Giáo trình Kỹ thuật điện (Nghề Công nghệ kỹ thuật điều khiển và tự động hóa Trình độ Cao đẳng)

Trường Cao Đẳng Nghề Giang ỦYAnBAN NHÂN DÂN TỈNH AN GIANG Tổ Điện tử TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ AN GIANG GIÁO TRÌNH MƠN HỌC : KỸ THUẬT ĐIỆN NGHỀ: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HĨA TRÌNH ĐỘ : CAO ĐẲNG (Ban hành theo Quyết địng số 839/QĐ-CĐN, ngày 04 tháng năm 2020 Hiệu trưởng trường Cao đảng nghề An Giang) An Giang, năm 2020 Giáo viên: Võ Thành Lâm Giáo Trình: Điện kỹ thuật Trường Cao Đẳng Nghề An Giang Tổ Điện tử TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên 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 Giáo trình mơn KỸ THUẬT ĐIỆN biên soạn với mục đích phục vụ cho việc học tập cho sinh viên/học sinh hệ Cao Đẳng nghề, Trung cấp nghề ngành Công nghệ Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Giáo trình đúc kết từ nhiều tài liệu Kỹ thuật điên, Điện kỹ thuật số trường đại học, Mạch điện đồng ngiệp vụ trung học chuyên nghiệp, dạy nghề … Giáo trình soạn dựa theo chương trình chi tiết môn học KỸ THUẬT ĐIỆN ngành Công nghệ Kỹ thuật điều khiển tự động hóa với số môn học 60 (37 lý thuyết – 19 tập – kiểm tra) Giáo trình cung cấp kiến thức tản cho sinh viên/học sinh học tiếp môn học Điện tử công suất, Mạch tương tự, Điện công nghiệp, … Nội dung giáo trình gồm chương sau: BÀI MỞ ĐẦU: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ MẠCH ĐIỆN CHƯƠNG I: MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU CHƯƠNG II: MẠCH ĐIỆN XOAY CHỀU HÌNH SIN CHƯƠNG III: MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA Trong chương, thiết kế bao gồm lý thuyết kết hợp với tập Cho dù kiến thức giáo trình xếp cách hợp lý có mối quan hệ chặt chẽ giáo trình đề cập đến vấn đề trọng tâm lĩnh vực mạch điện kỹ thuật điện, nên người học cần tham khảo thêm giáo trình có liên quan để việc học có hiệu Mặc dù cố gắng trình biên soạn chắn khơng tránh khỏi thiếu sót, kính mong đồng nghiệp học viên góp ý giáo trình ngày hồn thiện An Giang, ngày…… tháng …… năm 20… Biên soạn Võ Thành Lâm Giáo viên: Võ Thành Lâm Giáo Trình: Điện kỹ thuật Trường Cao Đẳng Nghề An Giang Tổ Điện tử Mục lục LỜI GIỚI THIỆU BÀI MỞ ĐẦU: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ MẠCH ĐIỆN I KHÁI NIỆM CƠ BẢN TRONG MẠCH ĐIỆN Mạch điện: Cấu trúc mạch điện: Các tượng điện từ: II CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN TRONG MẠCH ĐIỆN Phần tử điện trở: Phần tử điện cảm: Phần tử điện dung: Phần tử nguồn: 5 Phần tử thực: Câu hỏi tập CHƯƠNG I: MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU I CÁC ĐẠI LƯƠNG ĐẶC TRƯNG QUÁ TRÌNH NĂNG LƯỢNG TRONG MẠCH ĐIỆN Điện - Hiệu điện thế: 1.1 Điện thế: 1.2 Hiệu điện (Điện áp) Dòng điện: 3.Dòng điện chiều: 10 3.1 Định nghĩa: 10 3.2 Cường độ dòng điện: 10 3.3 Chiều dòng điện 10 Giáo viên: Võ Thành Lâm Giáo Trình: Điện kỹ thuật i Trường Cao Đẳng Nghề An Giang Tổ Điện tử 3.4 Nguồn điện chiều: 11 3.5 Cách mác nguồn điện chiều 12 Công – Công suất 13 4.1 Công: 13 4.2 Công suất: 14 II CÁC PHÉP BIẾN ĐỔI TƯƠNG ĐƯƠNG 14 Nguồn dòng điện mắc song song: 14 Điện trở ghép nối tiếpvà ghép song song: 14 Biến đổi Δ-Y VÀ Y-Δ: 16 3.1 Biến đổi Y-Δ: 16 3.2 Biến đổi Δ-Y: 16 Biến đổi nguồn tương đương: 17 III CÁC ĐỊNH LUẬT VÀ BIỂU THỨC CƠ BẢN TRONG MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU 17 Định luật Omh 17 Định luật Kiếc Chốp 17 2.1 Định luật kiếc chốp 1: 18 2.2 Định luật kiếc chốp 2: 18 IV CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI MẠCH MỘT CHIỀU 19 Phương pháp dòng điện nhánh: 19 Phương pháp dòng điện mạch vòng: 22 Phương pháp điện nút: 24 Phương pháp biến đổi điện trở: 29 4.1 Đấu nối tiếp điện trở - Phụ tải 29 4.2 Đấu song song điện trở - Phụ tải 31 Giáo viên: Võ Thành Lâm Giáo Trình: Điện kỹ thuật ii Trường Cao Đẳng Nghề An Giang Tổ Điện tử 4.3 Đấu hỗn hợp điện trở - phụ tải: 32 Câu hỏi tập 35 CHƯƠNG 2: MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU HÌNH SIN 40 I KHÁI NIỆM VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 40 Dòng điện xoay chiều: 40 1.1 Định nghĩa: 40 1.2 Biểu thức dịng điện, điện áp, suất điệng đơng hình sin 40 Chu kỳ, Tần số dòng điện xoay chiều: 41 2.1 Chu kỳ: 41 2.2 Tần số: 41 Các đại lương đặc trưng: 42 Pha lệch pha: 43 Biểu diễn dịng điện xoay chiều hình sin vectơ: 44 II BIỂU DIỄN CÁC ĐẠI LƯỢNG HÌNH SIN BẰNG SỚ PHỨC 46 Đinh nghĩa cách biểu diễn số phức: 46 1.1 Đinh nghĩa: 46 1.2 Cách biểu diễn số phức: 46 Các phép tính số phức thường gặp: 48 2.1 Phép công – Phép trừ: 48 2.2 Phép nhân- Phép chia: 48 Biểu diễn: 49 III DÒNG ĐIỆN HÌNH SIN TRONG NHÁNH THUẦN TRỞ 51 Định nghĩa: 51 Quan hệ điện áp dòng điện: 51 Công suất: 52 Giáo viên: Võ Thành Lâm Giáo Trình: Điện kỹ thuật iii Trường Cao Đẳng Nghề An Giang Tổ Điện tử 3.1 Công suất tức thời p : 52 3.2 Công suất trung bình 52 IV DỊNG ĐIỆN HÌNH SIN TRONG NHÁNH THUẦN DUNG 52 Định nghĩa: 52 Q uan hệ điện áp dòng điện: 53 Công suất: 53 3.1 Công suất tức thời p: 53 3.2 Công suất phản kháng: 53 V DỊNG ĐIỆN HÌNH SIN TRONG NHÁNH THUẦN CẢM 54 Định nghĩa: 54 Quan hệ điện áp dòng điện: 54 Công suất: 55 3.1 Công suất tức thời p : 55 3.2 Công suất phản kháng: 55 VI GIẢI MẠCH XOAY CHIỀU KHÔNG PHÂN NHÁNH 56 Gỉai mạch điện R-L-C mắc nối tiếp: 56 1.1 Tam giác điện áp: 56 1.2 Tam giác trở kháng 59 1.3 Tam giác công suất 60 1.4 Công suất: 60 Mạch điện RL mắc nối tiếp 61 3.1 Điện áp hiệu dụng qua phần tử: 62 3.2 Công suất hiệu dụng qua phần tử: 62 Mạch điện RC mắc nối tiếp 63 4.1 Định luật ôm R –L mắc nối tiếp 63 Giáo viên: Võ Thành Lâm Giáo Trình: Điện kỹ thuật iv Trường Cao Đẳng Nghề An Giang Tổ Điện tử 4.2 Điện áp hiệu dụng qua phần tử: 63 4.3 Công suất hiệu dụng qua phần tử: 64 Cộng hưởng điện áp: 64 V GIẢI MẠCH XOAY CHIỀU PHÂN NHÁNH 65 Mạch điện R-L-C mắc song song: 65 1.1 Phương pháp đồ thị Véctơ: 65 1.2 Phương pháp tổng dẫn: 65 1.3 Phương pháp biên độ phức: 66 Cộng hưởng dòng điện: 67 Câu hỏi tập 69 CHƯƠNG 3: MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA 72 I KHÁI NIỆM CHUNG 72 II Sự tạo dòng điện xoay chiều ba pha: 72 Cấu tạo: 72 Nguyên lý làm việc 73 Các nối mạch điện xoay chiều ba pha: 74 4.Mạch điện ba pha đối xứng: 75 III CÁCH NỐI DÂY MẠCH ĐIỆN BA PHA 75 Cách nối hình ( Y ) 75 1.1 Cách nối dây 75 1.2 Quan hệ đại lượng dây pha 76 Cách nối hình tam giác (  ) 77 2.1 Cách nối dây 77 2.2 Quan hệ đại lượng dây pha 78 IV CÔNG SUẤT MẠCH ĐIỆN BA PHA 80 Giáo viên: Võ Thành Lâm Giáo Trình: Điện kỹ thuật v Trường Cao Đẳng Nghề An Giang Tổ Điện tử Công suất tác dụng: 80 Công suất phản kháng: 80 Công suất biểu kiến: 80 V PHƯƠNG PHÁP GIẢI MẠCH ĐIỆN BA PHA CÂN BẰNG 81 Mạch điện xoay chiều ba pha có phụ tải mách hình sao: 81 1.1 Nguồn nối tam giác đối xứng: 81 1.2 Gỉai mạch điện ba pha tải nối đối xứng: 82 Mạch điện xoay chiều ba pha có phụ tải mắc hình tam giác: 83 2.1 Khi không xét tổng trở đường dây pha: 83 2.2 Khi xét tổng trở đường dây pha: 84 Mạch điện xoay chiều ba pha có nhiều phụ tải mắc song song: 84 3.1 Gỉai mạch điện ba p có tải mắc song biết cơng suất P, Q: 84 3.2 Gỉai mạch điện ba pha mắc song song không tải: 85 V CÁCH NỐI ĐỘNG CƠ ĐIỆN BA PHA: 88 VI CÁCH NỐI TẢI MỘT PHA: 88 Câu hỏi tập 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 Giáo viên: Võ Thành Lâm Giáo Trình: Điện kỹ thuật vi Trường Cao Đẳng Nghề An Giang Tổ Điện tử BÀI MỞ ĐẦU KHÁI QUÁT CHUNG VỀ MẠCH ĐIỆN Giới thiệu bài học: Kỹ thuật điện phần thiếu hoạt động nghề nghiệp ngành kỹ thuật Đây tiền đề cần thiết cho việc tiếp thu hiểu khái niệm, thông số tượng hệ thống điện – điện tử Việc hiểu định luật, phương pháp để giải tập mạch điện chiều, mạch xoay chiều (một pha, ba pha) Vận dụng vào hệ thống điện thực tế làm việc nhà máy, hệ thống truyền tải điện……… Phân tích mạch điện, tính công suất mạch, hệ số cos phi, hệ thống bù hạ áp…… Mục tiêu của bài: - Khái quát hệ thống mạch điện; - Phân tích mơ hình tốn học mạch điện; - Phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo học tập; - Rèn luyện phương pháp học tư nghiêm túc công việc I KHÁI NIỆM CƠ BẢN TRONG MẠCH ĐIỆN Mạch điện: a) Mạch điện: hệ gồm thiết bị điện, điện tử ghép lại xãy q trình truyền đạt, biến đổi lượng, tín hiệu điện Mạch điện gồm nguồn điện, tải dây dẫn Dây dẫn I + Nguồn Dây dẫn E I M Tải Hình 1a Tải R Nguồn Hình + M Tải Tải R Hình 1b b) Nguồn điện: dùng để cung cấp lượng điện tín hiệu điện cho mạch Nguồn biến đổi từ dạng lượng khác sang điện năng, ví dụ máy phát điện (biến đổi thành điện năng), ắc quy (biến đổi hóa sang điện năng) Giáo viên: Võ Thành Lâm Giáo Trình: Điện kỹ thuật Trường Cao Đẳng Nghề An Giang Tổ Điện tử Ắc quy Pin Máy phát điện Hình c) Phụ tải: thiết bị nhận lượng điện hay tín hiệu điện Phụ tải biến đổi lượng điện sang dạng lượng khác, ví dụ động điện (biến đổi điện thành năng), đèn điện (biến đổi điện sang quang năng), bàn là, bếp điện (biến đổi điện sang nhiệt năng) v.v Hình thụ d) Dây dẫn: làm nhiệm vụ truyền tải lượng điện từ nguồn đến nơi tiêu Cấu trúc của mạch điện: Nhánh: gồm nhiều phần tử ghép nối tiếp có dòng điện R1 R1 I R1 R2 I e2 I Hình Nút: điểm nối ba nhánh trở lên A I1 R1 Nút B C I2 I3 I2 R2 R3 E1 E2 G F I1 I3 D Hình Vịng: lối khép kín nhánh A R1 Vòng B C R2 R3 E1 E2 G Các hiện tượng điện từ: Giáo viên: Võ Thành Lâm F Hình D Giáo Trình: Điện kỹ thuật Trường Cao Đẳng Nghề An Giang Tổ Điện tử Đối với tải, ba điểm cuối X’,Y’,Z’ với tạo thành điểm chung O’ gọi điểm trung tính tải Ba dây nối điểm đầu A, B, C nguồn với điểm đầu pha tải gọi dây pha Dây dẫn nối điểm trung tính nguồn tới điểm trung tính tải gọi dây trung tính A A’ Id UP Ip Ip Ud O’ Ip O Id Ip B Ip C C’ Id Ip B’ Hình 3.5: Mạch điện ba pha nối hình 1.2 Quan hệ đại lượng dây và pha a) Quan hệ dòng điện dây pha Từ sơ đồ cách nối dây ta thấy quan hệ dòng điện dây pha: Id = Ip Quan hệ điện áp dây pha b) Quan hệ điện áp dây và điện áp pha C • • U BC U CA • U AB O A 300 H • B U AB Hình 3.6: Đồ thị vectơ U AB = U A − U B (điện áp pha Avà pha B) U BC = U B − U C (điện áp pha B pha C) U CA = U C − U A (điện áp pha Cvà pha A) Giáo viên: Võ Thành Lâm Giáo Trình: Điện kỹ thuật 76 Trường Cao Đẳng Nghề An Giang Tổ Điện tử Xét tam giác OAB: = 3.OA AB=2.OA.cos300=2.OA AB=UAB=Ud, OA=Up→ Ud= 3.U p Vậy:Trong cách nối hình quan hệ điện áp dây điiện áp pha: U d = 3.U p Về pha: Điện áp dây vượt trước điện áp pha tương ứng góc 300 (UAB vượt trước UA góc 300, UBC vượt trước UB góc 300, UCA vượt trước UC góc 300) Ví dụ: Một nguồn điện pha đối xứng đấu hình sao, Điện áp pha Up = 220V, nguồn cấp cho tải R ba pha đối xứng (Hình 3.5) Biết dịng điện dây Id = 10A Tính điện áp dây Ud, điện áp pha tải, dòng điện pha tải nguồn Giải: Nguồn nối hình nên: U d = 3.U p = 3.220 = 380V Tải nối hình nên: U Pt = Ud = 380 = 220V Do nguồn nối sao, tải nối nên tac có Dịng điện pha tải I pt = I d = 10 A Dòng điện pha nguồn I pn = I d = 10 A Cách nối hình tam giác (  ) 2.1 Cách nối dây Muốn nối hình tam giác ta lấy đầu pha nối với cuối pha tạo thành mạch vịng hình tam giác ba đỉnh nối với ba dây dẫn gọi ba dây pha (Hình 3.7) Giáo viên: Võ Thành Lâm Giáo Trình: Điện kỹ thuật 77 Trường Cao Đẳng Nghề An Giang Tổ Điện tử Id A A’ Ip Ip Up Ud Id C Zp Zp Ip C’ B B’ Zp Id Hình 3.7: Mạch điện ba pha nối hình tam giác Ví dụ: nối A với Z, B nối với X, C nối với Y 2.2 Quan hệ đại lượng dây và pha a) Quan hệ dòng điện dây dòng điện pha Áp dụng định luật kiêchop nút Tại nút A: I A = I AB − ICA Tại nút B: IB = IBC − I AB Tại nút C: IC = ICA − IBC • I CA • I AB • Xét tam giác OAB: OB=2.OA.cos300=2.OA I AC • • I CA IA Hình 3.8: Đồ thị vectơ OB=Id, OA=Ip I d = 3.I P Về pha: Dòng điện dây châm sau dịng điện pha tương ứng góc 300 (IA chậm pha IAB mộc góc 300, IB chậm pha IBC mộc góc 300, IC chậm pha ICA mộc góc 300) Ví dụ 1: Một mạch điện ba pha, nguồn nối sao, tải nối tam giác Biết điện áp nguồn Upn = 2KV, dòng điện pha nguồn Ipn = 20A a) Hãy vẽ sơ đồ nối dây mạch ba pha sơ đồ ghi rõ đại lương pha dây b) Xác điện dòng điện pha điện áp pha tải Ipt, Upt Giải: a) sơ đồ nối dây mạch điện hình 3.9 Giáo viên: Võ Thành Lâm Giáo Trình: Điện kỹ thuật 78 Trường Cao Đẳng Nghề An Giang A Tổ Điện tử Id A Ipn ’ Ipt Ipt Ipn Ud O Ipn C C’ Id B B’ Ipt Id Hình 3.9: Mạch điện ba pha nguồn nối hình sao, tải nối hình tam giác b) Vì nguồn nối hình sao, nên dòng điện dây dòng điện pha: I d = I pn = 20 A Điện áp dây lần điện áp nguồn: U d = 3.U pn = 3.2 = 3,646 KV Vì tải nối hình tam giác, nên điện áp pha tải Upt điện áp dây: U pt = U d = 3,646 KV Dòng điện pha tải nhỏ dòng điện dây lần: I Pt = Id = 20 = 11,457 A Ví dụ 2: Một mạch điện ba pha, tải nối sao, nguồn nối tam giác Nguồn tải đối xứng Biết dòng điện pha tải Ipt = 50A, điện áp pha tải Upt = 220V a) Hãy vẽ sơ đồ nối dây mạch ba pha sơ đồ ghi rõ đại lượng pha dây b) Xác điện dòng điện pha điện áp pha nguồn Ipn, Upn Giải: a) sơ đồ nối dây mạch điện hình 3.10 Id A A’ Ipt Ip Ipn Upt Upn O’ Ud Ip Ipt Ipt C Id B C’ B’ Id Hình 3.10: Mạch điện ba pha nguồn nối hình tam giác, tải nối hình Giáo viên: Võ Thành Lâm Giáo Trình: Điện kỹ thuật 79 Trường Cao Đẳng Nghề An Giang Tổ Điện tử b) Vì tải nối hình sao, nên dòng điện dây dòng điện pha: I d = I pt = 50 A Điện áp dây lần điện áp pha tải: U d = 3.U pt = 3.220 = 380V Vì nguồn nối hình tam giác, nên điện áp pha nguồn Upn điện áp dây: U pn = U d = 380V Dòng điện pha nguồn nhỏ dòng điện dây lần: I Pn = Id = 50 = 28,868 A b) Quan hệ điện áp dây điện áp pha Từ mạch đấu hình tam giác (Hình 3.7) ta có: UP = Ud IV CƠNG SUẤT MẠCH ĐIỆN BA PHA Công suất tác dụng: - Gọi PA,PB,PC tương ứng công suất tác dụng pha A,B,C P=PA+PB+PC =UA.IA.cos  A + UB.IB.cos  B + UC.IC.cos  C + Khi mạch điện ba pha đối xứng: UA=UB=UC IA=I =IC cos  A = cos  B = cos  c = cos   P=3.UP.IP.cos  =3.RP I P2 = 3.I d U d cos  Công suất phản kháng: - Công xuất phản kháng Q ba pha: Q = QA+QB+QC Q = UA.IA.sin  A + UB.IB.sin  B + UC.IC.sin  C - Khi tải đối xứng: Q = 3.UP.IP.sin  =3.XP I P2 = 3.I d U d sin  Công suất biểu kiến: S = P + Q = 3.U P I P = 3U d I d Giáo viên: Võ Thành Lâm Giáo Trình: Điện kỹ thuật 80 Trường Cao Đẳng Nghề An Giang Tổ Điện tử V PHƯƠNG PHÁP GIẢI MẠCH ĐIỆN BA PHA CÂN BẰNG - Đối với mạch điện ba pha đối, dịng điện, điện áp pha có trị số lệch pha góc 2 giải mạch điện ba pha ta cần tách pha để giải Mạch điện xoay chiều ba pha có phụ tải mách hình sao: - Theo hình vẽ ta có O điểm trung tính nguồn, tải nối sao, O’ điểm trung tính tải Các dây từ nguồn đến tải AA’, BB’, CC’ gọi dây pha Dây OO’ gọi dây trung tính Mạch điện có dây trung tính gọi mạch điện ba pha bốn dây, mạch điện khơng có dây trung tính gọi mạch điện ba pha ba dây Đối với mạch đối xứng ta ln ln có quan hệ: I0 = IA + IB + IC = Vì dây trung tính khơng có tác dụng, bỏ qua dây trung tính Điện điểm trung tính tải đối xứng ln ln trùng với điện trung tính nguồn A A’ Id UP Ip Ip Ud Ip B O’ O Ip Id Ip C C’ Id Ip B’ Hình 3.11 Mạch điện ba pha nối hình Nếu gọi sức điện động nguồn Ep thì: Điện áp dây Ud điện áp pha UP mạch điện ba pha là: Điện áp pha phía đầu nguồn là: Up=Ep Điện áp dây phía đầu nguồn là: Ud= Ep 1.1 Nguồn nối tam giác đối xứng: Điện áp pha phía đầu nguồn là: Up=Ep Điện áp dây phía đầu nguồn là: Ud=Up= Ep Từ giá trị điện áp dây (hoặc điện áp pha) mạch điện ba pha, ta xác định điện áp pha tải Giáo viên: Võ Thành Lâm Giáo Trình: Điện kỹ thuật 81 Trường Cao Đẳng Nghề An Giang Tổ Điện tử 1.2 Gỉai mạch điện ba pha tải nối đối xứng: A Up  Zp Ud B Id=Ip C Ip Hình 3.12 Hình 3.13 - Khi không xét tổng trở đường dây pha UP= Ud (điện áp đặt lên pha tải) - Tổng trở pha tải: ZP= RP2 + X P2 Trong RP, XP điện trở, điện kháng pha tải Dòng điện pha tải: IP = Ud UP = ZP RP2 + X P2 Góc lệch pha điện áp pha dòng điện pha  = arctg XP RP Vì tải nối nên dịng điện dây dòng điện pha Id=Ip Đồ thị vectơ hình vẽ (hình 3.13) - Khi xét tổng trở đường dây pha Khi xét đến tổng trở đường dây: Ip = Ud (Rd + R P ) + ( X d + X P ) 2 Rd, Xd điện trở điện kháng đường dây A Id=If Ud B Rd Xd Rp Xp Hình 3.14 C Ví dụ: Có ba cuộn dây giống điện trở điện kháng cuộn R=3(Ω), X=4(Ω), điện áp định mức cuộn dây Up=220(V) Hỏi ba Giáo viên: Võ Thành Lâm Giáo Trình: Điện kỹ thuật 82 Trường Cao Đẳng Nghề An Giang Tổ Điện tử cuộn dây phải mắc để sử dụng nguồn điện xoay chiều pha có Ud=380(V) Tính Ip, Id, P3pha, Q3pha, S3pha Giải Ba cuộn dây phải đấu hình vì: Ud= Ud=220 =380(V) Zp= RP2 + X P2 = 32 + = 5(Ω) IP = Up Zp = φ=arctg 220 = 44(A) Xp Rp 380V 380V = arctg = 530 (dòng điện chậm pha so với điện áp) Hình 3.15 P3pha= 3.R I p2 = 3.3.442= 17424(W) Q3pha= 3.Xp I p2 = 3.4.442=23232(VAR) S3p=3.Up.Ip=3.220.44=29040(VA) Mạch điện xoay chiều ba pha có phụ tải mắc hình tam giác: 2.1 Khi không xét tổng trở đường dây pha: U IP = P = ZP A Ud R +X P Id A Ud P B  = arctg XP RP Zp Zp C C B Zp I d = I P Hình 3.16 Ví dụ: Có ba cuộn dây giống điện trở điện kháng cuộn R=6(Ω), X=8(Ω), điện áp định mức cuộn dây Up=220(V) Hỏi ba cuộn dây phải mắc để sử dụng nguồn điện xoay chiều pha có Ud=220(V) Tính Ip, Id, P3pha, Q3pha, S3pha Giải Ba cuộn dây phải đấu hình tam giác: Up=Ud=220(V) 220v 220v Zp= RP2 + X P2 = + 82 = 10 (Ω) A B C 220 = 22(A) IP = = Zp 10 Up  Id= Ip= 22= 31,1(A) X Y Z Hình 3.17 Giáo viên: Võ Thành Lâm Giáo Trình: Điện kỹ thuật 83 Trường Cao Đẳng Nghề An Giang φ=arctg Xp Rp Tổ Điện tử = arctg = 530 (dòng điện chậm pha so với điện áp) P3pha= 3.R I p2 = 3.6.222= 8712(W) Q3pha= 3.Xp I p2 = 3.8.222=11616(VAR) S3p=3.Up.Ip=3.220.22=14520(VA) 2.2 Khi xét tổng trở đường dây pha: Id A Rd Xd A Ud B Zp Zp C C B Zp Hình 4.18 Tổng trở pha đấu tam giác: Z  = RP + j X P Z X R Biến đổi sang hình sao: Z Y =  = P + j P 3 3 Mạch điện xoay chiều ba pha có nhiều phụ tải mắc song song: 3.1 Gỉai mạch điện ba p có tải mắc song biết cơng suất P, Q: Ví dụ 1: Cho nguồn ba đối xứng có Ud = 200 V cung cấp cho tải song song hình vẽ sau: Hình 4.19 Giáo viên: Võ Thành Lâm Giáo Trình: Điện kỹ thuật 84 Trường Cao Đẳng Nghề An Giang Tổ Điện tử Xác định: - Tính cơng suất mạch điện ba pha cho toàn mạch (P, Q, S) - Tính dịng điện đường dây (Id) Giải - Tính cơng suất mạch điện ba pha tải U p1 = I p1 = Ud = 200 = 115,5 (V ) U p1 R12 + X 12 = 115,5 62 + 82 = 11, ( A) P1 =  I p21  R1 =  11, 62  = 2411,1(W ) Q1 =  I p21  X =  11, 62  = 3229, (VAR ) S1 = P12 + Q12 = 2411,12 + 3229, 42 = 4030, 2(VA) - Tính cơng suất mạch điện ba pha tải U p = U d = 200 (V ) I p2 = S2 24000 = = 40 ( A)  U P  200 P2 =  I p  U p  cos 2 =  40  200  0,8 = 19200 (W ) Q2 = S22 − P22 = 240002 − 192002 = 14400(VAR) - Tính cơng suất mạch điện ba pha toàn mạch P = P1 + P2 = 21611,1 (W) Q = Q1 + Q2 = 17,629,4 (VAR) S = S1 + S2 = 28030,2 (VA) Id = S 28030, = = 80,9 ( A) U d  200 3.2 Gỉai mạch điện ba pha mắc song song khơng tải: Ví dụ 2: Cho nguồn ba pha cân có Ud = 380 V; f = 50 Hz cung cấp cho tải ba pha cân bằng: - Tải 1: Động khơng đồng ba pha có Pđm = 20Hp (1Hp = 746W) ; đm = 0,9 cosđm = 0,85 Giáo viên: Võ Thành Lâm Giáo Trình: Điện kỹ thuật 85 Trường Cao Đẳng Nghề An Giang Tổ Điện tử - Tải 2: Bộ tụ điện khơng tổn hao có công suất Q2 = - 10 kVAR - Tải 3: Máy biến áp ba pha có cơng suất S3 = 50 kVA; cos3 = 0,8 Xác định - Tính cơng suất mạch điện ba pha cho toàn mạch (P, Q, S) - Tính dịng điện đường dây (Id) Giải - Tính cơng suất mạch điện ba pha tải P1 = Pdm dm I d1 = = 20  746 = 16577,8 (W ) 0,9 P1 16577,8 = = 29, ( A)  U d  cos dm  380  0,85 S1 =  U d  I d =  380  29, = 19482,1(VA ) Q1 = S12 − P12 = 19482,12 − 16577,82 = 10233, 7(VAR) - Tính cơng suất mạch điện ba pha tải P2 = (W) S2 = P22 + Q22 = 02 + ( −10000 ) = 10000(VA) - Tính cơng suất mạch điện ba pha tải P3 = S3  cos 3 = 50000  0,8 = 40000(W ) Q3 = S32 − P32 = 500002 − 400002 = 30000(VAR) - Tính cơng suất mạch điện ba pha tồn mạch P = P1 + P2 + P3 = 56577,8 (W) Q = Q1 + Q2 + Q3 = 30233,7 (VAR) S = S1 + S2 + S3 = 79482,1 (VA) Id = S 79482,1 = = 120,8 ( A) U d  380 Giáo viên: Võ Thành Lâm Giáo Trình: Điện kỹ thuật 86 Trường Cao Đẳng Nghề An Giang Tổ Điện tử Ví dụ 3: Cho nguồn ba pha cân có Ud = 380V; f = 50Hz; Id = 51,5A; hệ số công suất tổng hợp cos = 0,9 cung cấp cho tải ba pha cân bằng: - Tải 1: Động không đồng ba pha có Pđm = 15 kW ; 1 = 0,8; cos1 = 0,7685 - Tải 2: Bộ tụ điện không tổn hao có cơng suất Q2 = - 9,167 kVAR - Tải 3: Chưa biết thông số Xác định - Tính cơng suất mạch điện ba pha cho tải (P3, Q3, S3) - Tính dịng điện đường dây (Id3) Giải - Tính cơng suất mạch điện ba pha tải P1 = Pdm dm I d1 = = 15000 = 18750 (W ) 0,8 P1 18750 = = 37,5 ( A)  U d  cos 1  380  0, 76 S1 =  U d  I d =  380  37,5 = 24681, (VA ) Q1 = S12 − P12 = 24681, − 187502 = 16050, 7(VAR) - Tính cơng suất mạch điện ba pha tải P2 = (W) S2 = P22 + Q22 = 02 + ( −9167 ) = 9167(VA) - Tính cơng suất mạch điện ba pha tồn mạch P =  U d  I d  cos  =  380  51,5  0,9 = 30506, 6(W ) S =  U d  I d =  380  51,5 = 33896, 2(VA) Q = S − P = 33896, 22 − 30506, 62 = 14775(VAR ) - Tính cơng suất mạch điện ba pha tải P3 = P - P1 - P2 = 11756,6 (W) Giáo viên: Võ Thành Lâm Giáo Trình: Điện kỹ thuật 87 Trường Cao Đẳng Nghề An Giang Tổ Điện tử Q3 = Q - Q1 - Q2 = 8330,02(VAR) S3 = S - S1 - S2 = 330,52 (VA) Id = S3 U d = 330,52 = 0,5 ( A)  380 V CÁCH NỐI ĐỘNG CƠ ĐIỆN BA PHA: Mỗi động ba pha gồm có ba dây quấn pha Khi thiết kế người ta quy định điện áp cho dây quấn Lúc động làm việc theo yêu cầu phải với điện áp quy định Ví dụ động khơng đồng ba pha có điện áp quy định cho dây quấn 220V, nhãn động có ghi là: /Y – 220/380 Nếu ta nối động vào làm việc mạng có điện áp dây 380V động phải nối hình sao, lúc điện áp đặt lên dây quấn pha 220V, điện áp định mức Nếu động vào làm việc mạng có điện áp dây 220V động phải nối hình tam giác, lúc điện áp đặt lên dây quấn pha 220V, điện áp định mức VI CÁCH NỐI TẢI MỘT PHA: Tuỳ thuộc vào điện áp quy định lúc thiết kế cho tải pha ghi nhãn (cho dây quấn động pha bóng đèn), lúc làm việc yêu cầu điện áp quy định Ví dụ động pha điện áp 220V , bóng đèn 220V lúc làm việc mạng điện 380V / 220V dây pha dây trung tính Cũng động bóng đèn làm việc mạng điện 220V / 127V phải nối hai dây pha để điện áp đặt vào thiết bị định mức Tuy nhiên lúc chọn thiết bị sinh hoạt, ta cần chọn điện áp thiết bị điện áp pha, ta sử dụng dây pha dây trung tính Điện áp đặt lên bóng đèn, tải điện áp pha Nhờ có dây trung tính nên tải khơng đối xứng, điện áp đặt lên bóng đèn khơng vượt q điện áp pha, cầu chì pha cháy, ví dụ pha A bị đứt cầu chì đèn pha A khơng sáng đèn pha B pha C sáng bình thường Giáo viên: Võ Thành Lâm Giáo Trình: Điện kỹ thuật 88 Trường Cao Đẳng Nghề An Giang Tổ Điện tử Câu hỏi và bài tập pha Định nghĩa mạch điện pha ? Nguyên lý tạo nguồn điện xoay chiều Chứng minh mạch điện xoay chiều pha nối (Y), điện áp dây Ud= Up Chứng minh mạch điện xoay chiều pha nối (∆), điện áp dây Id = Ip Có ba cuộn dây giống cuộn có R=10(Ω), X=10(Ω) Đấu hình đặt vào điện áp ba pha có Ud=220(V), cos = 0,8 Tính Z, Up, Ip, Id, P3pha, Q3pha, S3pha Đáp án: Z = 14Ω, Up = 127V, Ip = Id = 8.97A, P3p= 2420W, S3p = 3417,6VA Động ba pha đấu sao, đặt vào điện áp ba pha có Ud=220(V), tiêu thụ cơng suất P = 10Kw, cos Tính dịng điện động cơ, Up, Id, Ip, I0, P3p Đáp án: Id = 19A, Up = 220V Một nguồn điện pha đấu sao, Up = 120V cung cấp điện cho tải nối có dây trung tính Tải có điện trở pha Rp = 180Ω Tính Ud, Đáp án: Z = 14Ω, Ud = 207,84V, Ip = Id = 667mA, I0 = 0, P3p= 240W Có ba cuộn dây giống điện trở điện kháng cuộn R=6(Ω), X=8(Ω), điện áp định mức cuộn dây Up=220(V) Hỏi ba cuộn dây phải mắc để sử dụng nguồn điện xoay chiều pha có Ud=220(V) Tính Ip, Id, P3pha, Q3pha, S3pha Giáo viên: Võ Thành Lâm Giáo Trình: Điện kỹ thuật 89 Trường Cao Đẳng Nghề An Giang Tổ Điện tử TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Thị Cư (chủ biên), Mạch điện 1, NXB Giáo dục, năm 2000 [2] Hoàng Hữu Thận, Cơ sở Kỹ thuật điện , NXB Giao thông vận tải ,năm 2000 [3] Đặng Văn Đào, Lê Văn Doanh, Kỹ Thuật Điện, NXB Giáo Dục, năm 2005 [4] Đặng Văn Đào, Lê Văn Doanh, Kỹ Thuật Điện Sánh dùng cho trường đào tạo TCCN, NXB Giáo Dục, năm 2012 [5] Hoàng Hữu Thận, Kỹ thuật điện đại cương, NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội ,năm 2000 Giáo viên: Võ Thành Lâm Giáo Trình: Điện kỹ thuật 90 ... THIỆU Giáo trình mơn KỸ THUẬT ĐIỆN biên soạn với mục đích phục vụ cho việc học tập cho sinh viên/học sinh hệ Cao Đẳng nghề, Trung cấp nghề ngành Công nghệ Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Giáo trình. .. nơi có điện cao sang nơi có điện thấp Chiều dòng điện ngược với chiều chuyển động điện tử Giáo viên: Võ Thành Lâm Giáo Trình: Điện kỹ thuật 10 Trường Cao Đẳng Nghề An Giang Tổ Điện tử (điện ngược... liệu Kỹ thuật điên, Điện kỹ thuật số trường đại học, Mạch điện đồng ngiệp vụ trung học chuyên nghiệp, dạy nghề … Giáo trình soạn dựa theo chương trình chi tiết môn học KỸ THUẬT ĐIỆN ngành Công nghệ