Giáo trình Điện kỹ thuật (Nghề: Vẽ và thiết kế trên máy tính - Cao đẳng): Phần 1 - Trường CĐ nghề Việt Nam - Hàn Quốc thành phố Hà Nội

(NB) Giáo trình Điện kỹ thuật với mục tiêu giúp các bạn có thể giải thích được các định luật cơ bản của kỹ thuật điện; Xác định được phương pháp đo các đại lượng điện; Phân tích và giải được các bài toán trong mạch điện. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung giáo trình phần 1 dưới đây.

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HÀ NỘI TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ VIỆT NAM - HÀN QUỐC THÀNH PHỐ HÀ NỘI NGUYỄN VĂN SÁU (Chủ biên) NGUYỄN THỊ NGUYỆT - LƯU HUY HẠNH GIÁO TRÌNH ĐIỆN KỸ THUẬT Nghề: Vẽ thiết kế máy tính Trình độ: Cao đẳng (Lưu hành nội bộ) Hà Nội - Năm 2021 LỜI GIỚI THIỆU Việc trang bị cho sinh viên nghề cắt gọt kim loại kiến thức kỹ thuật điện điều tất yếu, nhằm tăng cường trang bị đa dạng kiến thức để đáp ứng nhu cầu đòi hỏi doanh nghiệp tương lai Với ý đồ xây dựng giáo trình Điện kỹ thuật với nội dung Giáo trình biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, bổ sung nhiều kiến thức biên soạn theo quan điểm mở Tuy chúng tối cố gắng biên soạn, giáo trình khơng tránh khỏi khiếm khuyết Nhưng với tinh thần cố gắng nỗ lực để đưa giáo trình đến với sinh viên nhà trường, giúp em có thêm nguồn tài liệu quý giá để trình học em thuận lợi Địa đóng góp khoa Cơ khí, Trường Cao Đẳng Nghề Việt Nam – Hàn Quốc TP Hà Nội, Đường Uy Nỗ – Đông Anh – Hà Nội Hà Nội, ngày tháng Nhóm biên soạn năm 2021 MỤC LỤC LỜI GIỚI THIỆU MỤC LỤC Chương Khái niệm mạch điện 1.1 Mạch điện phần tử mạch điện 1.2 Mô hình mạch điện phân loại, chế độ làm việc mạch điện 10 1.3 Định luật Ôm 14 1.4 Định luật Kiếc hốp 15 1.5 Giải mạch điện chiều 16 Chương Từ trường-Các tượng cảm ứng điện từ 22 2.1 Khái niệm từ trường 22 2.2 Từ trường dòng điện 23 2.3 Các đại lượng đặc trưng từ trường 25 2.4 Lực điện từ 27 2.5 Hiện tượng cảm ứng điện từ 29 Chương Mạch điện xoay chiều hình sin pha 32 3.1 Dịng điện xoay chiều hình sin 32 3.2 Biểu diễn đại lượng xoay chiều dạng đồ thị vectơ 37 3.3 Mạch xoay chiều trở 39 3.4 Dòng điện xoay chiều nhánh cảm 40 3.5 Dòng điện xoay chiều nhánh điện dung 42 3.6 Dòng điện xoay chiều nhánh R – L – C nối tiếp 43 3.7 Hệ số công suất 46 Chương Mạch điện xoay chiều pha 50 4.1 Hệ thống ba pha 50 4.2 Mạch ba pha nối hình 52 4.3 Mạch ba pha nối hình tam giác 55 4.4 Công suất mạch ba pha 60 Chương Đo lường điện 63 5.1 Khái niệm 63 5.2 Đo dòng điện – điện áp 67 5.3 Đo điện trở 68 5.4 Đo điện – đo công suất 70 Chương Máy biến áp 80 6.1 Khái niệm chung 80 6.2 Cấu tạo – Nguyên lý làm việc máy biến áp 82 6.3 Máy biến áp ba pha 85 6.4 Các máy biến áp đặc biệt 88 Chương Máy điện không đồng 93 7.1 Khái niệm chung cấu tạo 93 7.2 Nguyên lý hoạt động động không động ba pha 96 7.3 Mở máy động không đồng ba pha 102 7.4 Động không đồng pha 105 Chương Máy điện chiều 111 8.1 Cấu tạo – nguyên lý làm việc máy điện chiều 111 Chương Khí cụ điện 118 9.1 Cầu chì 118 9.2 Cầu dao 122 9.3 Công tắc, nút nhấn 124 9.4 Áptômát 129 9.5 Rơle nhiệt 132 TÀI LIỆU THAM KHẢO 135 GIÁO TRÌNH MƠN HỌC Tên mơn học 11: Điện kỹ thuật Mã số môn học: MH 11 Thời gian môn học: 30 (LT: 20 giờ; BT: 07 giờ; KT: 03 giờ) I.VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT MƠN HỌC - Vị trí: + Mơn học Điện kỹ thuật học học kỳ II năm thứ - Tính chất + Mơn học Kỹ thuật điện thuộc mơ đun kỹ thuật sở, đóng vai trị quan trọng q trình đào tạo cao đẳng nghề nói chung Cao đẳng nghề vẽ thiết kế máy tính nói riêng + Mơn học Kỹ thuật điện tảng để sinh viên dễ dàng tiếp thu kiến thức môn học khác chuyên ngành II MỤC TIÊU MƠN HỌC - Kiến thức: + Trình bày mơ hình mạch, mơ hình tốn hệ thống mạch điện, loại máy điện – khí cụ điện; + Giải thích định luật kỹ thuật điện; + Xác định phương pháp đo đại lượng điện; + Phân tích giải toán mạch điện - Kỹ năng: + Tính tốn thơng số hệ thống điện + Thiết kế mạch điều khiển động đơn giản - Năng lực tự chủ trách nhiệm: + Sử dụng thiết bị điện an toàn; rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động tích cực sáng tạo học tập III NỘI DUNG MÔN HỌC Nội dung tổng quát phân phối thời gian Thời gian S TT Tên chương, mục Thực hành, thí Tổng Lý Kiểm nghiệm, thảo số thuyết tra luận, tập I Chương 1: Khái niệm mạch điện Mạch điện phần tử mạch Định luật Ohm Định luật Kirchh off Giải mạch điện chiều Bài tập 03 02 01 II Chương 2: Từ trường – Các tượng cảm ứng điện từ Khái niệm từ trường Từ trường dòng điện Các đại lượng đặc trưng từ trường Lực điện từ Hiện tượng cảm ứng điện từ Sức điện động cảm ứng dây dẫn thẳng chuyển động cắt ngang từ trường Hiện tượng tự cảm 04 04 III Chương 3: Mạch điện xoay chiều hình sin pha Dịng điện xoay chiều hình sin Biểu diễn đại lượng xoay chiều dạng đồ thị Mạch xoay chiều trở 04 02 02 Mạch xoay chiều cảm Mạch xoay chiều dung Mạch xoay chiều có R-L-C nối tiếp Hệ số công suất Bài tập IV Chương 4: Mạch điện xoay chiều pha Hệ thống điện pha Mạch pha nối hình Mạch pha nối hình tam giác Cơng suất mạch pha Bài tập Kiểm tra 04 02 01 01 V Chương 5: Đo lường điện Khái niệm Đo dòng điện – điện áp Đo điện trở Đo điện – đo công suất 02 02 0 VI Chương 6: Máy biến áp Khái niệm chung Cấu tạo, nguyên lý làm việc máy biến áp Máy biến áp pha Các máy biến áp đặc biệt 03 02 01 VII Chương 7: Máy điện không đồng Khái niệm chung cấu tạo 04 02 01 01 Nguyên lý hoạt động động không động ba pha Mở máy động không đồng ba pha Điều chỉnh tốc độ động không đồng ba pha Động không đồng pha Bài tập Kiểm tra VIII Chương 8: Máy điện chiều Cấu tạo – nguyên lý làm việc máy điện chiều Phân loại máy điện 02 02 0 04 02 02 30 20 07 03 chiều IX Chương 9: Khí cụ điện – mạch máy Cấu tạo - công dụng Lựa chọn sồ khí cụ điện hạ áp Mạch máy cơng nghiệp Bài tập Cộng Chương Khái niệm mạch điện 1.1 Mạch điện phần tử mạch điện 1.1.1 Định nghĩa mạch điện Mạch điện tập hợp thiết bị điện nối với dây dẫn (phần tử dẫn) tạo thành vịng kín dịng điện chạy qua Mạch điện thường gồm phần tử sau: nguồn điện, phụ tải (tải), dây dẫn Hình 1.1 Hình 1.1.Nút vòng mạch điện 1.1.2 Các phần tử mạch điện a Nguồn điện Nguồn điện thiết bị phát điện Về nguyên lý, nguồn điện thiết bị biến đổi dạng lượng năng, hóa năng, nhiệt thành điện Hình 1.2 Các dạng nguồn điện b Tải Tải thiết bị tiêu thụ điện biến đổi điện thành dạng lượng khác năng, nhiệt năng, quang v v hình 1.3 Hình 1.3: Các loại phụ tải điện c Dây dẫn Dây dẫn làm kim loại (đồng, nhôm ) dùng để truyền tải điện từ nguồn đến tải 1.1.3 Kết cấu mạch điện a Nhánh Nhánh đoạn mạch gồm phần tử ghép nối tiếp nhau, có dịng điện chạy qua Trên hình 1.1 có nhánh đánh số 1, 2, b Nút Nút điểm gặp từ ba nhánh trở lên Trên hình 1.1 có nút ký hiệu A, B c Vịng Vịng lối khép kín qua nhánh Mạch điện hình 1.1 tạo nên vòng ký hiệu a, b, c 1.1.4 Các đại lượng đặc trưng trình lượng mạch điện Để đặc trưng cho trình lượng cho nhánh phần tử mạch điện ta dùng hai đại lượng: dòng điện i điện áp u Cơng suất nhánh: p = u.i (1-1) a Dịng điện Dòng điện i trị số tốc độ biến thiên lượng điện tích q qua tiết diện ngang vật dẫn: i = dq/dt (1-2) Hình 1.4 Chiều dòng điện quy ước chiều chuyển động điện tích dương điện trường b Điện áp Hiệu điện (hiệu thế) hai điểm gọi điện áp Điện áp hai điểm A B: UAB = UA - UB (1-3) Chiều điện áp quy ước chiều từ điểm có điện cao đến điểm có điện thấp c.Chiều dương dịng điện điện áp Khi giải mạch điện, ta tùy ý vẽ chiều dịng điện điện áp Từ rút công suất Qc tụ điện Qc = -P(tgφ1 – tgφ) Mặt khác công suất Qc tụ điện tính : Qc = -UCIC = - U.U.ωC = - U2ωC So sánh (3-31) (3-32) ta tính điện dung C tụ điện là: C P ωU (tg   tg ) (3-26) (3-27) (3-28) CÂU HỎI ÔN TẬP Nêu khái niệm dịng điện xoay chiều hình sin? Các đại lượng đặc trưng dịng điện xoay chiều hình sin? Nêu định nghĩa biểu thức tính trị số hiệu dụng dịng điện hình sin? Quan hệ dòng áp mạch R- L- C nối tiếp nào, vẽ đồ thị véc tơ? Cho biết ý nghĩa hệ số công suất cosφ? Nêu phương pháp nâng cao hệ số cosφ tụ điện? Một s.đ.đ hình sin có biểu thức: e = 310.sin (314t + 450) Hãy xác định: Biên độ lượng hình sin đó? Tốc độ góc, chu kỳ tần số? Trị số hiệu dụng? Biểu diễn lượng hình sin đồ thị véc tơ? Mạch cuộn dây có điện trở R = 10, điện kháng X = 15,7 mắc vào mạch xoay chiều có tần số f = 50Hz, dòng qua cuộn dây I = 6A Tìm tổng trở, điện áp nguồn, điện cảm hệ số công suất mạch Cho mạch điện R, L, C nối tiếp hình vẽ biết: R = 3; L= 0,08mH; C= 150 F Điện áp nguồn U = 220V, tần số f = 50 Hz Tính dịng điện thành phần tam giác điện áp, tam giác công suất mạch điện vẽ đồ thị véc tơ 48 Hướng dẫn trả lời câu hỏi gợi ý tập Nêu khái niệm dịng điện xoay chiều hình sin? Các đại lượng đặc trưng dịng điện xoay chiều hình sin? + Dịng điện xoay chiều hình sin + Dịng điện xoay chiều + Các đại lượng đặc trưng Nêu định nghĩa biểu thức tính trị số hiệu dụng dịng điện hình sin? + Định nghĩa + Biểu thức Quan hệ dòng áp mạch R- L- C nối tiếp nào, vẽ đồ thị véc tơ? + Quan hệ dòng điện, điện áp U R = IR + Đồ thị véc tơ Cho biết ý nghĩa hệ số công suất cosφ? Nêu phương pháp nâng cao hệ số cosφ tụ điện? + Định nghĩa – ý nghĩa + Một số biện pháp nâng cao hệ số công suất ĐS: Emax= 310 (V);   314 (rad/s); T= 0,02 (s); f = 50 (Hz), E = 221,4 (V) ĐS: Z = 18,6 (); U = 111,7 (V); L = 0,05 (H); cosφ = 0,5 ĐS: I = 10,9 (A); U R = 32,7 (V); UL = 0,27 (V); U C = 218(V) P = 356,4 (W); Q = -2373,2 (Var); S = 2398 (Va) 49 Chương Mạch điện xoay chiều pha 4.1 Hệ thống ba pha 4.1.1 Khái niệm Ngày điện sử dụng công nghiệp dạng dịng điện sin ba pha Vì động điện ba pha có cấu tạo đơn giản đặc tính tốt động pha, việc truyền tải điện mạch điện ba pha tiết kiệm dây dẫn việc truyền tải điện dòng điện pha Mạch điện ba pha bao gồm nguồn điện ba pha, đường dây truyền tải phụ tải ba pha 4.1.2 Nguyên lý máy phát điện pha Để tạo nguồn điện ba pha, ta dùng máy phát điện đồng ba pha Cấu tạo máy phát điện đồng gồm: + Phần tĩnh (cịn gọi stato) gồm có lõi thép xẻ rãnh, rãnh đặt ba dây quấn AX, BY, CZ có số vịng dây lệch góc 2 khơng gian Hình 4.1 Mỗi dây quấn gọi pha Dây quấn AX gọi pha A, dây quấn BY gọi pha B, dây quấn CZ gọi pha C + Phần quay (còn gọi rôto) nam châm điện N – S (hình 4.1) Nguyên lý làm việc sau: Khi quay rôto, từ trường quét dây quấn stato cảm ứng vào dây quấn stato sức điện động sin biên độ, tần số lệch pha góc 2 Nếu chọn pha đầu sức điện động eA dây quấn AX khơng biểu thức tức thời sức điện động ba pha là: Sức điện động pha A: eA = Esint Sức điện động pha B: eB = Esin(t - (4.1a) 2 ) Sức điện động pha C: eC = Esin(t – 2 )= 50 Esin(t + 2 ) (4.1c) (4.1b) 4.1.3 Đồ thị hình Sin – đồ thị vectơ Hình 4.2a vẽ trị số tức thời sức điện động ba pha, đồ thị véc tơ chúng hình 4.2b Hình 4.2 Nguồn điện gồm ba sđđ sin biên độ, tần số, lệch pha 2 gọi nguồn ba pha đối xứng Đối với nguồn đối xứng ta có: eA + eB + eC = Hoặc: (4.2) E A  EB  EC = (4.3) Nếu dây quấn AX, BY, CZ nguồn điện nối riêng rẽ với tải có tổng    trở pha Z A , Z B , Z C ta có hệ thống ba pha gồm ba mạch pha không liên hệ (hình 3.3) Mỗi mạch điện gọi pha mạch điện ba pha Hình 4.3 Sức điện động, điện áp, dòng điện pha nguồn (tải) gọi sđđ pha ký hiệu Ep; điện áp pha ký hiệu Up; dòng điện pha ký hiệu I p Mỗi pha có đầu cuối Thường quen ký hệu đầu pha A, B, C, cuối pha X, Y ,Z    Nếu tổng trở pha tải Z A  Z B  ZC ta có tải đối xứng Mạch điện ba pha gồm nguồn, tải đường dây đối xứng gọi mạch điện ba pha đối xứng Nếu không thoả mãn điều kiện nêu gọi mạch ba pha không đối xứng 51 Mạch ba pha khơng liên hệ (hình 3.3) thực tế dùng, cần tới dây dẫn khơng kinh tế Thường ba pha nguồn nối liền với nhau, ba pha tải nối liền với có đường dây ba pha nối nguồn với tải, dẫn điện từ nguồn đến tải Dòng điện chạy đường dây pha từ nguồn đến tải gọi dòng điện dây, ký hiệu Id, điện áp đường dây pha gọi điện áp dây, ký hiệu Ud Thông thường dùng hai cách nối: nối hình (Y) nối hình tam giác () 4.2 Mạch ba pha nối hình 4.2.1 Cách nối dây Mỗi pha nguồn (hoặc tải) có đầu cuối Thường quen ký hiệu đầu pha A, B,C , cuối pha X, Y,Z Muổn nối hình ta nối ba điổm cuối pha với tạo thành điểm trung tính (hình 4.4a) Đối với nguồn, ba điểm cuối X, Y, Z nối với thành điểm trung tính nguồn Đối vái tải, ba điểm cuối X’, Y’, Z’ nối với tạo thành trung tính tải Ba dây nối điểm đầu A, B, C nguồn với điểm đầu pha tải gọi ba dây pha Dây dẫn nối điểm trung tính nguồn tới điểm trung tính tải gọi dây trung tính Các quan hệ đại lượng dây pha đối xứng 4.2.2 Quan hệ đại lượng dây pha Hình 4.4 Dòng điện pha Ip dòng điện chạy pha nguồn (hoặc tải) Dòng điện dây Iđ chạy dây pha nối từ nguồn tới tải Các dịng điện ký hiệu hình 4.4 Nhìn vào mạch điện ta thấy quan hệ dòng điện dây dòng điện pha sau: Id = IP (4-4) Quan hệ điện áp dây điện áp pha 52 Điện áp pha Up điện áp điểm đầu điểm cuối pha (hoặc điểm đầu pha điểm trung tính, dây pha dây trung tính) Điện áp dây Ud điện áp điểm đầu pha (hoặc điện áp dây pha), ví dụ điện áp dây UAB (giữa pha A pha B), UBC (giữa pha B pha C), UCA (giữa pha c pha A) Theo định nghĩa điện áp dây ta có: UAB = UA - UB (4-5a) UBC = UB – UC (4-5b) UCA = UC – UA (4-5c) Để vẽ đồ thị vectơ điện áp dây, trước hết vẽ đồ thị vectơ điện áp pha UA, UB, UC, sau dựa vào cơng thức (4 -2) vẽ đồ thị vectơ điện áp dây hình 4.4b 4.5 Xét tam giác OAB (hình 4.4b) AB = 2AH = 2Oacos30° = 2OA = OA Ud = UP AB điện áp dây Ud OA điện áp pha Up Từ đồ thị vectơ, ta thấy: Khi điện áp pha đối xứng, điện áp dây đối xứng Về trị số hiệu dụng: Ud = UP Hình 4.5 (4-6) Về pha : điện áp dây vượt truớc điện áp pha tương ứng góc 30° (UAB vượt trước UA góc 30°, UBC vượt trước UB góc 30°, UCA vượt trước UC góc 30°) Khi tải đối xứng I A , I B , I C tạo thành hình đối xứng, dịng điện dây trung tính khơng: I0  I A  I B  IC  Trong trường hợp khơng cần dây trung tính, ta có mạch ba pha ba Động điện ba pha tải đối xứng, cần đưa ba dây pha đến động ba pha 53 Khi tải pha khơng đối xứng, ví dụ tải sinh hoạt khu tập thể, gia đình dây trung tính có dịng điện I0 bằng: I0  I A  I B  IC Ví dụ: Một nguồn điện ba pha đối xứng nối hình sao, điện áp pha nguồn Upn = 220 V Nguồn cung cấp điện cho tải R ba pha đối xứng (hình 4.6a) Biết dịng điện dây Id =10A Tính điện áp dây Ud , điện áp pha tải, dòng điện pha tải nguồn Vẽ đồ thị vectơ Lời giải: Nguồn nối hình sao, áp dụng cơng thức (4-6) điện áp dây là: Ud= UP = 220 = 380 V Tải nối hình sao, biết UP = 380V, theo cồng thức (4-6) điện áp pha tải là: UP  U d  380  220V Hình 4.6 Nguồn nối sao, tải nối sao, áp dụng cơng thức (4-4) Dịng điện pha nguồn Ipn = Id = 10A Dòng điện pha tải: Ipt = Id = 10A Vì tải điện trở R, điện áp pha tải trùng pha với dòng điện pha tải Ipt (hình 4.6b) 4.2.3 Phương pháp tính mạch ba pha nối hình đối xứng Đối mạch điện ba pha đối xứng, dòng điện, (điện áp) pha có trị số lệch pha góc 2 giải mạch điện đối xứng, ta tách pha để dễ tính 54 4.2.3.1 Khi không xét tổng trở đường dây pha I A d = IP PU d B Z P UP φ Z IP O Z ’ P b Hình 4.7 a Điện áp đặt lên ) pha là: C Up  d Tổng trở pha tải là: z p  R 2P  X2P ) U Rp, Xp điện trở điện kháng pha tải U U d Dòng điện pha tải: I P  P  ZP R2  X P P Góc lệch pha φ điện áp pha dịng điện pha: tg  XP RP Vì tải nối hình nên dịng điện dây dịng điện pha: Id = Ip Đồ thị véc tơ vẽ hình 4.7 4.2.3.2 Khi xét tổng trở đường dây pha Hình 4.8 Cách tính tốn tương tự, phải gộp tổng trở đường dây với tổng trở pha tải để tính dịng điện pha dây Id  I p  U d (R d  R p )  (X d  X p ) 4.3 Mạch ba pha nối hình tam giác 4.3.1 Cách nối dây Muốn nối hình tam giác, ta lấy đầu pha nối với cuối pha Ví dụ A nối với Z; B nối với X; C nối với Y Cách nối tam giác khơng có dây trung tính 55 Hình 4.9 4.3.2 Quan hệ đại lượng dây pha Khi giải mạch điện nối tam giác ta thường quy ước: chiều dương dòng điện pha Ip nguồn ngược chiều quay kim đồng hồ, chiều dương dòng điện pha tải chiều quay kim đồng hồ (hình 4.9) Các đại lượng dây pha ký hiệu hình 4.9a Quan hệ điện áp dây điện áp pha Nhìn vào mạch điện nối tam giác ta thấy: Ud = Up (4-7) Quan hệ dòng điện vả đàng điện pha Áp dụng định luật Kiêcshơp nút, ta có Tại nút A: I A  I AB  I CA (4-8a) Tại nút B: I B  I BC  I CA (4-8b) Tại nút C: I C  I CA  I BC (4-8c) Dòng điện IA, IB, IC chạy dây pha từ nguồn đến tải dòng điện dây Id Dòng điện I AB , I BC , ICA chạy pha dòng điện pha, lệch pha với điện áp U AB , U BC , U CA góc φ (hình 4.8b) Để vẽ đòng điện dây IA, IB, Ic, ta dựa vào phuơng trình (4 – 7) Vectơ IAB cộng với vectơ (-ICA) ta có vectơ IA; Q trình tương tự ta vẽ IB, IC Đồ thị vectơ dòng điện pha IAB, IBC, ICA dòng điện dây IA, IB, IC vẽ hình 4.9b Xét tam giác OEF: OF  2OE  3OE I d  3I P 56 OF dòng điện dây Id OE dòng diện pha IP Từ đồ thị vectơ ta thấy : Khi dịng điện pha đối xứng dịng điện dây đối xứng 4.3.2.1 Về trị số hiệu dụng: I d  3I P (4-8) Về pha : dòng điện dây chậm sau dịng điện pha tương ứng góc 30° (I A chậm pha IAB góc 30°; IB chậm pha IBC góc 30°; IC chậm pha ICA góc 30°) Ví dụ: Một mạch điện ba pha, nguồn điện nối sao, tải nối hình tam giác Biết điện áp pha nguồn Upn = 2kV, dòng điện pha nguồn Ipn = 20 A Hãy vẽ sơ đồ nối dây mạch ba pha sơ đồ ghi rõ đại lượng pha dây Hãy xác định đòng điện pha điện áp pha tải Ipt, Upt Lời giải : Sơ đồ nối dây mạch điện vẽ hình 4.10 Hình 4.10 b Vì nguồn nối hình sao, nên dòng điện dây dòng điện pha Id = Ipn = 20A Điện áp dây lần điện áp pha nguồn Ud = Upn = = 3,464 kV Vì tải nối hình tam giác, nên điện áp pha tải Upt điện áp dây Upt = Ud = 3,464 kV Dòng điện pha tải nhỏ dòng điện dây lần Ipt = I pt  I d 20   11,547A 3 57 4.3.3 Phương pháp tính mạch ba pha nối tam giác đối xứng 4.3.3.1 Khi không xét tổng trở đường dây Hình 4.11 Điện áp pha tải điện áp dây (hình 4.11a) Up = Ud Dịng điện pha tải: Ip  Dòng điện dây: Up Ud  Zp R 2p  X 2p Id = (4-9) Ip Góc lệch pha φ điện áp pha dòng điện pha tương ứng: Xp tg  Rp Đồ thị véc tơ hình 3.11b 4.3.3.2 Khi xét tổng trở đường dây Hình 4.12 Ta phải biến đổi tương đương từ tam giác sang hình 58 Tổng trở đấu tam giác: ZY( )  R 2p  X 2p Biến đổi sang hình sao: R  X  Zp(Y)   p    p      2 Sau giải xét Dịng điện dây là: Id  Ud   R d   Rp   X    X  p    d  Dòng điện pha phụ tải lúc nối tam giác là: Ip  (4-10) Id Ví dụ: Một phụ tải pha đối xứng có điện trở pha 18, điện kháng pha 15 nối tam giác đặt vào nguồn pha đối xứng có điện áp dây 380V qua đường dây có điện trở điện kháng Xác định dòng điện qua phụ tải công suất tác dụng, công suất phản kháng phụ tải Lời giải: Biến đổi tương đương từ tam giác sang hình ta có: 2 R  X  Zp(Y)   p    p   62  52  7,8Ω     Dòng điện dây là: Id   Ud R  X     R d  p    X d  p      380 6  22  5  12  22A Dòng điện pha tải là: Ip  Id 22   12,7A 1,73 Công suất tác dụng phụ tải: P = 3RpIp2 = 3.18.12,72 = 8712 (W) Công suất phản kháng phụ tải: Q = 3XpIp2 = 3.15.12,72 = 7260 (Var) 59 4.4 Công suất mạch ba pha 4.4.1 Công suất tác dụng P Công suất tác dụng P mạch ba pha tổng công suất tác dụng pha cộng lại Gọi PA, PB, Pc tương ứng công suất tác dụng pha A, B, C ta có: P = PA + PB +Pc = UA IA cosφA + UBIBcosφB + UCIC cosφC Khi ba pha đối xứng Điện áp pha : UA = UB = UC = Up Dòng điện pha : IA =IB = IC = Ip Hệ số công suất: cosφA = cosφB = cosφC = cosφ Ta có: P = 3UpIpcosφ hoặc: (4-11) P = 3RPI2P (4-12) Trong Rp điện trở pha tải Thay đại lượng pha đại lượng dây : Đối với cách nối hình : IP = Id; U P  Ud Id ; UP = Ud vào cơng thức (4-11) ta có biểu thức công suất viết theo đại lượng dây, áp dụng cho trường hợp hình hình tam giác đối xứng: P = UdIdcosφ (4-13) Đối với cách nối hình tam giác : I P  Trong φ – góc lệch pha điện áp pha dịng điện pha tương ứng cos  R P R2  X P P 4.4.2 Công suất phản kháng Q Công suất phản kháng Q ba pha tổng công suất phản kháng pha cộng lại: Q = QA + QB + QC = UAIAsinφA+ UBIBsinφB + UCICsinφC Khi mạch đối xứng ta có : Q = 3UpIpsinφ (4-14) Q = 3XpI2p (4-15) Trong : Xp – điện kháng pha tải Nếu tính theo đại lượng dây: Q= 60 UdIdsinφ (4-16) 4.4.3 Công suất biểu kiến mạch pha đối xứng S = 3UPIP S = UdId S = 3ZPI2P (4-17) (4-18) (4-19) CÂU HỎI ÔN TẬP Nêu khái niệm mạch điện ba pha? Nguyên tắc tạo s.đ.đ ba pha? Thế nguồn điện ba pha đối xứng? Phụ tải ba pha đối xứng? Mạch điện ba pha đối xứng? Trình bày quan hệ đại lượng dây đại lượng pha mạch ba pha đối xứng trường hợp mạch nối hình sao? Trình bày quan hệ đại lượng dây đại lượng pha mạch ba pha đối xứng trường hợp mạch nối tam giác? Trình bày vê cơng suất mạch điện ba pha? Động ba pha đấu sao, nối vào lưới điện có Ud = 380V tiêu thụ công suất P = 10kW, cosφ = 0,8 Xác định dòng điện động cơ? Động ba pha nối tam giác, đặt vào lưới điện ba pha có Ud = 220V, tiêu thụ cơng suất P =5,28kW, Xác định dòng điện pha dây? (Biết cosφ = 0,8 ) Phụ tải ba pha đối xứng, điện trở pha R = 16Ω, X = 12Ω nối hình đặt vào điện áp ba pha đối xứng có Ud = 100V Xác định dịng điện qua phụ tải, công suất tác dụng, công suất phản kháng, công suất biểu kiến mạch tiêu thụ? Hệ số công suất cosφ phụ tải? Mạch điện ba pha đối xứng phụ tải nối hình có tổng trở ba pha gồm RP=7Ω, XP= 6Ω nối với nguồn qua đường dây có điện trở dây Rd= 1Ω Xác định dịng điện qua phụ tải, cơng suất tác dụng, công suất phản kháng, công suất biểu kiến mạch tiêu thụ Biết điện áp dây nguồn tiêu thụ 220V Gợi ý trả lời câu hỏi hướng dẫn tập Nêu khái niệm mạch điện ba pha? Nguyên tắc tạo s.đ.đ ba pha? + Khái niệm + Nguyên tắc tạo s.đ.đ ba pha Thế nguồn điện ba pha đối xứng? Phụ tải ba pha đối xứng? Mạch điện ba pha đối xứng? 61 + Nguồn điện gồm sức điện động hình sin biên độ, tần số lệch pha góc 1200 nguồn điện ba pha đối xứng + Tổng trở pha tải giống hệt nhau, ta có phụ tải ba pha đối xứng + Mạch điện pha đối xứng Trình bày quan hệ đại lượng dây đại lượng pha mạch ba pha đối xứng trường hợp mạch nối hình sao? + Quan hệ điện áp dây điện áp pha - Điện áp pha Up - Điện áp dây Ud Ud = UP Trình bày quan hệ đại lượng dây đại lượng pha mạch ba pha đối xứng trường hợp mạch nối tam giác? + Quan hệ điện áp dây điện áp pha I d  3I P Ud = Up Trình bày vê cơng suất mạch điện ba pha? + Công suất tác dụng P P = 3UpIpcosφ P = 3RPI2P + Công suất phản kháng Q Q = 3UpIpsinφ Q = 3XpI2p Q= UdIdsinφ + Công suất biểu kiến mạch pha đối xứng S = 3UPIP S = UdId S = 3ZPI2P ĐS: Id = 19 (A); Ip = 11 (A) ĐS: Id = 17,6 (A); Ip = 10,3 (A) ĐS: Id = Ip = 2,94 (A); P = 414,89 (W); Q = 302,8 (Var) ; S = 493 (Va), cosφ = 0,8 ĐS: Id = Ip = 12,9 (A); P = 3494,6 (W); Q = 2995,4 (Var) ; S = 2992 (Va) 62 ... (R1, R2, Ro) thành RA, RB, Rc (hình 1. 23) RA  12 .6 R1 R   2Ω R1  R  R 12   18 RB  R1 R0  12 .18  6Ω R1  R2  R0 12   18 RC  R0 R2  18 .6  3Ω R1  R2  R0 12   18 Hình 1. 23 Điện. .. tính sau : 1 1    . R tđ R1 R Rn ( 1- 31) Khi có điện trở R1, R2 mắc song song điện trở tương đương chúng R tđ  R1 R R1  R ( 1- 32) Ví dụ: Tính dịng điện I mạch điện hình 1. 19 Hình 1. 19 Lời giải:... R4 = 2,2 + 1, 8 + = 10 (Ω) Dòng điện chạy mạch: I E 11 0   11 (A) R ab 10 1. 5.2 Biến đổi (Y) thành tam giác (Δ) ngược lại 1. 5.2 .1 Biến đổi thành tam giác Y → Δ Giả thiết có điện trở R1, R2, R3