Bài giảng kỹ thuật điện tử chương 2 ĐHBK

GIÁ TR Ị HIỆU DỤNG CỦA DỊNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN ÁP : trở R, các đồ thị áp, dịng và cơng su ất là các hàm bi ến thiên theo qui lu ật sin đối Vector phase lúc t b ất kỳ Vector phase lúc t = 0

Trang 1

Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009

CH ƯƠNG 02

DÒNGĐIỆN HÌNHSIN GIẢI MẠCH XOAYCHIỀUHÌNHSINXÁCLẬPDÙNGSỐPHỨC

2.1 TỔNG QUAN VÊ ̀ TÍN HIỆU ÁP (DÒNG) HÌNH SIN :

2.1.1 BI ỂU THỨC TỨC THỜI :

Các tín hiệu điện áp, dòng điện, t ừ thông . có quan hệ hàm sin theo th ời gian t được

biểu diễn dưới dạng hàm điều hòa theo thời gian, điện áp tức thời dạng hàm sin theo t được

biểu diễn như sau:

m

Trong đó :

V m : biên độ của điện áp ; [V m ] = [V]

: t ần số góc của điện áp ; [ ] = [rad/s]

: góc pha ban đầu lúc t =0 ; [ ] = [rad] Góc pha ban đầu được qui ước có giá trị trong

khỏang -180 0 < <180 0

Khi biết trước đồ thị của tín hiệu sin v = V m sin( t) , ta có thể suy ra dạng của đường biểu

diễn tín hiệu sin tổng quát v = V m sin( t + ) theo phương pháp sau:

Khi > 0, đồ thị của tín hiệu v = V m sin( t + ) d ời về phía trái đồ thị v = V m sin( t)

m ột góc là

Khi < 0 , đồ thị của tín hiệu v = V m sin( t + ) d ời về phía phải đồ thị v = V m sin( t)

m ột góc là

HÌNH 2.1:Đồ thị của các tín hiệu hình sin

Giá trị tức thời của áp hay dòng hình sin được biểu diễn theo các dạng sau :

m m

Trang 2

fT

Điều kiện so sánh góc lệch pha:

Khi so sánh góc l ệch pha, hay xác định độ lệch pha; các tín hiệu dòng hay áp hình sin

cần thỏa các điều kiện sau:

0 2

Xác định độ lệch pha của i1 và i2

GI ẢI

Chọn dòng i 1 làm chu ẩn, góc pha ban đầu của i 1 là 1 = 60 0 Góc pha ban đầu của dòng i 2

là 2 = 20 0 Suy ra độ lệch pha : 60 0 ( 30 0) 90 0 0 Ta kết luận dòng i 1 s ớm pha

2.1.3 PH ƯƠNG PHÁP BIỂU DIỄN TÍN HIỆU SIN BẰNG VECTOR PHASE FRESNEL:

Đầu tiên chúng ta nhớ lại một số vấn đề cơ bản trong chuyển động học Xét điểm M chuy ển động tròn

qu ỉ đạo là R Tại thời điểm ban đầu lúc t = 0, OM h ợp với

tr ục hoành góc (pha ban đầu), xem hình 2.2

Tại th ời điểm t bất kỳ OM h ợp với trục hoành góc Ta có quan hệ sau: t

Bây giờ nếu chiếu vuông góc OM xuống hệ trục tọa

độ xOy Tọa độ của M hay hình chiếu của OM trên hệ trục

tọa độ Descartes xác định theo các quan hệ sau:

i 1

i 2 i

t 0

Trang 3

Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phịng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009

Theo Fresnel ta cĩ thể sử dụng vector phase quay trịn trong khơng gian với v ận tốc

gĩc quay là để biểu diễn áp xoay chiều hình sin: v = V m sin( t + ) hay v = V m cos( t + )

Vector phase dùng biểu diễn

cho áp hình sin v = V m sin( t + ) hay

v = V m cos( t + ) cĩ su ất bằng biên

độ V m , quay trịn đều trong khơng gian

gĩc c ủa áp hình sin, xem hình 2.3

Trong các bài tốn kỹ thuật điện

để thuận tiên cho việc khảo sát, chúng ta qui ước vector phase quay được vẽ tại

Các tín hi ệu được biểu diễn cùng dạng sin (hay cos)

2.1.4 GIÁ TR Ị HIỆU DỤNG CỦA DỊNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN ÁP :

trở R, các đồ thị áp, dịng và cơng su ất là các hàm bi ến thiên

theo qui lu ật sin đối

Vector phase lúc t b ất kỳ Vector phase lúc t = 0

HÌNH 2.3: Vector phase quay

ĐIỆN NĂNG CẤP CHO R TRONG

KHOẢNG T BỞI NGUỒN DC

ĐIỆN NĂNG CẤP CHO R TRONG KHOẢNG T BỞI NGUỒN AC

HÌNH 2.4: Các đồ thị áp, dịng, cơng suất theo thời gian khi cung cấp

ngu ồn một chiều DC và nguồn xoay chiều hình sin (AC) cho phần tử R.

Trang 4

Khi cấp nguồn xoay chiều, giả sử với điện áp v t V sin tm , áp dụng định luật Ohm

R là biên độ dòng hình sin qua điện trở Quan sát góc pha của v(t) và i(t) ta

rút ra kết luận: dòng qua R và áp đặt ngang qua hai đầu R trùng pha th ời gian Công suất tức

thời tiêu thụ trên điện trở xác định theo quan hệ:

m m

Trong hình 2.4, di ện tích hình phẳng giới hạn bởi: đồ thị p(t), trục hoành và các đường

thằng song song với trục tung trong phạm vi chu kỳ T của p(t) đặc trưng điện năng cung cấp

cho ph ần tử R bởi mạch xoay chiều trong khoảng thời gian T Gọi A AC là diện tích của hình

phằng này, áp dụng công thức Leibnitz ta có:

T AC

Tương tự, xét di ện tích A DC c ủa hình phẳng giới hạn bởi: đồ thị P DC , trục hoành và các

đường thẳng song song với trục tung trong phạm vi T Giá trị của A DC đặc trưng điện năng cung

và xoay chi ều hình sin có giá tr ị bằng nhau, ta nói:

P DC là công su ất trung bình của p(t)

V DC là áp hi ệu dụng của áp hình sin v(t)

I DC là dòng hi ệu dụng của dòng hình sin i(t)

Cân bằng các quan hệ (2.10) và (2.11) ta suy ra các kết quả sau

Trang 5

m m

V

Hàm v(t) có chu kỳ T 2 khi đổi biến số ta có các kết quả sau:

Lúc t = 0 ; t = 0 ; suy ra giá tr ị tương ứng x =

Lúc t = T ; t = T ; suy ra giá tr ị tương ứng x = 2 +

Áp dụng quan hệ (2.12), suy ra áp hiệu dụng tính theo quan hệ sau:

VV

2

(2.15)

2.1.5 T ỔNG HỢP HAI TÍN HIỆU HÌNH SIN :

Điều kiện cần thỏa khi tổng hợp các tín hiệu sin:

Khi t ổng hợp các tín hiệu dòng hay áp hình sin, các tín hiệu này cần thỏa điều kiện sau:

Cùng t ần số f(hay cùng tần số góc w)

Các tín hi ệu được biểu diễn (hay viết) cùng dạng sin (hay cos)

Phương pháp xác định tín hiệu tổng hợp:

Khi tổng hợp hai tín hiệu hình sin, ta có thể áp dụng một trong hai phương pháp sau:

· Giản đồ vector phase và định lý cosin

· Giản đồ vector phase và phép chiếu vuông góc vector (hay phương pháp tính dùng hình học giải tích)

Xét các dòng xoay chiều hình sin có biểu thức tức

thời như sau:

m m

Biên độ Im của dòng tổng

Góc pha ban đầu j của dòng tộng hợp Khi xác định biên độ Im, ta có thể áp dụng định lý cosin hay hệ thức lượng trong tam giác thường

2 1

2

1

HÌNH 2.5: Tổng hợp dòng điện hình sin

Trang 6

Theo hình học giải tích ta có thể biểu diễn các vector

Trong đó; e , e1 2 là các vector đơn vị lần lượt trên

trục x và trục y của mặt phẳng Descartes Vector tổng hợp

m

I có các thành phần tọa độ xác định như sau:

Suất của vector Im được xác định theo quan hệ sau:

2 20 2 100 30 Áp d ụng phương pháp 2 nêu trên ta có các kết quả tính toán như sau:

Biên độ dòng điện qua nhánh chính:

Trang 7

Dòng tức thời trên nhánh chính là: i t 31 62 .sin(100 t 3 44o ) [A]

Khi áp dụng phương pháp 1, biên độ của dòng điện tổng xác định theo hệ thức sau:

Kết quả tìm được phù hợp với giá trị tính toán ở phần trẽn

2.2 MẠCH ĐIỆN HÌNH SIN ĐƠN GIẢN :

2.2.1 M ẠCH ĐIỆN HÌNH SIN VỚI PHẦN TỬ THUẦN TRỞ :

Đặt ngang qua hai đầu điện trở R áp hình sin v = V m sin( t) Từ định

luật Ohm suy ra dòng tức thời qua phần tử là : I = I m sin( t)

Trong đó biên độ dòng điện thỏa quan hệ: m Vm

I

R

Áp dụng kết quả trình bày trong mục 2.1.4, suy ra:

Áp hiệu dụngđặt ngang qua hai đầu R là : V

Dòng hiệu dụng qua điện trở R là : I

độ lớn gấp 2lần giá trị hiệu dụng, trong môn học K ỹ Thuật Điện qui ước độ lớn của các vector trong giản đồ vector phase được vẽ theo giá trị hiệu dụng

2.2.2 M ẠCH ĐIỆN HÌNH SIN VỚI PHẦN TỬ THUẦN CẢM :

Cấp dòng hình sin tức thời i(t) = I m sin( t) qua cuộn dây có hệ số tự

cảm L.Gọi v(t) là áp tức thời đặt ngang qua hai đầu cuộn dây, ta có:

Trang 8

-Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009

Từ (2.20) đặt V m là biên độ của áp v(t), suy ra : Vm (L ).Im Chia 2 vế của đẳng thức này cho 2 ta có : Vm Im

(L )

Tóm lại:

Trong ( 2.21 ) gọi V, I lần lượt là áp hiệu dụng đặt ngang qua hai đầu 2 đầu cuộn cảm và

dòng hiệu dụng qua cuộn cảm Quan hệ này là định luật Ohm viết theo giá trị hiệu dụng của cuộn dây thuần cảm trong mạch xoay chiều Đặt X L : điện kháng của cuộn dây Ta có:

L

Từ dòng và áp tức thời trên cuộn dây thuần cảm, ta tìm được góc lệch pha (xem hình 2.8) và kết luận như sau:

dòng điện qua cuộn cảm m ột góc là 90 o

( hay

2 )

2.2.3 M ẠCH ĐIỆN HÌNH SIN VỚI PHẦN TỬ THUẦN DUNG :

Cấp áp tức thời hình sin v(t) = V m sin( t) ngang qua hai đầu tụ điện có điện dung C, gọi i(t) là dòng tức thời qua m ạch chứa tụ C, ta có:

Trong ( 2.24 ) gọi V, I lần lượt là áp hiệu dụng đặt ngang qua hai đầu 2 đầu tụ điện và

dòng hiệu dụng qua mạch chứa tụ điện Quan hệ này là định luật Ohm viết theo giá trị hiệu dụng

của tụ điện thuần dung trong mạch xoay chiều Đặt X c : dung kháng c ủa tụ Ta có:

Trang 9

2.2.4 M ẠCH ĐIỆN HÌNH SIN VỚI CÁC PHẦN TỬ R, L, C GHÉP NỐI TIẾP :

Xét một đoạn mạch nối tiếp các phần tử R, L, C; xem hình 2.10 Gọi :

v(t) áp tức thời đặt ngang qua hai đầu mạch

i(t) dòng tức thời qua mạch ( đi qua các phần tử : R, L, C nối tiếp)

v R (t), v L (t) ,v c (t) lần lượt là các áp tức thời đặt ngang qua hai đầu từng phần tử R,L,C

Trước tiên vẽ giản đồ vector phase trình bày các quan hệ áp và dòng trên từng phần tử tải : R, L,

C trên mạch

Trình tự xây dựng giản đồ vector phase được trình bày tóm tắt theo các bước như sau:

chú ý góc l ệch pha giữa các điện áp với dòng qua mạch

vector tổng hợp từ các vector áp đặt ngang qua hai đầu của từng phần tử trong mạch

CHÚ Ý : Do quan h ệ giữa biên độ cực đại với giá trị hiệu dụng của các đại lượng điện áp và dòng điện hình sin là 2 lần Trên giản đồ, khi vẽ các vector phase, ta có thể v ẽ các vector phase có

Giản đồ vector của mạch R,L, C nối

tiếp tìm được trình bày trong hình 2.11

Gọi là góc lệch pha thời gian giữa dòng qua mạch với áp cấp ngang qua hai đầu

mạch Đại lượng cos được gọi là h ệ số

công su ất của tòan mạch

Bây giờ ta xét thêm một giản đồ khác được suy ra từ gi ản đồ vector phase điện áp

(hay tam giác điện áp) Thực hiện phép biến hình: chia m ỗi cạnh của tam giác điện áp cho dòng hi ệu dụng I , ta có được tam giác

giác tìm được gọi là tam giác t ổng trở xem hình 2.12

Trang 10

Từ tam giác tổng trở xây dựng được theo hình 2.12, suy ra các quan hệ sau :

Trang 11

2.2.5 CÁC THÀNH PH ẦN CƠNG SUẤT TRONG MẠCH HÌNH SIN NỐI TIẾP CÁC PHẦN TỬ R, L, C:

Thực hiện tương tự theo mục 2.2.4, nhân m ỗi cạnh của tam giác điện áp v ới dịng hiệu

Các thành phần cơng suất tìm định được từ tam giác cơng suất được định nghĩa như sau:

Cơng su ất tác dụng P: đặc trưng cho nhi ệt năng sinh ra trên phần tử R trong một đơn

v ị thời gian Nĩi một cách khác cơng su ất tác dụng P là cơng suất tiêu thụ trên phần tử R

trong mạch xoay chiều Cơng suất tác dụng P xác định theo quan hệ sau :

R

Phần tử R tiêu thụ năng lượng từ nguồn nên cơng su ất tác dụng của R luơn luơn dương Các thành ph ần cơng suất tiêu thụ trong các ph ần tử cuộn dây và tụ điện được gọi là

cơng su ất phản kháng Các thành phần cơng suất phản kháng vẽ theo phương thằng đứng, giả

sử qui ước hướng dương của trục tung hướng từ dưới lên trên Ta cĩ:

cơng su ất biểu kiến S Cơng suất biểu kiến S đặc trưng cho năng lượng tồn phần từ nguồn cung cấp cho tịan mạch, xác định theo quan hệ sau:

Đơn vị đo của các thành phần cơng suất được xác định như sau:

[P] = [W] (W : Watt); [Q] = [VAR] (VAR : Volt Ampere Reactive)

[S] = [VA] (VA : Volt Ampere)

TAM GIÁC ĐIỆN ÁP

TAM GIÁC CÔNG SUẤT

HÌNH 2.14: Tam giác điện áp và Tam giác cơng suất (Trường hợp tải R,L,C nối tiếp cĩ tính cảm)

Trang 12

Tính chất của mạch điện có thể xác định thông qua các giá trị của các thành phần công

suất được tóm tắt như sau:

· Mạch có tính c ảm khi QL QC , hay Q QL QC 0

· Mạch cótính dung khi QL QC , hay Q QL QC 0

· Mạch cóthu ần trở khi QL QC , hay Q QL QC 0

Các quan hệ giữa các thành phần công suất được tóm tắt như sau :

Gọi v(t) là áp c ấp vào mạch và i(t) là dòng t ừ nguồn cấp đến

mạch Tùy thuộc vào tính chất của tải, mạch một cửa có thể có tính

cảm hay tính dung Giản đồ vector phase mô tả quan hệ giữa các vector áp và dòng cấp đến mạch một cửa theo tính chất tải trình bày trong hình 2.16

thành phần hình chiếu lần lượt là I r và I x, xem hình 2.16

Tóm lại, dòng thành ph ần Ir trùng pha với áp Vđược gọi là thành ph ần dòng tác dụng,

dòng thành ph ần I x l ệch pha 90 o v ới áp V được gọi là thành ph ần dòng phàn kháng Dòng thành phần Ir tạo thành công suất tác dụng và dòng thành phần Ix tạo thành công suất phản kháng

x

HÌNH 2.16: Vector áp và dòng của mạch một cửa theo tính chất tải

Trang 13

2.3.2 NGUYÊN LÝ B ẢO TOÀN CÔNG SUẤT :

Trường hợp tổng quát xét mạch một cửa bên trong

gồm nhiều 3 nhánh tải song song, mỗi tải có tính chất khác nhau, xem hình 2.17

Giả sử tải T1 và T2 có tính cảm, tải T3 có tính dung, giản đồ vector dòng và áp trong trường hợp này được trình bày trong hình 2.18 khi chọn trục chứa vector

áp làm trục chuẩn Chiếu quan hệ vector: I I1 I2 I3

xuống các trục theo phương V và phương vuông góc với

V Đặt trục theo hướng vector V là trục v và trục thẳng góc

0 0 02

HÌNH 2.18: Các thành phần hình chiếu của các dòng điện trên phương v và phương w.

Trang 14

Tương tự, nhân 2 vế của quan hệ (2.42) cho áp hiệu dụng V, suy ra:

Suy ra:

Chú ý trong quan hệ (2.43) các giá trị VI cos1 1 0 ; VI cos2 2 0 và VI cos3 3 0

vì các góc lệch pha của mỗi nhánh có giá trị được xác định khi chọn dòng qua nhánh làm chuẩn

do đó : 1 0; 2 0; 3 0; Tóm lại:

T

Với mạch bao gồm nhiều phần tử Rk , cuộn cảm Lk và tụ điện Ck; các thành phần công suất

đo trên ngõ vào mạch được xác định theo quan hệ sau:

Cho mạch điện gồm ba tải ghép song song thông số của mỗi tải ghi nhận như sau:

T ẢI 1: 250VA, h ệ số công suất (HSCS) = 0,5 trễ

Tính công suất biểu kiến tổng cấp đến tải , hệ số công suất tương đương của tải tổng hợp

GIẢI

Lập bảng tóm tắt các số liệu và áp dụng nguyên lý bảo toàn công suất , ta có :

Trang 15

Hệ số công suất của tòan hệ thống hay tải tổng hợp là :

T T

2.4 MẠCH ĐIÊ Ṇ HÌNH SIN GHÉP NHIỀU NHÁNH SONG SONG :

Khi giải mạch xoay chiều hình sin có nhiều nhánh song song, hay ghép hổn hợp vừa nối tiếp

vừa song song; tr ước tiên cần xây d ựng giản đồ vector phase tòan mạch; sau đó d ựa vào

gi ản đồ tìm được xác định hay tính toán các thông số

Phương pháp giải như trên là ph ương pháp giải mạch xoay chiều bằng phương pháp hình h ọc

2.4.1 TRÌNH T Ự DỰNG GIẢN ĐỒ VECTOR PHASE CHO MẠCH CÓ NHIỀU NHÁNH SONG SONG :

Tách r ời các nhánh song song (hay nhánh rẽ) thành từng mạch riêng

Xây d ựng giản đồ vector phase cho mỗi nhánh

Khi xây dựng các giản đồ vector của từng nhánh rẽ, nên ch ọn dòng đi qua nhánh đó làm

Dựa vào các giản đồ tìm được trong bước 1, th ực hiện phép chập các đồ thị vector

trong cùng một hình

Khi chập các giản đồ vector của các nhánh rẽ lên nhau, vector đặc trưng cho áp đặt

ngang hai đầu nhánh rẽ trong các sơ đồ phải trùng nhau.

THÍ D Ụ 2.4:

Vẽ giản đồ vector phase của mạch điện trong hình 2.19

GI ẢI

Tách riêng mạch điện song song thành hai nhánh riêng :

c Nhánh 1 chỉ chứa duy nhất điện trở R1

c Nhánh 2 gồm hai phần tử nối tiếp R2, L

Vẽ giản đồ vector phase cho từng nhánh riêng lẻ (hình 2.16)

: là góc l ệch pha giữa dòng I qua nhánh chính với điện V ; cos : h ệ số công suất

của tòan mạch hay của tải tông hợp từ hai nhánh songsong

Dòng hiệu dụng I được xác định theo các giá trị của dòng hiệu dụng I 1 và I 2 bằng phép

cộng vector Áp dung kết quả trong 2.1.5 để tính ra giá trị của dòng hiệu dụng I

Công su ất phản kháng trên nhánh 2 chính là công su ất phản kháng của tòan mạch; vì nhánh 1 không chứa phần tử có công suất phản kháng

Công su ất tác dụng của tòan mạch xác định bằng một trong hai phương pháp sau:

o Cộng các giá trị công suất tác dụng tìm được trên mỗi nhánh

Trang 16

THÍ D Ụ 2.5: Vẽ giản đồ vector phase của mạch điện hình 2.21

GI ẢI

Tách mạch điện trong hình 2.21 thành 2 phần:

Nhánh ab

Mạch song song gồm 2 nhánh giữa 2 nút b và c

Vẽ giản đồ vector cho mạch song song giữa 2 nút b và c

Vẽ giản đồ vector của nhánh ab

Chập các giản đồ vector lên cùng một hình vẽ

2.4.2 GI ẢI MẠCH XOAY CHIỀU GHÉP SONG SONG (ÁP DỤNG GIẢN ĐỒ VECTOR PHASE):

Trong quá trình giải mạch song song, nếu áp dụng phương pháp giải bằng hình học phối

hợp với giản đồ vector phase, ta tiến hành theo trình tự như sau:

Giản đồ vector phase của 2 nhánh song song giữa 2 nút b, c

Giản đồ vector phase vẽ cho toàn mạch

HÌNH 2.22: Các bước thực hiện giản đồ vector phase cho mạch ghép hổn hợp trong thí dụ 2.5.

Trang 17

Tùy thuộc vào thơng số cần tính theo yêu cầu của đề bài, ta tìm ra ra các kết quả

Trong quá trình tính tốn, ta chú ý đến việc sử dụng các phương pháp tính sau đây:

o H ệ thức lượng giác trong tam giác thường (định lý Cosin)

o Phép chi ếu vuơng gĩc các hệ thức vector xu ống các trục

Trong các bài tốn cĩ liên quan đến cơng suất tác dụng Ta cần chú ý phối hợp các cơng

thức : P VI.cos và P R.I2

THÍ D Ụ 2.6 :

Cho mạch điện xoay chiều gồm hai nhánh tải đấu song song, hình 2.23 Tổng cơng suất tác dụng tiêu thụ trên các tải

là 1100W Xác định:

a./ Dịng hi ệu dụng I 1 và I 2 qua mỗi nhánh song song

b./ Áp hi ệu dụng V cấp ngang qua hai đầu tải

c./ Dịng hi ệu dụng I từ nguồn cấp đến tải; suy ra hệ số cơng

suất cosj của tải tổng hợp

GIA I ̉

a./ Đầu tiên xây dựng giản đồ vector phase của tồn mạch, hình 2.24 Dựa vào giản đồ vector phase tìm được, thực hiện các bước tính như sau:

Lập tỉ số các dịng hiệu dụng I 1 và I 2, suy ra: I1 2.I2 Cơng su ất tác dụng tiêu thụ trên

tồn b ộ tải là 1100 W, xác định theo quan hệ sau:

Trang 18

b./ Áp hi ệu dụng V cấp đến hai đầu mạch tải là : V 10.I2 10 5 2. 50 2 V

c./ Dòng hi ệu dụng I từ nguồn cấp đến Tải :

Từ giản đồ vector trong hình 2.24, ta vẽ riêng giản

đồ vector dòng điện theo hình 2.25

Hệ số công suất của nhánh1 là cos 1 được xác định theo quan hệ sau: R

Z1

1 1

3

0 6 5

Suy ra: I2 200 50 200 0 6 , 370

I 370 19 235, A

H ệ số công suất toàn mạch được xác định theo m ột trong các phương phápsau:

Từ giản đồ vector trong hình 2.25, ta có quan hệ vector: I I1 I2 Chiếu hệ thức vector này xuống trục x đang mang vector dòng I 2 , ta có: hc Ix hc Ix 1 hc Ix 2 Suy ra:

Theo lý thuyết ta có quan hệ sau: P VI.cos Suy ra:

Cho mạch điện xoay chiều hình 2.26 , dòng hiệu dụng qua các nhánh có giá trị lần

lượt là: I T = 20A ; I 1 = 18A ; I 2 = 15A Xác định R và X L

GI ẢI

Đầu tiên xây dựng giản đồ vector phase cho toàn mạch, ta

có các nhận xét như sau:

Mạch có 2 nhánh song song Trên mỗi nhánh ch ỉ chứa duy nhất một phần tử Hai nhánh song song chứ R và XL có dòng t ổng là I 1

Trang 19

Gọi 1 là gĩc lệch pha thời gian giữa dịng I 1 với áp

V cấp vào hai đầu mạch

Gọi là gĩc lệch pha thời gian giữa dịng I T với áp

V cấp vào hai đầu mạch

Gọi I R là dịng qua nhánh R và I x là dịng qua nhánh XL, ta cĩ quan hệ sau: I Ix2 IR2

Áp hi ệu dụng V cấp đến hai đầu mạch là : U 4.I2 4 15 60V

J Giá trị của điện trở R :

2.6 PH ƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH HÊ ̣ SƠ ́ CƠNG SUẤT CỦA PHU ̣ TẢI :

2.6.1.T ỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG QUÁ TRÌNH CHUYỂN TẢI:

Xét một mạch truyền tải trong hình 2.28 với :

R d là điện trở của tịan bộ đường dây truyền tải

P là cơng su ất tác dụng cấp đến tải

V là áp đặt ngang qua hai đầu tải

cos là h ệ số cơng suất tải

I là dịng hi ệu dụng qua tải xác định theo quan hệ:

PI

V.cos

T ổn thất điện năng trên đường dây là : Pd R Id 2

hay:

d d

R PP

Tải

+ +

-

HÌNH 2.28

Trang 20

Công suất tác dụng từ nguồn cấp đến tải có tính đến tổn thất điện năng trên đường dây truyền tải là: Pp P Pd Hi ệu suất truyền tảiđược xác định như sau:

Từ các quan hệ trên rút ra k ết luận sau :

Với công su ất tác dụng P, điện áp V và giá tr ị điện trở đường dây R d cho tr ước;

Khi h ệ số công suất giảm thấp, hi ệu suất truyền tải giảm thấp

Tóm lại, khi h ệ số công suất tải giảm thấp ổn thất điện năng trên đường dây truyền tải

gia t ăng và hi ệu suất truyền tải gi ảm thấp Do đó cần thực hiện các biện pháp c ải thiện và nâng cao h ệ số công suất tải

2.6.2.PH ƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH HỆ SỐ CÔNG SUẤT DÙNG TỤ GHÉP SONG SONG VỚI TẢI:

Đối với các tải vận hành trong lưới điện hạ thế; để nâng cao hệ số công suất ta ghép song song t ụ điện C với tải.

Với biện pháp này; h ệ số công suất tải cũng như công suất tác dụng tiêu thụ trên tải

Khi thực hiện biện pháp trên, công su ất tác dụng của tải tông hợp không thay đổi ,

nh ưng công suất phản kháng s ẽ thay đổi

Tóm lại sau khi lắp tụ C, công su ất biểu kiến cấp cho tải tông hợp s ẽ thấp hơn công

su ất biểu kiến cấp đến tải trước khi lắp tụ C

Khi xác định tụ điện dùng điều chỉnh hệ số công suất, ta cần tìm các thông số sau đây:

Điện dung C

Công suất phản kháng Q C

Áp hiệu dụng V đặt ngang qua

hai đầu tụ Trong Hình 2.29 trình bày tam giác công suất của tải (trước khi ghép song song tụ điện C để nâng cao hệ số công suất) Giả sử

t ải có tính cảm (dòng I qua t ải chậm pha hơn áp V đặt ngang qua hai đầu tải) Sau khi lắp tụ điện C song song với tải, trong nhánh ch ứa tụ C có dòng Ic s ớm pha hơn áp V góc 90 ; dòng

t ừ nguồn cấp vào cho các tải là I n

Ta có gặp một trong hai trường hợp sau:

Dòng tổng I n ch ậm pha hơn áp V; tải tổng hợp (tụ C + Tải) có tính c ảm nhưng h ệ

Dòng tổng I n s ớm pha hơn áp V; tải tổng hợp (tụ C + Tải) có tính dung nhưng h ệ

Trang 21

I

cc

Tam giác công suất sau khi đấu tụ C song song với tải

C Ic

In

P

Q S

Qc S’

(Q – Qc) Ic

Q S

Qc

S’

(Qc – Q)

HÌNH 2.31: Sơ đồ mạch và tam giác cơng suất sau khi đấu tụ C song song với tải

Tr ường hợp tải tổng hợp cĩ tính dung

Định dạng
Số trang	43
Dung lượng	1,84 MB