trong cụng vi cứ ự ỷ ậ ầ ệ ệ

1. M ch đi n,k t c u và cỏc đ i lạ ệ ế ấ ạ ượng đ c tr ngặ ư        

1.1. Đ nh nghĩa m ch đi n ị ạ ệ

Mạch điện là tập hợp các thiết bị điện (nguồn, tải, dây dẫn) nối với nhau trong đó dòng điện có thể chạy qua (hình 1.6)

Mạch điện phức tạp có nhiều nhánh, nhiều mạch vòng và nhiều nút

1.Nhánh Nhánh là bộ phận của mạch điện gồm có các phần tử nối tiếp nhau

trong đó có cùng dòng điện chạy qua

2.Nút Nút là chỗ gặp nhau của các nhánh (từ 3 nhánh trở lên)

3.Mạch vòng Mạch vòng là lối đi khép kín qua các nhánh.

1.2: Cỏc y u t  hỡnh h c c  b n c a m ch đi n ế ố ọ ơ ả ủ ạ ệ

*.Nhánh Nhánh là bộ phận của mạch điện gồm có các phần tử nối tiếp nhau trong

đó có cùng dòng điện chạy qua

*.Nút Nút là chỗ gặp nhau của các nhánh (từ 3 nhánh trở lên)

*.Mạch vòng Mạch vòng là lối đi khép kín qua các nhánh.

1.3. Cỏc thụng s  tr ng thỏi c a quỏ trỡnh năng l ố ạ ủ ượ ng trong nhỏnh

1.3 1 Dòng điện

Dòng điện i có trị số bằng tốc độ biến thiên của

điện lợng Q qua tiết diện ngang của vật dẫn

Ngời ta quy ớc chiều của dòng điện chạy trong vật

dẫn ngợc với chiều chuyển động của điện tử (hình 1.7)

1.3 2 Điện áp

Tại mỗi điểm trong mạch điện có một điện thế

Hiệu điện thế giữa 2 điểm gọi là điện áp U, đơn vị là

Đơn vị của công suất là oát, W.

2.   Mụ hỡnh m ch đi n, cỏc thụng s       ạ ệ ố  

2.1. Mụ hỡnh m ch đi n ạ ệ

a Nguồn điện

Sơ đồ thay thế của nguồn điện gồm sức điện

động E nối tiếp với điện trở trong Rn (hình 1.12)

Khi giải mạch điện có các phần tử tranzito, nhiều

khi nguồn điện có sơ đồ thay thế là nguồn dòng điện J

- Các tải nh động cơ điện một chiều, acquy ở chế

độ nạp điện đợc thay thế bằng sơ đồ gồm sức điện

động E nối tiếp với điện trở trong Rn (hình 1.14) trong

đó chiều E ngợc chiều với I

- Các tải nh bàn là điện, bếp điện, bóng đèn…

đ-ợc thay thế bằng điện trở R của chúng (hình 1.15)

Chiều của điện áp quy ớc từ điện thế cao đến điện thế thấp, do đó nếu chiều vẽ nh hình 1.9 thì:

cản trở dòng điện chạy qua Về hiện tợng năng lợng,

điện trở R đặc trng cho tiêu tán, biến đổi điện

năng tiêu thụ thành các dạng năng lợng khác nh nhiệt

Định luật này cho ta quan hệ giữa các dòng

điện tại một nút, đợc phát biểu nh sau:

Định luật này cho ta quan hệ giữa sức điện

động, dòng điện và điện trở trong một mạch vòng

khép kín, đợc phát biểu nh sau:

Đi theo một mạch vòng khép kín theo một

chiều tuỳ ý chọn, tổng đại số những sức điện

động bằng tổng đại số các điện áp rơi trên các

điện trở của mạch vòng.

Quy ớc dấu: các sức điện động, dòng điện có chiều trùng chiều mạch vòng lấy dấu dơng, ngợc lại lấy dấu âm.

ở mạch vòng hình 1.23:

R1I1 - R2I2 + R3I3 = E1 + E2 - E3

4. Dũng đi n hỡnh sin và cỏc đ i lệ ạ ượng đ c tr ng       ặ ư

4.1. Đ nh nghĩa  ị

Dòng điện xoay chiều hình sin là dòng điện biến

đổi một cách chu kỳ theo qui luật hình sin với thời

gian, đợc biểu diễn bằng đồ thị hình sin trên hình

3.3

i = Imaxsin ( t + i) (3.1)

4.2. Nguyờn lý t o ra dũng xoay chi u hỡnh sin ạ ề

Ngườ ta tác dụng lực cơ học vào trục làm cho khung i

dây quay, cắt đờng sức từ trờng của nam châm NS,

trong khung dây sẽ cảm ứng sức điện động xoay

chiều hình sin

Dòng điện cung cấp cho tải thông qua vòng trợt và chổi than (hình3.1) Khi công suất điện lớn, lấy cách điện như vậy gặp nhiều khó khăn ở chỗ tiếp xúc giữa vành trợt và chổi than

Trong công nghiệp, máy phát điện xoay chiều đượ chế tạo nh sau: dây cquấn đứng yên trong các rãnh của lõi thép là phần tĩnh và nam châm NS là phần quay

Khi tác dụng lực cơ học vào trục làm nam châm

NS quay, trong dây quấn ở phần tĩnh sẽ cảm ứng ra

sức điện động xoay chiều hiừnh sin Dây quấn đứng

yên nên việc lấy điện cung cấp cho tải rất an toàn và

thuận lợi Mô hình của máy phát điện xoay chiều vẽ

trên hình 3.2.

Cấu tạo chi tiết của máy phát điện xoay chiều đợc viết trong sách máy điện

4.3. Cỏc đ i l ạ ượ ng đ c tr ng c a dũng hỡnh sin ặ ư ủ

* Trị số tức thời của dòng điện

Trị số tức thời là trị số ứng với mỗi thời điểm

t Trong biểu thức (3-1) trị số tức thời phụ thuộc

vào biên độ Imax và góc pha ( t + i)

- Biên độ Imax là trị số cực đại, nói lên dòng

điện lớn hay nhỏ

- Góc pha ( t + i) nói lên trạng thái của dòng điện ở thời điểm t, ở thời điểm

t = 0 góc pha của dòng điện là i , i đợc gọi là góc pha ban đầu

( hoặc gọi ngắn gọn là pha đầu) của dòng điện

Góc pha đầu phụ thuộc vào thời điểm chọn làm gốc thời gian (thời điểm t =0) Góc pha đầu là đoạn NO trong đó N là điểm dòng điện đi qua trị số không từ

âm đến dơng, gần điểm gốc O nhất Trên hình 3.5 chỉ ra góc pha đầu i khi chọn gốc toạ độ khác nhau

* Góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện

ở trên đã xét biểu thức trị số tức thời của dòng điện

i = Imaxsin( t + i)

Một cách tơng tự, ta có biểu thức trị số tức thời của điện áp

u = Umaxsin(( t + u)

Trong đó Umax, u - biên độ, pha đầu của điện áp Điện áp và dòng điện biến thiên cùng tần số, song phụ thuộc vào tính chất mạch điện, góc pha của chúng có thể không trùng nhau, ngời ta gọi giữa chúng có sự lệch pha Góv thờng đợc dùng để

ký hiệu góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện

Khi > 0 - điện áp vợt trớc dòng điện (hoặc dòng điện chậm sau điện áp) < 0 - điện áp chậm sau dòng điện (hoặc dòng điện vợt trớc điện áp) = 0 - điện áp trùng pha với dòng điện

5. Tớnh ch t c a dũng hỡnh sin       ấ ủ

5.1. M ch đi n xoay chi u cú đi n tr  thu n ạ ệ ề ệ ở ầ

1) Mạch điện

Mạch điện xoay chiều thuần trở là mạch điện chỉ có

điện trở thuần, hệ số tự cảm L không đáng kể và điện dung

C = 0

Trong thực tế mạch điện chỉ có bóng đèn sợi đốt, lò

điện, bếp điện, bàn là… đợc coi là mạch điện thuần trở

2) Quan hệ giữa dòng điện và điện áp

Giả sử đặt điện áp xoay chiều u = Um.sin t vào mạch điện Khi đó trong mạch có dòng điện i

tsin.R

UR

+ Dòng điện i và điện áp u cùng pha (đồng pha)

+ Biên độ dòng điện Im và điện áp Um quan hệ với nhau theo định luật ôm

Đồ thị hình sin và đồ thị véctơ

3) Công suất trong mạch điện thuần trở

Công suất trong mạch điện xoay chiều thuần trở đợc tính toán tơng tự nh trong mạch điện một chiều, công suất này gọi là công suất tác dụng

Biểu thức:

UI

U

5.2. M ch đi n xoay chi u cú đi n c m thu n ạ ệ ề ệ ả ầ

1) Mạch điện

Mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn dây, hệ số tự cảm

L khá lớn, điện trở nhỏ không đáng kể, điện dung C = 0

Điện cảm L đặc trng cho quá trình trao đổi

và tích luỹ năng lợng từ trờng của cuộn dây

2) Quan hệ giữa dòng điện và điện áp

Ta đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều u thì trong mạch xuất hiện dòng điện i I msin t

Dòng điện biến thiên làm xuất hiện sức điện động tự cảm: '

t

i.Le

áp dụng định luật Kiechốp II cho đoạn mạch: uL + eL = I.r = 0 uL = - eL

Tức là điện áp và sức điện động tự cảm có trị số bằng nhau nhng chiều ngợc nhau ở mọi thời điểm

Ta có u e L i L I cos t L I sin( t 900)

m

m

' L

Đặt Um=L I.m. u U sin( t 900)

m

So sánh biểu thức u và i ta thấy:

+ Điện áp u vợt trớc (sớm pha) dòng điện một góc 900 hay /2 rad

+ Quan hệ giữa trị số hiệu dụng của dòng điện và điện áp: Ta có Um=

m

L X

U I

2

Trong đó: QL: Công suất phản kháng (VAR)

XL: Trở kháng của cuộn dây ( )

I : Giá trị hiệu dụng của dòng điện trong mạch (A)

5.3. M ch đi n xoay chi u cú đi n dung thu n ạ ệ ề ệ ầ

1) Mạch điện

Là mạch điện chỉ có tụ điện, trị số điện trở R và điện

cảm L không đáng kể

Điện dung C đặc trng cho hiện tợng tích luỹ năng lợng điện

tr-ờng (phóng điện năng trong tụ điện

2) Quan hệ giữa dòng điện và điện áp

Khi đặt một điện áp xoay chiều vào mạch thuần dung, điện áp trên tụ điện là:

t U

u 2sin hay u = Umsin tTrong tụ điện có hiện tợng tích và phóng điện một cách tuần hoàn ở một thời

điểm t nào đó, điện tích q của tụ là: q C.u C.U 2sin t

Và dòng điện qua tụ là: C.U 2cos t C.U 2sin( t /2)

t

q i

Đặt Im = U C. 2 i I m sin( t /2)

Từ biểu thức giữa dòng điện và điện áp ta thấy:

+ Điện áp u chậm pha so với dòng điện một góc 900 hay /2

+ Quan hệ trị số hiệu dụng của dòng điện và điện áp

Trong mạch điện thuần dung dòng điện tỉ lệ thuận với điện áp và tỉ lệ nghịch với dung kháng của đoạn mạch đó

ư Biểu thức:

C

X

U I

Trong đó: U,I: Giá trị hiệu dụng của điện áp và dòng điện

XC: Dung kháng của đoạn mạch ( )

Đại lợng

C.1

XC giống nh một điện trở gọi là dung kháng, đơn vị ( )

C là điệndung, đơn vị là Fara (F) hoặc F: 1 F = 10-6(F)

I : Giá trị hiệu dụng của dòng điện (A)

5.4. M ch đi n xoay chi u cú R, L, C n i ti p ạ ệ ề ố ế

 1) Mạch điện

Là mạch điện gồm 3 phần tử R, L, C có giá trị lớn mắc nối tiếp

2) Quan hệ giữa dòng điện và điện áp.

Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp u U msin t Thì trong mạch có dòng

điện xoay chiều i Dòng điện này đi qua các phần

3 /2 20

UR

ULU

0

góc đợc tính theo công thức X RX

U

UUU

U 

R

C L R X

- Nếu UL > UC thì tg > 0 > 0: u sẽ sớm pha hơn so với i một góc

- Nếu UL < UC thì tg < 0 < 0: u sẽ chậm pha so với i một góc

- Nếu UL = UC thì tg = 0 = 0: u và i cùng pha (đồng pha) Khi đó công suất trong mạch cực đại

3) Định luật ôm trong mạch R, L, C mắc nối tiếp

C L

2 ( X X ) R

U Z

U I

Trong đó: U, I: Giá trị hiệu dụng của điện áp và dòng điện

Z : Tổng trở của đoạn mạch

2 C L

2 X X R

a Tổng trở của mạch, tính trị số hiệu dụng của dòng điện

b Viết biểu thức của dòng điện chạy trong mạch

2 Cho mạch điện RLC có R = 140 Ω; L = 1 H; C = 25 F ; I = 0,5 A; f =

50 Hz

a Tính trị số hiệu dụng của điện áp đặt vào mạch

b Viết biểu thức hiệu điện thế và biểu thức cờng độ dòng điện trong mạch.

c Phải thay tụ điện có điện dung bằng bao nhiêu để công suất trong mạch cực

đại? Tính công suất cực đại đó

6. Cụng su t c a dũng hỡnh sin và v n đ  nõng cao h  s  cụng su t       ấ ủ ấ ề ệ ố ấ

* Công suất biểu kiến S

Để đặc trng cho khả năng của thiết bị và nguồn thực hiện hai qúa trình năng lợng xét ở trên, ngời ta đa ra khái niệm công suất biểu kiến S đợc định nghĩa nh sau:

Quan hệ giữa P, Q, S đợc mô tả bằng một tam giác vuông

(hình 3.22) trong đó S là cạnh huyền, P, Q là 2 cạnh góc vuông

P, Q, S có cùng thứ nguyên, song để phân biệt ta cho các

đơn vị khác nhau:

Đơn vị của P: W, kW, MW

Đơn vị của Q: VAr, kVAr, MVAr

Đơn vị của S: VA, kVA, MVA

6.2. Bi n phỏp nõng cao h  s  cụng su t ệ ệ ố ấ

Trong biểu thức công suất tác dụng P = UI cos , cos đợc coi là hệ số công suất

Hệ số công suất phụ thuộc vào thông số của mạch điện Trong nhánh R, I, C nối tiếp

cos = R2 (X L X C) 2

R

hoặc cos = P2 Q2

P

Hệ số công suất là chỉ tiêu kỹ thuật quan trọng, có ý nghĩa rất lớn về kinh

10000 0,9 = 9000kW Rõ ràng là khi cos cao máy phát ra nhiều công suất hơn

- Khi cần truyền tải một công suất P nhất định trên đờng dây thì dòng

điện chạy trên đờng dây là:

I =

cos

U

P

Nếu cos cao thì dòng

điện I sẽ giảm, dẫn đến giảm

tổn hao điện năng, giảm điện

áp rơi trên đờng dây và có thể

chọn dây dẫn tiết diện nhỏ

hơn

Các tải trong công nghiệp và sinh hoạt thờng có tính điện cảm (cuộn dây

động cơ điện, máy biến áp, chấn lu…) nên cos thấp Để nâng cao cos ta thờng dùng tụ điện nối song song với tải (hình 3.24a)

7. Cỏc phương phỏp gi i m ch đi nả ạ ệ       

7.1. Ph ươ ng phỏp dũng đi n nhỏnh       ệ

7.1.1. Cỏc b ướ c gi i ả

Bước 1: Xác định số nút n = ………, số nhánh m = ………Số ẩn của hệ

phơng trình bằng số nhánh m

Bước 2: Tuỳ ý vẽ chiều dòng điện mỗi nhánh.

Bước 3: Viết phơng trình Kiêcshôp 1 cho (n-1) nút đã chọn.

Bước 4: Viết phơng trình Kiêcshôp 2 cho (m-(n-1)) = (m - n + 1) mạch vòng độc

Lời giải:

Bước 1: Mạch điện có 2 nút A và B, số nút n = 2; mạch có 3 nhánh 1, 2, 3, số nhánh

m = 3

Bước 2: Vẽ chiều dòng điện các nhánh I1, I2, I3 nh hình 1.38

Bước 3: Số nút cần viết phơng trình Kiêcshôp 1 là n - 1 = 2 - 1 = 1 Chọn nút A

Ph-ơng trình Kiêcshôp 1 viết cho nút A là:

Bước 1: Xác định (m-n+1) mạch vòng độc lập và tuỳ ý vẽ chiều dòng điện mạch

vòng, thông thờng nên chọn chiều các dòng điện mạch vòng giống nhau, thuận tiện cho lập hệ phương trình

Bước 2: Viết phương trình Kiêcshôp 2 cho mỗi mạch vòng tuỳ theo các dòng điện

mạch vòng đã chọn

Bước 3: Giải hệ phương trình vừa thiết lập, ta có dòng điện mạch vòng.

Bước 4: Tính dòng điện các nhánh theo dòng điện mạch vòng nh sau: dòng điện

mỗi nhánh bằng tổng đại số dòng điện mạch vòng chạy qua nhánh ấy

7.2.2. Vớ d  ỏp d ng ụ ụ

áp dụng phơng pháp dòng điện mạch vòng giải mạch điện hình 1.39

69(

)22).(

5()104).(

10(104

222269104

22510

)22).(

22(104)

69(

)10).(

22()5).(

69(104

222269104

102269

Bước 3: Tính tổng dẫn của các nhánh nối với mỗi nút GA, GB… và tổng dẫn chung của các nhánh giữa 2 nút GAB…và điện dẫn các nhánh có nguồn G1, G5.

Bước 4: Lập hệ phơng trình điện thế nút

Bước 5: Giải hệ phơng trình ta có điện thế của mỗi nút

Bước 6: Sử dụng định luật Ôm tính dòng điện các nhánh

1470

11

11

3 2

1330

11

11

6 5

-0,00303 A + 0,01403 B =

100 7

Giải hệ phơng trình ta có:

Từ đó tính đợc dòng điện các nhánh

I1 = E R A 4,54700,928 0,01155A

1 1

Ki m tra chể ương 1

Ch ươ ng 2 :  M ch đi n xoay chi u ba pha ạ ệ ề

M c tiờu: ụ

ư Trỡnh bày được khỏi ni m v  dũng ba phaệ ề

  ư Mụ t  đả ược c u t o c a mỏy phỏt đi n xoay chi u ba pha t  đú bi t đấ ạ ủ ệ ề ừ ế ượ  c

nguyờn lý t o ra dũng xoay chi u ba phaạ ề

  ư Bi t cỏch m c m ch ba pha hỡnh sao, tam giỏc t  đú v n d ng đế ắ ạ ừ ậ ụ ược vào th cự  

tế

  ư Hi u và  tớnh toỏn để ược cụng su t trong m ch ba phaấ ạ

  ư Cú ý th c t  giỏc, tớnh k  lu t cao, tinh th n trỏch nhi m trong cụng vi cứ ự ỷ ậ ầ ệ ệ

 1. H  th ng m ch đi n ba phaệ ố ạ ệ        

1.1. Đ nh nghĩa ị

Mạch điện ba pha gồm nguồn, tải và đờng dây đối xứng gọi là mạch điện ba pha đối xứng(còn đợc gọi là mạch ba pha cân bằng).Nếu không thoả mãn điều kiện

đã nêu gọi là mạch ba pha không đối xứng

Nếu chọn pha đầu của sức điện động eA của dây cuốn AX bằng không, thì biểu thức sức điện động tức thời của các pha là:

Sức điện động pha A:

eA= E 2sin t

Sức điện động pha B:

eB= E 2sin(

t-3

2

)Sức điện động pha C:

1.2.1. C u t o c a mỏy phỏt đi n ba pha ấ ạ ủ ệ

1.2.2. Nguyờn lý làm vi c c a mỏy phỏt đi n ba pha ệ ủ ệ

Để tạo ra dòng điện xoay chiều ba pha, ngời ta dùng các máy phát điện xoay chiều ba pha Loại máy phát điện trong các nhà máy phát điện đồng bộ (đợc trìng bày chi tiết trong máy điện) Cấu tạo của máy phát điện đòng bộ (hình 4.1) gồm:

- Ba dây cuốn ba pha đặt trong các rãnh của lõi thép stato (phần tĩnh) Các dây cuốn này thờng ký hiệu là: AX(dây cuốn pha A), BY(dây cuốn pha B), CZ(dây cuốn pha C)

Các dây cuốn của các pha có cùng số

vòng dây và lệch nhau một góc 1200 điện

trong không gian

- Phần quay (còn gọi là rôto) là nam

châm điện N-S

Khi quay rôto, từ trờng sẽ quét qua các dây cuốn pha A, pha B, pha C của stato

và trong dây cuốn pha stato xuất hiện sức điện động cảm ứng, sức điện động này

có dạng hình sin cùng biên độ, cùng tần số góc và lệch pha nhau một góc

2 I t

C

i

®iÓm trung tÝnh(h×nh 4.4a).

§èi víi nguån,ba ®iÓm cuèi X,Y,Z,nèi víi nhau thµnh ®iÓm trung tÝnh 0 cña nguån §èi víi t¶i,ba ®iÓm cuèi X', Y',Z',nèi víi nhau t¹o thµnh trung tÝnh 0 cña t¶i

Ba d©y nèi 3 ®iÓm ®Çu A,B,c,cña nguån víi 3 ®iÓm ®Çu c¸c pha cña t¶i gäi lµ ba d©y pha

D©y dÉn nèi ®iÓm trung tÝnh cña nguån tíi ®iÓm trung tÝnh cña t¶i gäi lµ d©y trung tÝnh

2.1.2. Cách n i m ch ố ạ

2.1.3. Quan h  gi a cỏc đ i l ệ ữ ạ ượ ng

a.Quan hệ giữ dòng điện dây và dòng điện pha

Dòng điện pha IP, là dòng điện chạy trong mỗi pha của nguồn(hoặc tải) Dòng điện dây Id chạy trong các dây pha nối từ nguồn tải tới Các dòng điện này đã đợc ký hiệu trên hình 4.4 Nhìn vào mạch điện ta thấy quan hệ giữa dòng điện dây và dòng

điện pha nh sau

b.Quan hệ giữa điệp dây và điện áp pha

Điện áp pha UP là điện áp giữa điểm đầu và điểm cuối của mỗi pha (hoặc giữa điểm đầu của mỗi pha và điểm trung tính, hoặc giữa dây pha và dây trung tính)

Điện áp dây Ud là điện áp giữa 2 điểm đầu của 2 pha(hoặc điện áp giữa 2 dây pha), ví dụ điện áp dây UAB(giữa pha A và pha B), UBC(giữa pha B và pha C),

UCA (giữa pha C và pha A)

Lời giải:Nguồn nối hình sao, áp dụng công thhức (4-3) điện áp dây là:

=220V

Nguån nèi sao, t¶i nèi sao, ¸p dông c«ng thøc (4-2)

Dßng ®iÖn pha nguån

* Quan hệ giữa điện áp dây và điện áp pha

Nhìn vào mạch điện nối tam giác ta thấy:

Ud = Up

* Quan hệ giữa dòng điện dây và dòng điện pha

Id = 3Ip

2.2.3. Vớ d  ỏp d ng ụ ụ

Ví dụ : Một mạch điện ba pha, nguồn điện nối sao, tải nối hình tam giác Biết tiết

điện áp pha của nguồn Upn = 2kV, dòng điện pha của nguồn Ipn = 20A

a Hãy vẽ sơ đồ nối dây mạch ba pha và trên sơ đồ ghi rõ các đại lợng pha và dây

b Hãy xác định dòng điện pha và điện áp pha của tải Ipt, Upt

Lời giải:

a Sơ đồ nối dây mạch điện vẽ ở hình 4.7

b Vì nguồn nối hình sao, nên dòng điện dây bằng dòng điện pha