THÍ NGHIỆM HỆ THỐNG ĐIỆN - Bài 2 pdf

TÓM TẮT LÝ THUYẾT : Trong bài thí nghiệm trước, chúng ta đã thấy tải trở hoặc kháng ở cuối đường dây truyền tải làm ảnh hưởng rất lớn đến sụt áp.. Vì thế, chúng ta phải điều chỉnh điện

Lớp : ………

MSSV : ………

BÀI 2

GÓC LỆCH PHA VÀ SỤT ÁP GIỮA NGUỒN VÀ TẢI

I MỤC ĐÍCH :

♦ Điều chỉnh điện áp tải

♦ Quan sát góc lệch pha giữa điện áp đầu nguồn và đầu tải của đường dây truyền tải

♦ Quan sát sụt áp của đường dây khi điện áp đầu nguồn và đầu tải có cùng độ lớn

II TÓM TẮT LÝ THUYẾT :

Trong bài thí nghiệm trước, chúng ta đã thấy tải trở hoặc kháng ở cuối đường dây truyền tải làm ảnh hưởng rất lớn đến sụt áp Trong thực tiễn, đường dây vận hành ở điện áp định mức nhất định, chúng ta phải tìm cách điều chỉnh điện áp này Động cơ, relay và thiết bị chiếu sáng chỉ làm việc được ở điều kiện điện áp ổn định, gần với giá trị điện áp định mức của thiết bị

Vì thế, chúng ta phải điều chỉnh điện áp ở cuối đường dây truyền tải trong phạm vi có thể được Một trong những phương pháp được áp dụng phổ biến là sử dụng tụ bù, như sẽ thấy ở bài thí nghiệm này Đây là một phương pháp điều chỉnh điện áp thực tiễn Tụ bù tĩnh được đóng ngắt trong ngày sao cho điện áp đầu nhận được giữ không đổi

Đối với tải thuần kháng, tụ điện sẽ cung cấp công suất kháng bằng với công suất kháng tiêu thụ bởi cuộn dây Công suất kháng cuộn cảm tiêu thụ được cung cấp bởi tụ điện mà không phải cung cấp bởi đường dây

Đối với tải trở, công suất kháng mà tụ bù cung cấp để điều chỉnh điện áp không dễ dàng tính toán Trong bài thí nghiệm này, chúng ta sẽ quyết định công suất kháng bằng thực nghiệm, điều chỉnh điện dung của tụ cho đến khi điện áp cuối đường dây bằng điện áp nguồn

Cuối cùng, đối với tải tiêu thụ cả công suất thực và kháng (tải tổng quát), tụ điện phải được điều chỉnh: đầu tiên để bù tải kháng, thứ hai - cho thành phần điện trở

III DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM :

Bộ nguồn (220/380V 3 pha, 0 – 220/380V 3 pha) EMS 8821

Bộ đường dây truyền tải 3 pha EMS 8329

Bộ đo công suất ba pha (300W/300Var) (2) EMS 8446

IV PHẦN THÍ NGHIỆM :

Bước 1: Điều chỉnh trở kháng của đường dây truyền tải đến 200Ω và nối đồng hồ đo điện áp và công suất như trong hình 1 Tải được điều chỉnh trong suốt quá trình thí nghiệm Mạch được nối vào bộ nguồn ba pha thay đổi được điện áp

Bước 2: Sử dụng tải trở ba pha, điều chỉnh E1= 300V và giữ nguyên giá trị này cho các thí nghiệm tiếp theo Tăng điện trở tải từng bước một và giữ cho ba pha cân bằng Đọc và ghi các số liệu vào bảng 1: E1, P1, Q1, E2, P2, Q2 và góc lệch pha giữa E1 và E2

Hình 1

Vẽ đồ thị E2 =f(P2) (trên đồ thị 1) Trên đồ thị này, ghi những giá trị góc pha tương ứng cho các giá trị công suất thực P2

Bước 3: Bây giờ nối song song tải dung ba pha cân bằng với tải trở Lặp lại thí nghiệm giống như bước 2 nhưng đối với mỗi giá trị của tải trở, cần điều chỉnh tải dung sao cho điện áp

E2 càng gần giá trị 300V càng tốt (E1 luôn luôn luôn giữ không đổi là 300V) Ghi các kết quả vào bảng 2

Vẽ đồ thị E2 = f(P2) trên cùng đồ thị được vẽ trong bước 2 Trên đường cong này, ghi các giá trị góc lệch pha giữa E2 và E1 cũng như giá trị công suất phản kháng Q2 được dùng cài đặt từng tải dung riêng biệt

Bước 4: Trong bước này chúng ta sẽ quan sát sụt áp đáng kể giữa đầu nguồn và đầu tải của đường dây truyền tải khi E1 và E2 có cùng biên độ Tại sao có sự sụt áp khi điện áp ở hai đầu có cùng biên độ?

Sử dụng mạch như hình 2, điều chỉnh tải trở bằng 629Ω/pha với điện áp E1 = 300V, điều chỉnh tải dung đến giá trị sao cho điện áp E2 càng gần giá trị 300V càng tốt Đo các giá trị E1,

P1, Q1, E2, P2, Q2, E3 và góc pha

E1= _ V; E2= _ V; E3= _V ; Pha = °

P1= _W; P2= _W; Q1= Var; Q2 = _ Var

Hình 2

Bảng 1

Điều chỉnh điện áp với tải trở

R (Ω) (V) E1 (W) P1 (Var) Q1 (V) E2 (W) P2 (Var) Q2 pha(°) Góc

∞

4400

2200

1467

1100

880

733

629

Đồ thị 1

Bảng 2

Điều chỉnh điện áp với tải trở và tải dung tĩnh

R

(Ω) (Ω) XC (V) E1 (W) P1 (Var) Q1 (V) E2 (W) P2 (Var) Q2 pha(°) Góc

∞

4400

2200

1467

1100

880

733

629

Bước 5: Dùng các kết quả ở bước 4, tính toán điện áp, dòng điện, công suất thực và công suất phản kháng mỗi pha Vẽ sơ đồ pha của các điện áp đầu nguồn và đầu tải và kiểm nghiệm bằng tính toán độ sụt áp so với số liệu đo được

Ví dụ:

Để hiểu kết quả ở bước 4, chúng ta hãy phân tích một kết quả đơn giản như sau:

E1 = 300V E2 = 300V E3 = 140V

P1 = +600W P2 = +510W

Q1= +170Var Q2= -280Var Góc pha = 48° (trễ)

Do mạch ba pha đối xứng, chúng ta chỉ xét 1 pha, giả sử mạch nối hình sao Từ E1 và E2

là điện áp dây, điện áp pha tương đương bằng điện áp dây nhân với 0.577 (=1/ 3 )

Công suất thực P2 nhỏ hơn P1 do tổn thất công suất I2R trên đường dây truyền tải

Nguồn phát ra công suất kháng 170 Var, trong khi tải cũng phát ra công suất kháng 280 Var Vì thế, đường dây truyền tải hấp thụ công suất (170 + 280) =450 Var

Công suất thực và kháng một pha bằng 1/3 lần giá trị công suất ở trên Các giá trị xét trên một pha được tính như sau:

V

E1/ 3=300/ 3=173

V

E2/ 3=300/ 3 =173

E3 = 140V

P1/3 = +200W

P2/3 = +170W

Q1/3 = +57Var

Q3/3 = -93 Var Góc pha = 48° (trễ)

V

3

V 173

3 = Chọn E1/ 3=173∠0°⇒ E2/ 3 =173∠48°

⇒|E1/ 3−E2/ 3|=141V

Hình 4

Giá trị này chính là sụt áp rơi trên đường dây Từ đây, ta có nhận xét: mođun điện áp 2 đầu đường dây bằng nhau điều đó không có nghĩa là sụt áp trên đường dây bằng không Chúng

ta phải lấy hai vectơ điện áp hai đầu đường dây trừ với nhau, sau đó lấy độ lớn vectơ thì mới tính ra được sụt áp trên đường dây

Công suất kháng nhận bởi đường dây (1 pha) là (93+57) = 57 Var

Công suất thực tổn hao trên đường dây (1 pha ) là (270 -170) = 30 W

Công suất biểu kiến hấp thu bởi đường dây (1 pha) là 1502 +302 =153VA

Từ sụt áp trên đường dây là 141V, dòng điện chạy trên đường dây truyền tải phải là

A E

S

141

153

3

=

=

Dĩ nhiên, chúng ta có thể đo trực tiếp dòng điện này, nhưng đã có số liệu về công suất thực và kháng truyền trên đường dây và điện áp thì có thể tính được mọi số liệu về đường dây

V CÂU HỎI KIỂM TRA:

1 Một đường dây truyền tải ba pha có điện kháng 100Ω/pha Điện áp đầu đường dây là 100kV và điện áp cuối đường dây được điều chỉnh đến 100kV bằng tụ bù tĩnh nối song song với tải đầu nhận là 50MW Hãy tính:

a) Công suất kháng cung cấp bởi bộ tụ

b) Công suất kháng do nguồn cung cấp

c) Sụt áp của đường dây

d) Góc lệch pha điện áp giữa nguồn và tải

e) Công suất biểu kiến do nguồn cung cấp

2 Nếu tải 50MW trong câu hỏi 1 bị ngắt ra khỏi mạch, hãy tính điện áp đầu nhận của đường dây

V E

3 3

2

V

3

V

3

48 °

3 Nếu đường dây truyền tải là thuần trở, chúng ta có thể nâng điện áp cuối đường dây bằng cách sử dụng tụ bù được không? Giải thích