(NB) Giáo trình Mạch điện cơ bản được biên soạn với mục tiêu nhằm giúp sinh viên phát biểu được các khái niệm, định luật, định lý cơ bản trong mạch điện một chiều, xoay chiều, mạch ba pha; trình bài được khái niệm một số đại lượng cơ bản trong mạch điện. Mời các bạn cùng tham khảo!
TẬP ĐỒN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN: MẠCH ĐIỆN CƠ BẢN NGHỀ: VẬN HÀNH NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP (Ban hành kèm theo Quyết định số: 213/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 03 năm 2022 Trường Cao Đẳng Dầu Khí) Bà Rịa - Vũng Tàu, năm 2022 (Lưu hành nội bộ) 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 NĨI ĐẦU Giáo trình Mạch điện biên soạn nhằm phục vụ đào tạo cho học sinh, sinh viên nghề Lắp đặt thiết bị điện Sau học giáo trình người học hiểu khái niệm từ trường đại lượng mạch điện Giáo trình bao gồm chương: Chương 1: Từ trường – Cảm ứng điện từ Chương 2: Các đại lượng mạch điện Giáo trình Mạch điện biên soạn phục vụ cho công tác giảng dạy giáo viên liệu học tập sinh viên Trường Cao đẳng Dầu khí Do chuyên mơn thời gian có hạn nên khơng tránh khởi thiếu sót, mong nhận ý kiến đóng góp đồng nghiệp bạn đọc để sách có chất lượng cao Bà Rịa – Vũng Tàu, tháng 03 năm 2022 Tham gia biên soạn Chủ biên: Ninh Trọng Tuấn ThS Phan Đúng Nguyễn Xn Thịnh MỤC LỤC CHƯƠNG TRÌNH MƠN HỌC: MẠCH ĐIỆN CƠ BẢN CHƯƠNG 1: TỪ TRƯỜNG – CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ 10 1.1 TỪ TRƯỜNG - KHÁI NIỆM TỪ TRƯỜNG 11 1.2 CÁCH TẠO RA TỪ TRƯỜNG 11 1.3 CẢM ỨNG TỪ 12 1.4 LỰC TỪ 13 1.5 TỪ THÔNG – KHÁI NIỆM VỀ TỪ THÔNG 15 1.6 HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG DIỆN TỪ 16 1.7 CHIỀU DÒNG DIỆN CẢM ỨNG – ĐỊNH LUẬ LENZ – SỨC ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG 16 CHƯƠNG 2: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN 19 2.1 TỔNG QUÁT VỀ MẠCH ĐIỆN 20 2.2 MẠCH ĐIỆN VÀ MƠ HÌNH 20 2.3 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN TRONG MẠCH ĐIỆN 25 2.4 CÁC PHÉP BIẾN ĐỔI TƯƠNG ĐƯƠNG 26 CHƯƠNG 3: MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU 34 3.1 CÁC ĐỊNH LUẬT VÀ BIỂU THỨC CƠ BẢN TRONG MẠCH ĐIỆN CHIỀU 35 3.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI MẠCH MỘT CHIỀU 39 CHƯƠNG 4: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU HÌNH SIN 58 4.1 KHÁI NIỆM VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 59 4.2 GIẢI MẠCH XOAY CHIỀU KHÔNG PHÂN NHÁNH 65 4.3 GIẢI MẠCH XOAY CHIỀU PHÂN NHÁNH 74 CHƯƠNG 5: MẠCH ĐIỆN BA PHA 81 5.1 KHÁI NIỆM CHUNG 82 5.2 SƠ ĐỒ ĐẤU DÂY TRONG MẠNG PHA CÂN BẰNG 84 5.3 CÔNG SUẤT MẠNG PHA CÂN BẰNG 89 5.4 PHƯƠNG PHÁP GIẢI MẠCH PHA CÂN BẰNG 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO 95 CHƯƠNG TRÌNH MƠN HỌC: MẠCH ĐIỆN CƠ BẢN Tên mơn học: Mạch điện Mã môn học: ELEI52034 Thời gian thực môn học: 90 giờ; (Lý thuyết: 28 giờ; Thực hành (bài tập): 58 giờ; Kiểm tra: giờ) Số tín chỉ: Vị trí, tính chất mơn học: - Vị trí: Là mơn học thuộc mơn học sở chương trình đào tạo Môn học dạy trước môn học, mô đun chuyên môn nghề sau môn học, mô đun chung - Tính chất: Mơn học trang bị kiến thức, kỹ mạch điện Mục tiêu môn học: - Về kiến thức: - + Phát biểu khái niệm, định luật, định lý mạch điện chiều, xoay chiều, mạch ba pha; + Trình khái niệm số đại lượng mạch điện Về kỹ năng: - + Giải số tập địa lượng mạch điện Về lực tự chủ trách nhiệm: + Nghiêm túc học tập + Cẩn thận, nghiêm túc học tập cơng việc + Rèn luyện tính kiên nhẫn, xác tỉ mỉ cơng việc Nội dung mơn học: 5.1 Chương trình khung: Thời gian đào tạo (giờ) TT Mã MH/MĐ Tên môn học, mô đun Các môn học chung/đại cương Giáo dục trị Pháp luật Giáo dục thể chất Giáo dục quốc phòng An COMP52009 ninh COMP52005 Tin học FORL54002 Tiếng Anh I COMP52001 COMP51003 COMP51007 Thực Kiểm Tín hành tra Lý Tổng thí nghiệm số thuyết thảo luận, LT TH tập 14 1 285 30 15 30 117 15 153 13 24 10 0 2 45 21 21 2 45 90 15 30 29 56 Trang An tồn vệ sinh lao động Các mơn học, mô đun chuyên môn ngành, nghề Môn học, mô đun sở Mạch điện An toàn điện Điện kỹ thuật Đo lường điện Khí cụ điện Môn học, mô đun chuyên môn ngành, nghề Thực tập điện Tổng quan nhà máy nhiệt điện Phần điện nhà máy điện trạm biến áp Lò hệ thống thiết bị phụ Tua-bin hệ thống thiết bị phụ Vận hành lò hệ thống thiết bị phụ SAEN52001 II 10 11 12 II.1 ELEI52033 ELET5201 ELEO53012 ELEI53115 ELET52116 II.2 13 ELEO53149 14 ELEO52056 15 ELET52137 16 ELEO54031 17 ELEO54059 18 ELEO55160 19 ELEO55162 20 21 ELEO53140 ELET54153 Vận hành Tua-bin hệ thống thiết bị phụ Thí nghiệm điện Thực tập sản xuất Tổng cộng 30 23 46 1110 323 735 22 30 14 3 285 90 30 45 75 45 126 28 28 42 14 14 145 58 0 58 29 2 1 0 32 825 197 590 13 25 75 14 58 2 30 28 2 45 14 29 1 75 42 29 75 42 29 135 14 116 135 14 116 4 60 75 180 1395 14 15 440 58 155 888 32 10 35 5.2 Chương trình chi tiết môn học: Thời gian (giờ) Số TT Nội dung tổng quát Tổng số Lý thuyết Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, tập Kiểm tra LT TH 0 Chương : Từ trường – Cảm ứng điện từ Từ trường - Khái niệm từ trường Cách tạo từ trường Cảm ứng từ Lực từ Từ thông – Khái niệm từ thông Hiện tượng cảm ứng điện từ 10 Trang Thời gian (giờ) Số TT Nội dung tổng quát Tổng số Lý thuyết Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, tập Kiểm tra LT TH Chiều dòng điện cảm ứng – Định luật Lenz Sức điện động cảm ứng Chương 2: Các khái niệm mạch điện 1 Tổng quát mạch điện Các phép biến đổi tương đương Mạch điện mơ hình 11 29 20 23 16 0 17 10 1 90 28 58 2 Các khái niệm mạch điện Chương 3: Mạch điện chiều Các định luật biểu thức mạch chiều Các phương pháp giải mạch chiều Chương 4: Dịng điện xoay chiều hình sin Khái niệm dòng điện xoay chiều Giải mạch xoay chiều không phân nhánh Giải mạch xoay chiều phân nhánh Chương 5: Mạch ba pha 4 Khái niệm chung Sơ đồ đấu dây mạng ba pha cân Công suất mạng ba pha cân Phương pháp giải mạng ba pha cân Cộng Điều kiện thực môn học 6.1 Phịng học chun mơn hóa/nhà xưởng: Phịng học lý thuyết 6.2 Trang thiết bị máy móc: Máy tính, máy chiếu, bảng, phấn, bút viết bảng/phấn trắng màu, giẻ lau 6.3 Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Trang - Giáo trình, giáo án - Phiếu học tập Các điều kiện khác: 6.4 Nội dung phương pháp đánh giá 7.1 Nội dung: - Về kiến thức: Chương 1,2 - Về lực tự chủ trách nhiệm: + Nghiêm túc học tập + Cẩn thận, nghiêm túc học tập công việc + Rèn luyện tính kiên nhẫn, xác tỉ mỉ cơng việc 7.2 Phương pháp đánh giá kết thúc môn học theo hình thức sau: Kiểm tra thưởng xuyên: - Số lượng bài: 01 - Cách thức thực hiện: Do giáo viên giảng dạy môn học/mô đun thực thời điểm trình học thông qua việc kiểm tra vấn đáp học, kiểm tra viết với thời gian làm 30 phút, kiểm tra số nội dung thực hành, thực tập, chấm điểm tập Kiểm tra định kỳ: - Số lượng bài: 02 lý thuyết - Cách thức thực hiện: Do giáo viên giảng dạy môn học/mô đun thực theo theo số kiểm tra quy định chương trình mơn học mục III hình thức kiểm tra viết từ 45 đến 60 phút, chấm điểm tập lớn, tiểu luận, làm thực hành, thực tập Giáo viên biên soạn đề kiểm tra lý thuyết kèm đáp án đề kiểm tra thực hành kèm biểu mẫu đánh giá thực hành theo biểu mẫu qui định, đó: Stt Bài kiểm tra Hình thức kiểm tra Nội dung Thời gian Bài kiểm tra số Lý thuyết Chương 1, chương 45÷60 phút Bài kiểm tra số Thực hành tập Chương 45÷60 phút Bài kiểm tra số Lý thuyết Chương 4, chuong 45÷60 phút Bài kiểm tra số Thực hành tập Chương 4, chuong 45÷60 phút Thi kết thúc môn học: - Trắc nghiệm máy tính - Thời gian: 45÷60 phút Trang 8 Hướng dẫn thực môn học: 8.1 Phạm vi áp dụng mơn học: Chương trình mơn học áp dụng cho nghề Lắp đặt thiết bị điện, Vận hành nhà máy nhiệt điện, vận hành thiết bị chế biến Dầu khí, Sửa chữa thiết bị chế biến Dầu khí, Cắt gọt kim loại trình độ Cao đẳng, Trung cấp 8.2 Hướng dẫn phương pháp giảng dạy, học tập môn học: Đối với giáo viên, giảng viên: - + Thiết kế giáo án theo thể loại lý thuyết với học Giáo án soạn theo buổi dạy + Tổ chức giảng dạy: theo lớp + Thiết kế phiếu học tập Đối với người học: + Tài liệu, dụng cụ học tập, ghi đầy đủ + Hoàn thành tập + Tổ chức làm việc nhóm, làm việc độc lập + Tuân thủ qui định giấc 8.3 Những trọng tâm cần ý: 8.4 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 Trang CHƯƠNG 1: TỪ TRƯỜNG – CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ ❖ GIỚI THIỆU CHƯƠNG Chương chương giới thiệu từ trường, tượng cảm ứng điện từ, từ thông, lực từ ❖ MỤC TIÊU CHƯƠNG 1: - Trình bày khái niệm từ trường, cường độ từ cảm, cường độ từ trường, từ thông - Trình bày tượng cảm ứng điện từ - Trình bày cách xác định chiều dịng điện cảm ứng vòng dây dẫn chuyển động từ trường - Tính lực điện từ - Rèn luyện đức tính cẩn thận, tỷ mỉ, xác ❖ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP CHƯƠNG - Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực câu hỏi thảo luận tập chương (cá nhân nhóm) - Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (chương 1) trước buổi học; hồn thành đầy đủ câu hỏi thảo luận tập tình chương theo cá nhân nhóm nộp lại cho người dạy thời gian quy định ❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN CHƯƠNG - Phòng học chun mơn hóa/nhà xưởng: Khơng - Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu thiết bị dạy học khác - Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình mơn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, tài liệu liên quan - Các điều kiện khác: Khơng có ❖ KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG - Nội dung: ✓ Kiến thức: Kiểm tra đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kiến thức ✓ Kỹ năng: Đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kĩ Chương 1: Từ trường – Cảm ứng điện từ Trang 10 CHƯƠNG 5: MẠCH ĐIỆN BA PHA ❖ GIỚI THIỆU CHƯƠNG 5: Chương chương giới thiệu mạng điện ba pha: định luật, phương pháp giải mạch điện ❖ MỤC TIÊU CHƯƠNG 5: - Phân tích khái niệm ý nghĩa, đặc điểm mạch xoay chiều ba pha - Phân tích vận dụng dạng sơ đồ đấu dây mạng ba pha - Giải dạng toán mạng ba pha cân - Phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo học tập ❖ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP CHƯƠNG - Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực câu hỏi thảo luận tập chương (cá nhân nhóm) - Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (chương 1) trước buổi học; hoàn thành đầy đủ câu hỏi thảo luận tập tình chương theo cá nhân nhóm nộp lại cho người dạy thời gian quy định ❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN CHƯƠNG - Phòng học chun mơn hóa/nhà xưởng: Khơng - Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu thiết bị dạy học khác - Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình mơn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, tài liệu liên quan - Các điều kiện khác: Khơng có ❖ KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG - Nội dung: ✓ Kiến thức: Kiểm tra đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kiến thức ✓ Kỹ năng: Đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kĩ ✓ Năng lực tự chủ trách nhiệm: Trong trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu trước đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập Chương 5:Mạch điện ba pha Trang 81 + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học + Nghiêm túc trình học tập Phương pháp: - ✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng) ✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết: 01 ❖ NỘI DUNG CHƯƠNG 5.1 KHÁI NIỆM CHUNG Ngày nay, điện sử dụng cơng nghiệp thường dạng dịng điện sin ba pha Động điện ba pha có cấu tạo đơn giản đặc tính tốt động pha, việc truyền tải điện mạch điện ba pha tiết kiệm dây dẫn việc truyền tải điện dòng điện pha Mạch điện ba pha bao gồm nguồn điện ba pha, đường dây truyền tải phụ tải ba pha Để tạo nguồn điện ba pha, ta dùng máy phát điện đồng ba pha (hình 4-1) Cấu tạo máy phát điện đồng gồm: Phần tĩnh (còn gọi stato) gồm lõi thép có xẻ rãnh, rãnh đặt ba dây quấn AX, BY, CZ có số vịng dây lệch góc 2π/3 khơng gian Mỗi dây quấn gọi pha Dây quấn AX gọi pha A, dây quấn BY gọi pha B, dây quấn CZ pha C Phần quay (còn gọi rôto) nam châm điện N – S Nguyên lý làm việc sau: quay rôto, từ trường quét dây quấn stato, cảm ứng vào dây quấn stato sức điện động sin biên độ, tần số lệch góc 2π/3 Hình 4.1 Máy phát điện đồng ba pha 5.1.1 Hệ thống ba pha cân (đối xứng) Nguồn điện gồm ba sức điện động hình sin biên độ, tần số, lệch 2 pha , gọi nguồn ba pha đối xứng Đối với nguồn đối xứng, ta có: e A + e B + eC EA + EB + EC = Nếu dây quấn AX, BY, CZ nguồn điện nối riêng rẽ với tải có tổng trở pha ZA, ZB, ZC, ta có hệ thống ba pha gồm ba mạch pha không lien hệ (hình 44) Mỗi mạch điện gọi pha mạch điện ba pha Chương 5:Mạch điện ba pha Trang 82 Sức điện động, điện áp, dòng điện pha nguồn (tải) gọi sức điện động pha ký hiệu Up, dịng điện pha kí hiệu Ip Mạch điện ba pha gồm nguồn, tải đường dây đối xứng gọi mạch điện ba pha đối xứng Nếu không thoả mãn điều kiện nêu gọi mạch ba pha không đối xứng Tải ba pha có tổng trở phức pha ZA = ZB = ZC – gọi tải ba pha đối xứng Mạch điện ba pha gồm nguồn, tải đường dây đối xứng gọi mạch ba pha đối xứng (còn gọi mạch ba pha cân bằng) Nếu không thỏa mãn điều kiện nêu gọi mạch ba pha không đối xứng Ở mạch ba pha đối xứng, đại lượng điện áp, dịng điện pha đối xứng, có trị số hiệu dụng lệch pha 1200, tạo thành hình đối xứng tổng chúng không: IA + IB + IC U + U + U = A B C 5.1.2 Đồ thị dạng sóng vectơ Nếu chọn pha đầu sức điện động eA dây quấn AX khơng biểu thức tức thời sức điện động ba pha là: Sức điện động pha A là: eA = 2E.sin t Sức điện động pha B là: eB = E sin(t − 2 ) Sức điện động pha C là: eC = E sin(t − 4 2 ) = 2.E sin(t + ) 3 Đồ thị song dạng eA, eB eC hình 4.2 Chương 5:Mạch điện ba pha Trang 83 Hình 4.2 Đồ thị song dạng tức thời sức điện động ba pha Đồ thị vécto hình 4.3 Hình 4.3 Đồ thị vecto sức điện động ba pha 5.1.3 Đặc điểm ý nghĩa a Đặc điểm Mạch ba pha đối xứng thường làm việc trạng thái đối xứng: tức đảm bảo nguồn đối xứng, sức điện động giá trị lệch góc 120o, tổng trở dây dẫn ba pha tải ba pha đối xứng Với mạch ba pha đối xứng hệ thống dịng, áp phận mạch đối xứng, tất điểm trung tính nguồn tải đẳng b Ý nghĩa Hệ ba pha so với pha tiện lợi kinh tế Như để truyền tải lượng đến phụ tải, ta cần dùng dây dây Do tiết kiệm lượng vật liệu Ngoài ra, hệ ba pha dễ dàng tạo tuef trường quay nên làm cho việc chế tạo động điện đơn giản kinh tế 5.2 SƠ ĐỒ ĐẤU DÂY TRONG MẠNG PHA CÂN BẰNG 5.2.1 Các định nghĩa a Nguồn ba pha Nguồn ba pha hệ thống gồm sức điện động pha eA, eB, eC có tần số, lệch pha góc 2π/3 (hay 1200) Và nguồn ba pha gọi đối xứng, ba sức diện động pha có biên độ Em (hay trị hiệu dụng E), tần số ω lệch pha 1200 Trong chương ta đề cập đến nguồn bap đối xứng, ta coi sức điện động pha A có pha đầu 0: Chương 5:Mạch điện ba pha Trang 84 eA = Emsinωt = E sin t (V) eB = Emsin(ωt – 1200)= E sin(t − 120 )(V ) eC = Emsin(ωt + 1200)= E sin(t + 120 )(V ) Hay dạng phức: EA = Em 0 (V ); EB = Em − 120 (V ); EC = Em 120 (V ) Chú ý: 1) Khi nguồn ba pha đối xứng: Từ góc pha ban đầu sức điện động pha trên, ta rút nguyên tắc lệch pha ba pha hệ thống ba pha đối xứng sau: EA + EB + EC = - Coi pha A có pha đầu (0 ) thì: - Pha B chậm sau pha A 1200 ( − 120 ) - Pha C vượt trước pha A 1200 ( + 120 ) b Các đại lượng dây pha Thế áp pha, áp dây, dòng pha, dòng dây? Ta quan sát sơ đồ sau đây: • Áp pha: Điện áp dây pha với dây trung tính Cụ thể: - Giữa dây pha A với dây trung tính: u A = A − - Giữa dây pha B với dây trung tính: u B = B − - Giữa dây pha C với dây trung tính: u C = C − • Áp dây: Điện áp dây pha Cụ thể: - Giữa dây pha A với dây pha B: u AB = A − B = u A − u B - Giữa dây pha B với dây pha C: u BC = B − C = u B − u C - Giữa dây pha C với dây pha A: u CA = C − A = u C − u A Chương 5:Mạch điện ba pha Trang 85 • Dịng pha: Dịng điện chạy qua pha tải • DỊng dây: Dịng điện chạy dây pha Cụ thể: - Chạy dây pha A: iA - Chạy dây pha B: iB - Chạy dây pha C: iC Chú ý: Dòng dây trung tính I0 và: IA + IB + IC = I0 5.2.2 Đấu dây hình (Y) Cách nối hình nối ba điểm cuối pha lại với tạo thành điểm trung tính (hình 4-4) Khi nối ba điểm cuối X, Y, Z nguồn lại thành điểm 0, gọi điểm trung tính guồn, cịn nối X’,Y’,Z’ tải lại thành điểm 0’ gọi điểm trung tính tải Dây 00’gọi dây trung tính Dây AA’, BB’, CC’ dây pha Mạch điện có ba dây pha dây trung tính gọi mạch ba pha bốn dây Hình 4.4 Mạng ba pha nguồn phụ tải nối Qui ước: + Dòng pha: dòng chạy pha nguồn phụ tải Ký hiệu: Ip + Dòng dây: dòng chạy dây pha Ký hiệu: Id + Điện áp pha: điện áp điểm đầu điểm cuối pha Ký hiệu: Up (hoặc dây pha với dây trung tính) Chương 5:Mạch điện ba pha Trang 86 + Điện áp dây: điện áp điểm đầu pha Ký hiệu: Ud (hoặc hai dây pha với nhau) Xét quan hệ: Ud Up; Id Ip mạch ba pha đối xứng nối Y: + Quan hệ: Ud Up UAB = UA − UB Ta có: UBC = UB − UC U = U − U CA C A Xét Δ 0AB (hình 4.5), ta có: OB = 2OAcos300 Hình 4.5 Đồ thị véctơ Ta thấy: Độ dài OB = Ud; Độ dài OA = Up, nên: Up = 3U p + Quan hệ: Ip Id Id = I p Khi nối hình phụ tải nguồn ba pha đối xứng hệ thống dòng điện, điện áp dây pha đối xứng, trị số điện áp dây lớn điện áp pha Còn pha, điện áp dây UAB UBC UCA lệch pha 120 vượt trước điện áp pha tương ứng góc 30 (hình 4-5) Ta gọi dịng dây trung tính (hình 4-3) Khi nguồn tải ba pha đối xứng: IA + IB + IC = I0 = Khi dây trung tính khơng có tác dụng nên ta bỏ qua dây trung tính, mạch điện ba pha cịn mạch ba pha ba dây hình 4-6 Chương 5:Mạch điện ba pha Trang 87 Hình 4.6 Mạch ba pha ba dây nối Điện điểm trung tính tải đối xứng ln trùng với điện điểm trung tính nguồn Lúc mạch khơng đối xứng: IA + IB + I C = I0 5.2.3 Cách nối hình tam giác (Δ): Nối hình tam giác nguồn phụ tải nối điểm đầu pha nầy với điểm cuối pha Ví dụ A nối với Z, B nối với X, C nối với Y (hình 4-7) Hình 4.7 Mạch ba pha ba nguồn tải nối tam giác Xét quan hệ: U p Ud; Ip Id mạch ba pha đối xứng: + Quan hệ: Ud Up Ta có: IA = IAB − ICA IB = IBC − IAB I = I − I C CA BC Xét Δ 0AB, ta có: OB = 2OA cos 30 OB = 3OA Ta thấy: Độ dài OB = Id; độ dài OA = Ip, nên: Hình 4.8 Đồ thị véctơ tải nối tam giác I d = 3I p Khi nối hình tam giác nguồn phụ tải ba pha đối xứng thị hệ thống dòng điện, điện áp dây pha đối xứng, trị số dòng điện dây lớn dòng điện pha Chương 5:Mạch điện ba pha Trang 88 5.3 CÔNG SUẤT MẠNG PHA CÂN BẰNG 5.3.1 Công suất tác dụng Công suất tác dụng P (đơn vị Watt, ký hiệu W), mạch ba pha tổng công suất tác dụng cc pha Gọi PA, PB, PC tương ứng l Công suất tác dụng pha A, B, C ta có: P= PA + PB + PC = UAIAcosϕA + UBIBcosϕB + UCICcosϕC Khi mạch ba pha đối xứng: Điện p pha hiệu dụng: UA = UB = UC = UP Dịng điện pha hiệu dụng: IA = IB = IC = IP CosϕA = cosϕB= cosϕC= cosϕ Ta có: P = 3UPIP cosϕ Hoặc P = 3RP.I2P Trong đó: RP – điện trở pha Thay đại lượng pha đại lượng dây: Đối với cách nối sao: IP = I d ; U P = Ud Đối với cách nối tam giác: Đối với cách nối tam giác: IP = Id ; UP = U d Ta có cơng suất tác dụng ba pha viết theo đại lượng dây, áp dụng cho trường hợp hình tam giác đối xứng: P= UdId cosϕ Trong ϕ - góc lệch pha điện áp pha dịng điện pha 5.3.2 Cơng suất phản kháng Cơng suất phản kháng Q (đơn vị Var) ba pha là: Q= QA+QB+QC = UAIA sinϕ A + UBIB sinϕ B + UCIC sinϕC Khi đối xứng ta có: Q = 3UPIP sinϕ Hoặc Q=3XP IP2 Q = 3UdId sin ϕ Chương 5:Mạch điện ba pha Trang 89 5.3.3 Công suất biểu kiến Công suất biểu kiến hệ thống ba pha tổng công suất biểu kiến pha: S∑ = SA + SB + SC P2 + Q2 Với: │S│ = Công suất biểu kiến pha: │SA│ = PA + QA ; │SB│ = 2 PB + QB ; │SC│ = 2 PC + QC ; 2 Công suất biểu kiến hệ thống mạch ba pha: │S∑│= P + Q = 2 (P A +P B + P C ) + (QA + QB + QC ) Công suất biểu kiến hệ thống ba pha đối xứng │S∑│= 3UPIP = Ud I d Hệ số công suất hệ thống ba pha: Cos = 5.4 P 3U d I d = P S P = P + Q PHƯƠNG PHÁP GIẢI MẠCH PHA CÂN BẰNG Đối với mạch ba pha đối xứng, dịng điện (điện áp) pha có trị số lệch pha góc 2π/3 Vì mạch đối xứng ta tách pha để giải 5.4.1 Giải mạch điện ba pha tải nối hình a Khi khơng xét tổng trở đường dây (hình 4.9a) Điện áp đặt lên pha tải là: UP = Ud 2 Tổng trở pha tải: Z P = RP + X P RP, XP – điện trở, điện kháng pha tải Ud – điện áp dây mạch điện ba pha Dòng điện pha (bằng dòng dây) tải: IP = Id = Up Zp = Ud R2 + X p Góc lệch pha điện áp pha dòng điện pha: = arctg Xp Rp Chương 5:Mạch điện ba pha Trang 90 Hình 4.9 Mạch ba pha đối xứng nối Vì tải nối hình nên dịng điện dây dòng điện pha: Id = IP Đồ thị vectơ hình 4.9b b Khi có xét tổng trở đường dây pha Cách tính tốn tương tự, phải gộp tổng trở đường dây với tổng trở pha tính dịng điện pha dây: IP = Id = Ud ( R + RP ) + ( X d + X P ) Hình 4.10 Phụ tải hình đối xứng có xét tổng trở dây pha Trong đó: Zd = Rd +jXd Rd, Xd – Điện trở, điện kháng đường dây (hình 4.10) 5.4.2 Giải mạch điện ba pha tải nối tam giác a Khi không xét tổng trở đường dây: Điện áp pha tải điện áp dây (hình 4.11): Chương 5:Mạch điện ba pha Trang 91 Hình 4.11 Mạch ba pha tam giác đối xứng Ud = U p Dòng điện pha tải là: IP = UP = Ud Ud R2P − X P Góc lệch pha ϕ điện áp pha dịng điện pha tương ứng: = arctg Dòng điện dây: Id = XP RP IP b Khi có xét tổng trở đường dây: Trên hình 4.12, ta biến đổi tương đương tam giác đối xứng thành hình đối xứng sau: Tổng trở pha lúc nối tam giác: Z = RP + jX P Biến đổi hình tam giác sang hình sao: ZY = Z RP X = +j P 3 Sau giải xét Dòng điện dây là: ud Id = R X Rd + P + X d + P Dòng điện pha tải nối tam giác: I P = Chương 5:Mạch điện ba pha Id Trang 92 Hình 4.12 Mạch ba pha tam giác đối xứng có xét tổng trở đường dây Ví dụ 4-2: Mạch điện pha cung cấp nguồn pha đối xứng thứ tự thuận, biết điện áp pha hiệu dụng UA=100 00(V), Zd = j50Ω; Z1=Zn=100Ω; Z2=300Ω a Xc định gi trị IA, IB, IC b Xc định số dụng cụ đo AΣ A0 c Tìm cơng suất P tiêu thụ tải pha Z1 Z2 suy công suất tổng PΣ ba pha Hình 4.13a Hình 4.13b Nhận xét thấy tải mạch có phần dạng tam giác, ta biến đổi dạng hình sau: Từ hình 4.13b, ta có mạch ba pha nguồn đối xứng, tải đối xứng ta giải cho mạch pha A với sơ đồ mạch hình 4.13c hình 4.13d, bỏ Zn, dịng qua Zn khơng Chương 5:Mạch điện ba pha Trang 93 Ta dễ dàng tìm dòng điện: 100 0 IA = = 2 − 45 ( A) 50 + j 50 IA1 = IA = − 45 ( A) Số đồng hồ AΣ (ampe) Hình 4.13c Số đồng hồ A0 (vì mạch ba pha nguồn đối xứng tải đối xứng) 2 = 50(W ) PZ = 100 * PZ 2 = 50(W ) = 100 * Hình 4.13d Cơng suất tác dụng tồn mạch P=3(50+50) = 300(W) ❖ TÓM TẮT NỘI DUNG CHƯƠNG 1.1 Khái niệm chung 1.2 Sơ đồ đấu dây mạng ba pha cân 1.3 Công suất mạng ba pha cân 1.4 Phương pháp giải mạng ba pha cân ❖ CÂU HỎI ÔN TẬP CỦNG CỐ CHƯƠNG Nêu ưu điểm mạch điện ba pha Trình bày đặc điểm mạch điện ba pha đối xứng? Định nghĩa điện áp pha, điện áp dây, dòng điện pha dòng điện dây quan hệ chúng nối tam giác Trình bày bước giải mạch điện ba pha đối xứng? Nêu công thức công suất P, Q, S mạch điện ba pha đối xứng? Chương 5:Mạch điện ba pha Trang 94 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 Tài liệu tham khảo Trang 95 ... Chương trình mơn học áp dụng cho nghề Lắp đặt thiết bị điện, Vận hành nhà máy nhiệt điện, vận hành thiết bị chế biến Dầu khí, Sửa chữa thiết bị chế biến Dầu khí, Cắt gọt kim loại trình độ Cao đẳng, ... học, mô đun sở Mạch điện An toàn điện Điện kỹ thuật Đo lường điện Khí cụ điện Mơn học, mô đun chuyên môn ngành, nghề Thực tập điện Tổng quan nhà máy nhiệt điện Phần điện nhà máy điện trạm biến... Chương 1: Từ trường – Cảm ứng điện từ Chương 2: Các đại lượng mạch điện Giáo trình Mạch điện biên soạn phục vụ cho công tác giảng dạy giáo viên liệu học tập sinh viên Trường Cao đẳng Dầu khí Do chun