Giáo trình Mạch điện (Nghề: Điện công nghiệp - Cao đẳng): Phần 2 - Trường CĐ nghề Việt Nam - Hàn Quốc thành phố Hà Nội

(NB) Giáo trình Mạch điện cung cấp cho người học những kiến thức như: Các khái niệm cơ bản về mạch điện; Mạch điện một chiều; Dòng điện xoay chiều hình sin; Mạch ba pha; Giải các mạch điện nâng cao. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung giáo trình phần 2 dưới đây.

Chương Dịng điện xoay chiều hình sin Mục tiêu: - Giải thích khái niệm mạch xoay chiều (AC) như: chu kỳ, tần số, pha, lệch pha, trị biên độ, trị hiệu dụng Phân biệt đặc điểm dòng điện chiều dòng điện xoay chiều - Biểu diễn lượng hình sin đồ thị vector, phương pháp biên độ phức - Tính tốn thơng số (tổng trở, dòng điện, điện áp ) mạch điện AC pha không phân nhánh phân nhánh; Giải toán cộng hưởng điện áp, cộng hưởng dịng điện - Phân tích ý nghĩa hệ số công suất phương pháp nâng cao hệ số cơng suất Tính tốn giá trị tụ bù ứng với hệ số công suất cho trước - Lắp ráp, đo đạc thông số mạch AC theo yêu cầu Nội dung chính: - Khái niệm dịng điện xoay chiều - Giải mạch điện xoay chiều không phân nhánh - Giải mạch xoay chiều phân nhánh 3.1 Khái niệm dòng điện xoay chiều 3.1.1 Dòng điện xoay chiều Trong kỹ thuật đời sống, dòng điện xoay chiều dùng rộng rãi có nhiều ưu điểm so với dòng điện chiều Dòng điện xoay chiều dễ dàng truyền tải xa, dễ dàng thay đổi điện áp nhờ máy biến áp Máy phát điện động điện xoay chiều làm việc tin cậy, vận hành đơn giản, số kinh tế - kỹ thuật cao Ngoài trường hợp cần thiết ta dễ dàng biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện chiều nhờ thiết bị nắn dòng Điện thường cung cấp cho thiết bị kỹ thuật dạng điện áp dịng điện hình sin, thường gọi điện áp dòng điện xoay chiều (AC: alternating current) Dòng điện xoay chiều dòng điện có chiều trị số thay đổi theo thời gian Dòng điện xoay chiều thường dòng điện biến đổi tuần hoàn (biến đổi chu kỳ) nghĩa sau khoảng thời gian định lặp trình biến thiên cũ 57 3.1.2 Chu kỳ tần số dòng điện xoay chiều Chu kỳ T khoảng thời gian ngắn để dòng điện lặp lại trị số chiều biên thiên Tần số f số chu kỳ dòng điện giây f = T Đơn vị tần số héc, ký hiệu Hz Nước ta phần lớn nước giới sản xuất dòng điện cơng nghiệp có tần số danh định 50Hz Mỹ, Nhật số nước Tây Âu sử dụng dòng điện cơng nghiệp có tần số 60 Hz Tần số góc  tốc độ biên thiên dịng điện hình sin, đơn vị rad/s Quan hệ tần số góc  tần số f là:  = 2f 3.1.3 Dịng điện xoay chiều hình sin Dịng điện xoay chiều hình sin dịng điện xoay chiều biến thiên theo quy luật hàm số sin Dòng điện xoay chiều hình sin dịng điện xoay chiều đơn giản nên sử dụng rộng rãi Từ khơng có ghi đặc nói dòng điện xoay chiều dòng diện xoay chiều hình sin - Dịng điện xoay chiều hình sin dòng điện xoay chiều biến thiên theo quy luật hàm số sin Dịng điện xoay chiều hình sin dòng điện xoay chiều đơn giản nên sử dụng rộng rãi Từ khơng có ghi đặc nói dịng điện xoay chiều dịng diện xoay chiều hình sin Cách tạo dịng điện xoay chiều hình sin Ứng dụng tượng cảm ứng điện từ Dịng điện xoay chiều hình sin tạo máy phát điện xoay chiều pha ba pha a) Cấu tạo Về nguyên tắc, máy phát điện xoay chiều pha gồm có hệ thống cực từ (phần cảm) đứng yên gọi phần tĩnh hay stato dây (phần ứng) đặt lõi thép chuyển động quay cắt từ trường cực từ gọi phần quay hay roto 58 Ta xét máy phát điện xoay chiều pha đơn giản có : - Phần cảm (sinh từ trường) cực từ N - S - Phần ứng khung dây Hình 3.1 Nguyên tắc cấu tạo máy phát điện pha b) Nguyên lý làm việc - Hệ thống cực từ chế tạo cho trị số từ cảm B phân bố theo quy luật hình sin mặt cực khe hở roto stato (gọi khe hở khơng khí), nghĩa khung dây vị trí khe hở, từ cảm vị trí có giá trị: B = Bmax.sin  Trong đó: Mmax: trị số cực đại từ cảm : góc mặt phẳng trung tính oo' mặt phẳng khung dây - Khi máy phát điện làm việc, roto mang khung dây quay với vận tốc góc  (rad/s), cạnh khung dây nằm mặt roto quay với tốc độ v, theo phương vng góc với đường sức từ cảm ứng sức điện động: ed = B.v.l Giả sử thời điểm ban đầu (t = 0) khung dây nằm mặt phẳng trung tính, thời điểm t khung dây vị trí  = .t đó: B = Bmax.sin = Bmax sint Thay vào biểu thức sức điện động ed: ed = B.v.l = Bmax.v.l.sint 59 Vì khung dây có hai cạnh nằm mặt phẳng roto có hai sđđ cảm ứng chiều mạch vòng (xác định chiều sđđ cảm ứng theo quy tắc bàn tay phải khung dây) nên vịng khung dây có sđđ: ev = 2.ed = 2.Bmax.v.l.sint = Emax.sint đây, Emax = 2.Bmax.v.l biên độ sđđ Như hai đầu khung dây ta lấy sđđ biến thiên theo quy luật hình sin thời gian Tốc độ roto thường biểu thị n (vịng/phút) Ở máy điện có hai cực N -S (tức có đơi cực), roto quay hết vòng sđđ thực chu kỳ máy có 2p cực tức máy có p đơi cực (p gọi số đơi cực), thực p chu kì Trong phút (hay 60 giây) roto quay n vòng sđđ thực p.n chu kì Như tần số sđđ là: f = p.n/60 3.1.4 Các đại lượng đặc trưng a Trị số tức thời (kí hiệu: i, u, e ) Trị số tức thời trị số ứng với thời điểm t Trong biểu thức i = Imax.sin(t+i) trị số tức thời phụ thuộc vào biên độ Imax góc pha (t+i) b Trị số biên độ (kí hiệu Imax, Umax, Emax ) Trị số biên độ trị số lớn mà lượng hình sin đạt trình biến thiên Biên độ Imax trị số cực đại, nói lên dịng điện lớn hay nhỏ c Trị số hiệu dụng dòng điện hình sin Trị số tức thời đặc trưng cho tác dụng lượng hình sin thời điểm Để đặc trưng cho tác dụng trung bình lượng hình sin chu kì mặt lượng, người ta đưa vào khái niệm trị số hiệu dụng lượng xoay chiều Định nghĩa: "Trị số hiệu dụng dòng điện xoay chiều giá trị tương đương với dòng điện chiều chúng qua điện trở thời gian chu kì toả lượng (dưới dạng nhiệt) Trị số hiệu dụng kí hiệu chữ in hoa: I, U, E Ta biết khoảng thời gian ngắn dt, dòng điện i qua điện trở R toả lượng là: dW = i2.R.dt Trong chu kì, dịng điện i toả nhiệt lượng là: 60 W= T T 0  dW   i R.dt Năng lượng lượng dòng điện chiều toả điện trở T R chu kì: W=  dW  I R.T T Suy ra: I = i dt T 0 thay biểu thức i = I max.sin t, T ta có: I= I max sin t.dt   T Vậy: T  sin t.dt T T  sin t.dt   I=  cos 2t 1 T T dt   dt   cos 2t.dt    20 20 2 T Tính tích phân: I max T T I max T I   max T 2 Tương tự ta có trị số hiệu dụng điện áp sức điện động là: U max U=  0.707.U max E max , E=  0.707.E max Nhận xét: Trị số hiệu dụng lượng hình sin trị số cực đại chia cho 3.1.5 Pha lệch pha Góc pha (t + i) nói lên trạng thái dòng điện thời điểm t, thời điểm t=0 góc pha dịng điện i , i gọi góc pha ban đầu (hoặc gọi ngắn gọn pha đầu) dịng điện Góc pha đầu  phụ thuộc vào thời điểm chọn làm gốc thời gian (thời điểm t=0) Ở xét biểu thức trị số tức thời dòng điện i = Imaxsin(t + i) Một cách tương tự, ta có biểu thức trị số tức thời điện áp u = Umaxsin((t + u) 61 Trong Umax, u - biên độ, pha đầu điện áp Điện áp dòng điện biến thiên tần số, song phụ thuộc vào tính chất mạch điện, góc pha chúng khơng trùng nhau, người ta gọi chúng có lệch pha Góc  thường dùng để ký hiệu góc lệch pha điện áp dịng điện  = u - i Khi  > : điện áp vượt trước dòng điện (hoặc dòng điện chậm sau điện áp)  < : điện áp chậm sau dòng điện (hoặc dòng điện vượt trước điện áp)  = : điện áp trùng pha với dòng điện 3.1.6 Biểu diễn lượng hình sin đồ thị véc-tơ a) Nguyên tắc biểu diễn lượng hình sin dạng vectơ Ta biết hàm số sin tung độ điểm cuối bán kính vectơ đường trịn lượng giác cho bán kính quay quanh gốc toạ độ với tốc độ góc khơng đổi Giả sử đường trịn lượng giác ta lấy bán kính vectơ OM, có độ dài biên độ lượng hình sin theo tỉ lệ xích chọn (ví dụ: OM = Emax) Bán kính vectơ làm với trục hồnh góc góc pha đầu (ví dụ: e) Cho bán kính vectơ OM quay quanh gốc với vận tốc góc lượng hình sin  Tại thời điểm t bất kì, vectơ OM làm với trục hồnh góc:  = t + e Tung độ điểm cuối bán kính vectơ là: y = OM.sin = Emax.sin(t + e ) = e Đó trị số tức thời lượng hình sin Như lượng hình sin : a = Amax sin (t) biểu diễn dạng vectơ quay sau: Bước 1: Chọn tỉ lệ xích thích hợp Bước 2: Trên mặt phẳng toạ độ, lấy bán kính vectơ có gốc nằm gốc toạ độ, làm với trục hồnh góc pha đầu lượng hình sin , có độ dài (mơđun vectơ) biên độ lượng hình sin Amax theo tỉ lệ xích chọn Bước 3: Cho vectơ OM quay quanh gốc với tốc độ tốc độ góc lượng hình sin , theo chiều dương chiều ngược chiều kim đồng hồ 62 Vậy: Vectơ OM vectơ biểu diễn lượng hình sin cho gọi đồ thị vectơ lượng hình sin a Đồ thị tương ứng lượng hình sin này: Hình 3.2 Biểu diễn lượng hình sin dạng đồ thị * Từ đồ thị vectơ ta xác định được: - Biên độ lượng hình sin (Imax,Umax,Emax ) - Góc pha đầu (i,u,e ) - Vận tốc góc , xác định tần số f, chu kì T, nghĩa hồn tồn xác định lượng hình sin * Chú ý: 1) Để tiện cho tính tốn, người ta chọn độ dài bán kính vectơ OM trị số hiệu dụng 2) Khi có nhiều lượng hình sin tần số góc (tức tần số), vị trí tương đối chúng thời điểm Do người ta biểu diễn chúng dạng hệ vectơ thời điểm t = khảo sát hệ với tốc độ góc  3) Để vectơ A biểu diễn lượng hình sin: a = Amax.sin(t + a), ta kí  hiệu vectơ a hay A b) Cộng trừ lượng hình sin đồ thị Cánh đơn giản để cộng trừ lượng hình sin dùng đồ thị Có hai loại đồ thị: đồ thị hình sin đồ thị vectơ - Để cộng trừ đồ thị hình sin, ta vẽ lượng hình sin thành phần lên hệ trục toạ độ, cộng (hay trừ), tung độ thời điểm (tức hồnh độ), ta có tung độ tương ứng lượng hình sin tổng (hay hiệu) thời điểm 63 Phương pháp dùng đồ thị hình sin có ưu điểm cộng trừ lượng hình sin không tần số kết cho ta đồ thị lượng hình sin tổng (hay hiệu) Tuy nhiên thực phương pháp khó khăn thời gian - Phương pháp cộng trừ đồ thị vectơ thực lượng hình sin tần số góc (cùng tần số) Vì lượng hình sin tốc độ góc nên vị trí tương đối chúng thời điểm Như ta áp dụng nguyên tắc cộng trừ vectơ * Cho hai lượng hình sin: e1 = E1max.sin(t + 1) e2 = E2max.sin(t + 2) - Tổng hai lượng hình sin: e = e1 + e2 biểu diễn vectơ sau: Đặt liên tiếp vectơ e2 với vectơ e1 (gốc e2 trùng với e1) Nối gốc e1 với e2, vectơ tổng e Vectơ e suy từ quy tắc hình bình hành sau: đặt hai vectơ thành phần e1 e2 gốc, lấy e1 e2 làm cạnh, vẽ hình bình hành vectơ tổng e = e1 + e2 đường chéo hình bình hành xuất phát từ gốc chung Nếu có nhiều lượng hình sin e1, e2, e3 ta tìm vectơ tổng chúng theo nguyên tắc Phép trừ vectơ suy từ pháp cộng với vectơ đối: e = e1 + e2 = e1 + (- e2) Ta tìm vectơ hiệu sau: hiệu hai vectơ vectơ có gốc vectơ trừ Từ biểu thức trị số tức thời dòng điện i = Imaxsin(t + i) = I sin(t+i) Hình 3.3 Cộng véctơ Ta thấy tần số cho, biết trị số hiệu dụng I pha đầu i, dịng điện i hồn tồn xác định 64 Từ tốn học, vectơ đặc trưng độ dài (độ lớn, mô đun) góc (acgumen), từ ta dùng vectơ để biểu diễn dịng điện hình sin (hình sau: Độ dài vectơ biểu diễn trị số hiệu dụng Góc vectơ với trục ox biểu diễn góc pha đầu Ta ký hiệu sau: Vectơ dòng điện: I  Ii Vectơ điện áp: U  Uu Ví dụ 3.1: Hãy biểu diễn dòng điện, điện áp vectơ góc lệch pha , cho biết: i = 20 sin(t-100)A u = 100 sin(t+400)V Giải: Vectơ dòng điện: I  20  10 Vectơ điện áp: U  10040 Hình 3.4 Đồ thị véctơ U I cho ví dụ 3.1 Chọn tỷ lệ xích cho dịng điện, tỷ lệ xích cho điện áp sau biểu diễn chúng vectơ Chú ý góc pha dương, âm xác định theo quy ước hình Góc lệch pha  điện áp dịng điện góc vevctơ U I Phương pháp biểu diễn chúng vectơ giúp ta dễ dàng cộng trừ đại lượng dòng điện, điện áp xoay chiều hình sin 65 Ví dụ 3.2: Tính dịng điện i3 hình a) Cho biết trị số tức thời i1 = 16 sint; i2 = 12 sin(t+900) Giải: áp dụng định luật Kirchooff nút ta có: i3 = i1 + i2 Ta khơng cộng trực tiếp trị số tức thời cho, mà biểu diễn chúng thành vectơ hình b I  160 I  12900 Rồi tiến hành cộng vectơ: I  I1 + I2 Hình 3.5 Đồ thị véctơ U I cho ví dụ 3.2 Trị số hiệu dụng dòng điện I3 là: 2 I3 = 12  16  20 A Góc pha dòng điện i3 là: 12  0,75 16 tg3 = Góc 3 = 36,870 Biết trị số hiệu dụng I góc pha đầu 1 ta xác định dễ dàng trị số tức thời Trị số tức thời dịng điện i3 i3 = 20 sin(t+36,870) 66 Cơng suất biểu kiến ba pha tổng công suất biểu kiến pha cộng lại: S = SA + SB + SC = UA IA + UB IB + UC IC Để đo công suất mạch điện ba pha khơng đối xứng ta dùng ốt kế để đo công suất pha Công suất ba pha là: P3P = PA +PB + PC Ta dùng hai oát kế nối dây theo sơ đồ sơ đồ ốt kế thứ có điện áp dây UAC dịng điện IA, cịn ốt kế thứ hai có điện áp dây UBC     U I  U BC I B (*) dịng điện IB Số hai ốt kế là: AC A       U U   U U   U U BC AC B A C C Mặt khác , Thế vào phương trình (*) ta có: U                         U C I A  U B  U C I B  U A I A  U B I B  U C I A  I B mà I A  I B  I C       U I  U I  U A A B B C I C  PA  PB  PC Suy A Sơ đồ Hình5.5 Đo cơng suất mạch ba pha khơng đối xứng 137 5.2 Giải mạch xoay chiều có nhiều nguồn tác động 5.2.1 Giải mạch xoay chiều phương pháp dòng nhánh Các bước thực hiện: Bước 1: Xác định số nhánh m=?, số nút n=?, chọn chiều dương cho dòng điện nhánh Bước 2: Viết phương trình Kirchooff cho (n - 1) nút chọn Bước 3: Viết phương trình Kirchooff cho (m - n +1) mạch vòng Bước 4: Lập giải hệ phương trình Kirchooff ta tìm dịng điện nhánh Ví dụ 5.1: Cho mạch điện biết E1  10000 (V ) , E  100900 (V ) Z1  Z  50  30 j () Z3  100()    Tìm I1 , I , I ? Hình 5.6 Mạch điện ví dụ 5.1 Giải: Bước 1: Mạch điện có m = 3, n =    chọn chiều dòng điện nhánh I1 , I , I Bước 2: Phương trình Kirchooff cho n - = - = nút A I1  I2  I3  (1) Bước 3: Phương trình Kirchooff cho m - n +1= - +1 = mạch vòng 138 I1.Z1  I2 Z  E1 (2) I3 Z3  I2 Z  E (3) Bước 4: Hệ phương trình I1  I2  I3   50  30 j I1  100 I2  1000  100    100 I  50  30 j I  10090  100 j  I1  I2  I3   5  j I1  10 I2  10    10 I  5  j I  10 j   I1  0,51  j ( A)   I  0,44  0,34 j ( A)  I  0,07  1.34 j ( A)  5.2.2 Giải mạch xoay chiêug phương pháp dòng vòng Các bước thực hiện: Bước 1: Xác định số nhánh m=?, số nút n=?, chọn chiều dương cho dòng điện mạch vòng Bước 2: Viết phương trình Kirchooff cho (m-n+1) mạch vịng theo dịng điện mạch vịng Bước 3: Giải hệ phương trình Kirchooff Bước 4: Tính dịng điện nhánh sau: “Dòng điện nhánh tổng đại số dịng điện mạch vịng qua nhánh ấy” Ví dụ 5.2: Cho mạch điện biết E1  10000 (V ) , E  100900 (V ) Z1  Z  50  30 j () Z3  100()    Tìm I1 , I , I ? 139 Hình 5.7 Mạch điện ví dụ 5.2 Giải: Bước 1: Mạch điện có m = 3, n = chọn chiều dòng điện mạch vòng Ia, Ib Bước 2: Phương trình Kirchooff cho m - n +1= - +1 = mạch vòng I1 ( Z  Z )  I2 Z  E I3 ( Z  Z )  I2 Z  E Bước 3: Hệ phương trình 150  30 j I1  100 I2  1000  100  100 I3  150  30 j I2  10090  100 j  15  j I1  10 I2  10   10 I  15  j I2  10 j  I1  0,51  j ( A)   I  0,44  0,34 j ( A)  I  0,07  1.34 j ( A)  5.3 Giải mạch có thơng số nguồn phụ thuộc Mục tiêu: Giải tốn mạch điện có thơng số nguồn phụ thuộc Các nguồn độc lập tạo điện áp dịng điện hồn tồn khơng bị ảnh hưởng phần lại mạch, nguồn phụ thuộc tạo dòng điện điện áp phụ thuộc vào dòng điện điện áp nơi mạch 140 Các đầu vào bên trái tượng trưng điện áp dòng điện điều khiển nguồn phụ thuộc Các đầu bên phải dòng điện điện áp nguồn bị điều khiển Các số r, g, ,  hệ số điều khiển 5.3.1 Dạng nguồn áp phụ thuộc a) Nguồn áp phụ thuộc dòng.(CCVS: Current Controlled Voltage Source) Hình 5.8 Nguồn áp phụ thuộc dịng Phần tử phát điện áp u2 phụ thuộc vào dòng điện i1 theo hệ thức: u2=R.i1 Đơn vị đo R Ohm (  ) b) Nguồn áp phụ thuộc áp.(VCVS: Votage Control Voltage Source) Hình 5.9 Nguồn áp phụ thuộc áp Phần tử phát điện áp u2: u2=.u1 : khơng có thứ ngun 5.3.2 Dạng nguồn dịng phụ thuộc a) Nguồn dòng phụ thuộc áp.(VCCS: Voltage Controlled Current Source) Hình 5.10 Nguồn dịng phụ thuộc áp 141 Phần tử phát dòng điện i2 phụ thuộc vào điện áp u1 theo hệ thức: i2 = G.u1 Đơn vị đo G Siemen (S) mho ( 1/ ) b) Nguồn dòng phụ thuộc dòng.CCCS: Current Controlled Current Source) Hình 5.11 Nguồn dịng phụ thuộc dịng Phần tử phát dòng điện i2 phụ thuộc vào dòng điện i1 theo hệ thức i2 = .i1 : khơng có thứ ngun Các nguồn phụ thuộc thường dùng mơ hình linh kiện điện tử transistor, op-amp mạch điện tử chứa chúng * Các nguồn phụ thuộc thường dùng mơ hình linh kiện điện tử transistor, op-amp mạch điện tử chứa chúng Ví dụ: Mơ hình đơn giản mạch điện tử khuếch đại tín hiệu dùng transisto Hình 5.12 Mạch khuếch đại tín hiệu dùng transistor THỰC HÀNH TẠI XƯỞNG Nội dung: Lắp ráp, kiểm tra, đo đạc thông số mạch điện xoay chiều ba pha đối xứng, không đối xứng Hình thức tổ chức thực hiện: Được tổ chức thực hành xưởng thực tập Sinh viên quan sát thao tác mẫu giáo viên Thực tập theo nhóm từ đến sinh viên 142 5.1 Thí nghiệm mạch ba pha phụ tải ba pha nối hình * Vật tư, thiết bị: STT Vật tư, thiết bị Số lượng Công tắc 04 Ampe kế  5A 03 Vôn kế xoay chiều  250V 04 Bóng đèn 12 Biến áp tự ngẫu ba pha  250 V - 10A 01 Dây nối a Sơ đồ Hình 5.13 Sơ đồ thí nghiệm mạch ba pha phụ tải ba pha nối hình b Các bước thực hiện: Bước 1: Kiểm tra thiết bị Bước 2: Lắp ráp mạch theo sơ đồ Bước 3: Kiểm tra mạch theo sơ đồ Bước 4: Cấp nguồn xoay chiều cho mạch Bước 5: Tiến hành đo đạc tớnh toỏn Lấy số liệu ghi vào bảng kết hai trường hợp: 143 Trường hợp 1: Mạch có dây trung tính 1) Tải có dây trung tính 2) Tải khơng có dây trung tính ( rút bớt bóng đèn pha) 3) Bố trí tải đứt dây pha (rút cầu chì pha bất kì) Chế độ tải Kết đo Kết tính UA UB UC UAB UBC UCA IA IB IC I0 U0 PA PB PC P (V) (V) (V) (V) (V) (V) (A) (A) (A) (A) (V) (W) (W) (W) (W) Trường hợp 2: Mạch khơng có dây trung tính 1) Tải ba pha 2) Tải không ba pha (rút bớt bóng đèn pha) 3) Bố trí tải đứt dây pha (rút cầu chì pha bất kì) 4) Ngắn mạch pha tải (nối tắt pha tải) Chế độ tải Kết đo UA (V) UB (V) Kết tính UC (V) UAB UBC UCA IA (V) (V) (V) (A) IB (A) IC (A) U0 (V) PA (W) PB (W) PC (W) P (W) u cầu tính tốn: Dựa cơng thức học giáo trình, tính kết theo u cầu bảng c Nhận xét, so sánh kết luận Xây dựng biểu đồ vecto điện áp dòng điện chế độ làm việc tải Lưu ý: tiến hành thiếu dụng cụ đo, ta tiến hành đo pha, dây 144 5.2 Thí nghiêm mạch ba pha phụ tải ba pha nối hình tam giác * Vật tư, thiết bị: STT Vật tư, thiết bị Số lượng Công tắc 03 Ampe kế  5A 06 Vôn kế xoay chiều  250V 03 Bóng đèn 12 Biến áp tự ngẫu ba pha  250 V - 10A 01 Dây nối a Sơ đồ Hình 5.14 Sơ đồ thí nghiệm mạch ba pha phụ tải ba pha nối hình tam giác b Các bước thực hiện: Bước 1: Kiểm tra thiết bị Bước 2: Lắp ráp mạch theo sơ đồ Bước 3: Kiểm tra mạch theo sơ đồ Bước 4: Cấp nguồn xoay chiều cho mạch Bước 5: Tiến hành đo đạc tính tốn 145 Lấy số liệu ghi vào bảng kết trường hợp sau: 1) Tải ba pha 2) Tải khơng ba pha (bớt bóng đèn pha) 3) Tải ba pha đứt dây cung cấp điện (rút bớt cầu chì) 4) Tải ba pha đứt pha tải (hở mạch pha tải bất kì) Chế độ tải Kết đo UA (V) UB (V) Kết tính UC (V) UAB UBC UCA IA (V) (V) (V) (A) IB (A) IC (A) U0 (V) PA (W) PB (W) PC (W) P (W) Yêu cầu tính tốn: Dựa cơng thức học giáo trình, tính kết theo u cầu bảng c Nhận xét, so sánh kết luận Xây dựng biểu đồ vecto điện áp dòng điện chế độ làm việc tải Lưu ý: tiến hành thiếu dụng cụ đo, ta tiến hành đo pha, dây Thí nghiệm đo công suất mạch điện ba pha * Vật tư, thiết bị: STT Vật tư, thiết bị Số lượng Công tắc 04 Ampe kế  5A 03 Vơn kế xoay chiều  250V 01 Wốt kế pha  KW 01 Biến áp tự ngẫu ba pha  250 V - 10A 01 Bóng đèn 12 Dây nối 146 a Sơ đồ Mạch ba pha đối xứng có cơng suất pha, ta cần đo cơng suất pha nhân cơng suất ba pha: P3P = 3.P1P = 3.W W: số ốt kế pha Hình 5.14 Sơ đồ đo công suất mạch ba pha đối xứng b Các bước thực hiện: Bước 1: Kiểm tra thiết bị Bước 2: Lắp ráp mạch theo sơ đồ Bước 3: Kiểm tra mạch theo sơ đồ Bước 4: Cấp nguồn xoay chiều cho mạch Bước 5: Tiến hành đo đạc tính tốn Lấy số liệu ghi vào bảng kết hai trường hợp: Thứ tự Kết đo Kết tính Lần P3pha P3pha Lần 147 * Đo công suất mạch điện ba pha không đối xứng - Để đo công suất mạch điện ba pha khơng đói xứng ta dùng ốt kế để đo công suất pha Công suất ba pha là: P3P = PA +PB + PC - Ta dùng hai oát kế nối dây theo sơ đồm sơ đị ốt kế thứ có điện áp dây UAC dịng điện IA , cịn ốt kế thứ hai có điện áp dây     U I  U AC A BC I B (*) UBC dòng điện IB Số hai oát kế là:       U U   U U   U U BC B A C C, Mặt khác AC Thế vào phương trình (*) ta có: U                        U I  U  U I  U I  U I  U I  I I  I   I A C A B C B A A B B C A B mà A B C       U I  U I  U A A B B C I C  PA  PB  PC Suy  a Sơ đồ 148 b Các bước thực hiện: Bước 1: Kiểm tra thiết bị Bước 2: Lắp ráp mạch theo sơ đồ Bước 3: Kiểm tra mạch theo sơ đồ Bước 4: Cấp nguồn xoay chiều cho mạch Bước 5: Tiến hành đo đạc tính tốn Lấy số liệu ghi vào bảng kết hai trường hợp: Thứ tự Kết đo Kết tính Lần P3pha P3pha Lần Câu hỏi tập 5.1 Các biểu thức công suất P, Q, S mạch ba pha khơng đối xứng 5.2 Vai trị dây trung tính mạch điện ba pha tải không đối xứng 5.3 Một mạng điện pha dây 380V/220V cung cấp điện cho 60 đèn phóng điện cao áp cơng suất đèn P = 250W; công suất chấn lưu 25W, hệ số công suất cos = 0,85 (các đèn bù), điện áp đèn Uđm = 220V Đèn phân cho pha a Xác định dòng điện dây pha làm việc bình thường Tính dịng điện dây trung tính I0 b Khi đèn pha A bị cắt điện Xác định dòng điện dây IB, IC dịng điện I0 dây trung tính đèn pha B C làm việc bình thường c Khi đèn pha A đèn pha B bị cắt điện Xác định dòng điện IC dòng điện I0 dây trung tính đèn pha C làm việc bình thường Đáp số: a IA = IB = IC = Id = 29,4A; I0 = b IB = IC = 29,4A không đổi; I0 = 29,4A c IC = 29,4A không đổi; I0 = 29,4A 149 5.4 Một mạng điện pha dây 380V/220V, tải pha nói dây pha dây trung tính Tải pha A pha B trở RA = RB = 10; tải pha C cuộn dây RC = 5; XL = 8,666 Tính dịng điện pha IA, IB, IC dịng điện dây trung tính I0 Đáp số: IA = IB = IC = 22A; I0 = 22A 150 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Thị Cư (chủ biên), Mạch điện 1, NXB Giáo dục, 1996 [2] Hoàng Hữu Thận, Cơ sở Kỹ thuật điện, NXB Giao thơng vận tải, 2000 [3] Nguyễn Bình Thành, Cơ sở lý thuyết mạch điện, Đại học Bách khoa Hà Nội, 1980 [4] Hoàng Hữu Thận, Kỹ thuật điện đại cương, NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp, 1976 [5] Hoàng Hữu Thận, Bài tập Kỹ thuật điện đại cương, NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp, 1980 [6] Phạm Thị Cư, Bài tập mạch điện 1, Trường Đại học Kỹ thuật TPHCM, 1996 [7] Đặng Văn Đào, Lê Văn Doanh, Kỹ thuật điện Lý thuyết 100 giải, NXB khoa học kỹ thuật Hà Nội, 1995 [8] PGS.TS Lê Văn Bảng, Giáo trình lý thuyết mạch điện, NXB giáo dục, 2005 [9] Electrical & Electronic Basic Practice(1998, Human Resources Development Service of Korea, Kim Yeongjun et al.) [10] Electrical Basic Experiments & Theory (2016, Cheongmungak, Choe Dongjin) [11] Basic Electric Circuit Laboratory(2016, Dongil, Gang Jingyu et al.) [12] Basic Electric Circuit Laboratory (1998, Munyeongsa, Sin Gyeonguk et al.) 151 ... mạch điện Giải: Tổng trở mạch điện R, L, C nối tiếp Hình 3 .22 Mạch điện ví dụ 3.5 82 z= R2  ( X L  X C )2 7 52  (25  60) = = 82, 8 Dòng điện I chạy mạch U 10   0, 121 A z 82 , I= Điện áp phần. .. = 2? ??fc = 2? ?? 10 2. 10 z= R2  ( X L  X C )2 = 3300  ( 628  7960) = 8040 U 20   2, 48.10 3 A I = z 8,04.10 b Khi f = 2kHz XL = 2? ??fL = 2? ?? 2. 103.100.1 0-3 = 126 0 1  3980 8 XC = 2? ??fc = 2? ?? 2. 10... trở tải x= R  X L2 2 =  =10  R cos1 = z = 10 =0,6 Dòng điện trở tải I1 U 22 0 I1 = z = 10 =22 A Công suất P tải: P =RI = 6 .22 2 = 29 04W Có thể tính P = UI1 cos1 = 22 0 .22 .0,6 = 29 04W Cơng suất