SKKN rèn kỹ năng giải BT phần kỹ thuật điện CN 12

Có lẽ do tính thực tiễn cao của các bàitoán về máy điện và truyền tải điện năng đi xa, cộng với số lượng bài tậpđược đưa vào ở các sách giáo khoa là khá ít, cách trình bày chưa phân dạng

Dạng 1: Máy biến áp - Bài toán truyền tải điện năng đi xa 11Dạng 2: Máy phát điện xoay chiều ba pha - Mạch điện xoay chiều

ba pha

16

kĩ thuật điện - Công nghệ 12 Ngoài ra tôi còn sưu tầm và hướng dẫn học sinhgiải các bài tập khác Từ đó giúp học sinh có kiến thức sâu, rộng hơn, liềnmạch hơn và đặc biệt các em đã hình thành cho mình kĩ năng vận dụng kiếnthức giữa các môn học giải quyết các bài tập cụ thể.

Trong năm học 2014 - 2015, do đặc điểm của kì thi THPT Quốc giađang được tổ chức dưới hình thức thi trắc nghiệm khách quan thì số lượng cáccâu hỏi và bài tập được phủ rộng toàn bộ chương trình với các dạng toántương đối đa dạng Một trong những dạng toán nằm trong chương trình ônluyện để thi vào vào các trường Đại học, cao đẳng đó là: Máy điện và truyềntải điện năng đi xa

Tuy nhiên có thể nói rằng đây cũng là dạng toán mà các em học sinhnói chung và học sinh trường THPT Mỹ Hào nói riêng thường cảm thấy khókhăn và ít trú trọng hơn các phần khác Có lẽ do tính thực tiễn cao của các bàitoán về máy điện và truyền tải điện năng đi xa, cộng với số lượng bài tậpđược đưa vào ở các sách giáo khoa là khá ít, cách trình bày chưa phân dạngmột cách cụ thể và rõ ràng, điều này gây khó khăn cho các em học sinh đặcbiệt là các em học sinh trường THPT Mỹ Hào trong việc làm các bài tập vềmáy điện xoay chiều ba pha, mạch điện xoay chiều ba pha và truyền tải điệnnăng đi xa

Để trang bị cho các em học sinh lớp 12 có thêm những kiến thức cơbản giải bài tập mạch điện xoay chiều ba pha và máy điện ba pha, tôi đãnghiên cứu, phân tích, cải tiến và đưa ra sáng kiến để các em học sinh cóđược một tài liệu ôn luyện về máy điện và bài toán truyền tải điện năng đi xa

GV: Lê Thị Thu Hà Trường THPT Mỹ Hào 2

sao cho phù hợp đó là: “Rèn kỹ năng giải bài tập phần kĩ thuật điện cho học

sinh trong môn Công nghệ 12”

2 Ý nghĩa của đề tài

Đề tài “Rèn kỹ năng giải bài tập phần kĩ thuật điện cho học sinh

trong môn Công nghệ 12” sẽ giúp học sinh mở rộng thêm kiến thức, vận

dụng được kiến thức Vật lý để giải bài tập mạch điện xoay chiều ba pha, máyđiện xoay chiều ba pha Khi giải các bài tập này, học sinh hiểu được phươngpháp truyền tải điện năng đi xa, nguyên lý sản xuất điện năng của các tổ máytrong nhà máy điện hay các trạm biến áp ba pha cung cấp điện về nơi tiêuthụ… Những kiến thức này làm cơ sở để học sinh áp dụng vào cuộc sống củabản thân và cộng đồng hoặc học tiếp các chuyên ngành kĩ thuật sau này

3 Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu các dạng bài tập phần Kĩ thuật điện - Công nghệ 12

4 Phương pháp nghiên cứu

4.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

- Nghiên cứu chủ trương, đường lối, tài liệu và các công trình nghiên cứu đổimới phương pháp dạy học theo hướng tích cực hoá việc học của học sinh

- Nghiên cứu tài liệu phương pháp giải bài tập mạch điện xoay chiều ba pha,các thiết bị điện xoay chiều ba pha và bài toán truyền tải điện năng đi xa

4.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

- Nghiên cứu về cấu trúc và nội dung chương trình Công nghệ 12

- Xây dựng một số phương pháp giải bài tập mạch điện xoay chiều ba pha,các thiết bị điện xoay chiều ba pha và bài toán truyền tải điện năng đi xa

4.3 Thực nghiệm sư phạm

- Tổ chức dạy thực nghiệm (lớp 12A9) và đối chứng (lớp 12A1) nhằm kiểmtra tính khả thi của đề tài

5 Nội dung nghiên cứu

- Bài tập truyền tải điện năng đi xa

- Bài tập mạch điện xoay chiều ba pha

- Bài tập máy điện xoay chiều ba pha

II Phương pháp tiến hành

1 Cơ sở lý luận và thực tiễn

1.1 Cơ sở lý luận

1.1.1 Khái quát về hệ thống điện quốc gia

Nhu cầu sử dụng điện năng ngày càng tăng vì dạng năng lượng này có

ưu điểm đặc biệt: giá thành rẻ và sử dụng thuận tiện cho mọi lĩnh vực trongđời sống và sản xuất Điện năng có thể được sản xuất từ các dạng năng lượngkhác nhau: cơ năng, nhiệt năng, hóa năng, quang năng, năng lượng nguyên tử,

…

- Các loại nhà máy điện: nhà máy nhiệt điện, nhà máy thủy điện, nhàmáy điện nguyên tử, nhà máy điện dùng sức gió, nhà máy điện dùng nănglượng mặt trời, nhà máy điện hạt nhân Ở nước ta có 3 loại nhà máy điện chủyếu đó là: nhà máy thủy điện, nhà máy nhiệt điện, nhà máy điện gió

- Điện năng sản xuất trong các nhà máy điện phải được truyền tải vàphân phối đến các hộ tiêu thụ, vì vậy việc truyền tải điện năng đến nơi tiêuthụ có ý nghĩa rất quan trọng, phải tính toán sao cho công suất tổn hao trênđường dây truyền tải nhỏ nhất và giá thành truyền tải ít nhất

- Như vậy, điện do các nhà máy điện sản xuất ra được tăng áp rồi tải vềnơi tiêu thụ bằng đường dây cao áp, gần về nơi tiêu thụ phải dùng các trạm hạ

áp để phân cung cấp điện về khu công nghiệp, khu dân cư, thành phố, bệnhviện, trường học,… Trước năm 1994, nước ta có ba hệ thống điện khu vựcđộc lập : Miền Bắc, miền Trung và miền Nam Từ tháng 5-1994 đến nay, với

sự xuất hiện của đường dây truyền tải điện Bắc-Nam 500 KV ( dài 1870 km),

hệ thống điện Việt Nam đã trở thành 1 hệ thống điện quốc gia cung cấp điệnnăng cho toàn quốc Sơ đồ hệ thống điện quốc gia có thể được mô tả như sau:

Như vậy khi nghiên cứu chương 5 - Mạch điện xoay chiều ba pha,chương 6 - Máy điện xoay chiều ba pha, học sinh hiểu được nguyên tắctruyền tải và phân phối điện năng (dùng các trạm tăng áp và hạ áp), các thiết

bị điện ba pha được sử dụng hiệu quả và tiết kiệm điện năng Học sinh cầnnắm rõ một số nguyên lý cơ bản, số liệu kĩ thuật của các thiết bị điện, giải bàitập cụ thể để biết ứng dụng các thiết bị điện này trong đời sống và sản xuất

GV: Lê Thị Thu Hà Trường THPT Mỹ Hào 4

1.1.2 Khái niệm chung về mạch điện xoay chiều ba pha

Việc truyền tải điện năng bằng mạch điện ba pha tiết kiệm được dâydẫn hơn việc truyền tải bằng dòng điện một pha đồng thời hệ thống điện bapha có công suất lớn hơn Động cơ điện ba pha có cấu tạo đơn giản và đặctính tốt hơn động cơ một pha, động cơ ba pha được dùng trong mạng điện sảnxuất Để tạo ra nguồn điện ba pha ta dùng máy phát điện ba pha

* Ta xét cấu tạo của máy phát điện ba pha đơn giản :

+ Phần tĩnh gồm 6 rãnh, trong các rãnh đặt ba dây quấn AX, BY, CZ có cùng

số vòng dây và lệch nhau một góc 2π/3 trong không gian

Dây quấn AX gọi là pha A, dây quấn BY gọi là pha B, dây quấn CZ là pha C.+Phần quay là nam châm (thường dùng nam châm điện)

* Nguyên lí làm việc của máy phát điện đồng bộ ba pha:

Khi rôto quay ngược chiều kim đồng hồ, từ trường lần lượt quét cácdây quấn stato và cảm ứng vào trong dây quấn stato các sức điện động hìnhsin cùng biên độ, cùng tần số và lệch pha nhau một góc 2π/3

Sức điện động pha A: eA = Eo Sinωtt

Sức điện động pha B: eB = Eo Sin(ωtt - 2π/3)

Sức điện động pha C: eC = Eo Sin (ωtt - 4π/3)= Eo Sin (ωtt + 2π/3)

Nguồn điện gồm ba sức điện động hình sin cùng biên độ, cùng tần số, lệchpha nhau 2π/3 gọi là nguồn ba pha đối xứng

Đối với nguồn đối xứng ta có: eA+eB+eC=0 hoặc

Nếu tổng trở phức của các pha tải bằng nhau ZA = ZB =ZC thì ta có tảiđối xứng

Mạch điện ba pha gồm nguồn, tải và đường dây đối xứng gọi là mạchđiện ba pha đối xứng

Nếu không thoã mãn một trong các điều kiện đã nêu gọi là mạch ba phakhông đối xứng

a Mạch điện ba pha phụ tải nối sao

Mối quan hệ giữa đại lượng dây và pha trong cách nối hình sao đối xứng

Id = Ip

Ud = Up

Về pha, điện áp dây UAB , UBC , UCA lệch pha nhau Một góc 120o vàvượt trước điện áp pha tương ứng một góc 30o

b Mạch điện ba pha phụ tải nối hình tam giác

Các quan hệ giữa đại lượng dây và đại lượng pha trong cách nối hình tam giácđối xứng

P3p= PA + PB+ PC = UA IA cosPA + UB IB cosPB + UC IC cosPC

Khi mạch ba pha đối xứng: UA= UB= UC=UP ; IA= IB= IC= IP

và cosPA= cosPB= cosPC= cosP

Ta có: P3p= 3 Up Ip cosP = 3 Rp I2

p ; trong đó Rp là điện trở pha

Đối với nối sao đối xứng:

Đối với nối tam giác đối xứng:

Công suất tác dụng ba pha viết theo đại lượng dây, áp dụng cho cả trường hợpnối sao và nối giác đối xứng:

- Công suất phản kháng

Q3p = QA + QB +QC = UA IA sinPA + UB IB sinPB + UC IC sinPC

Khi Mạch ba pha đối xứng : Q3p= 3 Up Ip sinP = 3 Xp I2

p; trong đó Xp là điệnkháng pha

Hoặc viết theo đại lượng dây:

- Công suất biểu kiến

Khi Mạch ba pha đối xứng, công suất biểu kiến ba pha:

d Cách giải mạch điện ba pha đối xứng

GV: Lê Thị Thu Hà Trường THPT Mỹ Hào 6

Đối với mạch ba pha đối xứng bao gồm nguồn đối xứng, tải và các dây phađối xứng Khi giải mạch ba pha đối xứng ta chỉ cần tính toán trên một pha rồisuy ra các pha kia.

- Giải mạch điện ba pha tải nối hình sao đối xứng

Khi không xét tổng trở đường dây pha

Điện áp trên Mỗi pha tải:

Tổng trở pha tải:

trong đó Rp, Xp là điện trở và điện kháng Mỗi pha tải Ud là điện áp dây

Dòng điện pha của tải:

Tải nối hình sao: Id = Ip

Khi có xét tổng trở của đường dây pha

Cách tính toán cũng tương tự:

trong đó Rd , Xd là điện trở và điện kháng đường dây

- Giải mạch điện ba pha tải nối tam giác đối xứng

Khi không xét tổng trở đường dây

Ta có: Ud = Up

Dòng điện pha tải Ip

Dòng điện dây:

Khi có xét tổng trở đường dây

Tổng trở mỗi pha lúc nối tam giác: Z = R +PX

Tổng trở biến đổi sang hình sao

Dòng điện dây Id:

Dòng điện pha của tải :

1.1.3 Một số hiện tượng vật lý cơ bản

- Hiện tượng cảm ứng điện từ: Khi từ thông biến thiên qua một mạch kín thì

trong mạch xuất hiện suất điện động cảm ứng sinh ra dòng điện cảm ứng

- Trong quá trình truyền tải điện năng đến nơi tiêu thụ điện; trên đường dâytruyền tải điện và động cơ điện hoạt động luôn có một phần năng lượng hao

phí do tỏa nhiệt( Định luật Jun – Lenxo) Để giảm hao phí trong quá trình

truyền tải điện năng ( nâng cao hiệu suất) thì biện pháp chủ yếu hiện nay làdùng máy biến áp (máy tăng áp)

- Từ thông, suất điện động cảm ứng, điện áp và cường độ dòng điện trongphần điện xoay chiều là những đại lượng biến thiên điều hòa theo thời gian   0cos( t  ) (Wb)

( 2 );

( 2

0 0

Trong những năm qua hoạt động giáo dục của chúng ta đã có rất nhiềuđổi mới như đổi mới trong sinh hoạt nhóm chuyên môn, đổi mới về phươngpháp dạy học, dạy học theo chủ đề tích hợp liên môn, Tuy nhiên việc đổimới này vẫn chưa đáp ứng được nhiều nhu cầu học và thi của các em học sinhnhư hiện nay Để góp phần thay đổi tư duy học môn Công nghệ đồng thời rèn

kĩ năng giải bài tập phần kĩ thuật điện cho các em học sinh khối 12, tôi đãphân dạng bài tập, xây dựng được hệ thống bài tập cụ thể và có vận dụngnhiều kiến thức Vật lý, một số kiến thức hỗ trợ các em thi khối A, A1 trong kìthi THPT Quốc gia sắp tới đồng thời đó cũng là những kiến thức bổ ích chohọc sinh học ở bậc cao hơn hay có thể áp dụng vào thực tiễn cuộc sống

2 Biện pháp thực hiện:

- Nghiên cứu sách sách giáo khoa Công nghệ 12, Vật lý 11, Vật lý 12,sách bài tập Vật lý 12 kết hợp với các tài liệu Kĩ thuật điện, hệ thống điệnquốc gia, mạch điện xoay chiều ba pha, máy điện ba pha, động cơ không đồng

bộ ba pha để phân loại bài tập áp dụng trong từng bài dạy cụ thể phần Kĩ thuậtđiện - Công nghệ 12

- Mỗi dạng bài tập có hướng dẫn giải cụ thể

- Kiểm tra, đánh giá học sinh sau mỗi bài học bằng các hình thức: kiểmtra miệng, kiểm tra 15 phút dưới hình thức tự luận và trắc nghiệm

B PHẦN HAI: NỘI DUNG

I Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu hoạt động của các nhà máy điện, các trạm biến áp, đườngdây truyền tải và phân phối điện năng, nơi sử dụng điện (mạng điện sản xuất,mạng điện sinh hoạt) của hệ thống điện quốc gia Từ đó tìm ra các phươngpháp giải bài tập liên quan đến thiết bị điện ba pha, mạch điện xoay chiều bapha Giúp học sinh hình thành kỹ năng giải bài tập mạch điện xoay chiều bapha và các loại máy điện xoay chiều ba pha trong phần Kĩ thuật điện - Côngnghệ 12

II Giải pháp thực hiện

Khi dạy phần kĩ thuật điện - Công nghệ 12, tôi thường chia ra thành cácdạng bài tập như sau:

- Dạng 1: Máy biến áp - Bài toán truyền tải điện năng đi xa ( Bài 22 - Hệthống điện quốc gia)

- Dạng 2: Bài toán máy phát điện xoay chiều 3 pha và mạch điện xoaychiều ba pha ( Bài 23 - Mạch điện xoay chiều ba pha)

- Dạng 3: Bài toán về máy biến áp ba pha ( Bài 25 - Máy điện xoay chiều

ba pha - Máy biến áp ba pha)

- Dạng 4: Bài toán về động cơ điện xoay chiều ba pha ( Bài 26 - Động cơkhông đồng bộ ba pha)

Trong mỗi dạng toán tôi thường đi theo sơ đồ sau:

GV: Lê Thị Thu Hà Trường THPT Mỹ Hào 10

- Bài tập vận dụng

- Bài tập về nhà

Vẽ hình thiết bị (sơ

đồ truyền tải điện

năng đi xa)

Phân tích và trao đổi với các em

HS, giải thích các

ký hiệu trong hình Nhận xét Đưa ra kiến thức và

phương pháp giải

DẠNG 1: MÁY BIẾN ÁP - BÀI TOÁN TRUYỀN TẢI

ĐIỆN NĂNG ĐI XA

I PHƯƠNG PHÁP GIẢI:

Có thể nói đây là dạng toán khá hay vì:

- Là một bài toán có tính thực tiễn cao

- Khi làm bài tập về máy biến áp và toán truyền tải điện năng đi xa học sinh

sẽ hiểu hơn về bản chất của vật lý cũng như tính ứng dụng của vật lý trongđời sống Ngoài ra khi học và làm bài tập về máy biến áp và toán truyền tảiđiện năng đi xa còn giáo dục cho học sinh về tiết kiệm năng lượng điện trongcuộc sống

e2 được coi như nguồn phát: e2 = u2 + i2.r2  1 1 1 1 1

2 2 2 2 2

.

k

e E U N  (3)Với k là hệ số máy biến áp

- Nếu k > 1  U1 > U2  máy hạ áp

- Nếu k < 1  U1 < U2  máy tăng áp

b Công suất của máy biến thế:

- Công suất của cuộn sơ cấp: P1 = U1I1cos 1

- Công suất của cuộn thứ cấp: P2 = U2I2cos 2

c Hiệu suất của máy biến thế:

2 2 2 2

U I cos H

1

+ Nếu H = 1 thì ta có: 1 2 1 1

U I N E

2 BÀI TOÁN TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG ĐI XA

a Công suất máy phát : Pphát = UphátI.cos

b Công suất hao phí trong quá trình truyền điện năng:

Với: P là công suất truyền đi ở nơi cung cấp

U là điện áp ở nơi cung cấp cos là hệ số công suất của dây tải điện

I là cường độ dòng điện chạy trên đường dây

c Biện pháp giảm hao phí: có 2 cách

Giảm R : cách này rất tốn kém chi phí

Tăng U : Bằng cách dùng máy biến thế, cách này có hiệu quả

Ta có: Hiệu suất truyền tải điện năng: 100 %

P

p P

Cuộn sơ cấp của một máy biến áp được nối với mạng điện xoay chiều có điện

áp 380V Cuộn thứ cấp có dòng điện 1,5A chạy qua và có điện áp giữa haiđầu dây là 120V Biết số vòng dây của cuộn thứ cấp là 30 Tìm số vòng dâycủa cuộn sơ cấp và cường độ dòng điện chạy qua nó Bỏ qua hao phí điệnnăng trong máy

1 2

1

I

I N

N U

Thay các đại lượng đã biết:

N I

N

75 , 4

95 5

, 1 30 120

380

1

1 1

1

Ví dụ 2:

Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp của một máy biến áp lí tưởng (bỏ qua hao phí)một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi thì điện áp hiệu dụnggiữa hai đầu cuộn thứ cấp để hở là 100V Ở cuộn thứ cấp, nếu giảm bớt nvòng dây thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu để hở của nó là U, nếu tăng thêm

n vòng dây thì điện áp đó là 2U Nếu tăng thêm 3n vòng dây ở cuộn thứ cấpthì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu để hở của cuộn này bằng

N

N U

) (

2

2 1 1

2 1 1

N n n N N U U

n N N U U

1

1 ,

áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi, rồi dùng vôn kế xác định tỉ sốđiện áp ở cuộn thứ cấp để hở và cuộn sơ cấp Lúc đầu tỉ số điện áp bằng 0,43.Sau khi quấn thêm vào cuộn thứ cấp 24 vòng dây thì tỉ số điện áp bằng 0,45

Bỏ qua mọi hao phí trong máy biến áp Để được máy biến áp đúng như dựđịnh, học sinh này phải tiếp tục quấn thêm vào cuộn thứ cấp

A 100 vòng dây B 84 vòng dây C 60 vòng dây D 40 vòng dây

Lời giải

Ta có tỉ số biến áp cần quấn đúng: t t

s s

Ví dụ 4:

Khi truyền điện năng có công suất P từ nơi phát điện xoay chiều đến nơi tiêuthụ thì công suất hao phí trên đường dây là ∆P Để cho công suất hao phí trênđường dây chỉ còn là P

n

 (với n > 1), ở nơi phát điện người ta sử dụng một

máy biến áp (lí tưởng) có tỉ số giữa số vòng dây của cuộn sơ cấp và số vòngdây của cuộn thứ cấp là

2

U

R P P U

R P

U N

N U n U nU

2

1 1

1 1 2

2 1

2

 đáp án B

Ví dụ 5: Trong quá trình truyền tải điện năng đi xa cần tăng điện áp của

nguồn lên bao nhiêu lần để giảm công suất hao phí trên đường dây đi 100 lần.Giả thiết công suất nơi tiêu thụ nhận được không đổi, điện áp tức thời u cùngpha với dòng điện tức thời i Biết ban đầu độ giảm điện thế trên đường dâybằng 15% điện áp của tải tiêu thụ

Lời giải

- Đặt: U, U1, ΔUU, I1, P1 là điện áp nguồn, điện áp ở tải tiêu thụ, độ giảmđiện áp trên đường dây, dòng điện hiệu dụng và công suất hao phí trên đườngdây lúc đầu

U’, U2, ΔUU', I2, P2 là điện áp nguồn, điện áp ở tải tiêu thụ, độ giảmđiện áp trên đường dây, dòng điện hiệu dụng và công suất hao phí trên đườngdây lúc sau

Ta có:

10

1 ' 10

1 100

1

1 2 2

1

2 1

I I

I P

Theo đề ra: ΔUU = 0,15.U 1

10

15 , 0

Cuộn sơ cấp và thứ cấp của một máy biến áp có số vòng lần lượt là 600 vòng

và 120 vòng Đặt vào 2 đầu cuộn sơ cấp một điện áp xoay chiều cớ giá trịhiệu dụng 380V

a Tính điện áp giữa 2 đầu cuộn thứ cấp

b Nối 2 đầu cuộn thứ cấp với điện trở có R = 100 Tính cường

độ dòng điện chạy trong cuộn sơ cấp( bỏ qua mọi hao phí ở máybiến áp)

N

N U

N

I N

Ví dụ 7:

Điện năng được tải từ trạm tăng áp tới trạm hạ áp bằng đường dây tải điện 1pha có điện trở R = 30 Bỏ qua tổn hao năng lượng ở các máy biến áp

a Vẽ sơ đồ truyền tải điện

b Biết điện áp ở 2 đầu cuộn sơ cấp và thứ cấp của máy hạ áp lần lượt là2200V và 220V, cường độ dòng điện chạy trong cuộn thứ cấp của máy

hạ áp là 100A Tính điện áp ở 2 cực trạm tăng áp và hiệu suất truyềntải điện Coi hệ số công suất của mạch bằng 1

, 1

I

Cường độ dòng điện chạy trong dây dẫn là cường độ dòng điện chạy trong

U

I U I

B

2200

100 220 ,

1 ,

- Hiệu suất truyền tải điện:

+ Vì hệ số công suất của mạch bằng 1

+ Gọi P là công suất nguồn do máy tăng áp cung cấp

.

1 1

% 100

R I P

P P

P P H

A

DẠNG 2: MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU 3 PHA - MẠCH ĐIỆN

XOAY CHIỀU BA PHA

3



2 Từ thông gửi qua khung dây của máy phát điện:

 = 0cos(t + )

Với 0 = NBS là từ thông cực đại, N là số vòng dây, B là cảm ứng từ của

từ trường, S là diện tích của vòng dây,  = 2f

3 Suất điện động trong khung dây:

e = E0cos(t +  -

2

) Với E0 = NSB là suất điện động cực đại

Ở 3 cuộn dây chúng ta thu được hệ thống ba dòng điện xoay chiều, gây ra bởi

ba suất điện động xoay chiều cùng tần số, cùng biên độ nhưng độ lệch phatừng đôi một là 2

Kí hiệu Máy phát điện ba

pha

3 2 os( )

Chú ý: Một số công thức liên quan đến máy phát điện

 Từ thông cực đại: 0 BS -> Nếu cuộn dây có N vòng: 0 NBS

Suất điện động cảm ứng: e = - NBS sin( t  )

Tải tiêu thụ mắc hình sao: Id = Ip

- Up là điện áp giữa dây pha và dây trung

hòa

- Ud là điện áp giữa 2 dây pha

b) Máy phát mắc hình tam giác: Ud = Up

Tải tiêu thụ mắc hình tam giác: Id = 3Ip

Ở một mạng điện 3 pha mắc hình sao, điện áp giữa dây pha và dây trung hòa

là 220V Có một điện trở R = 40 Tính cường độ dòng điện hiệu dụng quađiện trở R nếu dùng 2 dây pha hoặc 1 dây pha và 1 dây trung hòa?

Lời giải

- Khi dùng 1 dây pha và 1 dây trung hòa:

Điện áp đặt vào 2 đầu R: U = Up = 220V

Cường độ dòng điện hiệu dụng qua điện trở R:

I1 =

R

U P

= 5,5A

- Khi dùng 2 dây pha: U = Ud = 3Up = 220 3V

Cường độ dòng điện hiệu dụng qua điện trở R:

Cường độ dòng điện hiệu dụng qua điện trở R trong 2 trường hợp I2 > I1(do

Ud > Up), nên các thiết bị điện thường dùng trong cuộc sống khi dùng 2dây pha thường bị cháy do vượt quá giá trị định mức

Ví dụ 2:

Mạng điện ba pha có điện áp pha Up = 120V có tải tiêu thụ mắc thành hìnhsao Tính cường độ dòng điện trong các dây pha và dây trung hòa nếu các tảitiêu thụ trên A, B, C là điện trở thuần RA = RB = 12 ; RC = 24

U I R

Do các tải đều là thuần trở

nên dòng điện pha cùng pha với

điện áp pha Các dòng điện lệch pha nhau 120o Ta suy ra giản đồ Fre-nensau:

I o  I A I B IC I AB I C

Dựa vào giản đồ  Io = IAB – IC

Vì IA = IB nên IAB là đường chéo của hình thoi tạo bởi I A

và IB  IAB = 2.OH = 2.IB.cos60o = 2.10.cos60o = 10A

Vậy Io = IAB – IC = 10 – 5 = 5A

GV: Lê Thị Thu Hà Trường THPT Mỹ Hào 18

Ví dụ 3:

Một máy phát điện ba pha mắc hình sao có điện áp pha 127V và có tần số50Hz Người ta đưa dòng 3 pha vào 3 tải như nhau mắc hình tam giác, mỗi tải

có điện trở thuần 12Ω và độ từ cảm 51mH

1) Tính cường độ dòng điện đi qua các tải

2) Tính công suất do các tải tiêu thụ

Lời giải

1) Điện áp 2 đầu mỗi tải:

Do tải mắc hình tam giác nên sử dụng 2 dây pha với điện áp:

L

d

Z R

R UI

u3 = 220 2cos(100t - 2

3

) (V) Bình thường, việc sử dụng điện của các pha là đối xứng và điện trở mỗi pha

có giá trị R1= R2= R3 = R = 4,4 Hãy viết biểu thức cường độ dòng điệntrong dây trung hoà ở tình trạng sử dụng điện mất cân đối làm cho điện trở

pha thứ 2 và pha thứ 3 giảm đi một nửa

3

) (A)

3

) (A)

Biểu thức cường độ dòng điện qua dây trung hòa:

i = i1 + i2 + i3

+ Phương pháp Frexnel cho kết quả

I = 50A và  =  suy ra i0 = 50 2cos(100t + ) (A).

a Tính cường độ hiệu dụng của dòng điện qua các tải

b Viết biểu thức cường độ dòng điện trên các dây pha

c Tính công suất của dòng điện ba pha này

i3=1,2cos(100t - 2

3

) (A)

c Công suất của mỗi tải là: P0 = R.I2=100.0,852  72W

Công suất của dòng điện ba pha này là: P = 3P0 = 3.RI2 = 216 W

Ví dụ 6: Cho hai tải ba pha: Tải thứ nhất có 15 bóng đèn ( số liệu của mỗi

bóng đèn là 100W, U= 127 V), tải thứ hai là lò điện trở ( điện trở mỗi pha là

20 , U= 220 V)

a Hãy giải thích 127V là điện áp gì? 220V là điện áp gì?

b.Xác định cách nối dây của mỗi tải (thành hình sao hay tam giác), và giảithích tại sao lại đấu như vậy?

c.Tính dòng điện pha, dòng điện dây của mỗi tải

+ 220V điện áp dây.

b Tải 1 nối hình sao, tải 2 nối tam giác

Vì như vậy đảm bảo cho điện áp mỗi pha của tải đúng trị số định mức.( Uđèn= 127V, UR=220V)

c Tính IP=? và Id= ?

- Tải 1: Nối hình sao nên: Id= Ip, Ud= 3Up

Vì tải 3 pha đối xứng nên trên mỗi tải có 5 bóng đèn

Mà mỗi bóng đèn =100W công suất toàn tải là: Pt=500W

Ví dụ 7 : Một máy phát điện ba pha mắc hình sao có hiệu điện thế hiệu dụng

pha 127 V và tần số 50 Hz Người ta đưa dòng ba pha vào ba tải như nhaumắc hình tam giác, mỗi tải có điện trở thuần 24 Ω và cảm kháng 32 Ω Côngsuất do các tải tiêu thụ là bao nhiêu?

Lời giải:

Do tải mắc hình tam giác nên điện áp đặt vào mỗi tải U d 3U P  220 (V)

Công suất tiêu thụ của mỗi tải: 2 726 ( )

2

Z

U R RI

Công suất tiêu thụ của 3 tải: P 3p  2178 (W)

DẠNG 3: MÁY BIẾN ÁP BA PHA

I PHƯƠNG PHÁP GIẢI:

1 Sơ đồ đấu dây của máy biến áp ba pha:

a Hệ số biến áp pha

Kp =

2

1 2

1

N

N U

U

p

p



- Up1, Up2 là điện áp pha của sơ cấp và thứ cấp

- N1, N2 là số vòng dây của sơ cấp và thứ cấp

Ví dụ 2: Một máy biến áp ba pha, mỗi pha dây quấn sơ cấp có 11000 vòng và

dây quấn thứ cấp có 200 vòng Dây quấn của máy biến áp được mắc theo kiểuΔU/Yo, và được cấp điện bởi nguồn Ud = 22KV Hãy

a Tính hệ số biến áp pha và dây

b Tính điện áp pha và điện dây của cuộn thứ cấp

1

N

N U

1

N

N U

DẠNG 4: ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA

I PHƯƠNG PHÁP GIẢI:

1 Công suất toàn phần

Công suất toàn phần = Công có ích + công hao phí:

P = Pci + Php

Với: P = U.I.cos với U là điện áp đặt vào động cơ

Php= I2.R là hao phí do tỏa nhiệt( nếu bỏ qua các hao phí khác)

2 Hiệu suất của động cơ:

3 Động cơ không đồng bộ 3 pha:

Vì dùng 3 cuộn dây đặt lệch nhau

1200 trên một vòng tròn cố định để

đặt vào 3 điện áp xoay chiều nên:

Công suất toàn phần: P = 3U.I.cos

cách mắc tương ứng với nhau

-Công suất tiêu thụ mỗi tải PU p I tcos t R t I t2

Lời giải