Tài liệu Điện công nghiệp - Máy điện 1 (phần 3) doc

1 Âải Hc  Nàơng - Trỉåìng Âải hc Bạch Khoa Khoa Âiãûn - Nhọm Chun män Âiãûn Cäng Nghiãûp Giạo trçnh MẠY ÂIÃÛN 1 Biãn soản: Bi Táún Låüi Chỉång 2 TÄØ NÄÏI DÁY V MẢCH TỈÌ M.B.A 2.1. KHẠI NIÃÛM CHUNG Âãø MBA ba pha cọ thãø lm viãûc âỉåüc, cạc dáy qún så cáúp v thỉï cáúp phi näúi våïi nhau theo mäüt qui lût nháút âënh. Ngoi ra, viãûc phäúi håüp kiãøu näúi dáy qún så cáúp våïi kiãøu näúi dáy qún thỉï cáúp cng hçnh thnh cạc täø näúi dáy qún khạc nhau. Hån nỉỵa, khi thiãút kãú MBA, viãûc quút âënh täø näúi dáy qún cng phi thêch ỉïng våïi kiãúu kãút cáúu ca mảch tỉì âãø trạnh nhỉỵng hiãûn tỉåüng khäng täút nhỉ sââ khäng sin, täøn hao phủ tàng Trong chỉång ny ta s láưn lỉåüt xẹt cạc loải täø näúi dáy v mảch tỉì, âäưng thåìi xẹt cạc hiãûn tỉåüng xy ra khi tỉì hoạ li thẹp v nãu lãn cạch tênh toạn mảch tỉì ca MBA. 2.2. TÄØ NÄÚI DÁY MẠY BIÃÚN ẠP Âãø nghiãn cỉïu täø näúi dáy MBA, trỉåïc hãút ta hy xẹt k hiãûu cạc âáưu dáy v cạch âáúu dáy qún pha våïi nhau. 2.2.1. Cạch k hiãûu cạc âáưu dáy C Hçnh 2.1 Âạnh dáúu âáưu dáy MBA A X B Y C Z (b) A A U AB U CA U CA B (a) 2 Mọỹt cuọỹn dỏy coù hai õỏửu tỏỷn cuỡng: mọỹt õỏửu goỹi laỡ õỏửu õỏửu; coỡn õỏửu kia goỹi laỡ õỏửu cuọỳi. ọỳi vồùi dỏy quỏỳn mba mọỹt pha : õỏửu õỏửu hoỷc õỏửu cuọỳi choỹn tuỡy yù. ọỳi vồùi dỏy quỏỳn mba ba pha : caùc õỏửu õỏửu vaỡ õỏửu cuọỳi choỹn mọỹt caùch thọỳng nhỏỳt theo mọỹt chióửu nhỏỳt õởnh (hỗnh 2.1a), nóỳu khọng õióỷn aùp ra cuớa ba pha seợ khọng õọỳi xổùng (hỗnh 2.1b). óứ õồn giaớn vaỡ thuỏỷn tióỷn cho vióỷc nghión cổùu, ngổồỡi ta thổồỡng õaùnh dỏỳu caùc õỏửu tỏỷn cuỡng lón sồ õọử dỏy quỏỳn cuớa mba vồùi qui ổồùc sau dỏy : aùnh dỏỳu caùc õỏửu dỏy tỏỷn cuỡng: Cao aùp Haỷ aùp Trung aùp ỏửu õỏửu A,B,C A,b,c A m ,B m ,C m ỏửu cuọỳi X,Y,Z x.y,z X m ,Y m ,Z m Trung tờnh 0 o O m 2.2.2. Caùc kióứu õỏỳu dỏy quỏỳn 1. ỏỳu hỗnh sao (Y) : ỏỳu ba õióứm cuọỳi X,Y,Z laỷi vồùi nhau. A B C X Y Z Hỗnh 2.3 ỏỳu tam giaùc A B C A X B Y C Z Hỗnh 2.2 ỏỳu sao A B C 2. ỏỳu hỗnh tam giaùc ( ) : ỏỳu õióứm õỏửu cuớa pha naỡy vồùi õióứm cuọỳi cuớa pha kia (hỗnh 2.3) 3. ỏỳu zờc-zừc (Z) : Mọựi pha dỏy quỏỳn mba gọửm hai nổớa cuọỹn dỏy trón hai truỷ khaùc nhau mừc nọỳi tióỳp vaỡ õỏỳu ngổồỹc chióửu nhau (hỗnh 2.4). Kióứu dỏy quỏỳn naỡy ờt duỡng vỗ tọỳn õọửng nhióửu hồn, loaỷi naỡy chuớ yóỳu gỷp trong mba duỡng cho thióỳt chốnh lổu. Hỗnh 2.4 ỏỳu Zic- Zừc A B C X Y Z -c A B a c b C 3 2.2.3. Tọứ nọỳi dỏy cuớa mba. Tọứ nọỳi dỏy mba õổồỹc hỗnh thaỡnh do sổỷ phọỳi hồỹp kióứu dỏy quỏỳn sồ cỏỳp so vồùi kióứu dỏy quỏỳn thổù cỏỳp. Noù bióứu thở goùc lóỷch pha giổợa sõõ dỏy cuớa dỏy quỏỳn sồ cỏỳp vaỡ sõõ dỏy cuớa dỏy quỏỳn thổù cỏỳp vaỡ goùc lóỷch pha naỡy phuỷ thuọỹc vaỡo caùc yóỳu tọỳ sau : + Chióửu quỏỳn dỏy, + Caùch kyù hióỷu caùc dỏửu dỏy ra, + Kióứu dỏỳu dỏy quỏỳn sồ cỏỳp vaỡ thổù cỏỳp Xeùt mba mọỹt pha coù hai dỏy quỏỳn (hỗnh 2-5) : sồ cỏỳp : AX ; thổù cỏỳp : ax. Caùc trổồỡng hồỹp xaớy ra nhổ sau : a) Hai dỏy quỏỳn cuỡng chióửu vaỡ kờ hióỷu tổồng ổùng (hỗnh 2-5a). b) Hai dỏy quỏỳn ngổồỹc chióửu (hỗnh 2-5b). c) ọứi chióửu kờ hióỷu mọỹt trong hai dỏy quỏỳn (hỗnh 2-5c). Tọứ nọỳi dỏy cuớa mba mọỹt pha : kóứ tổỡ vector sõõ sồ cỏỳp õóỳn vector sõõ thổù cỏỳp theo chióửu kim õọửng họử : + Trổồỡng hồỹp a : lóỷch pha 360 o + Trổồỡng hồỹp b, c : lóỷch pha 180 o . AX E & 360 o 180 o 180 o Hỗnh 2.5 Sổỷ lóỷch pha cuớa mba mọỹt pha AX E & AX E & ax E & ax E & ax E & ( b ) A X a x ( a ) A X a x ( c ) A X x a Tọứ nọỳi dỏy cuớa mba ba pha : mba ba pha, do nọỳi Y & vồùi nhổợng thổù tổỷ khaùc nhau maỡ goùc lóỷch pha giổợa sõõ dỏy sồ cỏỳp vaỡ sõõ dỏy thổù cỏỳp laỡ 30 o , 60 o , 90 o , , 360 o . Thổỷc tóỳ khọng duỡng õọỹ õóứ chố goùc lóỷch pha maỡ duỡng kim õọửng họử (hỗnh 2.6) õóứ bióứu thở vaỡ goỹi tón tọứ nọỳi dỏy mba, caùch bióứu thở nhổ sau: 4 + Kim daỡi cọỳ õởnh ồớ con sọỳ 12, chố sõõ sồ cỏỳp. + Kim ngừn chố 1,2, , 12 ổùng 30 o ,60 o , ,360 o chố sõõ thổù cỏỳp. Hỗnh 2.6 Bióứu thở goùc lóỷch pha Trổồỡng hồỹp mba mọỹt pha : + Trổồỡng hồỹp a : I/I-12. + Trổồỡng hồỹp b,c : I/I-6. Trổồỡng hồỹp mba ba pha : + Mba ba pha nọỳi Y/Y: Vờ duỷ mọỹt mba ba pha coù dỏy quỏỳn sồ vaỡ dỏy quỏỳn thổù nọỳi hỗnh sao, cuỡng chióửu quỏỳn dỏy vaỡ cuỡng kyù hióỷu caùc õỏửu dỏy (hỗnh 2.7) thỗ vector sõõ pha giổợa hai dỏy quỏỳn hoaỡn toaỡn truỡng nhau vaỡ goùc lóỷch pha giổợa hai õióỷn aùp dỏy seợ bũng 360 o hay 0 o . Ta noùi mba thuọỹc tọứ nọỳi dỏy 12 vaỡ kyù hióỷu laỡ Y/Y-12 hay Y/Y-0. óứ nguyón dỏy quỏỳn sồ, dởch kyù hióỷu dỏy quỏỳn thổù ab, bc, ca ta coù tọứ õỏỳu dỏy Y/Y-4, dởch tióỳp mọỹt lỏửn nổợa ta coù tọứ õỏỳu dỏy Y/Y-8. Nóỳu õọứi chióửu dỏy quỏỳn thổù ta coù tọứ õỏỳu dỏy Y/Y-6,10,2. Nhổ vỏỷy mba khi nọỳi Y/Y, ta coù tọứ nọỳi dỏy laỡ sọỳ chụn. x y z a b c A B C C A B E A B E ab a c b E A B E ab 360 o Y/Y -12 Hỗnh 2.7 Tỗm tọứ nọỳi dỏy + Mba ba pha nọỳi Y/ : Vờ duỷ cuợng mba ba pha coù dỏy quỏỳn sồ nọỳi hỗnh sao vaỡ dỏy quỏỳn thổù nọỳi hỗnh tam giaùc, cuỡng chióửu quỏỳn dỏy vaỡ cuỡng kyù hióỷu caùc õỏửu dỏy (hỗnh 2. 8) thỗ vector sõõ pha giổợa hai dỏy quỏỳn hoaỡn toaỡn truỡng nhau vaỡ goùc lóỷch pha giổợa hai õióỷn aùp dỏy seợ bũng 330 o . Ta noùi mba thuọỹc tọứ nọỳi dỏy 11 vaỡ kyù hióỷu laỡ Y/-11. óứ nguyón dỏy quỏỳn sồ, dởch kờ hióỷu dỏy quỏỳn thổù a b, b c, c a thỗ ta coù tọứ õỏỳu dỏy Y/-3, dởch tióỳp mọỹt lỏửn nổợa ta coù tọứ õỏỳu dỏy Y/-7. Nóỳu õọứi chióửu dỏy quỏỳn thổù ta coù tọứ õỏỳu dỏy Y/-5,9,1. Nhổ vỏỷy mba khi nọỳi Y/, ta coù tọứ nọỳi dỏy laỡ sọỳ leợ. 5 A B C 2.3. MẢCH TỈÌ MẠY BIÃÚN ẠP 2.3.1. Cạc dảng mảch tỉì mạy biãún ạp 1. Mạy biãún ạp mäüt pha + Mảch tỉì kiãøu li (hçnh 1.3a) + Mảch tỉì kiãøu bc 2. Mạy biãún ạp ba pha + Hãû thäúng mảch tỉì riãng : Tỉì thäng ba pha âäüc láûp (hçnh 2.9). Ta cọ täø mba ba pha. + Hãû thäúng mảch tỉì chung (hçnh 1.3b) : Tỉì thäng ba pha liãn quan nhau. Ta cọ mba ba pha ba trủ. Nãúu : →=++ 0 CBA UUU &&& 0=Φ+Φ+Φ CBA &&& Nhỉ váûy cạc trủ ghẹp chung cọ tỉì thäng täøng ∑ =Φ 0 & , nãn ta b trủ ghẹp chung. Sau khi b trủ ghẹp chung, ta tháúy li thẹp khäng gian nãn chãú tảo khọ khàn. Vç váûy phi rụt ngàõn trủ giỉỵa âãø ba trủ mba cng nàòm trong màût phàóng, lục Hçnh 2.10 Ghẹp ba trủ mba mäüt pha Φ A Φ C Φ B A ∑Φ A B C Φ A Φ C Φ B A B C Φ A Φ C Φ B A B C Hçnh 2-8. Tçm täø näúi dáy mba näúi Y/Δ B E A B E A B C A E ab 330 o Y/Y -11 x y z b c a b E ab c a Hçnh 2.9 Täø mba ba A X a x Y b y Z c z B C Φ A Φ A Φ A 6 naỡy ta thỏỳy kóỳt cỏỳu loợi theùp mba khọng õọỳi xổùng, truỷ giổợa ngừn hồn hai truỷ hai bón nón doỡng tổỡ hoùa cuớa ba pha cuợng khọng õọỳi xổùng : I oA = I oC (1,2 ữ 1,45)I oB 2.3.2. Nhổợng hióỷn tổồỹng xuỏỳt hióỷn khi tổỡ hoùa loợi theùp MBA Xeùt trổồỡng hồỹp : + MBA khọng taới (hỗnh 2.11). + Sồ cỏỳp õỷt vaỡo õióỷn aùp u hỗnh sin. Hỗnh 2.11 Sồ õọử nguyón lyù cuớa mba mọỹt pha u i o X a x A 1. Mba mọỹt pha ióỷn aùp u coù daỷng : tsi n U u m = Boớ qua õióỷn aùp rồi trón dỏy quỏỳn, ta coù : d t d Weu == Tổỡ thọng trong loợi theùp coù daỷng : ) / t sin( m 2 = Khọng xeùt tọứn hao trong loợi theùp : Khi khọng xeùt õóỳn tọứn hao trong loợi theùp thỗ doỡng i o i ox , nghộa laỡ doỡng tổỡ hoùa gỏửn bũng doỡng õióỷn phaớn khaùng. Ta coù quan hóỷ = f(i o ) cuợng chờnh laỡ quan hóỷ B = f(H). Tổỡ quan hóỷ = f(i o ) vaỡ = f(t) ta veợ õổồỹc i o = f(t). Tổỡ hỗnh 2.12, ta thỏỳy : + Tổỡ thọng (t) coù daỷng hỗnh sin + Doỡng õióỷn i o (t) coù daỷng nhoỹn dỏửu (k 0 sin) + (t) vaỡ i o (t) truỡng pha nhau Doỡng i o (t) khọng sin, ta phỏn tờch thaỡnh tọứng soùng hỗnh sin : i o (t) = i o1 + i o3 + i o5 + i o7 + i o i o t i o (t) (t) (i o ) 0 Hỗnh 2.12 Doỡng tổỡ hoùa 7 + i o1 l sọng cå bn (sọng báûc 1) + i o3,5,7 l cạc sọng báûc cao. Sọng báûc 5 tråí lãn cọ biãn âäü nh, ta b qua. Nhỉ váûy chênh dng âiãûn báûc ba i o3 lm dng i o cọ dảng nhn âáưu. Thỉûc cháút dng i o cọ dảng nhn âáưu l do hiãûn tỉåüng bo ha trong li thẹp. • Cọ kãø âãún täøn hao trong li thẹp : Khi cọ xẹt âãún täøn hao trong li thẹp, quan hãû Φ = f(i o ) cng chênh l quan hãû âỉåìng cong tỉì trãù B = f(H). Tỉì quan hãû Φ = f(i o ) v Φ = f(t) ta dng phỉång phạp v âãø tçm âỉåüc quan hãû i o = f(t) nhỉ trãn hçnh 2.13. Tỉì hçnh 2.13, ta tháúy : + Tỉì thäng Φ(t) cọ dảng hçnh sin + Dng âiãûn i o (t) cọ dảng nhn dáưu (k 0 sin) + i o (t) vỉåüt trỉåïc Φ(t) mäüt gọc α. Gọc α nh hay låïn phủ thüc vo mỉïc âäü trãù ca B = f(H), nghéa l phủ thüc vo âỉåìng cong tỉì trãù vç thãú gọc α gi l gọc täøn hao tỉì trãù. Hçnh 2.14 biãøu diãùn vectå dng âiãûn v tỉì thäng khi cọ kãø âãún täøn hao trong li thẹp. Vç dng âiãûn i o I & m Φ & o khäng sin nãn ta chè v gáưn âụng våïi thnh pháưn báûc 1. Ta tháúy dng âiãûn khäng ti I o gäưm hai thnh pháưn : + I ox : thnh pháưn dng âiãûn phn khạng âãø tỉì họa li thẹp. + I or : thnh pháưn dng âiãûn tạc dủng, vng gọc våïi Φ, nãn : 22 oxoro III += (2.1) Thỉûc tãú I or < 10%I o , nghéa l gọc α thỉåìng ráút bẹ, nãn dng âiãûn I or khäng nh hỉåíng máúy âãún dng âiãûn tỉì hoạ v ta coi nhỉ I ox ≈ I o . Hçnh 2.14 Âäư thë vectå dng I o α I & or I & ox I & E & U & Φ & Φ Φ Φ i o (t) t α i o i o Hçnh 2.13 Dng tỉì họa khi cọ täøn hao 8 2. Mba ba pha Khi mba khäng ti v xẹt tỉìng pha thç dng âiãûn báûc ba trong cạc pha : t sinIi moAo ω = 3 33 (2.2a) tsinI)t(sinIi mo o moBo ω=−ω= 31203 333 (2.2b) tsinI)t(sinIi mo o moCo ω=−ω= 32403 333 (2.2c) Tỉì cạc phỉång trçnh trãn ta tháúy, ba pha trng nhau vãư thåìi gian, nghéa l åí mi thåìi âiãøm chiãưu dng âiãûn báûc ba trong cạc pha hồûc hỉåïng tỉì âáưu âãún cúi hồûc hỉåïng tỉì cúi âãún âáưu, tỉïc l ln ln täưn tải. α) Trỉåìng håüp mba näúi Y/Y Så cáúp âáúu Y nãn dng i o3 khäng täưn tải, dng i o s cọ dảng sin v tỉì thäng Φ do nọ sinh ra s cọ dảng vảt âáưu. Ta phán têch tỉì thäng Φ trong li thẹp thnh sọng cå bn v sọng báûc cao : + Φ + Φ + Φ + Φ=Φ 7531 Cạc sọng Φ 5,7 nh, ta b qua, chè xẹt Φ 1 v Φ 3 . Trỉåìng håüp täø mba ba pha : (Mba ba pha5 trủ) Φ 1 Loải ny mảch tỉì riãng, nãn Φ 3 täưn tải v khẹp mảch qua li thẹp, do váûy Φ 3 tỉång âäúi låïn, sââ e 3 do nọ sinh ra cng låïn theo (E 3f = (45- 60)% E 1f ) lm cho sââ pha tàng lãn. Cn sââ U d khäng cọ thnh pháưn e 3 . Φ Φ 3 e=e +e Hải: + Chc thng cạch âiãûn dáy qún + Hỉ thiãút bë âo lỉåìng. + nh hỉåíng âỉåìng dáy thäng tin 1 3 e 1 e 3 Φ 3A Φ 3B Φ 3C Hçnh 2.15 Tỉì thäng v sââ trong täø mba ba pha näúi Y/Y 9 Mba ba pha ba trủ : Hçnh 2.16 Tỉì thäng báûc ba trong li thẹp mba näúi Y/Y Hãû thäúng mảch tỉì chung, nãn Φ 3 cng chiãưu (hçnh 2.16). ÅÍ mi thåìi âiãøm tỉì thäng Φ 3 khäng khẹp mảch qua mảch tỉì trủ m bë âáøy ra ngoi, v khẹp mảch qua mäi trỉåìng cọ tỉì tråí låïn, nãn Φ 3 khäng låïn làõm, nhỉ váûy xem tỉì thäng trong mảch tỉì l sin, v sââ cm ỉïng ra E f s sin. Chụ : Φ 3 khẹp mảch qua gäng v vạch thng lm tàng täøn hao nãn hiãûu sút ca mạy gim. β) Trỉåìng håüp mba näúi Δ /Y Dáy qún så cáúp näúi Δ nãn dng i o3 s khẹp kên trong tam giạc, vç váûy dng i o s cọ dảng nhn âáưu. Giäúng mba mäüt pha. γ) Trỉåìng håüp mba näúi Y/Δ i 03 i 23 i 23 i 23 23 I & Y3 Φ & Δ Φ 23 & 23 E & nh 3 Φ & Hçnh 2.17 Mba näúi Y/Δ Dáy qún så cáúp âáúu Y nãn dng i o3 khäng täưn tải, dng i o s cọ dảng sin v tỉì thäng Φ do nọ sinh ra s cọ dảng vảt âáưu. Kãút lûn giäúng trỉåìng håüp α. Thnh pháưn tỉì thäng báûc ba Φ cm ỉïng trong dáy qún thỉï cáúp sââ e 3 23 , do dáy qún thỉï 10 nọỳi nón sinh ra doỡng i 23 chaỷy trong dỏy quỏỳn, doỡng õióỷn nỏửy sinh ra trong loợi theùp tổỡ thọng 23 vaỡ ta coù tổỡ thọng tọứng bỏỷc ba , nón aớnh hổồớng naỡy khọng õaùng kóứ (hỗnh 2.17). 0 233 + && Y ] R R ^ . thuọỹc tọứ nọỳi dỏy 11 vaỡ kyù hióỷu laỡ Y / -1 1. óứ nguyón dỏy quỏỳn sồ, dởch kờ hióỷu dỏy quỏỳn thổù a b, b c, c a thỗ ta coù tọứ õỏỳu dỏy Y /-3 , dởch tióỳp. tọứ nọỳi dỏy 12 vaỡ kyù hióỷu laỡ Y/Y -1 2 hay Y/Y-0. óứ nguyón dỏy quỏỳn sồ, dởch kyù hióỷu dỏy quỏỳn thổù ab, bc, ca ta coù tọứ õỏỳu dỏy Y/Y-4, dởch tióỳp