Giáo trình Cơ sở kỹ thuật điện (Nghề: Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí - Trung cấp) - Trường Cao đẳng nghề Đồng Tháp

Giáo trình Cơ sở kỹ thuật điện được biên soạn với mục tiêu nhằm giúp sinh viên trình bày được các kiến thức cơ bản về mạch điện 1 chiều, xoay chiều; Phân tích được từ trường của dòng xoay chiều 1 pha, 3 pha. Mời các bạn cùng tham khảo!

UỶ BAN NHÂN DÂN TỈNH ĐỒNG THÁP TRƢỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ ĐỒNG THÁP GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: CƠ SỞ KỸ THUẬT ĐIỆN NGÀNH, NGHỀ: KỸ THUẬT MÁY LẠNH VÀ ĐIỀU HÕA KHƠNG KHÍ TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP (Ban hành kèm theo Quyết định Số: ……… ngày … tháng … năm …… Hiệu trưởng Trường Cao đẳng nghề Đồng Tháp) Đồng Tháp, năm 2017 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin đƣợc phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Kỹ thuật điện nghiên cứu ứng dụng tƣợng điện từ để biến đổi lƣợng, đo lƣờng, điều khiển, xử lý tín hiệu Năng lƣợng điện ngày trở nên cần thiết đóng vai trị vơ quan trọng đời sống sản xuất ngƣời Cơ sở Kỹ thuật điện môn học sở quan trọng sinh viên khối kỹ thuật Giáo trình đƣợc biên soạn dành cho sinh viên ngành kỹ thuật không chuyên Điện nhằm cung cấp kiến thức mạch điện (thông số, mơ hình, định luật bản), phƣơng pháp tính tốn mạch điện pha ba pha, kiến thức thiết bị điện, cấu tạo đặc tính làm việc chúng để vận hành đƣợc thực tế Giáo trình không sâu vào mặt lý luận tƣợng vật lý mà chủ yếu nghiên cứu phƣơng pháp tính tốn ứng dụng kỹ thuật tƣợng điện từ Để tiếp tục nghiên cứu chuyên sâu lĩnh vực điện sinh viên phải nắm vững kiến thức môn học Xin chân thành cảm ơn quý thầy cô bạn đọc quan tâm tạo điều kiện cho tác giả hồn thành giảng Giáo trình kỹ thuật điện đƣợc biên soạn với tham khảo tài liệu, đóng góp tận tình đồng nghiệp mơn.Tuy nhiên q trình biên soạn giáo trình khơng thể tránh khỏi thiếu sót Rất mong đóng góp ý kiến đồng nghiệp, sinh viên bạn đọc quan tâm đến giáo trình Xin trân trọng cám ơn Đồng Tháp, ngày tháng năm 2017 Tham gia biên soạn Chủ biên: Nguyễn Lam I MỤC LỤC Trang LỜI GIỚI THIỆU I MỤC LỤC CHƢƠNG 1: MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU 1 KHÁI NIỆM DÕNG CHIỀU 1.1.Định nghĩa dòng điện 1.2 Bản chất dịng điện mơi trƣờng 1.3 Cƣờng độ dòng điện 1.4 Mật độ dòng điện 1.5 Điện trở vật dẫn 1.6 Điều kiện trì dịng điện lâu dài CÁC PHẦN TỬ CỦA MẠCH ĐIỆN 2.1 Định nghĩa mạch điện 2.2 Các phần tử mạch điện 2.3 Kết cấu mạch điện 10 CÁCH GHÉP NGUỒN CHIỀU 10 3.1 Đấu nối tiếp nguồn điện thành 11 3.2 Đấu song song nguồn điện thành 12 3.3 Đấu hỗn hợp nguồn điện 12 CÁCH GHÉP PHỤ TẢI CHIỀU 13 4.1 Đấu nối tiếp điện trở 13 4.2 Đấu song song điện trở 14 4.3 Đấu hỗn hợp điện trở 15 CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA MẠCH ĐIỆN 15 5.1 Định luật Ôm 15 5.2 Định luật Kiếc khốp 15 CÔNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA DÕNG ĐIỆN 18 6.1 Cơng dịng điện 18 6.2 Công suất dòng điện 18 CHƢƠNG 2: TỪ TRƢỜNG 19 KHÁI NIỆM VỀ TỪ TRƢỜNG 20 1.1 Từ trƣờng dòng điện 20 1.2 Chiều từ trƣờng số dây dẫn mang dòng điện 20 CÁC ĐẠI LƢỢNG TỪ CƠ BẢN 22 2.1 Sức từ động (lực từ hoá) 22 2.2 Cƣờng độ từ trƣờng 22 2.3 Cƣờng độ từ cảm 23 LỰC ĐIỆN TỪ 24 3.1 Lực tác dụng từ trƣờng lên dây dẫn có dịng điện 24 3.2 Lực tác dụng dây dẫn song song có dịng điện 25 TỪ TRƢỜNG CỦA SỐ DẠNG DÂY DẪN CÓ DÕNG ĐIỆN 26 4.1 Từ trƣờng dòng điện dây dẫn thẳng 26 4.2 Từ trƣờng cuộn dây hình xuyến 27 CHƢƠNG 3: CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ 28 HIỆN TƢỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ 28 1.1 Định luật cảm ứng điện từ 28 1.2 Sức điện động cảm ứng vịng dây có từ thơng biến thiên 30 1.3 Sức điện động cảm ứng dây dẫn thẳng chuyển động cắt từ trƣờng 31 NGUYÊN TẮC BIẾN CƠ NĂNG THÀNH ĐIỆN NĂNG 33 2.1 Nguyên tắc 33 2.2 Thực tế 33 NGUYÊN TẮC BIẾN ĐIỆN NĂNG THÀNH CƠ NĂNG 34 3.1 Nguyên tắc 34 3.2 Thực tế 34 HIỆN TƢỢNG TỰ CẢM 34 4.1 Hệ số tự cảm 35 4.2 Sức điên động tự cảm 36 4.3 Ứng dụng 37 HIỆN TƢỢNG HỖ CẢM 38 5.1 Hệ số hỗ cảm 38 5.2 Sức điện động hỗ cảm 39 DÕNG ĐIỆN PHU CƠ (XỐY) 39 6.1 Hiện tƣợng 39 6.2 Ý nghĩa 40 6.3 Hiệu ứng mặt 40 CHƢƠNG 4: MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU HÌNH SIN PHA 42 KHÁI NIỆM VỀ DÕNG HÌNH SIN 42 1.1 Định nghĩa 42 1.2 Nguyên lý tạo sức điện động xoay chiều hình sin 44 CÁC THƠNG SỐ ĐẶC TRƢNG CHO ĐẠI LƢỢNG HÌNH SIN 46 2.1 Giá trị tức thời 46 2.2 Giá trị cực đại 46 GIÁ TRỊ HIỆU DỤNG CỦA DÕNG HÌNH SIN 46 3.1 Định nghĩa 46 3.2 Cách tính theo biên độ 47 BIỂU THỊ CÁC LƢỢNG HÌNH SIN BẰNG SỐ PHỨC 49 4.1 Khái niệm số phức 49 4.2 Biểu diễn lƣợng hình sin số phức 49 MẠCH HÌNH SIN THUẦN TRỞ 54 5.1 Quan hệ dòng – áp 54 5.2 Công suất 55 MẠCH HÌNH SIN THUẦN CẢM 55 6.1 Quan hệ dòng – áp 55 6.2 Công suất 56 MẠCH HÌNH SIN THUẦN DUNG 57 7.1 Quan hệ dòng – áp 57 7.2 Công suất 58 MẠCH R - L - C MẮC NỐI TIẾP 58 8.1 Quan hệ dòng áp 58 8.2 Cộng hƣởng điện áp 60 CHƢƠNG 5: MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU HÌNH SIN BA PHA 62 KHÁI NIỆM VỀ MẠCH ĐIỆN HÌNH SIN PHA 62 1.1 Định nghĩa 62 1.2 Nguyên lý máy phát điện pha 62 1.3 Biểu thức sức điện động 3pha 64 1.4 Đồ thị thời gian đồ thị véc tơ 65 CÁC LƢỢNG "DÂY - PHA"TRONG MẠCH PHA 66 2.1 Cách nối mạch điện pha 66 2.2 Các định nghĩa 68 CÁCH NỐI DÂY PHA HÌNH SAO (Y) 68 3.1 Cách nối 68 3.2 Quan hệ lƣợng Dây – Pha 69 CÁCH NỐI DÂY MÁY PHÁT ĐIỆN PHA HÌNH TAM GIÁC () 70 4.1 Cách nối 70 4.2 Quan hệ lƣợng Dây - Pha 71 CÔNG SUẤT MẠCH BA PHA CÂN BẰNG 71 5.1 Công suất tác dụng 71 5.2 Công suất phản kháng 72 5.3 Công suất biểu kiến 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 Hình 4.19 Mạch R - L - C mắc nối tiếp Dòng điện i chung cho phần tử, trƣớc hết ta vẽ véctơ dịng điện I , sau dựa vào kết luận góc lệch pha vẽ véctơ điện áp điện trở U R , điện áp điện cảm U L , điện áp điện dung U C I L R uR uL uL uC C z uC uL uC  I uR U x  R Hình 4.20 Đồ thị mối quan hệ mạch R - L - C mắc nối tiếp Điện áp nguồn U bằng: U = U R + U L + U C Từ đồ thị véctơ ta tính đƣợc trị số hiệu dụng điện áp U  U 2R  (U L  UC )  (IR)  (IX L  IXC )2  I R  (X L  XC )2  Iz Trong đó: z  R  (X L  XC ) z có thứ nguyên , gọi tổng trở nhánh R – L – C nối tiếp Đặt X = XL – XC X đƣợc gọi điện kháng nhánh Chúng ta thấy điện trở R, điện kháng X tổng trở z cạnh tam giác vuông cạnh huyền tổng trở z, cịn hai cạnh góc vng điện trở R điện kháng X Tam giác tổng trở giúp ta dễ dàng nhớ quan hệ thơng số R, X, z tính góc lệch pha  Quan hệ trị số hiệu dụng dòng áp nhánh R – L – C nối tiếp: U = I.z I  U z Điện áp lệch pha với dịng điện góc  = u - i đƣợc tính nhƣ sau: tan  U L  U C I(X L  X C ) X L  X C X    UR I.R R R 59 Khi XL – XC = 0, góc  = dịng điện trùng pha với điện áp, lúc ta có tƣợng cộng hƣởng điện áp, dòng điện nhánh I  U đạt trị số lớn R Khi XL > XC, góc  > mạch có tính chất điện cảm, dịng điện chậm sau điện áp góc  Khi XL < XC, góc  < mạch có tính chất điện dung, dịng điện vƣợt trƣớc điện áp góc  Công suất tiêu thụ: P = I2 R = U.I cos [W] Công suất phản kháng: Q = I2 X = U.I sin [Var] Công suất biểu kiến: S = U.I [VA] Công suất biểu kiến biểu thị phụ tải (mạch điện) dùng dung lƣợng nguồn điện, dùng điện áp cƣờng độ dòng điện Ví dụ: cho mạch điện nhƣ có U = 127V, R=12, L=160mH, C=127F, f = 50Hz Tính dịng điện loại công suất XL = .L = 2.F..L = 2.3,14.50.16010-3= 50() XC  1   25() 2. f C 2.3,14.50.127.10 6  X = XL – XC = 50-25 = 25 tg  Z  R  X  12  25  27,7 X 25   2,08   = 64020‟;  > nên điện áp vƣợt pha trƣớc dòng R 12 điện  I U 127   4,6 A Z 27,7 Công suất tiêu thụ: P = I R = 4,62.12 = 254 [W] Công suất phản kháng: Q = I X = 4,62.25 = 529 [Var] Công suất biểu kiến: S = U.I = 127.4,6 = 584 [VA] 8.2 Cộng hưởng điện áp Hiện tƣợng cộng hƣởng điện áp có đặc điểm sau: Cảm kháng bù hết dung kháng khiến mạch có tính chất điện trở: XL = XC  X = 0;  = 0; z = zmin = R Do điện áp dịng điện trùng pha 60 Điện áp bù hết khiến điện áp nguồn đặt toàn lên điện trở R Trong điều kiện cụ thể XL = XC > R điện áp UL = UC lớn điện áp đặt vào mạch Đồ thị véctơ trƣờng hợp nhƣ hình bên ŮL ŮC ŮR = Ů İ Hình 4.21: Hiện tƣợng cộng hƣởng điện áp Tổng dẫn ŮR đạt cực đại, tổng trở z cực tiểu Tần số nguồn kích thích vừa tần số riêng nhánh Về mặt lƣợng, đặc điểm X = 0; z = R nên công suất tức thời nguồn đƣa vào nhánh không âm: p =ui = Ri  vừa công suất tiêu tán nhánh khơng có trao đỗi lƣợng nhánh R – L – C bên Nhƣng lƣợng tích lũy phần tử L C luôn biến thiên, tổng lƣợng điện trƣờng từ trƣờng tích lũy L C phải số: Wtt  Wđt  Li L  CuC2  const 2 CÂU HỎI ƠN TẬP Khái niệm dịng điện hình sin, nguyên lý tạo sức điện động xoay chiều hình sin Thơng số đặc trƣng cho đại lƣợng hình sin Cách biểu diễn đại lƣợng hình sin số phức Ƣu điểm phƣơng pháp số phức Các loại công suất mạch điện xoay chiều, ý nghĩa loại công suất quan hệ chúng 61 CHƢƠNG 5: MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU HÌNH SIN BA PHA Mã chƣơng: MH 09-05 Giới thiệu: Dòng điện sin pha dòng điện xoay chiều biến đổi theo quy luật hàm sin biến thiên theo thời gian Trong kỹ thuật dịng điện xoay chiều hình sin đƣợc dùng rộng rãi có nhiều ƣu điểm so với dòng điện chiều Dòng diện xoay chiều dễ dàng chuyển tải xa, dễ dàng thay đổi cấp 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 trƣờng hợp cần thiết, dễ dàng biến đổi dịng điện xoay chiều thành chiều nhờ thiết bị chỉnh lƣu Mục tiêu: - Trình bày đƣợc khái niệm hệ thống điện điện xoay chiều pha viết đƣợc biểu thức sức điện động pha - Biểu diễn đại lƣợng pha dƣới dạng đồ thị thời gian đồ thị véc tơ - Phân biệt đƣợc đại lƣợng dây đại lƣợng pha mạch xoay chiều pha cách đấu nối mạch điện pha - Trình bày đƣợc cách nối dây máy phát điện pha nối hình sao, hình tam giác Trình bày đƣợc cách nối dây phụ tải pha nối hình sao, hình tam giác - Tính đƣợc cơng suất mạch pha - Rèn luyện khả tƣ trừu tƣợng tƣợng cụ thể hệ thống điện xoay chiều pha Nội dung chính: KHÁI NIỆM VỀ MẠCH ĐIỆN HÌNH SIN PHA 1.1 Định nghĩa Là tổ hợp ba đơn vị xoay chiều pha có tần số góc lệch pha 120 đƣợc gọi điện ba pha Thí dụ nhƣ máy phát điện ba pha có ba cuộn dây phát điện tần số giống nhƣng góc lệch suất điện động 120O Căn theo phƣơng thức truyền lƣợng điện xoay chiều ba pha ta có ba pha ba dây ba pha bốn dây O 1.2 Nguyên lý máy phát điện pha Để tạo nguồn ba pha ngƣời ta dùng máy phát điện đồng ba pha 62 Cấu tạo: có phần stato roto Stato: bao gồm lỏi thép dây quấn Dây quấn pha A: (A,X)  Dây quấn pha B: (B,Y)  Dây quấn pha C: (C,Z) Stato roto Hình 5.1: Cấu tạo máy phát điện đồng ba pha Lỏi thép ghép thép kỹ thuật điện có dạng hình trụ rỗng bên có dập rãnh đặt dây quấn Dây quấn gồm ba dây giống nhƣ đặt lệch góc 120o khơng gian, dây pha Roto: nam châm điện Nguyên lý hoạt động: A x stator (phần tĩnh) N S Rotor (phần động) B z y C Hình 5.2 Nguyên lý hoạt động Cho dịng điện kích từ (dịng điện khơng đổi) vào dây quấn kích từ tạo nên từ trƣờng rotor Khi quay rotor động sơ cấp, từ trƣờng rotor 63 cắt dây quấn phần ứng stator cảm ứng sức điện động xoay chiều hình sin, có trị số hiệu dụng là: E0 = 4,44.f.W1.kdq.0 e eA eB 1200 eC 2400 3600 ωt Hình 5.3 Sức điện động pha Trong : E0, W1, Kdq, 0 sức điện động pha, số vòng dây pha, hệ số dây quấn, từ thông cực từ rotor Khi quay roto, từ trƣờng lần lƣợt quét qua dây quấn stato cảm ứng vào dây quấn sức điện động hình sin biên độ, tần số lệch pha góc 2 Nếu rotor có p đơi cực, rotor quay đƣợc vòng, sức điện động phần ứng biến thiên p chu kì Do tốc độ quay rotor n (v/s), tần số f sức điện động f = p.n Nếu tốc độ rotor tính vịng/phút f  p.n 60 Dây quấn ba pha stator có trục lệch khơng gian góc 120 O điện, sức điện động pha lệch góc pha 120 O Khi dây quấn stator nối với tải, dây quấn có dịng điện ba pha Dòng điện ba pha dây quấn tạo nên từ trƣờng quay, với tốc độ n1  60 f , p tốc độ n rotor Do kiểu máy điện cịn đƣợc gọi máy điện đồng 1.3 Biểu thức sức điện động 3pha Nếu chọn pha đầu sức điện động eA dây quấn Ax khơng, biểu thức tức thời sức điện động ba pha là: 64 Sức điện động pha A: e A  E sint Sức điện động pha B: eB  E sin( t  2 ) Sức điện động pha C: eC  E sin( t  4 2 )  E sin( t  ) 3 ĖA = E.ej0º Hoặc biểu diễn số phức : ĖB = E.e-j(2/3) ĖC = E.ej(2/3) 1.4 Đồ thị thời gian đồ thị véc tơ Dùng máy phát điện pha tạo sức điện động pha đối xứng, hệ thống gồm sức điện động eA(t), eB(t), eC(t) biến thiên hình sin theo thời gian có tần số, biên độ Em nhƣng lệch pha góc 2/3 (120O) theo thứ tự pha A, B, C: Đồ thị biểu diễn dạng sóng điện áp Hình 5.4 Biểu diễn dạng sóng điện áp e A (t)  E m sin(t   eA ) e A (t)  E m sin(t   eA - 2 ) e A (t)  E m sin(t   eA - 4 )  = 2f tần số góc dòng điện Đồ thị véctơ hệ thống sức điện động ba pha đối xứng đƣợc vẽ hình 4.2 65 Hình 5.5 Đồ thị véc tơ Chú ý theo quy ƣớc, chiều dƣơng góc đƣợc chọn chiều ngƣợc chiều kim đồng hồ Hệ thống sđđ ba pha đối xứng có tính chất đặc biệt thời điểm tổng trị số tức thời eA(t), eB(t), eB(t) không eA(t) + eB(t) + eB(t) = Những tính chất nói hệ thống dòng điện ba pha đối xứng hệ thống điện áp ba pha đối xứng CÁC LƢỢNG "DÂY - PHA"TRONG MẠCH PHA 2.1 Cách nối mạch điện pha Mỗi pha nguồn (hoặc tải) có đầu cuối thƣờng quen kí hiệu đầu pha nguồn A, B, C ; cuối X, Y, Z đầu pha tải A', B', C' ; cuối X', Y', Z' Muốn nối hình Y ta nối ba điểm cuối pha với tạo thành điểm trung tính Đối với nguồn: ba điểm cuối X, Y, Z nối với thành điểm trung tính Đối với tải: ba điểm X', Y', Z' nối với tạo thành điểm trung tính Hình 5.6: Đại lƣợng "Dây - Pha"trong mạch pha Ba dây nối ba điểm đầu A, B, C nguồn với ba điểm đầu pha tải gọi ba dây pha Dây dẫn nối điểm trung tính nguồn tới điểm trung tính tải gọi dây trung tính Dây trung tính dây nối hai điểm chung máy 66 phát phụ tải (OO') Dây pha dây nối hai điểm đầu pha tƣơng ứng máy phát phụ tải (AA', BB', CC') Nguồn điện tải ba pha nối hình hình tam giác, tùy theo điều kiện cụ thể nhƣ điện áp quy định thiết bị, điện áp mạng điện số yêu cầu kỹ thuật khác Dƣới dây ta xét vài trƣờng hợp thƣờng gặp Cách nối nguồn điện: Các nguồn điện dùng sinh hoạt thƣờng nối hình có dây trung tính Nối nhƣ có ƣu điểm cung cấp hai điện áp khác (điện áp pha điện áp dây) Cách nối động điện (tải) ba pha: Mỗi động pha gồm có ba dây quấn pha Khi thiết kế ngƣời ta quy định điện áp cho dây quấn Lúc động làm việc, yêu cầu phải điện áp quy định Hình 5.7 Cách nối động điện (tải) ba pha Ví dụ động pha có điện áp quy định cho dây quấn 220V (nghĩa Up = 220V), nhãn hiệu động ghi /Y-220/380V Nếu nối động vào làm việc mạng điện có điện áp dây 380V động phải nối hình lúc điện áp đặt lên dây quấn pha động Up  380  220V , điện áp quy định Nếu động làm việc 220/127V có điện áp dây 220V động phải đƣợc nối hình tam giác, lúc điện áp đặt lên dây quấn điện áp dây 220V, điện áp quy định Cách nối tải pha: Tùy thuộc vào điện áp quy định lúc thiết kế 67 ~ K ~ K Cmm ~ K Cmm CLV ~ Cmm CLV CLV Hình 5.8 Cách nối tải pha 2.2 Các định nghĩa Điện áp pha: Điện áp dây pha (còn gọi dây lửa) dây trung hòa (còn gọi dây nguội) đƣợc gọi điện áp pha Áp cuộn dây (với nguồn); hay trở kháng (với tải); áp pha tải {UaO, UbO, UcO} Dòng điện pha: Dòng điện qua phụ tải pha đƣờng dây ba pha đƣợc gọi dòng điện pha Dòng qua điện trở kháng pha {Iab, Ibc, Ica} Điện áp dây: Điện áp dây pha (dây lửa) hệ thống đƣờng dây ba pha đƣợc gọi dòng điện dây Áp hai dây nguồn hay tải; áp dây tải {Uab, Ubc, Uca} Dòng điện dây: Dòng qua đƣờng dây hệ thống ba pha đƣợc gọi dịng điện dây; kí hiệu {IA, IB, IC} CÁCH NỐI DÂY PHA HÌNH SAO (Y) 3.1 Cách nối Khi nối tất đầu cuối Ac, Bc, Cc cuộn dây pha máy phát ba pha lại với nhau, ta có hệ thống nguồn nối Từ đầu dây Ad, Bd, Cd nối độc lập đến tải Ba dây dẫn xuất phát từ Ac, Bc, Cc thay dây dẫn bỏ Nhƣ ta có sơ đồ mạch nối ba dây hay bốn dây 68 1 Ea Ea 4 N N Ec Ec Eb Eb Hình 5.9 Cách nối dây pha hình Ngồi ra, ngƣời ta thƣờng biểu diễn kiểu ghép theo hình vẽ khác Ea A A + - Eb + Eb N B UAB - UCA + Ec C - UAN N B + UBN Ec C + UBC UCN + - Nối ba dây - - Nối bốn dây Hình 5.10 Một dạng khác cách nối dây pha Điểm chung để nối đầu dây ba pha máy phát đƣợc gọi điểm trung tính nguồn Trong mạch bốn dây mạch nối ba dây, điểm đƣợc nối đất Khi đó, điện điểm điện đất Dây dẫn nối từ điểm trung tính đƣợc gọi dây trung tính mạch Ba dây cịn lại đƣợc gọi dây pha Trong mạch nối ba dây, ta có ba điện áp Mỗi điện áp đƣợc xác định hai dây pha khác nhau, Uab, Ubc, Uca số điện áp đƣợc đánh theo thứ tự a-b, b-c, c-a Trong mạch bốn dây, ta phân biệt điện áp hai dây pha điện áp dây pha dây trung tính Điện áp hai dây pha bất kỳ, đƣợc gọi điện áp dây Điện áp dây pha với điểm trung tính hay dây trung tính (ở mạch nối bốn dây) đƣợc gọi điện áp pha Nếu mạch nối khơng có tải, điện áp pha tƣơng ứng với điện áp nguồn cung cấp pha ea, eb, ec 3.2 Quan hệ lượng Dây – Pha 69 Quan hệ dòng điện dây dòng điện pha: Căn vào mạch điện ta thấy quan hệ dòng điện dây Id dòng điện pha Ip nhƣ sau Id = IP Dòng điện dây dòng điện pha nhƣ İN = İA + İB + İC = Quan hệ điện áp dây điện áp pha: ta thấy điện áp dây UAB (giữa pha A pha B), UBC (giữa pha B pha C), UCA (giữa pha C pha A) quan hệ với điện áp pha UA, UB, UC nhƣ sau: ŮAB = ŮA – ŮB ŮBC = ŮB – ŮC ŮCA = ŮC – ŮA Về trị số hiệu dụng, điện áp dây Ud lớn lần điện áp pha Up: Ud = Up Về pha: điện áp dây lệch góc 2/3 vƣợt trƣớc điện áp pha tƣơng ứng góc 30o (ŮAB vƣợt trƣớc ŮA góc 30o) CÁCH NỐI DÂY MÁY PHÁT ĐIỆN PHA HÌNH TAM GIÁC () 4.1 Cách nối Muốn nối hình tam giác, ta lấy đầu pha nối với cuối pha tạo thành vịng khép kín nhƣ hình bên A Id Rp UAB Xp UCA B Hình 5.11 Cách nối dây pha hình tam giác Ví dụ: A nối với Z, B nối với X C nối với Y (Cách nối tam giác khơng có dây trung tính) Nhƣ hệ thống nối tam giác hệ thống cuối cuộn dây pha nối với đầu cuộn dây pha Từ điểm chung cuộn dây tạo thành đỉnh tam giác, ngƣời ta nối ba dây dẫn đến tải Các dây dẫn hệ thống ba dây dẫn đƣợc ký hiệu chữ A, B, C Điện áp pha mạch nối tam giác điện áp dây nó, ta ký hiệu hai chữ số ŮAB, ŮBC, ŮCA 70 Cần lƣu ý rằng, nối sai tam giác cuộn dây máy phát, ví dụ nối ngƣợc dây pha, tổng điện áp nguồn từ chúng gấp đôi điện áp nguồn pha bị nối sai, mạch tam giác đóng kín có dịng lớn, dẫn đến làm hƣ cuộn dây 4.2 Quan hệ lượng Dây - Pha Quan hệ điện áp dây điện áp pha: Ud = UP Quan hệ dòng điện dây dòng điện pha: İA = İAB – İCA İB = İBC – İAB İC = İCA – İBC Về trị số hiệu dụng, dòng điện dây Id lớn gấp lần dòng điện phaUp Id = Ip Về pha: dòng điện dây lệch góc 2/3 chậm sau dịng điện pha tƣơng ứng góc 30o (İAB chậm sau İA góc 30o) CƠNG SUẤT MẠCH BA PHA CÂN BẰNG 5.1 Cơng suất tác dụng Mạch pha có dây trung tính có trở kháng khơng đáng kể Khi khơng xét tổng trở đƣờng dây pha: Điện áp đặt lên pha tải là: U p  Z p  R p2  X p2 Tổng trở pha tải: Trong đó: Ud Rp, Xp – điện trở, điện kháng pha tải Ud – điện áp dây mạch điện ba pha A B C Id = Ip Ud Zp  Zp Up Ip Zp Hình 5.12 Đại lƣợng đồ thị Công suất mạch ba pha cân 71 Dòng điện pha tải I p  Up Zp  Ud R p2  X p2 Góc lệch pha φ điện áp pha dịng điện pha   arctan Xp Rp Vì tải nối hình nên dịng điện dây dịng điện pha Id = Ip Công suất mạch ba pha đối xứng: Công suất tác dụng hay công suất phản kháng pha nhƣ nhau: PA = PB = PC QA = QB = QC  Công suất tác dụng tải ba pha: P = 3PA = 3.Up.Ip.cosφ = Ud.Id.cosφ [W] Trong đó: Ud – giá trị hiệu dụng áp dây tải Id – giá trị hiệu dụng dòng dây qua tải φ – góc lệch pha áp dịng trở kháng tải 5.2 Công suất phản kháng Công suất phản kháng tải ba pha: Q = 3QA = 3.Up.Ip.sinφ = Ud.Id.sinφ [var] 5.3 Công suất biểu kiến Công suất biểu kiến ba pha: S  P  Q  3.U p I p  3.U d I d CÂU HỎI ƠN TẬP Trình bày khái niệm mạng điện pha pha đối xứng, nguyên lý tạo sức điện động xoay chiều hình sin pha Cho biết mối quan hệ đại lƣợng dây pha nối nối tam giác Các đại lƣợng công suất mạch ba pha 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO  [1] Phạm Thị Cƣ (chủ biên) (2000), “Mạch điện 1”, NXB Giáo dục [2] Hoàng Hữu Thận (2000), “Cơ sở Kỹ thuật điện”, NXB Giao thông vận tải [3] Đặng Văn Đào (2004), “Kỹ Thuật Điện”, NXB Giáo Dục [4] Hoàng Hữu Thận (2000), “Kỹ thuật điện đại cương”, NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội [5] Hoàng Hữu Thận (2004), “Bài tập Kỹ thuật điện đại cương”, NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội 73 ... xuất ngƣời Cơ sở Kỹ thuật điện môn học sở quan trọng sinh viên khối kỹ thuật Giáo trình đƣợc biên soạn dành cho sinh viên ngành kỹ thuật không chuyên Điện nhằm cung cấp kiến thức mạch điện (thơng... THAM KHẢO 73 GIÁO TRÌNH MƠN HỌC Tên mơn học: Cơ sở kỹ thuật điện Mã mơn học: MH 09 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học: - Vị trí: Mơn học sở kỹ thuật điện đƣợc bố trí học trƣớc... sang âm - Dòng DC đƣợc tạo từ nguồn pin, ắc quy, lƣợng mặt trời Mục tiêu: - Trình bày đƣợc khái niệm dịng điện chiều - Trình bày đƣợc phần tử mạch điện - Trình bày đƣợc định luật mạch điện - Ghép