Giáo trình mạch điện

Mạch điện xoay chiều ba pha PHAN THAM KHAO: PHAN TICH HE 3 PHA KHONG BOI XUNG THANH CAC THANH PHAN BOI XUNG ⁄ Mạch điện có điện áp nguồn 3 pha không đối xứng nên dòng điện 3 pha và đi

Trang 2

TAI LIEU THAM KHAO

1 Phạm Thị Cư, Lê Minh Cường,Trương Trọng Tu tấn Mỹ, Mạch điện, Nhà xuất

bản Đại học quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh, 2006

2 Nguyễn Kim Đính, Bài /ập Kỹ Thuật điện, Nha xuất bản Đại học quốc Gia Thành

Trang 3

Chương 5 Mạch điện xoay chiêu ba ph

BÀI TẬP ÁP DỤNG

Động cơ cảm ứng đấu hình sao có trở kháng pha :

Z¡= 4Hj3 ; Zo = 0,1 110,4

Được cung cấp bởi nguồn có điện áp dây không đối xứng có giá trị hiệu dụng là :

390V, 390V, 360V Xác định dòng điện trong các pha

Giải

Chọn trục thực là trung tuyến của cạnh 360V của fam giác cân

Các điện áp pha của mạch:

Giá trị hiệu dụng của các dòng điện

y= 67,5A; la=20,5A; lc=55,4A

1, = 43,8A; lạ= 276A

147

Giáo trình mạch điện

Trang 4

Chương 5 Mạch điện xoay chiều ba pha

Khi sử dụng toán tử quay a ta có các điện áp nđối xứng có thứ tự pha khác nhau được biểu diễn dưới đạng:

Bao = Epo = Eco = Eo

ll Phan tich hé 3 pha không đối xứng thành các thành phần đối xứng

Để giải mạch 3 pha không đối xứng, người ta đưa ra phương pháp phân tích các

thành phần đối xứng, tiến hành qua các bước:

⁄ Bước 1: Phân tích hệ 3 pha (sđổ, điện áp hay dòng điện) không đối xứng thành các thành phần đối xứng

⁄ Bước 2: Giải mạch điện đối với từng thành phần đối xứng tác động riêng rẽ

⁄ Bước 3: Dùng phương pháp xếp chồng các kết quả, ta được đáp s số của bài toán không đối xứng

Phân tích một hệ thông không đối xứng thành ba thành phần đối xứng có đặc tính tổng quát Tuy nhiên vẫn tồn tại những hệ thống đồng và áp trong đó ba thành phần có thể đều xuất hiện hoặc có thể xuất hiện

Điện áp dây trong các hệ thống 3 dây, 4 dây chỉ bao gồm thành phần thứ tự thuận và nghịch, điện áp luôn luôn không chứa thành phần thứ tự không

Mặc dầu không có thành phần không trong điện ap day nhưng có thê xuất hiện

trong điện áp pha

Trang 5

Hệ số pha hay toán tử pha, ký hiệu là a, là một số phức có dang:

Nhân một số phức với toán tử pha sẽ làm tăng argument của sô phi

môđun không đôi:

" j(@+l26 ®)

a2 = az6 " = © gel = Ze

Như vậy, nhân một véc(ơ với a tức là quay véciơ đó 120°, còn độ dài véctơ khôn

z Các lũy thừa của toán tử phá:

=>l+a =-a => lta =-a

Trang 6

PHAN THAM KHAO:

PHAN TICH HE 3 PHA KHONG BOI XUNG THANH CAC

THANH PHAN BOI XUNG

⁄ Mạch điện có điện áp nguồn 3 pha không đối xứng nên dòng điện 3 pha và điện

áp 3 pha trên tải không đôi xứng

⁄ Các đạng sự cố như đứt một pha, ngắn mạch 2 pha hay 1 pha, đêu là các trạng

thái không đôi xứng

$% Hệ 3 pha A, B, C (dòng điện, điện áp, sđả ) được gọi là đôi xứng nêu có môđdun

bang nhau thi A= B = C và góc lệch pha giữa các pha băng nhau

Có 3 kiểu tạo thành hệ đối xứng:

“ Hệ đối xứng thứ tự thuận, sắp xếp theo thứ tự Ái, Bị, Cy

: 3A "71209 Ff A 2, j120°

vA 2 Í 5 reas Vie

Néu coi A,= A,e” thi: B=Are?” Ci =A

= Hé đối xing thir tu nghich, sap xép theo thir ty A , Bo, Cc

Néu coi A,=A,e” thi: B2=Aze'™ , C2=Aze

>» Nhu vay, hé tha ty nghich co thi tu nguge so với bình thường Từ trường quay

của hệ thứ tự nghịch quay ngược chiêu so với từ trường quay thứ tự thuận

z_ Hệ đối xứng tự không, ba pha có môđun bằng nhau và góc lệch pha giữa

các pha đêu băng 0, tức là: Aa = Bo =Co

Trang 7

Theo hinh 5.20c tim tro khang pha Zain = Zar = Zci2 = Zvi2 3 tìm trở kháng pha

ZAoi2 = ZnOI2 “ ÁCO12

Dòng dây pha A_ Ì„; sụt áp trên đường dây pha A U,,; sụt áp trên đường đây pha B

U,,; điện áp dây của tai U,,

143 Giáo trình mạch điện

Trang 8

a.Vẽ hình cách mắc mạch trên Xác định điện áp pha, dòng điện pha, dòng điện

dây, công suất tiêu thụ của mạch (bỏ qua tổng trở dây dẫn)

b.Với mạch trên, nếu động cơ KĐB 3 pha mắc hình sao, sụt áp trên tổng trở đây dẫn mỗi pha là AU¿ = 10V Xác định điện áp đặt vào cuộn dây mỗi pha và dòng điện qua cuộn đây của động cơ

7, Cho mạch điện ba pha đối xứng như hình 5.19, trong đó sức điện động pha có

8 Mạch ba pha hình 5.20 có oL, = 75 Q, /@C = 300 O và động cơ ba pha ĐC có

3 cuộn đây nối Y với trở kháng rỗi cuộn là Zy; = 50 + j50 (Q) Biết mạch được nối vào

hệ nguồn ba pha đối xứng thử tự thuận có phức áp dây hiệu dungU,, = 660.230° (V)

Xac dinh số chỉ của watt kê

= le a ——

Trang 9

5 Nguồn 3 pha đôi xứng cung cap cho 3 déng co KDB 3 pha (DC ) hoạt động bình

thường với điện áp định mức phù hợp, hãy chọn câu kết nỗi đúng :

V Nguồn 127V/220V M BC 1: Y/A - 380 V/220 V (dau Y)

X Nguôn 220 V/380V N DC 2: Y/A - 660 V/380 V (dau Y)

P.ĐC 3: Y/A - 220 V/127 V (dau Y)

a V+N,X7+M a Vt M,X+N c.V+ N,X+P od V +P, X+M

6 Theo hình 5.18, Mạch ba pha có các giá trị

Uso = Uso = Uco = Up ¥, = ¥Z90°,

Ý, =Y⁄⁄60°, ¥o = ¥Z-90° , duge ndi

vào hệ nguồn ba pha đối xứng thứ tự thuận

4 BAI TAP TU GIAI CHUONG 5:

1, Phụ tải ba pha nếi hình sao Mỗi pha có R = 6 Q, x = 8 O dat vao dién ap ba pha

déi ximg cd Ug = 380V Tinh dòng điện pha, đòng điện dây

2 Động cơ điện không đồng bộ 3 pha, cuộn đây pha có điện áp định mức là 220v

Xác định các cách mắc động cơ khi:

a Dién ap nguồn Uy = 220v

b.Điện áp nguồn Ủạ = 380v

3 Mạch điện ba pha đối xứng phụ tải nổi hình tam giác, tồng trở các pha là:

Zan = Tne = Zea = (5+ j5V3 bo, điện áp day Uy = 100V Hãy tinh dong điện dây, dòng điện pha, công suất tác dụng P, công suất phản kháng Q

4 Một động cơ điện ba pha, dây quấn startor nối hình tam giác, ở điện áp dây 209V,

động cơ điện tiêu thụ công suất điện P = 5,28 kW, cos@ = 0,8 Xác định đòng điện chạy trong mỗi cuộn đây sfartor của động cơ và dòng điện trên dây dẫn

5 Có 6 bóng đèn cùng loại đấu vào điện áp 3 pha, điện áp day la U, = 220V Hay

vẽ sơ đồ đâu dây các bóng đèn để đèn sáng bình thường trong các trường hợp:

a Điện áp định mức các bóng là 127V

b Điện áp định mức các bóng là 220V

6 Nguồn xoay chiều 3 pha đối xứng mắc hình sao, có điện áp dây Ủa = 220V, cùng

cấp cho tải là động cơ KDB 3 pha mắc tam giác, mỗi cuộn đây động cơ có R = 39,

3

os see i,

4+4

Trang 10

xoay chiều 3 pha 220/ 380V thì :

Mắc bóng đèn vào giữa đây pha và đây trung tính

100W để đèn sáng bình thường, mắc vào nguồn

c Không đấu được

d Có thể đâu theo hình sao hoặc hình tam giác

3 Trong mạch xoay chiều 3 pha đối xứng, với Ủa của nguồn và tổng trở tải Zp không đổi, khi chuyên từ cách đấu tam giác sang hình sao:

a Điện áp đặt vào cuộn dây mỗi pha tải giảm V3 | lần

b Đòng điện pha, công suất tăng gấp 3 lần

c Dong điện pha, công suất giảm đi 3 lần

d Điện áp đặt vào cuộn day mỗi pha tải tăng 23 lần

4 Động cơ KĐB 3 pha trên biển máy ghi Y/A:220/127V Nếu động cơ đấu vào mạng điện 3 pha đối xứng (Ủa của nguồn là 220V) thì động cơ đấu , Uạ„ mỗi pha của động cơ

a - Y, Usam= 127V

b A, Ủpam= 127V

C Y, pam= 220V

đ A, Đyam= 220V

Trang 11

Chương 5 Mạch điện xoay chi âu ba pha

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 5

+ Câu hôi tự luận

1 Mạch xoay chiều 3 pha đối xứng có sức điện động pha A co dang: 6A = E„a„sin(@f — 120°) Viết biêu thức tức thời, biểu thức phức, vẽ đồ thị véc tơ của hệ thống 3 pha đối xứng thứ tự thuận, thứ tự nghịch

2 Trình bày quan hệ đại lượng dây và pha trong cách mắc hình sao, hình tam giác trong mạch 3pha đối xứng

3 So sánh ưu điểm mạch dién ba pha so với mạch điện một pha

4 Trình bày ý nghĩa của đây trung tính

5, Viết công thức tính: Công suất tác dụng, Công suất phản kháng, Công suất biểu kiến của hệ thông điện ba pha đôi xứng và không đổi xứng

4

6 Mach xoay chiều 3 pha, giả sử có suất điện động của nguôn và dòng qua tải là:

4n = E„sin( ø@t - 22/3) ss = {[_sin(at - 22/3 + Ø,)

Le, = E„sin(øt + 2Z /3) lic = L,sin(et + 27/3 + @;)

Cho biết tính chất của tải : Nếu ọ; = 0,0; =-/2, ti =H/2 , QI <0, O17 0,

7 Định nghĩa: Điện áp dây, điện áp pha; dòng điện đây; dòng điện pha

cơ mắc kiểu nào?

10 Cho một động cơ không đồng bộ 3 pha số liệu ghi trên nhãn như sau:

Trang 12

Giak:

a Các thông số điện ghi trên nhãn là các giá trị định mức

= 15Hp: Cong suất cơ định rnức tính trên đầu trục động cơ

øn = 1470 (vong/phut): Tốc độ quay định mức cua rotor

e A/Y: 220/380V: Giá trị điện áp ghỉ trên nhãn là giá trị điện áp day

Zz

Khi bệ dây quần stato đấu A khi U dnguin = 220V <> Uamae =220V

Khi b6 day quan stato dau Y khi Usnguin = 380V © Udmae =220V

e Hé sé céng suat dinh mite: cos@am = 0,7 ung với điện áp và tải định mức

gy

e Hiệu suật định mức: 7 = 0,7

Piam =Paien =Pa 5 Poo =Pam

_ Pan công suất cơ định mức

P, công suất điện tiêu thụ định mức

= Pham tg@ = Piam Í————y —Ì = 16 -1 = 16,32VAr

Q idm 1S idm - \ (c osø)? {a2

Đồng điện định mức khi nguồn có Ủạ¿= 380V (dây quấn stator động cơ đâuY)

43

2/3, „„.cOS Ø ^/3.380.0,7

Dòng điện định mức khí nguồn có U¿= = 220V (dây quần stator động c ơ đầu A)

Ta có: dma = V3 damy = V3 34,73A = 60,15 A

Trang 13

Chương 5 Mạch điện xoay chiều öa pha

a Hãy giải thích ý nghĩa của các thông số trên

b Tinh công suất tác dụng và công suất phản kháng của động cơ tiêu thụ ở chế độ định mức nếu động cơ dau vào nguồn điện 3 pha Ủ¿ = 220 V Biét 1 Hp = 0,746 kW

c Tính dòng điện định mức của động cơ trong hai trường hợp là điện áp nguên 3

pha có Ủu là 220 V và Ủu là 380 V,

d Xác ảmh tốc độ của từ trường quay và hệ số trượt của động cơ

Trang 14

Z, 6V1Z-48°

Trở kháng của các dây pha trong mạch Y tương đương:

Zag = Za = Zea = jOL + Zy = j2+2-j2=2(Q)

Dong trén các đây pha của mạch Ý tương g đương:

Dién dp pha C’A’ ctia tai A:

Were “Tog Zea = ow Z150°\(6 V2 Z- 45°) = 380-V2 2105° 537,4⁄105° (V)

Trang 15

Bài 5:

Trạm điện áp của nhà máy đặt hai máy biến áp, mỗi máy có công suất là 750(kV A)

và điện áp là 35/6V) ), qua một eons dây có điện trở rg = 32

Biết hệ số phụ tải B = 0,8, he s công § uất trung bình là 0,6 Điện trở đẳng trị mỗi pha của máy biển áp phía 35kVA là rạ = 2Ô

Tính tiền điện tiết kiệm được trong một năm (8760h) nếu hệ số công suất nâng lên 0,8 Biết rằng phụ tải của hai máy biến áp như nhau và giá tiên dién 1a 1000d / kWh

GIẢI:

Công suất tiêu thụ của phụ tải

P=S cos, =2 Sam 8 cosg, = 2 750 0,8 06720kW

Dòng điện trên đường dây phía 35kV khi cos@ = 0,6

Công suất tiết kiệm được là: AP = Pa ~ Py =5,8-3,4=2,4 kW

Điện năng tiết kiệm trong một năm: Á = P 2,4 kW 8760 h = 21000kWh

Tiên tiết kiệm duoc trong mot nam: 1000D/ hw hx 21000kWh = 21.000.000d

Bai 6:

Mạch ba pha hình 5.17 có R = L/@C = 6 Q, @L = 2 Q, néi vào hệ nguén ba pha đối

xứng có phức áp đây hiệu dụng Ủ„g =380⁄⁄307 (V) Xác định số chỉ các dụng cụ đo

Trang 16

Bai 4:

Mạch điện ba pha đấu hình sao, môi pha có 11 bóng (220V, 40W) điện áp nguôn

Ủạ =380V Biết pha C bị hở mạch:

a, Hãy xác định dòng điện trong đây trung tính

b Nếu đây trung tính cũng bị đứt thì dòng điện trên các dây và điện ap pha cũng như công suất các bóng đèn tiêu thụ là bao nhiêu?

Trang 17

Tro khang m6i pha: Z= Vr +X, = Í6? +8? =10Q

Dòng điện pha cũng là dòng điện đây:

Ụ 220 _

Lama = 2ARKT > k=l=22A PZ 10 ‘ 8

Céng sudt 3 pha:Py = 3U,l,cos = 317 r= 3.(22Ÿ.6 = 8712w

> Nhận xí: Qua hai cach mắc, ta thấy v với Uạ= 380v của nguồn không đổi, khi đôi

từ sao qua fam giác lạ, P, Q, 5S tăng gấp 3 lần

Bài 3:

Máy phát điện ba pha, điện áp định mức am = 6,3kv, công suật định mức Pạm là 4000kw, cos@am = 0,8 Cuộn đây 3 pha đâu Y Tính lạm của mỗi pha, dòng điện dây lạ, công suất biểu kiến, công suât phản kháng ở chê độ định mức

Công suất biểu kién : Saq = —“2— = 4000 _ 5000KVA cosø„ 0,8

Công suất phản kháng: Q„„ = 2/Sâ„ - Po = /(5000) * — (4000 4000)? = = 3000KVAr

Trang 18

Cũng có thê thay tụ băng cuộn cảm L (hình 4.14a), băng cách chứng mình tương tự như trên, điện áp đặt vào đèn pha B là U¿ =0,4U,và đặt vào đèn pha C là U¿ =1,49U,

Do đó, nếu coi pha nối với cuộn cảm là pha A thì pha nỗi với đèn sáng mờ là pha B, noi

vi dén sang choi la pha C

a Khi Uy = 220v thì động cơ đấu tam gide vi: Uy = U, = 220v

b Khi Uy = 380v thi động cơ đấu hình sao vì :

Trang 19

Chuong 5 Mach dién xoay chi 4u ba pha

đấu vào cực cuộn dây A của dụng cụ chỉ pha Hai pha còn lại đấu vào cực B, C của dụng

cụ chỉ pha Nếu đĩa quay đúng chiều thì pha đấu với cực B sẽ là pha B và pha còn lại là pha € Nếu đĩa quay ngược chiều thì pha đấu vào cực B sẽ là pha C và còn lại là pha B

$* Ngoài ra, người ta còn dùng dụng cụ chi pha tinh dé xác định thứ tự pha Dụng

cu chi pha loai nay ding tu điện và 2 2 bóng đèn có sơ đồ mắc như sau:

Tụ điện đâu vào pha Á, còn 2 bóng đèn đầu vào pha B và C (hình 4.14)

Giả sử giá trị hiện dụng dẫn nạp của tụ và của 2 bóng đèn bằng nhau, ta cd:

Y.=Ya=Yc=Y

Phức tổng din ctia pha sé la: Ya=JY ; Vaạ=Yc=Y

Nếu điện áp nguồn 3 pha là nguôn đôi xứng thứ tự thuận, ta có:

Điện áp đặt vào " pha B: na = Us—Uo

Us= = =5U, =j Su, ~ (- 0,2U , + j0,6U ;}= ~0,3U, = j147U,

-xƯa= Jos, +(L47U,} = 15U,

Điện áp đặt vào đèn pha C : Úc = Uc-Un

I =-5U, + ro, —~(-0,2U,, + j0,6U , )=-0,3U,, + j0,27U,,

> Uc = 030,F +0270, F

`

Như vậy néu pha dau vao tu 1a pha A , thi pha nổi tới đèn sáng chói là pha B, pha

nối tới đèn sảng mờ là pha C

Trang 20

Chương 5 Mach dién xoay chiéu ba pha

5.3.2.2 Công suât phần kháng

Công suất phản kháng của mạch ba pha không đôi xứng:

Os, = Qa + Qe t+ Qc= Us Ia sing, + Up Ip sings + t Uc Ie singe

5.2.4.3 Công suất biêu kien

Công suất biểu kiến của mạch ba pha không đôi xứng:

* Đề xác định thứ tự pha, ta có thể dùng chiều quay của động cơ không đồng bộ 3

pha A’, BY C’ cia dong co dién dau vao nguồn 3 pha A, B, C của mạng điện cần xác định thứ tự pha Nếu động cơ quay đúng chiều thì thứ tự pha của mạng điện là đúng Nếu động

co quay nguoc chiều thì thứ tự pha của mạng điện sẽ ngược lại

Dựa vào phương pháp đó, người ta chế tạ tạo dụng cụ chỉ pha Dụng cụ gồm stator là day quấn 3 pha A, B, C để tạo ra từ trường quay, còn rotor là một đĩa nhôm trên có vẽ

mũỗi tên chỉ chiều thuận,

Muốn xác định thứ tự pha của mạng, trước hệt ta lây một pha, xem như là pha A,

Trang 21

Hình 5.12a Hệ thông hình sao tương đương

Đùng phương pháp biển đổi tam giác thành hình sao (hình 5.122) Nếu nguồn và tải đối xứng, trở kháng nguồn sao đối xứng tương đương là 2„/3 và trở kháng tải của mỗi

pha của mạch sao là Z/3; ta có:

5.3.2 Công suất trong mạch ba pha

Hệ thống điện ba pha là tập hợp ba mạch điện một pha nên công suất của hệ thống

là tổng công suất của các pha

#

5.3.2.1 Công suất tác dụng

$ Xét nguồn điện 3 pha đối xứng, nếu phụ tải các pha là đối xứng; nghĩa là

Z = Z2 = Zc =Z Ta có mạch 3 pha đối xứng

Goi Pa, Ps, Pc lần lượt là công suất tác dụng các pha

Ta có: P = Pụ + Pg + Pc = UA ÍA cos@a + Ủy lạ cosóp + Ức Íc cosọc

⁄⁄ Nếu tải không đối xứng thì công suất của mạch là tổng công suất của mỗi pha

v4 Trong thực tế các công suất trên nhãn động cơ KĐB 3 pha là công suất sử dụng

† CƠ

ctia truc déng co (céng suat co Pog): Poo= 9 Pap

Trang 22

5,3.1.4 Nguôn đầu tam giác — tải đầu tam giác

Nguồn đấu tam giác ba đây và tải đầu tam

nguồn và dây dẫn không đáng kê:

8 “ & kh “ 5

Uas = Ean, Unc = Bsc; ỨcA = Đca

: Hap 209 $5 Ese -j0°9 2 EcA -jz©

Esa © Ỷ ; 8 =—— € 3Ec =e e© j

Các dòng điện pha của tài: Types, [gc = am Lea =

Zap Lee Zen

se Nếu hệ thông nguôn cung cập là đôi xứng, tả

Trang 23

Mach ba pha nỗi sao ba day

4.3.1.3.Nguần đấu sao — tai dau tam gid

Nguồn đâu sao ba day va tai dau tam giác nỗi với các điện áp dây, trở kháng nguồn

và dây dẫn không đáng kế:

(yoo = Ễ =

giác lai w=l, s— lcA sÍa =lạe —l2p,

I, = loa “inc

Nếu hé théng nguồn cung cấp

là đối xứng, tải cũng đối xứng thì hệ

thống các dòng điện pha, dòng điện dây đối xứng:

Loa = lap k

127

Trang 24

ø Nếu trở kháng đường đây không đáng kê (hình 5.9)

Dong điện trên các pha của phụ tải:

i, =(Us—Uon).¥a, Ì¿ =(Uas~Uox).Ys,lc =(Uc-Uon).Ÿc

Dong dién trén day trung tinh: T, = 1, +1, + i, #0

Điện áp trên mỗi pha của tải: Uao =lA Z„¡ Ủsø =la Z;; Ứco =lc Zo

Trang 25

5.3 PHAN TICH MACH DIEN 3 PHA KHONG BOI XUNG

3.1 Mạch 3 pha có nguồn đối xứng tải không đối xứng

5.3.1.1, Mạch ba pha n nối sao bốn dây

Ag =o fa Zs Ze 2 Ac Ze

& Néu tai đối xứng, trở kháng tải hoàn toàn giông nhau, nguôn 3 pha thứ tự thuận

và trở kháng đường dây không đáng kế (hình 5.8) thì ta có:

Phương pháp phân tích mạch 3 pha đôi xứng đầu sao, chỉ xác định đòng điện một

pha và suy ra các giá trị ở các pha khác

Nếu nguôn đối xứng, tải không đôi xứng (theo hình 5.9) dùng phương pháp điện áp bai nút thì ta có điện áp giữa hai điểm trung tính của tải và nguôn là:

Trang 26

Chương 5 Mạch điện xoay chiề iéu ba pha

Hệ thống điện ba pha là tập hợp ba mạch điện một pha nên công suât của hệ thông

là tổng công suất của các pha

€

%® Xét nguôn điện 3 pha đôi xứng, nÊ ếu phụ tải các pha là đổi xứng; nghĩa là

ZA = Zns = 2c =Z Ta có mạch 3 pha đôi xứng

Nếu mạch déi xtmg: U, = Ug = Uc = Up 4 = Ip = Ic = Ip

=> COS@, = COSg = COSPc = COSO

Nếu tải đôi xứng, ta có: Qay = 3y I, sing = 3x,.1, = 23 Ủa lạ sno (VAn)

Với xạ là điện kháng của pha

5.2.4.3, Công suất biêu kiên

Nêu tải đôi xứng, công suât ba pha là:

FT Ta ¬ `

S„ =3-V/P?+Q?=3UgI,= V3U¿l¿ (V.A) : pip

Trang 27

Chương 5 Mạch điện xoay chiêu ba pha

5.2.3 Hệ thông nguôn điện đầu sao - tai dau tam giac (A)

5.2.3.1 Định nghĩa cách mắc tam giác

Trong mạch vòng của tam giác, nếu mạch ba pha đối xứng thì tông sức điện động

bằng không

E=E,+E,+E, =0

Tuy nhiên sức điện động của ba pha của máy phát, nếu dau sai cực tính một đây pha thi tng điện áp nguồn từ chúng bằng gấp đôi điện áp nguồn của pha bị đâu sai nên dòng điện trong mạch vòng tam giác đóng kín sẽ rất lớn, nguy hiểm cho máy Do đó máy phát điện ba pha rất ít đấu kiêu tam giác

5.2.3.2 Quan hệ đại lượng dây và pha

Theo hình 5.4, giả sử tải ba pha đổi xứng, và tổng trở đường day dan xem như không đáng kê Ta có:

A = Uaa, Da = Use=, Uc = Uca

=> U,= Ua: Điện áp pha của tải bang điện áp dây

Theo hình 5.7a, 5.7b và định luật Kirchhoff 1 tại các nút A, B, € ta CÔ:

I, = Tạp ~ Ton I, = lạc “lap ,lc = ca ~ lạc I, = I, =I,=],

4.22

Trang 28

- Về góc pha, điện áp đây nhanh pha hơn điện áp pha một góc 307

-_ Về trị số, xét tam giác vuông OHK, ta có: Ủa = UAp = 20H

“43 OK

v3 R và

= U¿=2.Uy = V3 U,

Mach ba pha trén goi la mach ba pha bon day

( gồm ba day pha va day trung tính)

> Quan hé dai lượng dây và nha là :

HẠNG

lạ = Ip; Ua= v3 Ủp

& Y NGHIA DAY TRUNG TINH

(trường hợp này có thể bô dây trung tính); ta có mạch ba pha ba đây:

i,=1,+1,+1, =0

-_ Dây trung tính có tác dụng giữ cần bằng điện áp giữa các pha

- Cho phép lấy được hai cấp điện áp một pha ớ mang điện là Ủa, Uạ

Tải đối xứng (hay cân bằng) thường là động cơ ba pha, thiết bị tiêu thụ điện ba pha Ví đụ động cơ không đồng bộ ba pha thường đưa ra 6 đầu đây ở hộp điện bên ngoài được mắc vào nguồn ba pha hình sao như hình 4.5

Hẳnh 5.5

Trang 29

Chương 5 Mạch điện xöäy ( chiêu ba pha a a

Tuy nhién hic chon thiết bị trong sinh hoại, ta nên chọn điện áp thiết bị bằng điện áp

pha, như vậy ta đã sử dụng một đây pha và một dây trung tính Điện áp đặt lên mỗi đèn, mỗi đái là điện áp pha Nhờ có dây trung tính nên mic di tai khong đối xứng, điện áp đặt lên các bóng đèn không vượt quá điện áp pha, và khi cầu chì pha nào dit, vi dy pha A dirt

&

cầu chì thì chỉ có đèn của pha A không sáng còn đèn của pha B và pha C vẫn sáng bình

thường của pha Á không sáng còn đèn của pha B và pha C vẫn sáng bình thường

5.2.2 Hệ thống mạch điện xoay chiều 3 pha đấu sao

5.2.2.1 Định nghĩa

Cách đấu hình sao là nối ba điểm cudi cha ba pha với nhau tạo thành một điệm chung, gọi là điểm trung tính

Ba điểm cuối X,Y,Z nối thành điểm trung tính Ø

Dây dẫn nội với các điểm đầu A, B, C goi 1a day pha

Day dan néi voi diém trung tinh O gọi là đây trung tính

Mạch gồm ba dây pha và dây trung tính gọi là mạch ba pha bôn dây gôm 3 dây pha (Phase) và 01 dây trung tinh (N eutre)

Dòng điện đi trong cuộn dây mỗi pha gọi là đồng điện pha Ì„,

Dong điện đi trên các dây pha gọi là dòng điện dây lạ (đi trên dây pha nối giữa ngudn va tai)

Điện ap ở hai đầu cuộn đây pha (giữa dây pha và dây trung tính) gọi là điện áp pha

1.2.2 Quan hệ giữa đại lượng dây và pha

Theo hình (4.3), ta thấy dòng điện đi trong cuộn day mỗi pha chính là dòng điện đi

trên dây pha tương ứng Như vậy dòng điện dây bằng đòng điện pha: lạ = 1)

Ta có: Ủg=Ủ,-Ủg

Trang 30

5.2, PHAN TÍCH MẠCH ĐIỆN 3 PHA ĐỐI XỨNG 5.2.1 Cách mắc (ái 1 pha vào nguồn 3 pha

Phụ tải mắc vào nguồn điện 3 pha đổi xứng có thể chia làm hai loại: Loại thứ nhất là tải một pha như đèn, các thiết bị điện gia nhiệt, động cơ một pha, v.v Loại này không cần đảm bảo điều kiện ba pha cân bang Tuy nhién, khi bố trí mạch điện cần phân đều các tải một pha trên mạch ba pha, nhằm đâm bảo đồng điện ba pha tương đối cân bằng Loại thứ hai là loại tải ba pha như động cơ điện ba pha, lò điện ba pha, v.v Loại này phải

đảm bảo tổng trở 3 pha là đối xứng,

Khi phụ tải 3 pha đối xứng, mạch 3 pha làm việc ở trang thái đối xứng Lúc đó dù phụ tái đấu hình sao hay tam giác, các hệ thông điện áp dây, điện áp pha, dòng điện dây,

dòng điện pha ở trong mạch điện ba pha đều đối xứng Do đó việc giải mạch điện ba pha đối xứng được đưa về giải mạch điện một pha

E,=U,; E,=U,e% =U 5 ti bot E, =U,e%" =U,(-5-J->) 2

*Mach 3 pha: đầi xứng thứ tự không

E,= E3 =RE c=U,e °

& Tuy thudc vào điện áp định mức quy định lúc thiết kế cho tải một pha đã ghỉ ở nhãn (cho động cơ một pha hay bóng đèn), lúc mắc tải một pha vào nguồn 3 pha, yêu cầu đúng điện ấp qui định Ví dụ động cơ một pha hay bóng đèn có điện áp 220v, lúc làm việc ở mạng điện 380/ 220v thì phải nối giữa dây pha và đây trung tính (hình 4.2 a) Cũng động cơ, bóng đèn â ấy nêu làm việc ở mạng 220/127v thì phải nối hai dây pha (hình 4.2b)

Trang 31

h dién xoay chiéu ba pha

Hình 5.1 (a va b) la đồ thị hình sin và đồ thị veetơ của hệ thông điện ba pha

* Nếu mạch ngoài kín ta có hệ thông dòng điện ba pha:

i, =1,sin(@t+@;)

i, =L,sin(ot-27/3+¢,)

Đối với nguồn ba pha đôi xứng (cân băng) ta có:

v⁄ Trong thực tế, truyền tải điện năng đến các hộ tiêu thụ thường là mạch ba pha bên dây gồm 3 đây pha (Phase) và 01 dây trung tính (Neutre) (Do tai tiêu thụ ở các pha không cân bằng)

⁄ Đối với tải đối xứng (hay cân bằng) thường sử dụng mạch ba pha ba dây gôm 3 đây pha (Phase) ví dụ: là động cơ KĐB ba pha, thiết bị tiêu thụ điện ba pha đôi xứng 5.1.3 Ý nghĩa của hệ thông điện ba pha

Nếu sử dụng nguồn điện một pha, khi nối các dây quân của nguôn ba pha đến các tải tiêu thụ riêng rẽ, ta có hệ thống ba pha gôm ba mạch một pha không liên hệ nhau (tạo thành hệ 3 pha 6 dây)

Thực tế mạch 3 pha 6 dây không kinh tê thường được thay băng mạch điện 3 pha 4 đây hay 3 pha 3 day

Như vậy, so với mạch điện một pha, mạch ba pha có nhiêu ưu điểm hơn

~ Tiết kiệm được đây dẫn, chỉ cần dùng bôn hoặc ba dây, nôi dây từ nguồn đến tải

— Hệ thông ba pha đễ dàng tạo ra từ trường quay, làm cho việc chế tạo động cơ điện

ba pha có câu tạo đơn giản và đặc tính tôt hơn động cơ một pha

Trang 32

CHƯƠNG 5 MACH DIEN XOAY CHIEU BA PHA

5.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

5.1.1 Khái niệm

5.1.1.1 Định nghĩa

Ngày nay điện năng sử dụng trong công nghiệp, phô biến dưới dạng mạch ba pha rong truyền tái điện năng bằng mạch điện ba pha sẽ tiết kiệm được đây dẫn hơn Đồng đời động cơ điện ba pha có cấu tạo đơn giản và đặc tính tốt hơn động cơ một pha

Mạch điện ba pha bao gồm nguồn điện ba pha, đường dây truyền tải và các phụ tải

ba pha

“Hệ thống mạch điện ba pha là tập hợp ba mạch điện xoay chiều một pha nối với

nhau tạo thành một hệ thống năng lượng điện từ chung Trong đó sức điện động ở mỗi

mạch đều có dạng hình sin, cùng tần số, lệch nhau về pha 1a 2n/3 hay 1/3 chu ky” (120° dién)

Mỗi mạch thành phần của hệ ba pha gọi là một pha

Sức điện động mỗi pha gọi là sức điện động pha

Nguồn điện gồm ba sức điện động hình sin cùng biên độ, cùng tần số, lệch nhau về pha 27/3 goi la nguồn ba pha đối xứng

5.1.2 Nguyên tắc tạo sức điện động xoay chiều 3 pha

Nhiệt sinh ra lớn nhất ở stator so với các thành phân khác của máy phát, vì vậy dây quấn phải phủ lớp chịu nhiệt

Rotor : (Phần cảm)

Có hai loại là rotor dây quần hay rotor ling séc tao cực từ Bac — Nam

Một số máy phát điện có cAu tao : Stator là phần ứng và Rotor là Phần cảm

5.1.2.2 Nguyên lý :

Dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ, khi rofor quay lần lượt quét qua 3 cuộn đây,

từ thông qua mỗi cuộn đây biến thiên trong cuộn đây sẽ xuất hiện sức điện động Nếu chọn pha đầu của sức điện động ea của dây quấn AX bằng không, thì sức điện động ba pha là:

Trang 33

Chương 4 Mạch xác lập điều hòa

Trang 34

13 Xác định điện thế nút @, trong mạch điện hình 4.50

Hướng dẫn giải: Dùng phương pháp thê nút (hình 4.50a)

302

Trang 35

Ghương 4 Mạch xác lập điều hòa

9, Tìm trở kháng và dẫn nạp của hai mạch hình 4.464, hình 4.46b va hinh 4.46c

Trang 36

a: BAT TAP TU GIAI CHUONG 4

1 Cho điện áp: uŒ) = 104/2 sin(100t +3 30V); đặt vào điện trở thuần R = 5Q Tinh

déng điện phức qua điện trở

2 Cho điện áp:u() = 10/2 sin(100t +30°) (V); đặt vào cuộn cam thuần L= 50mH Tinh dong điện phức qua cuộn cảm,

3 Cho mạch điện xoay chiều có: U = 100.Z0°(V), va [= 2Z45°(A) Tinh tổng trở phức Z„ ọ, R, X và tổng dẫn phức Y

4 Mạch điện chỉ có ! phần tử đặt vào u=220-/2 sin(100zt- 20?(V) Xác định phần

tử đó nếu :

a i=2A/2 sin(100mt- 203 (A)

b i=2-/2 sin(100nt+ 70°) (A)

c =2 /2 sin(100nt- 110°) (A)

5 Mạch điện có 2 phần tử mắc nối tiếp có điện áp u=2204/2 sin(100mt- m⁄23(V),

dòng điện i=22/2 sin(100mt- /4)(A)

Tụ ngậm

|

6 Mach dién xoay chiéu cé R,L,C mac noi U << Cuon chay 3

va dong i = 2/2 sin(100nt- 7/4) (A) 2 Xác định R, X, (biết X, = 8 O) finan | ° a / ¬ (i

b Viết biểu thức phức điện áp trên mỗi phần tứ Hình 4.45b

c Xác định phức công suất và suy ra P, Q

7 Quat trần mắc vào nguồn 220V, = 50Hz, gồm cuộn đề có Rạ= 100Q, Xạ= 800G

C = 2uHF mắc song song cuộn chạy có Rc= 80, Xo = 720 (theo hình 4.45b) Xác định dong qua cuộn chạy và đề

8 Cho Vpc = 12V, vào tụ C = 10HE, R = 1IKÔ

a Tính hằng số thời gian nạp điện của tụ

b Tính điện áp và đồng điện của tụ khi

Trang 37

3 So sánh cộng hưởng điện áp và cộng hưởng dòng điện

4 Trình bày các phương pháp phân tích mạch xác lập điều hòa

5 Vẽ sơ đồ khối để phân biệt mạng hai cực, bến cực Cho ví dụ minh họa thực tế

s* Câu hỏi trắc nghiệm

1 Để thay tụ điện C = 50HF ta dùng bao nhiêu tụ € = 10uEF và mắc chúng như thế nào?

a 5 ĐỤ mắc nổi tiếp c 5 tụ mắc song song

b, 1Ô tụ mắc nối tiếp " 10 tụ mac song song

2 Cho béng dén dét tim (110V, 100W) c nối tiếp với tụ C, đặt vào nguồn xoay

3

chiều có hiệu điện thế là u=220 2 sin(100xt) (V) Dé dén sang binh thuong thi dién ap đặt vào tụ là:

aU,=110V_; b.U, =1104/3 V, co U = 200V ; d.U,=220V Điện

áp xoay chiều u =100 vai ae tt+n/3) (V) dat vao mach gồm 2 phần tử mắc nối tiếp, thì cường độ dòng điện là I= 2(A), @¡ = 1⁄6 Góc lệch pha là

mắc nối tiếp, tổng trở phức Z =50 e'", Viết biểu thức phức 1, ,., mạch có tính

a.l =2e”5 dụng kháng c.I=2e”? cảm kháng

b.i=2e”? .cảm kháng d.1=2e”"” dung kháng

5 Một quạt trần có đồng qua dây đề l =0,272⁄—87°(A), dòng qua dây chạy

gS 1a =0,303⁄—84°(A) Xác định phức dòng điện I qua day chung cua quat :

Trang 38

Một động cơ không đồng bộ một pha khởi động bằng tụ thường trực vào nguồn

220V tần số 50Hz„ đòng điện định mức của động co la 4,4A Dong qua cuộn dé 1A 1,84 (Biét Cry = 1600 <2 (uF)

a Vẽ sơ đô nguyên lý hoạt động của động cơ Chọn giá trị tụ C phù hợp thực té

b Xác định điện áp đặt vào tụ, vào cuộn để và cuộn chay ở chế độ định mức

Hink 3.45 Động cơ khởi động dùng tụ ngậm

b Điện áp đặt vào tụ, vào cuộn dé và cuộn chạy

Trang 39

Rap Z, vao 2 cuc A, B (hint nh 4.43d):

ae đèn huỳnh quang có công suất P = 40W, khi mắc vào nguôn U = 220V, f =

z thì dòng điện qua đèn Ï = 0,4A Hệ số công suất là 0,6

a Vẽ sơ đồ nối dây của mạch đèn huỳnh quang.VE so đồ phức của mạch ở

chế độ xác lập

b Xác định điện trở của đèn, điện trở và cảm kháng của chấn lưu

c Xác định điện áp đặt vào đèn và vào chấn lưu

Hình 4.44a, Sơ đồ phức của mạch ở chế độ xác lập =

b Điện trở của đèn, điện trở và cảm kháng của chân lưu

Trang 40

hương 4 Mạch xác lập điều hòa

Z, = 10Z0° (Q) khi ta lần lượt mặc Z¡ và Z¿ vào 2 cực A, B của tạch tương đương Thé

vénm Tính công suất Z¡ và Z¿ tiêu thụ

Giải:

| A -j5(©)

fy = Vim = SOE _ = 5.290° (A) Z,+Z, 5-j5+5-35

Định dạng
Số trang	152
Dung lượng	18,54 MB