Bài giảng kỹ thuật điện đh phạm văn đồng

NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN Mục tiêu Mục tiêu của chương này giúp sinh viên nắm được các khái niệm cơ bản về mạch điện, kết cấu hình học của một mạch điện, các thông số cơ bản k

TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHẠM VĂN ĐỒNG

2014

BÀI GIẢNG MÔN HỌC

KỸ THUẬT ĐIỆN KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ

ThS Phạm Văn Anh Thời lượng: 30 tiết Bậc học: Đại học

LỜI NÓI ĐẦU

Ở nước ta hiện nay, công nghiệp hóa – hiện đại hóa đang bước vào giai đoạn phát triển mạnh mẽ Trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là cơ khí – tự động hóa có nhiều bước phát triển vượt bậc, góp phần củng cố và xây dựng cơ sở vật chất hạ tầng cho nền kinh tế

Góp phần vào những nỗ lực này, các cán bộ, giảng viên và toàn thể các sinh viên của đại học Phạm Văn Đồng cũng đang từng bước đổi mới, nâng cao trình độ chuyên môn, nhằm tạo ra những bước chuyển lớn trong đào tạo và nâng cao chất lượng tạo

Từ những yêu cầu trên, tác giả đã biên soạn bài cuốn bài giảng này nhằm làm tài liệu học tập cho các lớp chuyên ngành Kỹ thuật cơ khí tại Đại học Phạm Văn Đồng Tài liệu này được sử dụng cho sinh viên các lớp đại học tín chỉ với thời lượng

30 tiết Tôi hy vọng đây sẽ là tài liệu thiết thực cho các bạn sinh viên

Trong quá trình biên soạn, chắc chắn tài liệu không tránh khỏi có những sai sót Mọi góp ý xin gửi về địa chỉ Phạm Văn Anh - Khoa Kỹ Thuật Công Nghệ - Trường Đai học Phạm Văn Đồng hoặc thư điện tử: pvanh@pdu.edu.vn Xin chân thành cảm

ơn

Tác giả

CHƯƠNG 1 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN

Mục tiêu

Mục tiêu của chương này giúp sinh viên nắm được các khái niệm cơ bản về mạch điện, kết cấu hình học của một mạch điện, các thông số cơ bản khi xem xét một mạch điện Phần cuối của chương giúp sinh viên nắm được hai định luật Kirchoff, đây là những định luật cơ bản và là công cụ để giải các bài toán về mạch điện ở các chương tiếp theo

1.1 Những khái niệm cơ bản về mạch điện

1.1.1 Mạch điện: là tập hợp các thiết bị điện nối với nhau bằng các dây dẫn (phần tử

dẫn) tạo thành những vòng kín trong đó dòng điện có thể chạy qua Mạch điện thường gồm các loại phần tử sau: nguồn điện, phụ tải (tải), dây dẫn Ví dụ một mạch điện trong hình 1.1 Mạch điện bao gồm một nguồn điện AC, một bóng đèn, một động cơ điện và dây dẫn

1.1.2 Nguồn điện: Nguồn điện là thiết bị phát ra điện năng Về nguyên lý, nguồn

điện là thiết bị biến đổi các dạng năng lượng như cơ năng, hóa năng, nhiệt năng thành điện năng

1.1.3 Tải: Tải là các thiết bị tiêu thụ điện năng và biến đổi điện năng thành các dạng

năng lượng khác như cơ năng, nhiệt năng, quang năng v…

1.1.4 Dây dẫn: Dây dẫn làm bằng kim loại (đồng, nhôm ) dùng để truyền tải điện

năng từ nguồn đến tải

1.2 Kết cấu hình học của mạch điện

1.2.1 Nhánh: Nhánh là một đoạn mạch gồm các phần tử ghép nối tiếp nhau, trong

đó có cùng một dòng điện chạy từ đầu này đến đầu kia

1.2.2 Nút: Nút là điểm gặp nhau của từ ba nhánh trở lên

1.2.3 Vòng: Vòng là lối đi khép kín qua các nhánh

1.2.4 Mắt lưới: Vòng mà bên trong không có vòng nào khác

Ví dụ: Mạch điện trên hình 1.1 có 3 nhánh, 2 nútA, B và 3 vòng a, b, c

1.3 Các đại lượng đặc trưng trong mạch điện

1.3.3 Chiều dương dòng điện và điện áp

Khi giải mạch điện, ta tùy ý vẽ chiều dòng điện và điện áp trong các nhánh gọi

là chiều dương Kết quả tính toán nếu có trị số dương, chiều dòng điện (điện áp) trong

nhánh ấy trùng với chiều đã vẽ, ngược lại, nếu dòng điện (điện áp) có trị số âm, chiều của chúng ngược với chiều đã vẽ

1.3.4 Nguồn điện áp và nguồn dòng điện

Nguồn điện áp đặc trưng cho khả năng tạo nên và duy trì một điện áp trên hai cực của nguồn Nguồn điện áp được ký hiệu như trong hình 12a Nguồn điện áp còn được đặc trương bởi một suất điện động e(t) (hình 1.2b)

Chiều e (t) từ điểm điện thế thấp đến điểm điện thế cao Chiều điện áp theo quy ước từ điểm có điện thế cao đến điểm điện thế thấp

u t  e t (1.2) Trong (1.2) dấu “-” thể hiện sự trái dấu giữa u và e

e(t) u(t)

i(t) c

Hình 1.2

Nguồn dòng điện i (t) đặc trưng cho khả năng của nguồn điện tạo nên và duy trì một dòng điện cung cấp cho mạch ngoài Ký hiệu nguồn dòng được thể hiện ở hình 1.2c

Hình 1.3

Điện dẫn G: G = 1/R Đơn vị điện dẫn là Simen (S) Điện năng tiêu thụ trên điện trở trong khoảng thời gian t

dt Ri pdt A

 là từ thông trên một đơn vị vòng dây

Điện cảm của cuộc dây được định nghĩa là: L W

i i

 

  (1.7) Đơn vị điện cảm là Henry (H) Điện cảm được ký hiệu như trong hính 1.4 Nếu dòng điện i biến thiên thì từ thông cũng biến thiên và theo định luật cảm ứng điện từ trong cuộn dây xuất hiện sức điện động tự cảm:

L

Ldi e

dt

e L

u R (t) i(t)

Công suất tức thời trên cuộn dây:

t C

Điện dung C đặc trưng cho hiện tượng tích lũy năng lượng điện trường (phóng tích điện năng) trong tụ điện Đơn vị của điện dung là F (Fara)

1.4 Các định luật Kirchoff

Định luật Kirchoff 1 và 2 là hai định cơ bản để nghiên cứu và tính toán mạch điện

1.4.1 Định luật Kirchoff 1

Tổng đại số các dòng điện tại một nút bằng không: i t 0 (1.17)

Trong đó thường quy ước các dòng điện có chiều đi tới nút mang dấu dương, và các dòng điện có chiều rời khỏi nút thì mang dấu âm hoặc ngược lại

Ví dụ : Tại nút trên hình 1.1, định luật Kiếchốp 1 được viết như sau:

5 4 3 2

I     hoặc I1I2 I3I4I5

Câu hỏi ôn tập

Câu 1 Trong một mạch điện khi nào nhánh được gọi là nhận năng lượng? phát năng

lượng?

Câu 2 Nguồn điện áp là gì? Nguồn điện áp u(t) và sức điện động có điểm gì khác

nhau?

Câu 3 Viết phương trình tổng quát của định luật Kirchoff 1 và 2

Câu 4 Cho mạch điện như hình 1.8 Biết: E1 100V , E2 130V , I 8A, R1 3,

CHƯƠNG 2 DÒNG ĐIỆN HÌNH SIN

Mục tiêu

Chương này giúp sinh viên tổng kết các kiến thức về khái niệm, các đại lượng cơ bản của dòng điện hình sin, cách biểu diễn các đại lượng này thông qua số phức, cách tính toán các thành phần công suất và hiện tượng cộng hưởng trong mạch điện hình sin

2.1 Khái niệm về dòng điện xoay chiều hình sin

Dòng điện xoay chiều có thể được mô tả dưới dạng hàm số sin, hoặc qui về dạng hàm số sin được gọi là dòng điện hình sin

2.1.1 Các đại lượng đặc trưng cho dòng điện hình sin

Biểu thức của dòng điện, điện áp hình sin:

  : pha ban đầu của dòng điện, điện áp

Góc lệch pha giữa các đại lượng là hiệu số pha đầu của chúng Góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện thường kí hiệu là :    u i (2.3)

Nếu : 0 : điện áp sớm phá dòng điện

0

 : điện áp chậm pha so với dòng điện

 : điện áp trùng pha với dòng điện

2.1.2 Trị số hiệu dụng của dòng điện hình sin

Trị số hiệu dụng của dòng điện hình sin là dòng một chiều I sao cho khi chạy qua cùng một điện trở R thì sẽ tạo ra cùng công suất

Dòng điện hình sin chạy qua điện trở R, lượng điện năng W tiêu thụ trong một chu kỳ T: W R i dt

P

0

2 2

0

2

)

(

1

)(

1

Và:

2 max

I

2.2 Biểu diễn đại lượng xoay chiều bằng vectơ

Các đại lượng hình sin được biểu diễn bằng véctơ có độ lớn (môđun) bằng trị

số hiệu dụng và góc tạo với trục Ox bằng pha đầu của các đại lượng

Vectơ dòng điện I biểu diễn dòng điện Ví dụ: i t  5 2.sin(t 30 )o

u

 

Hình 2.1

Vectơ điện áp U biểu diễn điện áp Ví dụ: u t  140 2.sin(t 45 )o

Tổng hay hiệu của các hàm sin được biểu diễn bằng tổng hay hiệu các véc tơ tương ứng

Định luật Kirchoff 1 dưới dạng véc tơ: I  0 (2.8)

Định luật Kirchoff 2 dưới dạng véctơ:U 0 (2.9)

Dựa vào cách biểu diễn các đại lượng và 2 định luật Kirchhoff bằng vectơ, ta

có thể giải mạch điện trên đồ thị bằng phương pháp đồ thị vectơ

2.3 Biểu điễn đại lượng xoay chiều hình sin bằng ảnh phức

Cách biểu diễn vectơ gặp nhiều khó khăn khi giải mạch điện phức tạp Khi giải mạch điện hình sin ở chế độ xác lập một công cụ rất hiệu quả là biểu diễn các đại lượng hình sin bằng số phức

2.3.1 Kí hiệu của đại lượng phức

Số phức biểu diễn các đại lượng hình sin ký hiệu bằng các chữ in hoa, có dấu chấm ở trên

AA e   A  j  (2.13)Biến đổi dạng đại số sang dạng phức dạng: a bj A e. j (2.14)

).()).(

(

)).(

(

d c

d a b c j bd c a dj c dj c

dj c bj a dj

I

U e

I

e U I

j

z  (2.24)

Tổng dẫn Y:

Z

b Định luật Kirchoff 1: I 0 (2.27)

c Định luật Kirchoff 2: U  0 (2.28)

2.4 Mạch điện thuần điện trở

Hình 2.2

Khi có dòng điện i = Imaxsinωt qua điện trở R , điện áp trên điện trở:

uR= R.i =URmax sinωt (2.29) Trongđó: URmax = R.Imax (2.30)

Ta có : UR =R.I hoặc I = UR/ R (2.31) Biểu diễn véctơ dòng điện i và điện áp uR

Dòng điện i = Imaxsinωt biểu diễn dưới dạng dòng điện phức :

0 e j I

Điện áp uR = Umaxsinωt biểu diễn dưới dạng điện áp phức :

R

U I I R

j e U





  .0    (2.33)

Công suất tức thời của mạch điện :

pR(t)= uR.i = 2.UR I.sin2ωt = UR I (1 – cos2ωt) (2.34)

u(t) R i(t)

Ta thấy pR(t) > 0 tại mọi thời điểm, điện trở R luôn tiêu thụ điện năng của nguồn và biến đổi sang dạng năng lượng khác như quang năng và nhiệt năng v

Công suất tác dụng P là trị số trung bình của công suất tức thời pR trong một chu kỳ

dt t I

U T dt t p T P

T R T



0 0

)

2cos1.(

1)(

Ta có: P = URI = RI2 (2.36)

Đơn vị của công suất tác dụng là W (oát)

2.5 Mạch điện thuần điện cảm

Hình 2.3

Khi dòng điện i = Imaxsinωt qua điện cảm L, điện áp trên điện cảm:

uL(t) = L di/dt = ULmax sin(ωt + π/2 ) (2.37) Trong đó : ULmax = XLImax (2.38)

UL = XLI ; I = UL/ XL (2.39)

XL = ωL gọi là cảm kháng

Dòng điện i = Imaxsinωt biểu diễn dưới dạng dòng điện phức : 0

.e j I

I

Điện áp uL = ULmax sin(ωt + π/2 ) biểu diễn dưới dạng điện áp phức :

L L

j L L

X j

U I j I X e

U U

.

Công suất tác dụng của nhánh thuần cảm:

0)(10



 p t dt T

2.6 Mạch điện thuần điện dung

Hình 2.4

Đặt vào hai đầu tụ điện một điện áp uC:

uC = UCmax sin (ωt – π/2) (2.44) Thì điện tích q trên tụ điện:

q = C uC = C UCmax sin (ωt – π/2) (2.45)

Ta có iC = dq/dt = ICmax sinωt

Trong đó : ICmax = UCmax /XC → IC = UC/XC (2.46)

XC = 1/(Cω) gọi là dung kháng Biểu diễn dòng điện iC = ICmax sinωt dưới dạng phức : 0

.e j I

I

Biểu diễn điện áp uC = UCmax sin(ωt – π/2) dưới dạng điện áp phức :

j I X e

U

UC  C. j.(90)   C  (2.47)

Kết luận: UC  X C I.j (2.48)

Công suất tức thời của nhánh thuần dung:

pC = uC iC = - UC IC sin2ωt (2.49) Mạch thuần dung không tiêu tán năng lượng:

Công suất phản kháng của điện dung:

QC = -UC IC = -XCI2 (2.50)

2.7 Mạch điện R- L- C mắc nồi tiếp

Khi cho dòng điện i = Imax sinωt qua nhánh R – L – C nối tiếp sẽ gây ra các điện

áp uR , uL, uC trên các phần tử R , L, C

Ta có : u = uR + uL+ uC (2.51)

Biểu diễn véctơ điện áp U bằng phương pháp véctơ ta có được

z I X

X R I U U U

U  R2 ( L C)2  2 ( L C)2  (2.52)

Trong đó: 2 2

) (X L X C R

z gọi là mô đun tổng trở của nhánh R – L – C nối tiếp X = XL – XC

X gọi là điện kháng của nhánh

Điện áp lệch pha so với dòng điện một góc φ:

tgφ = X/R= (XL –XC)/R (2.53)

Biểu diễn định luật Ohm dưới dạng phức:

R j X X  I Z I

X I j X I j R I U U U

U  R L C     L   C    L  C   (2.54)

Tổng trở phức của nhánh:

. j z e j X

R

2.8 Công suất trong mạch điện hình sin

Xét một mạch điện gồm ba phần tử R, L, C nối tiếp Dòng điện xoay chiều có

ba loại công suất

Hình 2.5

2.8.1 Công suất tác dụng P

Cho mạch điện (hình 2.8) gồm các thông số R, L,C được đặt vào điện áp

u = Umax sin( ωt + φ) và dòng điện i = Imaxsinωt chạy qua mạch

Công suất tác dụng P:

dt t i u T dt t p T P

T T

)(

1)(1

0

Công suất tức thời p(t) = u.i = UI[ cosφ - cos(2ωt + φ )] (2.57)

Ta có: 1 UI[cos -cos(2t +)]( ) cos

0

I U dt t T

Công suất tác dụng đặc trưng cho hiện tượng biến đổi điện năng sang các dạng năng lượng khác như nhiệt năng, cơ năng

2.8.2 Công suất phản kháng Q

Để đặc trưng cho cường độ quá trình trao đổi năng lượng điện từ trường, người

ta đưa ra khái niệm công suất phản kháng Q

i

k Lk C

L Q X I X I Q

2.9 Cộng hưởng điện áp và nâng cao hệ số cosφ

Trong mạch gồm các phần tử R, L, C mắc nối tiếp Ta có

2 2

2 2

) (

)

R U U I R X X U

U       (2.63)

Khi UL =UC tức XL=XC thì U  U R2 (U LU C)2 I.R (2.64)

Giá trị điện áp hiệu dụng trong mạch đạt giá trị cực đại Mạch xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện áp

Trong công thức P=U.I.cosφ, cosφ được gọi là hệ số công suất

Nâng cao hệ số cosφ của tải sẽ nâng cao khả năng sử dụng công suất nguồn điện Mặt khác nếu cần 1 công suất P nhất định trên đường dây 1 pha thì dòng điện chạy trên đường dây là:

cos

P I

Khi ta nâng hệ số cosφ thì dòng điện I sẽ giảm, dẫn đến giảm chi phí đầu tư cho đường dây và tổn hao điện năng trên đường dây

Để nâng cao cos ta dùng tụ điện nối song song với tải

Tụ mắc C với thông số như sau:

Câu hỏi ôn tập

Câu 1 Cho mạch điện như hình 2.1 dưới đây

R1 X1

R2

X2U

kháng của mạch

Câu 2 Cho mạch điện như hình 2.2 X L 26, X C  6 , R10, U 400e j6V

I

Hình 2.7

CHƯƠNG 3 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI MẠCH ĐIỆN

Mục tiêu

Mục tiêu của chương này là cung cấp cho sinh viên các phương pháp tính toán mạch điện xoay chiều bằng phương pháp số Cụ thể là phương pháp biến đổi mạch điện, phương pháp dòng điện nhánh, phương pháp dòng điện vòng, phương pháp điện

áp hai nút, phương pháp điện áp xếp chồng

3.1 Phương pháp biến đổi mạch điện

td I Z U

U Z

U Z

U Z

Suy ra

3 2 1

1 1 1 1

Z Z Z

td Y Y

1

(3.8)

3.1.3 Biến đổi sao - tam giác (Y - ∆) và tam giác – sao ( ∆ -Y)

a Biến đổi từ hình sao sang tam giác (Y - ∆):

3

2 1 2 1 12

.

Z

Z Z Z Z

Z   

1

3 2 3 2 23

.

Z

Z Z Z Z

2

3 1 3 1 31

.

Z

Z Z Z Z

Z   

Nếu Z1 =Z2 = Z3 = ZY thì Z12 =Z23 = Z31 =3.Zy (3.10)

b Biến đổi từ hình tam giác sang sao ( ∆ -Y):

31 23 12

31 12 1

Z Z Z

Z Z Z







31 23 12

23 12 2

Z Z Z

Z Z Z





31 23 12

31 23 3

Z Z Z

Z Z Z







Nếu Z12 = Z23 = Z31 = Z∆ thì Z1 =Z2 = Z3 = Z∆/3 (3.12)

3.2 Phương pháp dòng điện nhánh

a Phương pháp

+ Xác định số nút n và số nhánh m của mạch điện:

+ Tùy ý chọn chiều dòng điện nhánh

+ Viết n -1 phương trình Kirchhoff 1 cho n –1 nút

+ Viết m – n +1 phương trình Kirchhoff 2 cho mắt lưới

+ Giải hệ m phương trình tìm các dòng điện nhánh

Viết 2 phương trình Kiếchốp 2 cho hai vòng:

Vòng a:I1.Z1I2.Z2 E1E2 (2)

Vòng b: I2.Z2 I3.Z3 E2E3 (3)

Kết hợp 3 phương trình (1) (2) và (3) ta giải hệ phương trình được kết quả:

) 1 (

25 3

+ Tùy ý chọn chiều dòng điện nhánh và dòng điện vòng

+ Lập m- n +1 phương trình Kirchhoff 2 cho m - n +1 vòng độc lập

+ Giải hệ m- n + 1 phương trình tìm các dòng điện vòng

+ Từ các dòng điện vòng suy ra các dòng điện nhánh (Dòng điện nhánh bằng tổng đại số các dòng điện vòng chạy trên nhánh đó) m là số nhánh, n là số nút của mạch điện

Kết luận:

Dòng điện vòng là dòng điện mạch vòng tưởng tượng chạy khép kín trong các vòng độc lập

+ Giải mạch điện bằng phương pháp dòng điện vòng :

Mạch điện có 2 nút (n = 2) và có 3 nhánh (m =3) Chọn chiều dòng điện nhánh

I1, I2, I3, chiều hai dòng điện vòng Ia, Ib và chiều dương cho vòng a, b

Dòng điện trên các nhánh 1

) 1 (

3.4 Phương pháp điện thế hai nút

a Phương pháp

+ Tùy ý chọn chiều dòng điện nhánh và điện áp hai nút

+ Tìm điện áp hai nút theo công thức tổng quát:

Y

Y E U

1

1



Trong đó có quy ước các sức điện động Ek có chiều ngược chiều với điện áp

UAB thì lấy dấu dương và cùng chiều lấy dấu âm

+ Tìm dòng điện nhánh bằng cách áp dụng định luật Ôm cho các nhánh

Cho mạch điện như hình 3.4 Cho biết: E1 E2  100e0j V , E2 50e0j V , Z1

=Z2 =Z3 = 1+j (Ω) Tìm các dòng điện I1, I2 và I3 bằng phương pháp điện áp 2 nút

Trước hết ta chứng minh công thức tổng quát

Áp dụng định luật Ohm cho các nhánh

I    AB    AB

Áp dụng định luật Kirchoff 1 tại nút A: I1I2I3 0

Ta có: E1Y1E2Y2E3Y3UAB(Y1Y2Y3)

3 2 1

3 3 2 2 1 1

Y Y Y

Y E Y E Y E

Công thức tổng quát nếu mạch có n nhánh và chỉ có hai nút A,B:

Y

Y E U

1

1





+ Giải mạch điện bằng phương pháp điện áp 2 nút

Điện áp UAB Thay số vào ta có:

3

230



AB U (V)

Áp dụng định luật Ôm cho các nhánh của mạch điện ta có được:

3

25)

I    AB    AB   (A)

3

50)

3

25)

Chỉ cho nguồn 1 làm việc, các nguồn 2,3, n nghỉ Giải mạch thứ nhất này để tìm thành phần I1 của dòng I cần tìm

Tiếp tục với các ngụồn 2,3, n., ta tìm được các thành phần I2,I3, .In của I Khi

cả n nguồn cùng làm việc, dòng I cần tìm là: I = I1 +I2 +I3 +I4 +…In

Câu hỏi ôn tập

Câu 1 Cho mạch điện như hình 3.5 R1 10, R1  X1 10, R2  5 3 ,

R3

I3 A

B

Hình 3.5

Câu 3 Một cuộn dây có điện trở R, L mắc nối tiếp:R10 và L=35mH được đặt vào điện áp:

t t

t

u59.6sin 10.7sin3 1.97sin7

s rad /

314





a, Tìm biểu thức dòng điện trong mạch

b, Xác định hệ số công suất trong mạch

Câu 4 Giải mạch điện hình 3.7 bằng phương pháp dòng điện mạch vòng

CHƯƠNG 4 MẠCH ĐIỆN BA PHA

Mục tiêu

Mục tiêu của chương này nhắm giúp sinh viên có được các kiến thức cơ bản về nguồn điện ba pha, mạch điện ba pha, cách tính toán mạch điện ba pha trong một số trường hợp

4.1 Khái niệm chung về mạch điện 3 pha

Việc truyền tải điện năng bằng mạch điện ba pha tiết kiệm được dây dẫn hơn việc truyền tải bằng dòng điện một pha đồng thời hệ thống điện ba pha có công suất lớn hơn Động cơ điện ba pha có cấu tạo đơn giản và đặc tính tốt hơn động cơ một pha

và các thiết bị công nghiệp

Các pha đơn 220V, cung cấp ánh sáng, thiết bị dân dụng

Pha đơn 380V

Bảo vệ

Đất

Hình 4.1 Sơ đồ đường dây cung cấp điện ba pha (380V/3pha/50Hz)

Để tạo ra nguồn điện ba pha ta dùng máy phát điện đồng bộ ba pha Ta xét cấu tạo của máy phát điện đồng bộ 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 vĩnh cửu có 2 cực N – S

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

Khi quay rôto quay ngược chiều kim đồng hồ, từ trường lần lượt quét các dây quấn stato và cảm ứng vào trong dây quấn stato các sức điện động hình sin cùng biên

độ, cùng tần số và lệch pha nhau một góc 2π/3

Sức điện động pha A: eA = Emax sinωt (4.1)

Sức điện động pha B: eA = Emax sin(ωt-2π/3) (4.2)

Sức điện động pha C: eA = Emax sin(ωt+2π/3) (4.3)

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

Đối với nguồn đối xứng ta có E AE BE C  0 (4.4)

Nếu tổng trở phức của các pha tải bằng nhau ZA = ZB =ZC thì ta có tải đối xứng Mạch điện ba pha gồm nguồn, tải và đường dây đối xứng gọi là mạch điện ba pha đối xứng Nếu không thoã mãn một trong các điều kiện đã nêu gọi là mạch ba pha không đối xứng

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

4.2 Mạch điện 3 pha đối xứng nối sao sao (Y-Y)

A

B C

4.2.1 Cách nối

Muốn nối hình sao ta nối ba điểm cuối pha với nhau tạo thành điểm trung tính

4.2.2 Các quan hệ giữa đại lượng dây và pha

a Quan hệ giữa dòng điện dây và pha: Id = Ip (4.5)

b Quan hệ giữa điện áp dây và điện áp pha:

. j

p AO

A U U e

120 j

p BO

B U U e

120 j

p CO

C U U e

30 120

0

.

3 2

) 3 ( 3

p OB AO

AB U U U e U e U j U e

90 120

120

.

3

p OC BO

BC U U U e U e U e

210 0

120

.

3

p OA CO

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

1 Khi không xét tổng trở đường dây pha

Điện áp trên mỗi pha tải:

3

d p

U

Tổng trở pha tải: 2 2

p p

p R X