Giáo trình lý thuyết mạch Kỹ thuật điện - Điện tử

LÝ THUYẾT MẠCH MỤC LỤC CHƯƠNG 1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN 1.1 Mạch điện mơ hình 1.2 Các phần tử mạch 1.2.1 Điện trở R: 1.2.2 Điện cảm L: 1.2.3 Điện dung: C 1.2.4 Phần tử nguồn độc lập: 1.2.5 Nguồn phụ thuộc: 1.2.6 Hỗ cảm 1.3 Các định luật mạch điện 1.3.1 Định luật Kirchoff 1(K1) 1.3.2 Định luật Kirchoff (K2) 1.4 Các phép biến đổi tương đương 1.5 Công suất 10 BÀI TẬP CHƯƠNG 12 CHƯƠNG MẠCH XÁC LẬP ĐIỀU HÒA 15 2.1 Khái niệm chung 15 2.2 Qúa trình điều hịa 15 2.3 Phương pháp số phức 17 2.3 Quan hệ điện áp dòng điện phần tử R, L, C – trở kháng dẫn nạp 19 2.3.1Quan hệ áp – dòng R, L, C xác lập điều hòa 19 2.3.2 Khái niệm trở kháng dẫn nạp .21 2.4 Các định luật OHM, KIRCHHOFF 24 2.5 Công suất 27 2.5.1 Công suất tác dụng công suất phản kháng 27 2.5.2 Công suất biểu kiến .30 2.5.3 Công suất phức 30 2.5.4 Đo công suất 33 2.6 Mạch cộng hưởng 35 BÀI TẬP CHƯƠNG 36 CHƯƠNG CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MẠCH 38 3.1 Phương pháp dòng nhánh 38 3.2 Phương pháp nút 38 3.3 Phương pháp dòng mắt lưới 43 3.4 Mạch ghép hỗ cảm 48 3.5 Các định lý 56 3.5.1 Nguyên lý xếp chồng 56 3.5.2 Định lý Thevenin định lý Norton 57 3.5.3 Công suất max tải RL mạch Thevenin, Norton 62 Giảng viên biên soạn: NGÔ LÂM ÁI NGÂN LÝ THUYẾT MẠCH BÀI TẬP CHƯƠNG 63 CHƯƠNG MẠNG BA PHA 68 4.1 Nguồn điện ba pha 68 4.2 Nối hình 70 Nguồn nối – tải nối 70 4.3 Nối hình tam giác 71 4.3.1 Nguồn nối tam giác – tải nối tam giác 71 4.3.2 Nguồn nối - tải nối tam giác .73 4.4 Công suất mạch điện pha 73 4.4.1 Công suất tác dụng 73 4.4.2 Công suất phản kháng 74 4.4.3 Công suất biểu kiến công suất phức 74 4.5 Đo công suất hệ thống ba pha 74 4.5.1 Đo công suất mạch pha dây không đối xứng .74 4.5.2 Đo công suất mạch ba pha dây đối xứng .74 4.5.3 Đo công suất mạch ba pha dây đối xứng .75 BÀI TẬP CHƯƠNG 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 Tài liệu 79 Tài liệu tham khảo 79 Giảng viên biên soạn: NGÔ LÂM ÁI NGÂN LÝ THUYẾT MẠCH CHƯƠNG 1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN Mã chương: LTM 01 Mục tiêu: Sau học xong người học có khả : v Kiến thức: Tính tốn điện trở tương đương mạch chiều, dòng điện, điện áp nhánh mạch nối tiếp, mạch song song Xác định phần tử mạch điện, tính cơng suất nguồn tải, qui luật cân công suất v Kỹ năng: - Xác định chiều dòng điện, điện áp mạch DC - Lập phương trình Kirchoff cho dịng điện điện áp v Thái độ: Có tác phong thái độ nghiêm túc học tập 1.1 Mạch điện mơ hình Mạch điện hệ thống gồm thiết bị điện, điện trở ghép lại xảy q trình truyền đạt, biến đổi lượng hay tín hiệu điện từ đo đại lượng dòng điện, điện áp Mạch điện cấu trúc từ phần tử riêng lẻ, đủ nhỏ, thực chức xác định gọi phần tử mạch điện Mạch có hai phần nguồn phụ tải Nguồn phần tử dùng để cung cấp lượng điện hay tín hiệu điện cho mạch Ví dụ máy phát điện, cảm biến nhiệt Phụ tải thiết bị nhận lượng điện hay tín hiệu điện, ví dụ động điện, cảm biến điện, bếp điện, bàn ủi Ngoài mạch điện cịn có phần tử khác như: phần tử dùng để nối nguồn phụ tải (dây nối, đường dây truyền tải), phần tử làm thay đổi áp dòng phần khác mạch(máy biến áp, máy biến dòng), phần tử làm giảm hay tăng cường thành phần tín hiệu(các lọc, khuếch đại ) Mơ hình mạch dùng lý thuyết mạch điện gồm phần tử lý tưởng sau: 1.2 Các phần tử mạch 1.2.1 Điện trở R: Là phần tử đặc trưng cho tượng tiêu tán lượng điện từ Công suất tiêu tán P = I2.R R I Ký hiệu: Điện áp R : u(t) = i(t).R (V) + U Đơn vị : Ohm (Ω) Hình 1.1 MΩ 106 KΩ 103 Ω 100 mΩ µΩ nΩ 10-3 10-6 10-9 Giảng viên biên soạn: NGÔ LÂM ÁI NGÂN LÝ THUYẾT MẠCH 1.2.2 Điện cảm L: Phần tử đặc trưng cho tượng phóng thích lượng từ trường L WM = Li I Ký hiệu: L + U Đơn vị Henry H Hình 1.2 di (t ) (V ) Áp rơi L: u (t ) = L dt 1.2.3 Điện dung: C Là phần tử đặc trưng cho tượng phóng thích lượng điện trường Ký hiệu: C ; đơn vị F C I + U Hình 1.3 Quan hệ dòng điện qua C: du (t ) i (t ) = C dt Năng lượng điện trường WE = CU 2 1.2.4 Phần tử nguồn độc lập: E(t) I Gồm có nguồn áp nguồn dịng Phần tử nguồn áp: U Nguồn áp không đổi nguồn áp có giá trị khơng thay đổi theo + Hình 1.4 dịng điện i(t) chạy qua Nguồn dịng khơng đổi: nguồn dịng có giá trị khơng thay đổi theo biến thiên điện áp đặt lên đầu i(t) J(t) Hình 1.5 E(t) j(t) thông số mạch điện đặc trưng cho tượng nguồn, có khả phát nguồn 1.2.5 Nguồn phụ thuộc: Nguồn áp phụ thuộc áp: Nguồn áp phụ thuộc dịng Giảng viên biên soạn: NGƠ LÂM ÁI NGÂN LÝ THUYẾT MẠCH I1 + + + U + - + - α u1 α u2 =u1 r - - - Hình 1.6a Nguồn dịng phụ thuộc dịng Hình 1.6b Nguồn dịng phụ thuộc áp I1 + U1 i2 βi1 i1 + - g u1 α u2 =u1 - Hình 1.6c Hình 1.6d 1.2.6 Hỗ cảm Hình 1.7a Cho hai cuộn dây ghép chung mơi trường từ, M hỗ cảm hai cuộn dây tính theo cơng thức sau: M = k L1 L2 k hệ số ghép hỗ cảm Phương trình tốn: di di u1 = L1 ± M dt dt di di u2 = L2 ± M dt dt Hình 1.7b 1.3 Các định luật mạch điện 1.3.1 Định luật Kirchoff 1(K1) Còn gọi định luật Kirchoff dòng điện phát biểu sau: Tổng đại số dòng điện nút å ±ik = nut Qui ước: Các dịng điện có chiều dương vào nút mang dấu cộng, ngược lại nút mang dấu trừ Nút: biên nhánh hay điểm chung nhánh Từ hình 1.8b ta có nút 1, 2, Giảng viên biên soạn: NGÔ LÂM ÁI NGÂN LÝ THUYẾT MẠCH Nhánh: phần tử hai cực hay gồm phần tử cực mắt nối tiếp với Từ hình 1.8 ta có nhánh 1-3, 1-2, 2-3… Vòng : tập nhánh tạo thành đường trịn khép kín 1.3.2 Định luật Kirchoff (K2) Tổng đại số điện áp phần tử dọc theo nhánh vòng kín å ±uk = vongkin Ví dụ 1: Cho mạch điện hình 1.8a Tìm dịng điện chảy nhánh I1 Giải: Chọn chiều dương hình vẽ, Viết luật K1 cho nút a: I1 – I2 – I3 = (1) Viết phương trình K2 cho hai mắt lưới: (I) 10I1 + 30I2=5 (2) (II) -30I2 + 60I3 = (3) Giải hệ phương trình ta có: I1 = 0,15A; I2 = 0,1A ; I3 = 0,05A 10 DC I2 60 30 5V I3 Hình 1.8a Ví dụ 2: Viết phương trình K1cho mạch điện hình 1.8b cho hai nút Giải: I1 3k I3 I2 1k I4 3k 2k 12mA 10V 3 Tại nút 1: I1 – I2 – I3 Hình 1.8b = Tại nút 2: I3 – I4 +12 = Ví dụ 3: Xét mạch điện có sơ đồ sau: a Tìm dịng điện I1 , I2, I3 b Tính tổng cơng suất phát nguồn tổng công suất tiêu tán điện trở Giảng viên biên soạn: NGÔ LÂM ÁI NGÂN LÝ THUYẾT MẠCH a I1 5A 60 I 12 I2 I3 DC 24V Hình 1.9 b Giải: a Viết pt K1 cho nút a: I1 – I2 – I3 = (1) Viết phương trình K2 cho hai mắt lưới: (I) -3I1 + 6I2 = (2) (II) -6I2 - 12I3 = -24 (3) Giải hệ phương trình ta có: I1 = 4A; I2 = 2A ; I3 = 1A b Công suất phát nguồn áp 24V theo (1.9) 24I3 = 24W Điện áp hai đầu nguồn dòng 5A : Vab = 3I1 = 12V Þ Cơng suất phát nguồn dịng 5A là: 5Vab = 60W Vậy tổng công suất phát nguồn : 24 + 60 = 84W Ta có cơng suất tiêu thụ trên: - Điện trở 3Ω là: 3I12 = 48W - Điện trở 6Ω là: 3I 22 = 24W - Điện trở 12Ω là: 12 I 32 = 12W Vậy tổng công suất tiêu thụ điện trở là: 48 + 24 + 12 = 84W Nhận xét: Tổng công suất phát nguồn tổng công suất tiêu thụ phần tử khác 1.4 Các phép biến đổi tương đương Việc biến đổi tương đương mạch giúp làm phần tử, nút, số vòng nhánh so với mạch ban đầu, làm giảm số phương trình cần giải Hai mạch gọi tương đương với quan hệ dòng điện điện áp cực hai mạch Một số phép biến đổi tương đương thông dụng: Các nguồn sức điện động mắc nối tiếp tương đương với nguồn sức điện động có trị số tổng đại số sức điện động đó: etd = S + ek Hình 1.10 Các nguồn dịng điện mắc song song tương đương với nguồn dòng có trị số đại số nguồn dịng đó: Giảng viên biên soạn: NGÔ LÂM ÁI NGÂN LÝ THUYẾT MẠCH jtd = S ± jk Hình 1.11 Hình 1.12 J = J1 +J3 – J2 Các phần tử điện trở mắc nối tiếp tương đương với phần tử điện trở có điện trở tổng điện trở phần tử đó: Rtd = SRk Hình 1.13 Các phần tử điện trở mắc song song tương đương với phần tử điện trở có điện dẫn tổng điện dẫn phần tử đó: Gtd = å Gk Hình 1.14 Nguồn sức điện động mắc nối tiếp với điện trở tương đương với nguồn dòng mắc song song với điện trở ngược lại Giảng viên biên soạn: NGÔ LÂM ÁI NGÂN LÝ THUYẾT MẠCH Hình 1.15 Phép biến đổi – tam giác (Y - D ) Hình 1.16 Ba điện trở R1, R2, R3 mắc (Y) H1.16 biến đổi tương đương thành điện trở R12, R23 R31 mắc tam giác ( D ) , ngược lại, quan hệ điện trở sau: R31 R12 R1 = R12 + R23 + R31 Hay R2 = R12 R23 R12 + R23 + R31 R3 = R23 R31 R12 + R23 + R31 R12 = R1 + R2 + R1 R2 R3 R23 = R2 + R3 + R2 R3 R1 R31 = R3 + R1 + R3 R1 R2 Các quan hệ chứng minh sau: Giảng viên biên soạn: NGÔ LÂM ÁI NGÂN LÝ THUYẾT MẠCH Vì hai mạch tương đương nên quan hệ sau hai mạch : Rtd 12 = u12 i1 ; Rtd 23 = i 3= u23 i2 ; Rtd 31 = i1= u31 i3 i 2=0 Đối với mạch H1.16a ta có: Rtd 12 = R1 + R2 ; Rtd 23 = R2 + R3 ; Rtd 31 = R3 + R1 Đối với mạch H1.16b ta có: Rtd 12 = R12 / /( R23 + R31 ) = R12 ( R23 + R31 ) R12 + R23 + R31 Rtd 23 = R23 / /( R31 + R12 ) = R23 ( R31 + R12 ) R12 + R23 + R31 Rtd 31 = R31 / /( R23 + R12 ) = R31 ( R12 + R23 ) R12 + R23 + R31 Do ta có phương trình sau: R1 + R2 = R12 ( R23 + R31 ) (1.74a ) R12 + R23 + R31 R2 + R3 = R23 ( R31 + R12 ) (1.74b) R12 + R23 + R31 R3 + R1 = R31 ( R12 + R23 ) (1.74c ) R12 + R23 + R31 1.5 Cơng suất Cho phần tử mạch, ta có cơng suất tức thời P = u(t).i(t) Theo mạch hình 1.17a, theo chiều dịng áp ta có: P > : tiêu thụ công suất P < 0: phát cơng suất Theo mạch hình 1.17b, theo chịều dịng áp, ta có: P < : tiêu thụ công suất P > 0: phát công suất Nguyên lý cân công suất: Tổng công suất phát nguồn tổng công suất tiêu tán tải Giảng viên biên soạn: NGÔ LÂM ÁI NGÂN 10 LÝ THUYẾT MẠCH 5j AC v AC 50 Ð 90 V 50 Ð V 4j Hình 3.45b 3.7 Ứng dụng phương pháp xếp chồng tính dịng qua tổng trở + 4j mạch hình 3.45b ĐS I! = 8.3Ð85.3 A 3.8 Tìm dịng nhánh mạch điện hình 3.46 I1 I3 DC 24V 4A I4 I5 I2 DC 16V Hình 3.46 ĐS: I1 = 5A, I2 = 4A, I3 = 2A, I4 = -7A, I5 = 6A 3.9 Tìm cơng suất phát nguồn cơng suất tiêu tán điện trở mạch hình 3.47 dùng phương pháp mắt lưới ĐS: Pf = 37W, P2Ω =27.82W, P5Ω = 6.73W, P1Ω =2.25W 3.10 Dùng phương pháp mắt lưới tìm dịng điện nhánh cơng suất tiêu tán trở cho mạch điện hình 3.45b ĐS: 206.67W; Giảng viên biên soạn: NGÔ LÂM ÁI NGÂN 65 LÝ THUYẾT MẠCH 3.11 Thành lập mạch Norton mạch hình 3.48 cực AB Theo sơ đồ tương đương, gắn vào cửa AB Z1 = -5j Ω Z2 = 10Ω Xác định dịng qua tải cơng suất tiêu tán Cho 𝑉" = 50∠0X 𝑉(hd) ĐS: 𝐼 = 10∠90X 𝐴; 𝑍 = − 𝑗5Ω; 𝐼" = 5∠90X 𝐴; 𝐼< = 4.47∠63.43X 𝐴; 200𝑊; 125𝑊 3.12 Thành lập mạch Thevenin mạch hình 3.49 cực AB Theo sơ đồ tương đương, gắn vào cửa AB Z1 = -5j Ω Z2 = 10Ω Xác định dòng qua tải cơng suất tiêu tán Cho 𝑉" = 10∠0X 𝑉(hd) ĐS U th = 70.7Ð450 V ; Z = - jW; I1 = 5Ð900 A; I = 4.47Ð630 43 A P2 = 200W ; P1 = 125W 3.13 Thành lập mạch Thevenin cho mạch tích cực hình 3.50 3.14 Thành lập mạch Thevenin cho mạch tích cực hình 3.51 a Tìm mạch tương đương Thevenin b Tìm cơng suất tiêu tán điện trở 𝑅… = 20Ω Giảng viên biên soạn: NGÔ LÂM ÁI NGÂN 66 LÝ THUYẾT MẠCH ĐS: 3.875Ω; 8.33V 3.15 Thành lập mạch Thevenin cho mạch tích cực hình 3.52 a Tìm mạch tương đương Thevenin b Tìm cơng suất tiêu tán điện trở 𝑅… = 20Ω ĐS: 4Ω; 30V 3.16 Gắn vào mạch tương đương Thevenin tải Z, tìm giá trị Z để công suất tiêu tán Z đạt cực đại ĐS: 11.44∠ − 95.61X 𝑉; 7.97 − 𝑗2.16Ω; 50 21 I v AC 20Ð V A 12 B 24j 60j 30 Hình 3.57 Giảng viên biên soạn: NGÔ LÂM ÁI NGÂN 67 LÝ THUYẾT MẠCH CHƯƠNG MẠNG BA PHA Mã chương: LTM 04 Mục tiêu: Sau học xong người học có khả : v Kiến thức: trình bày khái niệm nguồn ba pha, tải ba pha Phân biệt dạng mạch ba pha Tính tốn thơng số dịng, áp mạng ba pha nguồn đấu Y, tải đấu Y đối xứng Tính tốn thơng số dịng, áp mạng ba pha nguồn đấu tam giác, tải đấu tam giác đối xứng v Kỹ năng: - Xác định thơng số dịng, áp, công suất mạng ba pha nguồn đấu Y, tải đấu Y đối xứng - Xác định thông số dịng, áp, cơng suất mạng ba pha nguồn đấu tam giác, tải đấu tam giác đối xứng v Thái độ: Có tác phong thái độ nghiêm túc học tập 4.1 Nguồn điện ba pha Nguồn điện ba pha tạo từ máy phát điện ba pha Cấu tạo máy phát điện pha gồm: Phần tĩnh (stato): gồm lõi thép có xẽ rảnh, rảnh có đặt ba dây quấn AX, BY, CZ có số vịng dây lệch pha góc 1200 khơng gian Mỗi dây quấn pha Dây quấn AX pha A, dây quấn BY pha B, lại pha C Phần quay(roto): nam châm điện N-S Khi roto quay, từ trường quét qua cuộn dây, tạo nên sức điện động hình sin biên độ, tần số lệch pha 1200 Nếu chọn pha ban đầu 0, ta có: eA = Em sin wt eB = Em sin( wt - 1200 ) eC = Em sin( wt - 2400 ) = Em sin( wt + 1200 ) Hình máy phát điện đồng pha Giảng viên biên soạn: NGÔ LÂM ÁI NGÂN 68 LÝ THUYẾT MẠCH Hình 4.1 Dạng sóng pha đồ thị EB w 1200 1200 EA 1200 EC Hình 4.2 Nguồn điện pha có thứ tự pha ABC, nguồn điện đối xứng Ta có: eA + eB + eC = hay E! A + E! B + E!C = (4.1) Nếu dây quấn AX, BY, CZ nguồn điện nối riêng rẽ với tải có tổng trở pha ZA, ZB, ZC ta có hệ thống pha gồm mạch pha riêng lẻ, mạch pha mạch pha Mạch pha gồm nguồn, tải đường dây đối xứng gọi mạch điện pha đối xứng Trường hợp ngược lại không đối xứng Sức điện động, điện áp, dòng điện pha nguồn (tải) gọi sức điện động pha Gồm có: Ep, Up, Ip Dịng điện chạy đường dây từ nguồn đến tải dòng điện dây Id, điện ápgiữa dây pha điện áp dây Ud Mạch ba pha có cách nối tam giác Hệ nguồn pha đối xứng phân thành loại chính: Hệ thống ba pha đối xứng thứ tự thuận: 𝑈a = 𝑈Œ ∠0X ; 𝑈b = 𝑈Œ ∠ − 120X ; 𝑈Š = 𝑈Œ ∠120X Hệ thống ba pha đối xứng thứ tự nghịch: 𝑈a = 𝑈Œ ∠0X ; 𝑈Š = 𝑈Œ ∠ − 120X ; 𝑈b = 𝑈Œ ∠120X Giảng viên biên soạn: NGÔ LÂM ÁI NGÂN 69 LÝ THUYẾT MẠCH 4.2 Nối hình Nguồn nối – tải nối UA A IA UB B IB UC C IC Z1 I1 A’ I2 B’ Z2 I3 C’ Z3 N N’ Hình 4.3: nguồn pha dây đấu sao- tải đấu UAN, UBN, UCN điện áp pha nguồn UAB, UBC, UCA điện áp dây nguồn Ta có: U day = 3U pha ´ Ð300 Idây = Ipha Điện áp dây mạch điện pha đấu gấp điện áp pha sớm pha 300 Dòng điện dây dịng điện pha Ta có: tải pha cân bằng(đối xứng) Z1 = Z2 = Z3 Dòng điện pha: I1 = VAN V V ; I = BN ; I = CN Z1 Z2 Z3 I1 = IA , I2 = IB , I3 = IC Dịng dây trung tính 𝐼‡ = 𝐼a + 𝐼b + 𝐼Š = E AB = 3E AN Ð300 Nguồn pha đối xứng thứ tự thuận EBC = 3EBN Ð - 900 ECA = 3RCN Ð1500 E AB = 3E AN Ð300 Nguồn pha đối xứng thứ tự nghịch EBC = 3EBN Ð1500 ECA = 3RCN Ð - 900 Nếu tải pha không đối xứng Z1 ¹ Z2 ¹ Z3 Khi đó: 𝐼a ≠ 𝐼b ≠ 𝐼Š 𝐼‡ = 𝐼a + 𝐼b + 𝐼Š ≠ Và Ví dụ 1: Cho mạng điện pha đối xứng thứ tự thuận hình 4.3, thứ tự pha ABC, cho Uđỉnh nguồn phát có giá trị 100V Với Z = Z = Z = (5 + j10)W = 11.18Ð63.430 W Tìm thơng số sau: Giảng viên biên soạn: NGƠ LÂM ÁI NGÂN 70 LÝ THUYẾT MẠCH a b c d Giá trị hiệu dụng điện áp pha Giá trị hiệu dụng điện áp dây Tìm dịng điện dây dịng điện pha Dịng dây trung tính Giải: Điện áp pha: Vm 100 Ð00 = Ð0 = 70.7Ð00 V 2 = 70.7Ð - 120 V VAN = VBN VCN = 70.7Ð - 2400 V Điện áp dây: VAB = 3V ph = ( 3)(70.7Ð300 ) = 122.46Ð300 V VBC = 122.46Ð - 900 = 122.46Ð2700 V VCA = 122.46Ð1500 = 122.46Ð - 2100 V Dòng điện dây = dịng địên pha: Vì pha đối xứng nên ta đưa sơ đồ pha A, pha B, C ta tính tương tự: AC v I1 Z1 UAN I A = I1 = Hình 4.5 VAN 70.7Ð00 = = 6.324Ð - 63.430 A Z1 11.18Ð63.430 IB = I2 = VBN 70.7Ð - 1200 = = 6.324Ð - 183.430 A Z 11.18Ð63.430 IC = I3 = VCN 70.7Ð - 2400 = = 6.324Ð - 303.430 A Z 11.18Ð63.430 Dịng dây trung tính: I N = I A + I B + I C = 6.324Ð - 63.430 + 6.323Ð - 183.430 + 6.324Ð - 303.430 = 4.3 Nối hình tam giác 4.3.1 Nguồn nối tam giác – tải nối tam giác Giảng viên biên soạn: NGÔ LÂM ÁI NGÂN 71 LÝ THUYẾT MẠCH Z A Z’ A’ IA I3 I1 UB UA C Y Z1 X B UC IB B’ X’ Z3 I2 IC Z2 Y’ C’ Hình 4.6 nguồn pha dây nối tam giác - tải nối tam giác Khi tải ba pha đối xứng Z1 = Z2 = Z3 Dòng điện pha I ph = I = I = I Dòng điện dây Điện áp pha 𝐼a = 𝐼b = 𝐼Š = √3𝐼Œ• , trễ pha 300 𝑉ab = 𝑉bŠ = 𝑉Ša Khi nối tam giác Vph = VL Ví dụ1: Cho mạng điện ba pha đối xứng thứ tự thuận hình 4.5, tải pha Z = Z = Z = (10 - j 20)W = 22.36Ð - 63.43W , điện áp dây có biên độ 400V Thứ tự pha ABC, tìm thơng số sau: a Áp pha b Dòng dây c Dòng pha Giải: a) Điện áp pha: VAB = 400Ð00 V VBC = 400Ð - 1200 V VCA = 400Ð - 2400 V = 400Ð1200 V b) c) Dòng điện pha I1 = VAB 400Ð00 = = 17.89Ð63.430 A Z1 22.36Ð - 63.430 I2 = VBC 400Ð - 1200 = = 17.89Ð - 56.57 A Z 22.36Ð - 63.43 I3 = VCA 400Ð - 2400 = = 17.89Ð - 176.57 A Z 22.36Ð - 63.43 Dòng điện dây Giảng viên biên soạn: NGÔ LÂM ÁI NGÂN 72 LÝ THUYẾT MẠCH I A 3I ph = ( 3)(17.89) = 30.99 A I B = I AÐ - 1200 = 30.99Ð - 1200 A I C = I AÐ1200 = 30.99Ð1200 A 4.3.2 Nguồn nối - tải nối tam giác Khi tải ba pha đối xứng Z1 = Z2 = Z3 Điện áp dây nguồn: 𝑈ab = 𝑈a‡ − 𝑈b‡ ; 𝑈bŠ = 𝑈b‡ − 𝑈Š‡ ; 𝑈Ša = 𝑈Š‡ − 𝑈a‡ ; 𝑈ab = √3𝑈a‡ ; 𝑈bŠ = √3𝑈b‡ ; 𝑈Ša = √3𝑈Š‡ Dòng điện pha tải: 𝐼‚„ = 𝑈ab 𝑈bŠ 𝑈Ša ; 𝐼„h = ; 𝐼h‚ = 𝑍‚„ 𝑍„h 𝑍h‚ 𝐼a = √3𝐼‚„ ; 𝐼b = √3𝐼„h ; 𝐼Š = √3𝐼h‚ ; 4.4 Công suất mạch điện pha 4.4.1 Công suất tác dụng Công suất tác dụng tải pha tổng công suất tác dụng tải pha T P = ò pdt = U AN I A cos j A + U BN I B cos j B + U CN I C cos jC T P = PA + PB + PC (W) Hay P = 3PA = 3PB = 3PC P = 3U p I p cos j P = 3U d I d cos j Công suất tác dụng pha áp dụng cho mạch tam giác Giảng viên biên soạn: NGÔ LÂM ÁI NGÂN 73 LÝ THUYẾT MẠCH 4.4.2 Công suất phản kháng Q = QA + QB + QC Hay Q = 3QA = 3QB = 3QC Q = 3U p I p sin jVar Q = 3U d I d sin jVar 4.4.3 Công suất biểu kiến công suất phức S = S A + S B + SC = ( PA + jQA ) + ( PB + jQB ) + ( PC + jQC ) S = ( PA + PB + PC ) + j (QA + QB + QC ) Modun S = P + Q Công suất biểu kiến pha: S A = PA + QA ; S B = PB + QB ; SC = PC + QC Công suất biểu kiến mạch ba pha: S = P +Q å å å = ( PA + PC + PB ) + (QA + QB + QC ) = 3U P I P = 3U d I d (VA) å Hệ số công suất hệ thống ba pha đối xứng P P å = å cos j = 3U d I d P + Q2 å å S 4.5 Đo công suất hệ thống ba pha 4.5.1 Đo công suất mạch pha dây không đối xứng P = PA + PB + PC (W) * A * W * B * W IA Z1 A’ I1 IB Z2 * IC C * W B’ I2 I3 Z3 C’ N’ N Hình 4.7: nguồn pha dây đấu sao- tải đấu 4.5.2 Đo công suất mạch ba pha dây đối xứng Vì ba pha đối xứng nên cần đo công suất pha nhân Giảng viên biên soạn: NGÔ LÂM ÁI NGÂN 74 LÝ THUYẾT MẠCH P = PA = 3PB = PC * A * W B * IA Z1 A’ I1 IB Z2 IC B’ I2 I3 Z3 C’ C N’ N Hình 4.8: nguồn pha dây đấu sao- tải đấu 4.5.3 Đo công suất mạch ba pha dây đối xứng * A IA * W * B * W Z1 A’ I1 Z2 IB IC C B’ I2 I3 Z3 C’ Hình 4.9: nguồn pha dây đấu sao- tải đấu Công suất tổng pha: P = P1 + P2 Giảng viên biên soạn: NGÔ LÂM ÁI NGÂN 75 LÝ THUYẾT MẠCH BÀI TẬP CHƯƠNG 4.1 Cho mạch điện ba pha đối xứng thứ tự thuận H4.9 có tải pha tụ C tương ứng Z1 = Z2 =Z3 = = 90W Vectơ áp hiệu dụng pha A UA = 220V Xác định số wC đồng hồ đo V A Z1 A1 I2 B C I3 X’ Z2 Y’ A2 Z3 Z’ Hình 4.9 ĐS: A1 4A; A2 2.3A; V 207.8V 4.2 : Tính công suất tác dụng, công suất phản kháng, công suất biểu kiến , Các thông số: Nguồn pha đấu Y đối xứng thứ tự thuận, ĐS: P=2541W Q=10165VAR S=10478VA Hình 4.11 4.3: Cho mạch điện pha, nguồn điện nối hình sao, tải nối hình tam giác Điện áp pha nguồn Upn = 200V , tổng trở pha tải Ż = + j3 (Ω) Tính công suất tác dụng, công suất phản kháng, công suất biểu kiến Giảng viên biên soạn: NGÔ LÂM ÁI NGÂN 76 LÝ THUYẾT MẠCH Hình 4.12 ĐS: P=57600W Q=43200VAR S=72000VA 4.4: Cho mạch điện ba pha hình vẽ Hình 4.13 ) (V) Với uBC = 380 sin ( Zd = + j2 (Ω) Z1 = – j4 (Ω) Tính cơng suất tác dụng, cơng suất phản kháng, công suất biểu kiến 4.5: Một nguồn điện pha nối sao, Upn=120V cung cấp điện cho tải nối có dây trung tính Tải có điện trở pha Rp = 180Ω Tính Ud , Id , Ip , Io , P mạch pha Hình 4.14 ĐS Ud=207,84V; Id =Ip=667 mA; Io=0; P=240W 4.6: Một nguồn điện ba pha đối xứng nối cung cấp điện cho tải ba pha đối xứng đấu tam giác Biết dòng điện pha nguồn Ipn=17,32A , điện trở pha tải Rp= 38Ω Tính điện áp pha nguồn cơng suất P nguồn cung cấp cho tải pha Giảng viên biên soạn: NGÔ LÂM ÁI NGÂN 77 LÝ THUYẾT MẠCH Hình 4.15 ĐS: Upn=220V , Pn =Pt =11400W 4.7: Một tải ba pha đối xứng đấu hình tam giác biết Rp=15Ω , Xp=6Ω , đấu vào mạng điện ba pha Ud=380V Tính Id , Ip , P ,Q tải Hình 4.16 ĐS: Ip=23,52A ; Id=40,74A ; P=24893,5W; Q=9957,4A Giảng viên biên soạn: NGÔ LÂM ÁI NGÂN 78 LÝ THUYẾT MẠCH TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Phạm Thị Cư - Mạch Điện – Nhà xuất Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh – 2015 Tài liệu tham khảo Nguyễn Quân – Lý Thuyết Mạch, Trường Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh – 1994 Nguyễn Bình Thành – Nguyễn Trần Quân – Cơ Sở Lý Thuyết Mạch – NXB Khoa Học Kỹ Thuật – 1993 Singape Polytechic – Theory Circuit – SCHOOL OF ELECTRICAL & ELECTRONIC ENGINEERING – 2009 Giảng viên biên soạn: NGÔ LÂM ÁI NGÂN 79 ... I: - j I!1 + U! R - I!2 = i1 a i2 -2 j + - UR b Hinh 2.14 (1) (2) (3) Þ I!1 = = 1- j 3Ð00 = Ð450 A 2Ð - 45 3-3 j -3 = Do từ (1) Þ I!2 = - I!1 = 1- j 1- j - j3 3Ð - 90 = = Þ I!2 = Ð - 450 1- j... mạch dùng lý thuyết mạch điện gồm phần tử lý tưởng sau: 1.2 Các phần tử mạch 1.2.1 Điện trở R: Là phần tử đặc trưng cho tượng tiêu tán lượng điện từ Công suất tiêu tán P = I2.R R I Ký hiệu: Điện. .. áp nhánh mạch nối tiếp, mạch song song Xác định phần tử mạch điện, tính cơng suất nguồn tải, qui luật cân công suất v Kỹ năng: - Xác định chiều dòng điện, điện áp mạch DC - Lập phương trình Kirchoff