Microsoft PowerPoint Chuong 2 Mach AC 3 pha ppt CHÖÔNG 2 MAÏCH ÑIEÄN XOAY CHIEÀU BA PHA 2 1 KHAÙI NIEÄM CHUNG Doøng ñieän xoay chieàu 3 pha ñöôïc söû duïng roäng raõi trong coâng nghieäp vì Truyeàn taûi ñieän naêng baèng maïch ñieän 3 pha tieát kieäm ñöôïc daây daãn, giaûm bôùt toån thaát ñieän naêng vaø toån thaát ñieän aùp so vôùi truyeàn taûi baèng doøng moät pha Ñoäng cô ñieän 3 pha coù caáu taïo ñôn giaûn vaø ñaëc tính toát hôn ñoäng cô ñieän moät pha Maïch ñieän 3 pha bao goàm nguoàn ñieän.
CHƯƠNG MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA 2.1 KHÁI NIỆM CHUNG Dòng điện xoay chiều pha sử dụng rộng rãi công nghiệp : - Truyền tải điện mạch điện pha tiết kiệm dây dẫn, giảm bớt tổn thất điện tổn thất điện áp so với truyền tải dòng pha - Động điện pha có cấu tạo đơn giản đặc tính tốt động điện pha Mạch điện pha bao gồm : nguồn điện pha, đường dây truyền tải tải pha 2.2 NGUỒN PHA 1/ Cách tạo nguồn điện pha Phần quay (rotor) : nam châm điện N – S Phầ tónh (stator) m lõnigthé p quét qua dây Khin quay rotor, :từgồtrườ rotor xẻ rãnh,làtrong cátchiệ rãnnh cá đặtcba quấcó n stator, m xuấ sức điện động cảm ứng y quấ (pha A), BY phabộ dâdâ y quấ n n: eAX , e , e Cá c sức điện động có dạng hình A B C n CZđộ (pha g , lệch góc 120° sin,(pha cùnB) g biê , cùC); ng cótầcù n nsố số vòng dây lệch góc Nguồ n pha gọi nguồn pha đối xứng (hay cân 120° không gian bằng) 2.2 NGUỒN PHA 1/ Cách tạo nguồn điện pha Nếu chọn sức điện động eA pha A có góc pha ban đầu 0, ta coù : e A = E p sin ωt eB = E p sin (ωt − 120°) eC = E p sin (ωt + 120°) 2.2 NGUOÀN PHA 2/ Nguồn pha nối hình (Y) – Quan hệ đại lượng dây pha mạch đối xứng Ba điểm cuối X, Y, Z nối với thành điểm trung tính N (hay O) nguồn, ba điểm đầu gọi đầu pha, ta nguồn pha dây eA UAN, UBN, UCN : điện áp pha nguồn I I pA A dA IpB B IdB eC IpC C IdC eB N N UAB, UBC, UCA : điện áp dây nguồn Vì nguồn pha đối xứng nên : U AN = U BN = U CN = U pn = E p U AB = U BC = U CA = U d 2.2 NGUỒN PHA 2/ Nguồn pha nối hình (Y) – Quan hệ đại lượng dây pha mạch đối xứng • Với : • U AN = E A = U pn ∠0° • eA IpA U BN = E B = U pn ∠ − 120° A IdA IpB B IdB eC IpC C IdC eB N • • U CN = E C = U pn ∠ + 120° Theo định nghóa điện áp dây ta có : • • • • • U AB = U AN + U NB = U AN − U BN • N • • • • • U BC = U BN + U NC = U BN − U CN • • • • • U CA = U CN + U NA = U CN − U AN 2.2 NGUỒN PHA 2/ Nguồn pha nối hình (Y) – Quan hệ đại lượng dây pha mạch đối xứng UCA UCN -UBN UAB • • • • • U AB = U AN + U NB = U AN − U BN • • • • • U BC = U BN + U NC = U BN − U CN 30° • • UAN 30° -UCN UBN UBC • • U CA = U CN + U NA = U CN − U AN 30° -UAN • Nhận xét : - Trị hiệu dụng : U d = U pn - Điện áp dây nhanh pha điện áp pha tương ứng góc 30° • Tổng quát : • U d = U pn ∠30° - Doøng pha = doøng dây 2.2 NGUỒN PHA 3/ Nguồn pha nối hình tam giác ( ∆) ∆ – Quan hệ đại lượng dây pha mạch đối xứng - 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 dây trung tính - Nguồn pha nối tam giác sử dụng thực tế cho cấp điện áp điện áp dây, điện áp pha Ta có : Ud = Upn p dụng ĐK1 cho nút A, B, C • • • I dA = I pA − I pC • • • I dB = I pB − I pA • • • I dC = I pC − I pB 2.2 NGUOÀN PHA 3/ Nguồn pha nối hình tam giác ( ∆) ∆ – Quan hệ đại lượng dây pha mạch đối xứng Khi mạch đối xứng, dòng pha dòng dây đối xứng • • • I dA = I pA − I pC • • • I dB = I pB − I pA • • • I dC = I pC − I pB Suy : - Về trị hiệu dụng : I d = I p - Về góc pha : dòng điện dây chậm sau dòng điện pha tương ứng góc 30° • • Tổng quát : I d = I pn ∠ − 30° 2.3 TAÛI PHA Một tải ba pha thực chất bao gồm tải pha : - Khi : Z a = Z b = Z c = Z p = R p + jX p ta có tải pha cân (hay đối xứng) - Điện áp đặt lên pha tải gọi điện áp pha tải : Upa, Upb, Upc - Dòng điện chạy qua pha tải gọi dòng điện pha: Ipa, Ipb, Ipc 2.3 TẢI PHA 1/ Tải ba pha nối hình Y a) Cách nối Ba điểm cuối x, y, z nối với tạo thành điểm trung tính tải n nối với điểm trung tính nguồn N Ba đầu a, b, c nối vào đầu pha nguồn A, B, C 2.3 TẢI PHA 1/ Tải ba pha nối hình Y b) Các quan hệ đại lượng dây pha cách nối Y đối xứng - Quan hệ dòng điện dây pha : Id = Ipt - Quan hệ điện áp dây điện áp pha : • • • U ab =U an −U bn • • Uca Ucn • • U ca = U cn − U an -Uan Suy : + Trị hiệu dụng : U dt = 3U pt + Điện áp dây nhanh điện áp pha 300 Ubn • Uab • U bc = U bn − U cn • -Ubn 30° 30° Uan 30° -Ucn • U dt = U pt ∠30° Ubc 2.3 TẢI PHA 2/ Tải ba pha nối hình ∆ a) Cách nối Nối đầu đầu pha với đầu cuối pha : a noái y; b noái z; c noái x (hoặc a nối z; c nối y; b nối x) Cách nối điểm trung tính tải 2.3 TẢI PHA 2/ Tải ba pha nối hình ∆ b) Quan hệ đại lượng dây pha đối xứng : - Điện áp pha điện áp dây : Udt = Upt - p dụng định luật Kirrchoff nút a, b, c ta có quan hệ dòng dây pha : + Trị hiệu dụng : I d = I pt + Các dòng dây chậm pha dòng pha tương ứng 30° • • I d = I pt ∠ − 30° 2.4 CÔNG SUẤT CỦA MẠCH PHA 1/ Công suất tác dụng P : Công suất tác dụng P mạch pha tổng công suất tác dụng pha : P = Pa + Pb + Pc = UpaIpacosϕa + UpbIpbcosϕb + UpcIpccosϕc Khi mạch pha đối xứng : - Điện áp pha : Upa = Upb = Upc = Up - Dòng điện pha : Ipa = Ipb = Ipc = Ip - Goùc pha : cosϕa = cosϕb = cosϕc = cosϕ Ta có : P = 3UpIpcosϕ Hoặc : (Rp : điện trở pha) P = R p I 2p 2.4 CÔNG SUẤT CỦA MẠCH PHA 1/ Công suất tác dụng P : Thay đại lượng pha đại lượng dây : - Đối với cách nối hình Y : I =I ; p - Đối với cách nối ∆ : Ip = d Id ; Up = Ud U p = Ud Ta coù công suất tác dụng pha viết theo đại lượng dây áp dụng cho trường hợp tam giác đối xứng : P = U d I d cos ϕ ϕ góc lệch pha điện áp pha dòng pha tương ứng 2.4 CÔNG SUẤT CỦA MẠCH PHA 2/ Công suất phản khaùng Q : Q = Qa + Qb + Qc = UpaIpasinϕa + UpbIpbsinϕb + UpcIpcsinϕc Khi mạch đối xứng, ta có : Q = 3UpIpsinϕ Hoặc : Q = X p I 2p Hoaëc : Q = U d I d sin ϕ (Xp : điện kháng pha) 2.4 CÔNG SUẤT CỦA MẠCH PHA 3/ Công suất biểu kiến S Công suất biểu kiến mạch pha đối xứng : S = 3U p I p = U d I d = P + Q 2.5 GIẢI MẠCH PHA ĐỐI XỨNG Đối với mạch pha đối xứng, dòng điện điện áp pha có trị hiệu dụng lệch góc 120° Vì vậy, ta cần tính cho pha tiêu biểu suy pha lại 1/ Mạch pha tải nối hình Y đối xứng • • • • I N = I dA + I dB + I dC = • U nN = ( n ≡ N ) Dựa vào mạch điện ta thấy dòng dây (bằng dòng pha) trị hiệu dụng lệch góc 120°, dù đường dây có hay tổng trở dòng đường dây trung tính Hay điện áp trung tính tải n trung tính nguồn N Điều tương đương với n trùng với N hay trung tính tải trung tính nguồn Vì tải ba pha đối xứng nối hình Y, người ta thường không cần nối dây trung tính 2.5 GIẢI MẠCH PHA ĐỐI XỨNG 1/ Mạch pha tải nối hình Y đối xứng a) Khi không xét tổng trở đường dây : Zd = A ≡ a; B ≡ b; C ≡ c N≡n Upt = Upn Dòng dây = dòng pha : Trị hiệu dụng : I d = I p = • Số phức : • • I dA = I pa U pn Zp = ( Ud R 2p + X 2p ) • U an U AN = = = Z p Z p∠ϕ U pn ∠0° Xp R + X ∠arctg Rp p p 2.5 GIẢI MẠCH PHA ĐỐI XỨNG 1/ Mạch pha tải nối hình Y đối xứng b) Khi có xét tổng trở đường daây : Zd ≠ A≠ a; B ≠ b; C ≠ c N≡n Upt ≠ Upn • Dòng pha tải • • I dA = I pa • U AN = Z p + Zd I d = I pt = U pn = U dn / • Điện áp pha tải U an = I pa Z p • • ( R p + Rd ) + ( X p + X d ) U pt = I pt Z p Điện áp dây tải U ab = U an ∠30° U dt = U pt 2.5 GIẢI MẠCH PHA ĐỐI XỨNG 2/ Mạch pha tải nối hình tam giác đối xứng a) Khi không xét tổng trở đường daây : Zd = Id A Udn a A ≡ a; B ≡ b; C ≡ c Ipt Udt= Upt Rp Upt = Udn Xp B c b C Trị hiệu dụng Số phức - Dòng pha tải : I pt = - Dòng dây : U dn R p2 + X p2 I d = I pt • I ab = • • U AB Zp • I dA = I ab ∠ − 30° 3.5 GIẢI MẠCH PHA ĐỐI XỨNG 2/ Mạch pha tải nối hình tam giác đối xứng b) Khi có xét tổng trở đường dây : Z d = Rd + jX d Rd A Udn Xd Id a Tổng trở pha lúc nối tam giác : Ipt Rp Upt= Udt Z p = R p + jX p Xp B C b c Biến đổi tải thành hình : Xp Z p Rp ZY = = +j 3 3.5 GIẢI MẠCH PHA ĐỐI XỨNG 2/ Mạch pha tải nối hình tam giác đối xứng b) Khi có xét tổng trở đường daây : Z d = Rd + jX d AA XX RR d d d d Udn Udn IdId a Rp/3 a Xp/3 Udt Upt= Udt b X p BB Id = Ipt Rp c Rp Xp Rd + + Xd + Biến đổi tải thành hình : Xp Z p Rp ZY = = +j 3 • U dn / Z p = R p + jX p n ≡N b c CC Tổng trở pha lúc nối tam giác : • I dA U An = Zp Zd + 2.5 GIẢI MẠCH PHA ĐỐI XỨNG 2/ Mạch pha tải nối hình tam giác đối xứng b) Khi có xét tổng trở đường dây : Z d = Rd + jX d Trở lại tải nối tam giác ban đầu Xd Rd Id A Udn a Ipt Rp Upt= Udt Xp B c b C Dòng pha tải nối ∆ : Điện áp pha tải : • Id I pt = U pt = I pt Z p • I ab • I dA = 3.∠ − 30° • U ab = I ab Z p ... Dòng điện xoay chiều pha sử dụng rộng rãi công nghiệp : - Truyền tải điện mạch điện pha tiết kiệm dây dẫn, giảm bớt tổn thất điện tổn thất điện áp so với truyền tải dòng pha - Động điện pha có... giản đặc tính tốt động điện pha Mạch điện pha bao gồm : nguồn điện pha, đường dây truyền tải tải pha 2.2 NGUỒN PHA 1/ Cách tạo nguồn điện pha Phần quay (rotor) : nam châm điện N – S Phầ tónh (stator)... p ta có tải pha cân (hay đối xứng) - Điện áp đặt lên pha tải gọi điện áp pha tải : Upa, Upb, Upc - Dòng điện chạy qua pha tải gọi dòng điện pha: Ipa, Ipb, Ipc 2.3 TẢI PHA 1/ Tải ba pha nối hình