Giáo trình kỹ thuật mạch điện- Chương 4: Mạch điện ba pha pot

GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT MẠCH ĐIỆN Chương 4: Mạch điện ba pha.

GIÁO TRÌNH

KỸ THUẬT MẠCH ĐIỆN

Chương 4: Mạch điện ba pha

1 Đ nh nghĩa ị

M ch đi n ba pha là m ch đi n có ngu n tác đ ng là h th ng s c ạ ệ ạ ệ ồ ộ ệ ố ứ

đi n đ ng ba pha.ệ ộ

Trong th c t h th ng s c đi n đ ng ba pha là 3 s c đi n đ ng ự ế ệ ố ứ ệ ộ ứ ệ ộ

có cùng t n s , cùng đ l n, m i s c đi n đ ng l ch pha nhau m t góc ầ ố ộ ớ ỗ ứ ệ ộ ệ ộ

1200 (g i là h th ng s c đi n đ ng ba pha đ i x ng).ọ ệ ố ứ ệ ộ ố ứ

Rôto

+ Ph n tĩnh (còn g i là stato): Là m t hình tr tròn r ng g n trên thân ầ ọ ộ ụ ỗ ắmáy, trong có rãnh đ đ t dây qu n Trong các rãnh đ t 3 dây qu n gi ng ể ặ ấ ặ ấ ố

h t nhau: AX, BY, CZ, m i dây qu n đ t l ch nhau m t góc 120ệ ỗ ấ ặ ệ ộ 0

+ Ph n quay (còn g i là rôto): Là m t nam châm đi n, đầ ọ ộ ệ ượ ừc t hoá

b ng ngu n đi n m t chi u bên ngoài, nó đằ ồ ệ ộ ề ược đ t trong stato và có th ặ ểquay quanh tr c.ụ

2 Cách t o ra h s c đi n đ ng ba pha ạ ệ ứ ệ ộ

Gi a stato và rôto có m t kho ng cách nh Khi làm vi c rôto đữ ộ ả ỏ ệ ược

đ ng c s c p kéo quay v i t c đ không đ i ộ ơ ơ ấ ớ ố ộ ổ ω (ho c n), t trặ ừ ường c a ủrôto quét qua các thanh d n phía stato, t o nên trong đó các s c đi n đ ng ẫ ạ ứ ệ ộ

c m ng xoay chi u hình sin Các s c đi n đ ng này hoàn toàn gi ng ả ứ ề ứ ệ ộ ốnhau và l ch nhau m t góc 120ệ ộ 0 ng v i th i gian 1/3 chu kỳ g i là h ứ ớ ờ ọ ệ

=

−ω

=

−ω

=

ω

=

120t

sin2E

240t

sin2Ee

120t

sin2Ee

tsin2Ee

C

B

A

) 1 4 ( 120

E E

120 E

E

0 E E

C B A

N u m i dây qu n stato n i v i m t t i ta s đế ỗ ấ ố ớ ộ ả ẽ ược m t m ch 3 pha ộ ạ

6 dây, gi a các pha không liên h v i nhau Trong th c t không dùng ữ ệ ớ ự ếcách này vì không kinh t ế

3 Cách n i ngu n và t i ố ồ ả

+ N i ngu n: Ngu n có th n i sao Y, ho c n i tam giác (ố ồ ồ ể ố ặ ố ∆):

- N i sao: Là n i ba đi m cu i X, Y, Z ch m thành m t đi m chung-ố ố ể ố ụ ộ ể

g i là đi m trung tính 0, ba đ u còn l i A, B, C n i đ n t i, hình 4-4 ọ ể ầ ạ ố ế ả

N u t đi m trung tính có dây n i ra - đế ừ ể ố ược g i là n i sao không (Yọ ố 0), dây n i ra g i là dây trung tính.ố ọ A

B C

0

eA

eB eC

eA

eB eC

Hình 4-6

Đ ườ ng dây

4 Đ nh nghĩa pha ị

Ta th y m i b ph n (ngu n, đấ ỗ ộ ậ ồ ường dây, t i ) c a m ch 3 pha đ u ả ủ ạ ề

g m 3 ph n h p l i, m i ph n đồ ầ ợ ạ ỗ ầ ược g i là m t pha, 3 pha đ t tên là pha: ọ ộ ặ

A, B, C

+ Dòng đi n dây, đi n áp dây: Dòng đi n ch y trên dây d n t ngu n ệ ệ ệ ạ ẫ ừ ồ

đ n t i g i là dòng đi n dây, đi n áp gi a các đây có dòng đi n dây g i ế ả ọ ệ ệ ữ ệ ọ

là đi n áp dây, ký hi u: Id, Ud.ệ ệ

+ Dòng đi n pha, đi n áp pha: Dòng đ ên ch y trong các pha, đi n áp ệ ệ ị ạ ệtrên các pha c a ngu n và t i g i là dòng đi n pha, đi n áp pha, ký hi u: ủ ồ ả ọ ệ ệ ệ

If, Uf

6 M ch 3 pha đ i x ng ạ ố ứ

Là m ch 3 pha có ngu n đ i x ng, t i đ i x ng ( ZA = ZBạ ồ ố ứ ả ố ứ = ZC) và

đường dây đ i x ng (có t ng tr các pha đố ứ ổ ở ường dây và hoàn c nh các pha ả

đường dây nh nhau) ư

M ch 3 pha không đ m b o m t trong 3 y u t trên là m ch 3 pha ạ ả ả ộ ế ố ạkhông đ i x ng ố ứ

*Trong th c t ngu n 3 pha thự ế ồ ường n i sao không (Yố 0) – M ch 3 pha ạ

4 dây, h th ng này kinh t , l i cung c p đệ ố ế ạ ấ ược nhi u c p đi n áp.ề ấ ệ

§ 4-2 Đ c đi m c a m ch 3 pha đ i x ng ặ ể ủ ạ ố ứ

+ Các đi m trung tính c a ngu n và t i (n u có) đ ng th v i nhauể ủ ồ ả ế ẳ ế ớ

+ Các h th ng dòng đi n, đi n áp trên m i b ph n c a m ch đ u ệ ố ệ ệ ọ ộ ậ ủ ạ ề

đ i x ng.ố ứ

§ 4-2 Đ c đi m c a m ch 3 pha đ i x ng ặ ể ủ ạ ố ứ

+ Các đi m trung tính c a ngu n và t i (n u có) đ ng th v i nhauể ủ ồ ả ế ẳ ế ớ

+ Các h th ng dòng đi n, đi n áp trên m i b ph n c a m ch đ u ệ ố ệ ệ ọ ộ ậ ủ ạ ề

đ i x ng.ố ứ

1 M ch 3 pha đ i x ng n i sao ạ ố ứ ố

Xét m ch 3 pha đ i x ng nh hình 4-7aạ ố ứ ư

A

B C

E E

E Y

Y Y

Y E Y

E Y

E

C B

A

C C B

B A

A 0

0

+ +

+ / +

= ϕ

0 C

C

B 0

0 B

B

A 0

A A

U U

U E

U U

U E

U U

U E

=

= +

=

= +

Ta th y đi n áp pha trên t i b ng đi n áp pha ngu n tấ ệ ả ằ ệ ồ ương ng và h ứ ệ

th ng đi n áp pha trên t i đ i x ng ố ệ ả ố ứ

1 M ch 3 pha đ i x ng n i sao ạ ố ứ ố

- Xét quan h gi a đi n áp dây và đi n áp pha: Ta cóệ ữ ệ ệ

(4.5)

A C

CA

C B

BC

B A

AB

U U

U

U U

U

U U

H B

2 AH 2 U

30 j C CA

30 j B BC

30 j A AB

e U 3 U

e U 3 U

e U 3 U

2 M ch 3 pha n i tam giác ạ ố

Xét m ch 3 pha n i tam giác nh hình 4-8a ạ ố ư

Từ sơ đồ mạch ta thấy điện dây bằngđiện áp pha tương ứng:

Hình 4-8a

A

B C

2 M ch 3 pha n i tam giác ạ ố

Theo K1 tại các nút:

) 12 4 ( I

I I

I I

I

I I

I

BC CA

C

AB BC

B

CA AB

I 3 I

e I 3 I

30 j

30 j BC B

30 j AB A

+1 0

1 M ch 3 pha đ i x ng ạ ố ứ

Từ đó ta thấy muốn phân tích mạch 3 pha, không cần phân tích

cả 3 pha cùng một lúc mà tìm cách đưa về bài toán một pha giản

T đ c đi m th 2 c a m ch m ch 3 pha đ i x ng ta th y: n u bi t ừ ặ ể ứ ủ ạ ạ ố ứ ấ ế ếdòng đi n ho c đi n áp trên m t pha nào đó ta có th suy ra ngay dòng ệ ặ ệ ộ ể

đi n, đi n áp trên 2 pha còn l i mà không c n ph i tính toán Gi gi bi t ệ ệ ạ ầ ả ả ử ếdòng đi n pha A c a b ph n th k là:ệ ủ ộ ậ ứ ho c ta ặ

có th suy ra ngay dòng đi n trên b ph n th k 2 pha B và C còn l i: ể ệ ộ ậ ứ ở ạ

t sin 2 I

=

− ω

=

120 t

sin 2 I i

120 t

sin 2 I i

k kC

I

120 I

I

k kC

k kB





1 M ch 3 pha đ i x ng ạ ố ứ

+ V i m ch 3 pha n i sao (Y): do các đi m trung tính c a ngu n và ớ ạ ố ể ủ ồ

t i đ ng th v i nhau nên ta có th n i t t chúng l i v i nhau Nh ng ả ẳ ế ớ ể ố ắ ạ ớ ưlàm nh v y là ta đã tách h 3 pha đ i x ng thành t ng pha riêng r ư ậ ệ ố ứ ừ ẽkhông nh hả ưởng l n nhau n a V y khi phân tích m ch 3 pha đ i x ng ẫ ữ ậ ạ ố ứ

n i hình sao, ta ch c n tách s đ pha A đ xét dòng đi n, đi n áp, ố ỉ ầ ơ ồ ể ệ ệcông su t Sau đó s suy ra các lấ ẽ ượng 2 pha còn l i ở ạ

+ V i m ch 3 pha n i hình tam giác: Ta bi n đ i v hình sao tớ ạ ố ế ổ ề ương

tương, r i tách s đ pha A nh trồ ơ ồ ư ường h p n i sao ợ ố

2 M ch 3 pha không đ i x ng ạ ố ứ

Vì m ch 3 pha không đ i x ng không có các đ c đi m nh m ch 3 ạ ố ứ ặ ể ư ạpha đ i x ng nên khi phân tích nó ta ph i phân tích đ ng th i c 3 pha ố ứ ả ồ ờ ảcùng m t lúc, không tách riêng pha nào Ta có th dùng t t c các ộ ể ấ ả

phương pháp đã h c nh dòng đi n các nhánh, dòng đi n m ch vòng, ọ ư ệ ệ ạ

đi n th các nút… đ gi i V i m ch 3 pha n i sao thệ ế ể ả ớ ạ ố ường dùng

phương pháp đi n th các nút đ gi i.ệ ế ể ả

Ví d : Tính dòng đi n, đi n áp trong các pha c a t i, dòng đi n dây ụ ệ ệ ủ ả ệtrung tính c a m ch đi n hình 4-11: ủ ạ ệ

Y Y

Y

Y E Y

E Y

E U

N C

B A

C C B

B A

A 0

0

+ +

+

+ +

= ϕ

1 Y

; Z Z

1 Y

; Z Z

1 Y

; Z Z

1 Y

N

N C

d

C B

d

B A

d

+

= +

= +

=

C d

C A

0 ' 0 C

C

B d

B B

0 ' 0 B

B

A d

A A

0 ' 0 A

A

Z Z

U I

U E

U

Z Z

U I

U E

U

Z Z

U I

U E

B A

N

Z

U I

I I

⇒

1 M ch 3 pha không đ i x ng ạ ố ứ

Mu n tính ho c đo công su t trong m ch 3 pha không đ i x ng, ta ố ặ ấ ạ ố ứ

ph i tính ho c đo công su t t ng pha riêng r , r i c ng l i:ả ặ ấ ừ ẽ ồ ộ ạ

jQ P

I U I

U I

U S

~ S

S

~ S

~

C

* C B

* AB A

* A C

+ ϕ

= +

+

=

ϕ +

ϕ +

ϕ

= +

+

=

C C

C B

B B A

A A C

B A

C C

C B

B B A

A A C

B A

sin I

U sin

I U sin

I U Q

Q Q

Q

cos I

U cos

I U cos

I U P

P P

P

V iớ

2 M ch 3 pha đ i x ng ạ ố ứ

Khi m ch 3 pha đ i x ng, ta ch c n tính ho c đo công su t m t pha ạ ố ứ ỉ ầ ặ ấ ộ(thường tính cho pha A) r i nhân 3: ồ

)174

(jQ

P)jQP

(3I

.U3S

~3S

~

A A

A

* A

) 18 4

( sin

I U 3 Q

3 Q

cos I

U 3 P

3 P

f f

f A

f f

(sin

IU3

sin3

IU3sin

IU3Q

cosI

U3

cos3

IU3cos

IU3P

f d

d f

d d f

f f

f d

d f

d d f

=ϕ

=

ϕ

=ϕ

=ϕ

=