Giáo trình Điện kỹ thuật (Nghề: Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí - Trung cấp) - Trường CĐ nghề Việt Nam - Hàn Quốc thành phố Hà Nội

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HÀ NỘI TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ VIỆT NAM - HÀN QUỐC THÀNH PHỐ HÀ NỘI TRẦN THỊ HƯƠNG GIANG (Chủ biên) NGUYỄN THỊ NGUYỆT – LÊ THỊ THU HẰNG GIÁO TRÌNH ĐIỆN KỸ THUẬT Nghề: Kỹ thuật máy lạnh điều hịa khơng khí Trình độ: Trung cấp (Lưu hành nội bộ) Hà Nội - Năm 2021 LỜI GIỚI THIỆU Cơ sở kỹ thuật điện mơn học sở chương trình đào tạo trình độ Trung cấp nghề Cao đẳng nghề Kỹ thuật máy lạnh điều hịa khơng khí Việc học tập tốt môn học giúp học sinh, sinh viên có điều kiện để tiếp thu nội dung kiến thức, kỹ chuyên môn phần điện nghề Giáo trình mơn học gồm chương với thời lượng 30 tiết Giáo trình đề cập tới kiến thức nhất, để học sinh sinh viên hiểu tượng điện từ xảy phần tử mạch điện giải toán phạm vi nghề mạch điện Mô đun thiết kế gồm chương: Chương 1: Mạch điện chiều Chương 2: Từ trường Chương : Cảm ứng điện từ Chương 4: Mạch điện xoay chiều hình sin pha Chương 5: Mạch điện xoay chiều hình sin ba pha Mặc dù cố gắng, song sai sót khó tránh Tác giả mong nhận ý kiến phê bình, nhận xét bạn đọc để giáo trình hồn thiện Xin chân thành cảm cơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2021 Chủ biên: Trần Thị Hương Giang MỤC LỤC LỜI GIỚI THIỆU MỤC LỤC Chương Mạch điện chiều 1.1 Khái niệm dòng chiều 1.2 Các phần tử mạch điện 11 1.3 Cách ghép nguồn chiều 13 1.4 Các định luật mạch điện 16 1.5 Cơng cơng suất dịng điện 20 1.6 Phương pháp dòng điện nhánh 22 1.7 Phương pháp điện hai nút 25 1.8 Phương pháp biến đổi tương đương 26 Chương Từ trường 38 2.1 Khái niệm từ trường 38 2.2 Các đại lượng từ 40 2.3 Lực điện từ 45 2.4 Từ trường số dạng dây dẫn có dịng điện 48 2.5 Vật liệu sắt từ 50 Chương Cảm ứng điện từ 56 3.1 Hiện tượng cảm ứng điện từ 56 3.2 Nguyên tắc biến thành điện 60 3.3 Nguyên tắc biến điện thành 62 3.4 Hiện tượng tự cảm, hỗ cảm 64 3.5 Dịng điện phu hiệu ứng mặt ngồi 67 Chương Mạch điện xoay chiều hình sin pha 70 4.1 Khái niệm dòng điện xoay chiều 70 4.2 Giải mạch xoay chiều không phân nhánh 81 4.3 Giải mạch xoay chiều phân nhánh 99 Chương Mạch ba pha 110 5.1 Khái niệm chung 110 5.2 Sơ đồ đấu dây mạng ba pha cân 112 5.3 Công suất mạng ba pha cân 118 5.4 Phương pháp giải mạch ba pha đối xứng (cân bằng) 121 TÀI LIỆU THAM KHẢO 128 GIÁO TRÌNH MƠN HỌC Tên mơn học: ĐIỆN KỸ THUẬT Mã môn học: MH 10 Thời gian thực môn học: 30 (Lý thuyết: 20 giờ; Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, tập: giờ; Kiểm tra: giờ) I Vị trí tính chất mơn học - Vị trí: Mơn học học sau mơn học An toàn lao động học song song với môn học Vẽ điện, Vật liệu điện lạnh - Tính chất: Là mơn học bắt buộc II Mục tiêu mơn học * Về kiến thức: - Trình bày kiến thức mạch điện chiều, xoay chiều Phân tích từ trường dịng xoay chiều pha, pha, làm tảng để tiếp thu kiến thức chuyên môn phần điện chuyên ngành Kỹ thuật máy lạnh điều hồ khơng khí ; * Về kỹ năng: - Rèn luyện tư logic mạch điện, nắm phương pháp giải mạch điện đơn giản * Về lực tự chủ trách nhiệm: Phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo,tác phong công nghiệp III Nội dung môn học Nội dung tổng quát phân bổ thời gian: Thời gian (giờ) Số TT Tổng số Lý thuyết Khái niệm dòng chiều 0.25 0.25 Các phần tử mạch điện 0.25 0.25 Cách ghép nguồn chiều 0.5 0.5 0.5 0.5 Tên chương, mục Chương 1: Mạch điện chiều Thực hành, Kiểm thí nghiệm, tra thảo luận, tập Các định luật mạch điện 0.5 0.5 Công công suất 1.5 0.5 1.0 Phương pháp dòng điện nhánh 1.5 0.5 1.0 5 Khái niệm từ trường 0.25 0.25 Các đại lượng từ 0.25 0.25 Lực điện từ 1.0 1.0 Từ trường số dạng dây dẫn có dịng điện 2.0 2.0 Vật liệu sắt từ 1.5 1.5 Phương pháp biến đổi tương đương Chương 2: Từ trường Chương 3: Cảm ứng điện từ 5 Hiện tượng cảm ứng điện từ 0.5 0.5 Nguyên tắc biến thành 1.0 điện 1.0 Nguyên tắc biến điện 0.5 thành 0.5 Hiện tượng tự cảm, hỗ cảm Dòng điện Phu (xốy) 1.0 1.0 2.0 1.0 Chương 4: Mạch điện xoay chiều hình sin pha Khái niệm dịng điện hình sin 0.25 0.25 Các thơng số đặc trưng cho đại lượng hình sin 0.25 0.25 Biểu thị lượng hình sin đồ thị véc tơ 0.5 0.5 Mạch hình sin trở 0.5 0.5 Mạch hình sin điện cảm 0.5 0.5 5 Mạch hình sin điện dung 0.5 0.5 Mạch điện R- L- C nối tiếp 2.5 0.5 Chương 5: Mạch điện xoay chiều hình sin pha 10 Khái niệm mạch điện hình sin pha 0.5 0.5 Các đại lượng Dây - Pha mạch điện pha 0.5 0.5 Cách nối dây MFĐ pha hình (Y) 0.5 0.5 Cách nối dây MFĐ pha hình tam giác (∆) 0.5 0.5 Phụ tải nối Phụ tải cân nối tam giác Cộng: 30 20 Chương Mạch điện chiều 1.1 Khái niệm dòng chiều 1.1.1 Định nghĩa dòng điện, chiều dòng điện Đặt vật dẫn điện trường, điện tích dương tác dụng lực điện trường chuyển động từ nơi có điện cao đến nơi có điện thấp, điện tích âm ngược lại chuyển động từ nơi có điện thấp đến nơi có điện cao, tạo thành dòng điện * Định nghĩa: Dòng điện dịng điện tích chuyển dời có hướng tác dụng lực điện trường * Chiều dòng điện: Được quy ước chiều chuyển dịch điện tích dương 1.1.2 Bản chất dịng điện mơi trường: a Dịng điện kim loại: Ở điều kiện bình thường kim loại ln tồn điện tử tự do, chúng chuyển động hỗn loạn khơng tạo dịng điện Khi đặt kim loại điện trường, tác dụng lực điện trường điện tử tự chuyển động hướng cực dương tạo thành dòng điện Vậy dòng điện kim loại dòng điện tử tự chuyển động ngược chiều với chiều quy ước dòng điện b Dòng điện dung dịch điện ly: Ở điều kiện bình thường dung dịch điện ly tồn ion dương ion âm Khi đặt dung dịch điện ly điện trường, iôn dương chuyển động hướng cực âm chiều với chiều quy ước dịng điện, ngược lại iơn âm chuyển động hướng cực dương ngược chiều với chiều quy ước dòng điện Như dòng điện dung dịch điện ly dịng ion chuyển động có hướng c Dịng điện khơng khí: Ở điều kiện bình thường khơng khí chất cách điện tốt Nếu lý khơng khí xuất điện tử tự khơng khí đặt điện áp đủ lớn để điện tử tự bắn phá ngun tử khí, khơng khí bị ion hố Dưới tác dụng lực điện trường ion điện tử tự chuyển động có hướng tạo thành dịng điện Vậy dịng điện chất khí dịng ion dương chuyển động theo chiều quy ước dòng điện dòng ion âm điện tử tự chuyển động ngược chiều quy ước dòng điện 1.1.3 Cường độ dòng điện: Cường độ dòng điện lượng điện tích chuyển dịch qua tiết diện thẳng dây dẫn đơn vị thời gian Cường độ dòng điện ký hiệu I, đặc trưng cho độ lớn dịng điện, ta có I q t biểu thức: Trong đó: q lượng điện tích chuyển dịch qua tiết dây dẫn thời gian t Nếu lượng điện tích chuyển dịch qua tiết diện dây dẫn thay đổi theo thời gian ta i dq dt có cường độ dịng điện thay đổi theo thời gian, ký hiệu i Khi ta có: Trong đó: dq lượng điện tích qua tiết diện dây dẫn thời gian nhỏ dt Đơn vị điện tích q Culơng (C), thời gian t giây (s) đơn vị cường độ dòng điện Ampe (A) Bội số Am pe là: kilô Ampe (kA): 1kA = 103A Ước số Ampe là: mili Ampe ( mA ) micro Ampe ( A ): 1mA = 103 A; 1A = 10-6A Sự di chuyển điện tích dây dẫn theo hướng định với tốc độ khơng đổi tạo thành dịng điện khơng đổi hay dịng điện chiều, ta có định nghĩa: Dịng điện chiều dịng điện có chiều khơng đổi theo thời gian Dịng điện chiều có trị số khơng đổi theo thời gian gọi dịng điện khơng đổi Dịng điện có chiều trị số thay đổi theo thời gian gọi dòng điện biến đổi Dịng điện biến đổi dịng điện khơng chu kỳ dịng điện có chu kỳ Trên hình 1.1a biểu diễn dịng điện khơng đổi, hình 1.1b dịng điện biến đổi khơng chu kỳ kiểu tắt dần, hình 1.1c dịng điện biến đổi kiểu chu kỳ hình 1.1d dịng điện biến đổi hình sin Hình 1.1 Các loại đồ thị dịng điện 1.1.4 Mật độ dòng điện Cường độ dòng điện qua đơn vị diện tích tiết diện dây dẫn gọi mật độ dòng điện, ký hiệu  (đen ta), ta có:   I S Ở S diện tích tiết diện dây dẫn Đơn vị mật độ dòng điện A/m2, đơn vị qua nhỏ nên thực tế thường dùng đơn vị A/cm2 A/mm2 Trong đoạn dây dẫn cường độ dòng điện tiết diện nên chỗ tiết diện dây dẫn nhỏ mật độ dòng điện lớn 1.1.5 Điện trở vật dẫn Dòng điện dịng điện tích chuyển động có hướng, chuyển động vật dẫn chúng bị va chạm vào nguyên tử, phân tử làm chuyển động chúng chậm lại Đó chất điện trở vật dẫn với dòng điện Tai lieu Luan van Luan an Do an Để vẽ đồ thị vectơ điện áp dây, trước hết vẽ đồ thị vectơ điện áp pha UA, UB, UC, sau dựa vào công thức vẽ đồ thị vectơ điện áp dây Xét tam giác OAB (hình 5.4b) AB = 2AH = 2OAcos300 = 2OA = OA Ud = Up AB điện áp dây Ud OA điện áp pha Up Hình 5.5 Điện áp dây pha nối hình Từ đồ thị vectơ, ta thấy: Khi điện áp pha đối xứng, điện áp dây đối xứng Về trị số hiệu dụng: Ud = Up 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)    Khi tải đối xứng I A , I B , I C tạo thành hình đối xứng, dịng điện dây trung tính khơng    I0= I A + I B + I C =0 Trong trường hợp khơng cần dây trung tính, ta có mạch ba pha ba dây Động điện ba pha tải đối xứng, cần đưa ba dây pha đến động ba pha Khi tải pha khơng đối xứng, ví dụ tải sinh hoạt khu tập thể, gia đình…, dây trung tính có dịng điện I0    I0 = I A + I B + I C Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn 114 Tai lieu Luan van Luan an Do an Ví dụ 5.1: Một nguồn điện ba pha đối xứng nối hình điện áp ba pha nguồn UPn=220V Nguồn cung cấp điện cho tải R ba pha đối xứng Biết dịng điện dây Id = 10A Tính điện áp dây Ud, điện áp pha tải, dòng điện pha tải nguồn Vẽ đồ thị vectơ Giải: Nguồn nối hình sao, áp dụng cơng thức tính để điện áp dây là: Ud = UP= 220 = 380V Tải nối hình sao, biết Ud=380V, Điện áp pha tải là: Upt = U d 380 = =220V 3 Hình 5.6 Mạch điện đồ thị vecto ví dụ 5.1 Nguồn nối sao, tải nối sao, áp dụng cơng thức ta co Dịng điện pha nguồn: Ipn = Id = 10A Dòng điện pha tải: Ipt = Id = 10A Vì tải điện trở R, điện áp pha tải trùng pha với dịng điện pha tải Ipt 5.2.3 Đấu dây hình tam giác a Cách nối 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 tam giác khơng có dây trung tính Các đại lượng dây pha ký hiệu hình vẽ Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn 115 Tai lieu Luan van Luan an Do an Hình 5.7 Mạch điện nối hình tam giác b Quan hệ đại lượng dây pha * Quan hệ giữa điện áp dây điện áp pha Nhìn vào mạch điện nối tam giác ta thấy: Ud = Up * Quan hệ giữa dòng điện dây dòng điện pha Khi giải mạch điện nối tam giác ta thường quen quy ước: chiều dương dòng điện pha Ip nguồn ngược chiều quay kim đồng hồ, chiều dương dòng điện pha tải chiều quay kim đồng hồ Áp dụng định luật Kirchooff nút ta có:       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 Dòng điện IA, IB, IC chạy dây pha từ nguồn điện đến tải dòng điện dây Id Dòng điện IAB, IBC, ICA chạy pha dòng điện pha, lệch pha    với điện áp U AB , U BC , U CA góc  Để vẽ dòng điện dây IA, IB, IC ta dựa vào phương trình Vectơ IAB cộng với vectơ (-ICA) ta có vectơ IA; Q trình tương tự ta vẽ IB, IC Đồ thị vectơ dòng điện pha IAB, IBC, ICA dịng điện IA, IB, IC vẽ hình Xét tam giác OEF OF = 2OE  OE Id = Ip Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn 116 Tai lieu Luan van Luan an Do an Về pha: dòng điện dây chậm sau dịng điện pha tương ứng góc 300 (IA chậm pha IAB góc 300; IB chậm pha IBC góc 300; IC chậm pha ICA góc 300) Ví dụ 5.2: Một mạch điện ba pha, nguồn điện nối sao, tải nối hình tam giác Biết tiết điện áp pha nguồn Upn = 2kV, dòng điện pha nguồn Ipn = 20A a Hãy vẽ sơ đồ nối dây mạch ba pha sơ đồ ghi rõ đại lượng pha dây b Hãy xác định dòng điện pha điện áp pha tải Ipt, Upt Giải: a Sơ đồ nối dây mạch điện Hình 5.8 Mạch điện ví dụ 5.2 b Vì nguồn nối hình sao, nên dịng điện dây dịng điện pha Id = Ipn = 20A Điện áp dây lần điện áp pha nguồn Ud = Upn = = 3,464 kV Vì tải nối hình tam giác, nên điện áp pha tải Upt điện áp dây Upt = Ud = 3,464 kV Dòng điện pha tải nhỏ dòng điện dây lần Ipt = Id 20   11,547 A 3 Ví dụ 5.3: Một mạch điện ba pha, tải nối hình sao, nguồn nối hình 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 Trên sơ đồ rõ đại lượng pha dây b Hãy xác định dòng điện pha điện áp pha nguồn Ipn, Upn Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn 117 Tai lieu Luan van Luan an Do an Giải: a Sơ đồ nối dây mạch điện ba pha vẽ hình 4.8 Hình 5.9 Mạch điện ví dụ 5.3 b Vì tải nối hình nên Id = Ipt = 50A Ud = Upt = 220 = 380V Biết dịng điện dây điện áp dây, ta tính dịng điện pha điện áp pha nguồn Vì nguồn đối xứng nối hình tam giác, nên ta có điện áp pha Upn nguồn là: Upn = Ud = 380V Dòng điện pha nguồn là: Ipn = Id 30   28,868 A 3 5.3 Công suất mạng ba pha cân 5.3.1 Công suất tác dụng P Công suất tác dụng P: mạch ba pha tổng công suất tác dụng pha cộng lại Gọi PA, PB, PC tương ứng công suất tác dụng pha A, B, C ta có: P = PA + PB + PC = UA IA cosA + UB IB cos + UC IC cosC Khi ba pha đối xứng Điện áp pha: UA = UB = UC = Up Dòng điện pha: IA = IB = IC = Ip Hệ số công suất: cosA = cosB = cosC = cos Ta có: P = 3Up Ip cos hoặc: P = R p I p2 Trong Rp điện trở pha tải Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn 118 Tai lieu Luan van Luan an Do an Thay đại lượng pha đại lượng dây: Đối với cách nối hình sao: Ip = Id; Up = Đối với hình tam giác: Up = Ud; Ip = Ud Id Ta có biểu thức cơng suất viết theo đại lượng dây, áp dụng cho trường hợp hình hình tam giác đối xứng P = Ud Id cos : góc lệch pha điện áp pha dòng điện pha tương ứng Cos = Rp Rp  X p 5.3.2 Công suất phản kháng Q Công suất phản kháng Q ba pha tổng công suất phản kháng pha cộng lại Q = QA + QB + QC = UA IAsin A + UB IBsin B + UC ICsin C mạch đối xứng ta có: Q= UP IPsin  Hoặc Q= XP IP2 Trong đó: XP điện kháng pha tải Nếu tính theo đại lượng dây: Q= Ud Idsin  5.3.3 Công suất biểu kiến S = UP IP S = Ud Id S = ZP IP2 Ví dụ 5.4: Một động điện ba pha có cơng suất định mức Pđm = 14kW, hiệu suất định mức đm = 0,98, hệ số công suất định mức cosđm = 0,88 Dây quấn động điện nối hình sao, điện áp dây mạng điện Ud = 380V a Tính điện áp đặt lên pha dây quấn b Tính dịng điện dây dịng điện pha động điện Giải: a Vì dây quấn động nối hình nên điện áp pha đặt vào dây quấn pha là: Up = U d 380   220V 3 b Đối với động điện, công suất định mức Pđm công suất có ích trục động cơ, cơng suất điện động tiêu thụ là: Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn 119 Tai lieu Luan van Luan an Do an Pđiện = Pdm  dm Mà Pđiện = Ud Idcos Vậy dòng điện động là: Id = Pdien 3U d cos  = Pdm 3U d cos dm dm = 14.103  27,16 A 3.380.0,88.0,89 Vì dây quấn nối hình nên Ip = Id = 27,16A Hình 5.10 Mạch điện ví dụ 5.4 Ví dụ 5.5: Một mạch điện ba pha đối xứng Ud = 380V cung cấp điện cho tải đối xứng: Tải1 tiêu thụ P1 = 6kW; Q1 = 4kVAr Tải tiêu thụ P2 = 8kW; A2 = 2kVAr a Tính dịng điện dây tải b Tính dịng điện dây Id nguồn cung cấp cho tải Hình 5.11 Mạch điện ví dụ 5.5 Giải: Cơng suất biểu kiến tải 1: S1 = P12  Q12 = 62  42 =7,211kVA Công suất biểu kiến tải 2: S2= P12  Q12 = 82  22 =8,246kVA Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn 120 Tai lieu Luan van Luan an Do an Dòng điện dây tải 1: I1 = S1 3U d = 7211 =10,956A 3.380 Dòng điện dây tải 2: I2 = S1 3U d = 8246 =12,528A 3.380 Để tính dịng điện Id nguồn cung cấp cho tải, ta cần tính cơng suất nguồn Công suất tác dụng nguồn cung cấp cho tải P = P1 + P2= 6+8 = 14kW Công suất phản kháng nguồn cung cấp cho tải Q = Q1 + Q2 = + =6kVAr Công suất biểu kiến nguồn S = P12  Q12 = 142  62 =15,231kVAr Ta có dịng điện dây nguồn cung cấp cho tải Id = S 3U d = 15231 = 23,14A 3.380 5.4 Phương pháp giải mạch ba pha đối xứng (cân bằng) Đối với mạch điện ba pha cân (ba pha đối xứng), dịng điện (điện áp) pha có hiệu số hiệu dụng Vì mạch đối xứng, ta tách pha để tính, biết dịng điện pha, ta suy dịng điện pha lại Khi tải nối vào nguồn có điện áp dây Ud, Bỏ qua tổng trở đường dây, biết tổng trở tải, bước tính toán thực sau: Bước 1: Xác định cách nối dây tải (hình hay hình tam giác) Bước 2: Xác định điện áp pha Up tải Nếu tải nối hình sao: Ud = U d Nếu tải nối hình tam giác: Up=Ud Bước 3: Xác định tổng trở pha Zp hệ số công suất tải Tổng trở pha tải: Hệ số công suất cos = Zp = R p2  X p2 Rp Zp  Rp R p2  X p2 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn 121 Tai lieu Luan van Luan an Do an Trong Rp, Xp tương ứng điện trở pha, điện kháng pha pha tải Bước 4: Tính dòng điện pha Ip tải: Ip = Up Zp Từ dịng điện pha Ip, tính dịng điện dây Id tải Nếu tải nối hình sao: Id = Ip Nếu tải nối hình tam giác: Id = 3I p Bước 5: Tính cơng suất tải tiêu thụ P = R p I p2 = 3UpIp cos = UdId cos Q = X p I p2 = 3UpIp sin = UdId sin S = Z p I p2 = 3UpIp = UdId 5.4.1 Mạch ba pha có phụ tải nối hình a Khi không xét tổng trở đường dây pha Điện áp đặt lên pha tải: Tổng trở pha tải: 𝑈𝑝 = 𝑈𝑑 √3 zp = R p2  X p2 Tính dịng điện pha Ip tải: Ip = Up zp Dịng điện dây: Id = Ip Góc lệch pha điện áp pha dòng điện pha: = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑎𝑛 𝑋𝑝 𝑅𝑝 b Khi có xét tổng trở đường dây pha Cách giải tương tự tính dịng điện pha dây phải cộng tổng trở đường dây với tổng trở tải: 𝑈𝑑 𝐼𝑝 = 𝐼𝑑 = √3√(𝑅𝑑 + 𝑅𝑝 ) + (𝑋𝑑 + 𝑋𝑝 ) Ví dụ 5.6: Một tải ba pha gồm cuộn dây đấu vào mạng điện ba pha có điện áp dây 380V Cuộn dây thiết kế cho làm việc với điện áp định mức 220V Cuộn dây có điện trở R = 2, điện kháng X =  a Xác định tính cách nối cuộn dây thành tải ba pha b Tính cơng suất P, Q, cos tải Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn 122 Tai lieu Luan van Luan an Do an Giải: a Các cuộn dây nối hình đấu vào mạng điện, nối hình sao, điện áp pha đặt lên cuộn dây là: Up = 380 Ud  220V = Uđmcd (Uđmcd - điện áp định mức cuộn dây) = 3 Nếu tải nối tam giác điện áp pha đặt lên cuộn dây Up=Ud= 380V > Uđmcd, cuộn dây bị hỏng Hình 5.12 Mạch điện ví dụ 5.6 b Tổng trở pha tải Zp = R p2  X p2 = 22  82 = 8,24 Hệ số công suất cos tải cos = sin = Rp Zp Xp Zp   0,242 8,24   0,97 8,42 Dòng điện pha Ip tải: Ip = Up Zp = 220  26,7 A 8,24 Dòng điện dây Id tải: Id = Ip = 26,7A Công suất tác dụng P tải P = UdId cos = 380 26,7 0,242 = 4252,6W Công suất phản kháng Q tải Q = UdId sin = 380 26,7 0,97 = 17045,7VAr Công suất biểu kiến S S = UdId = 380 26,7 = 17572,8VA Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn 123 Tai lieu Luan van Luan an Do an 5.4.2 Mạch ba pha có phụ tải nối tam giác a Khi không xét tổng trở đường dây Điện áp pha tải điện áp dây: Up = Ud Dòng điện pha tải: 𝐼𝑝 = 𝑈𝑝 𝑍𝑝 = 𝑈𝑑 √𝑅𝑝2 +𝑋𝑝2 Dịng điện dây: 𝐼𝑑 = √3𝐼𝑝 Góc lệch pha điện áp pha dòng điện pha: = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑎𝑛 𝑋𝑝 𝑅𝑝 b Khi có xét tổng trở đường dây pha Ta biến đổi tương đương tam giác thành hình sao: Tổng trở pha nối tam giác: 𝑍̇∆ = 𝑅𝑝 + 𝑗𝑋𝑝 ̇ 𝑅𝑝 𝑋𝑝 𝑍 Khi biến đổi sang hình sao: 𝑍̇𝑌 = ∆ = + 𝑗 Dòng điện dây: 𝐼𝑑 = 3 𝑈𝑑 𝑅𝑝 𝑋𝑝 √3√(𝑅𝑑 + ) +(𝑋𝑑 + ) Dòng điện pha tải nối tam giác: 𝐼𝑝 = 𝐼𝑑 √3 Ví dụ 5.7: Một tải ba pha có điện trở pha Rp = 20, điện kháng pha Xp = 15 nối hình tam giác, đấu vào mạng điện có điện áp dây Ud = 220V Tính dịng điện pha Ip, dịng điện dây Id, công suất tải tiêu thụ vẽ đồ thị vectơ điện áp dây dòng điện pha tải Giải: Theo sơ đồ nối dây mạch điện, tải nối tam giác Điện áp pha tải: Up = Ud = 200V Tổng trở pha tải: zp = R p2  X p2 = 202  152 = 25 Dòng điện pha tải: Ip = Up zp = 220  8,8 A 25 Vì tải nối tam giác dịng điện dây tải: Id = 3I p = 8,8 = 15,24A Công suất tải tiêu thụ: P = R p I p2 = 20 8,82 = 4646,4W Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn 124 Tai lieu Luan van Luan an Do an Q = X p I p2 = 15 8,82 = 3484,8VAr S = UdId = 380 15,24 = 10030,35VA Hệ số công suất tải: cos = Rp zp  20  0,8 25   = 36,870 Dòng điện pha chậm sau điện áp pha góc  = 36,870 Đồ thị vectơ dịng điện điện áp pha Hình 5.13 Mạch điện ví dụ 5.7 5.4.3 Mạch ba pha có nhiều phụ tải mắc nối tiếp song song Ví dụ 5.8: Một mạch điện pha có dây trung tính 380V/220V cung cấp điện cho 90 bóng đèn sợi đốt, số hiệu định mức đèn Uđm = 220V; Pđm = 60W Số bóng đèn phân cho pha a Vẽ sơ đồ mạch ba pha b Tính IA, IB, IC, I0, P tất bóng đèn bật sáng Hình 5.14 Mạch điện ví dụ 5.8 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn 125 Tai lieu Luan van Luan an Do an Giải: a Mạch điện pha 380V/220V mạch ba pha dây, dây pha dây trung tính 380V điện áp dây (giữa dây pha), 220V điện áp pha (giữa dây pha dây trung tính) Bóng đèn 220V mắc song song với dây pha dây trung tính Điện áp đặt lên đèn 220V = Uđm đèn, đèn làm việc định mức b Vì điện áp đặt lên bóng đèn định mức cơng suất bóng đèn tiêu thụ định mức 60W Tất bóng đèn bật sáng mạch ba pha đối xứng công suất điện pha PA = PB = PC = Pp = 30 60 = 1800W Công suất ba pha P = 3Pp  = 1800 = 5400W Hình 5.15 Đồ thị vecto ví dụ 5.8 Tải bóng đèn, điện trở R, góc lệch pha  = 0; cos = 1, nên dòng điện pha là: IA = IB = IC = Ip = Pp U p cos  = 1800  8,18 A 220.1 Vì nguồn tải đối xứng nên: I0  I A  I B  I C =   Đồ thị vectơ vẽ hình vẽ, dịng điện trùng pha điện áp, I A , I B ,  IC tạo thành hệ thống vectơ đối xứng Câu hỏi ôn tập tập Nêu ưu điểm mạch điện ba pha Các 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 nối tam giác Trình bày bước giải mạch điện ba pha Các biểu thức công suất P, Q, S mạch ba pha đối xứng Vai trò dây trung tính mạch điện ba pha tải đối xứng Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn 126 Tai lieu Luan van Luan an Do an Một nguồn điện ba pha nối sao, Upn = 120V cung cấp điện cho tải nối có dây trung tính Tải có điện trở pha Rp = 180 Tính Ud, Id, Ip, I0, P mạch pha Đáp số: Ud = 207,84V; Id = Ip = 667mA; I0 = 0; P = 240W Một nguồn điện ba pha đối xứng đấu cung cấp cho tải ba pha đối xứng đấu tam giác Biết dòng điện pha nguồn Ipn = 17,32A, điện trở pha tải Rp = 38 Tính điện áp pha nguồn công suất P nguồn cung cấp cho tải pha Đáp số: Upn = 220V; Pn = Pt = 11400W Một tải ba pha đối xứng đấu hình tam giác, biết Rp = 15; Xp = 6, đấu vào mạng điện pha Ud = 380V Tính Ip, Id, P, Q tải Đáp số: Ip = 23,5A; Id = 40,7A; P = 24893,5W; Q = 9957,4A 10 Một động điện pha đấu vào mạng pha Ud = 380V, biết dòng điện dây Id = 26,81A; hệ số công suất cos = 0,85 Tính dịng điện pha động cơ, cơng suất điện động tiêu thụ Đáp số: Ip = Id = 26,81A; Pđiện = 15kW 11 Một động không đồng có số liệu định mức sau: cơng suất định mức Pđm = 14kW Hiệu suất đm = 0,88; hệ số công suất cosđm = 0,89; Y/380V/220V Người ta đấu động vào mạng 220V/127V a Xác định cách đấu dây động b Tính cơng suất điện động tiêu thụ định mức c Tính dịng điện dây Id dòng điện pha Ip động Đáp số: a Động nối hình tam giác  b Pđiện = Pco  dm = 15,9kW c Id = 46,9A; Ip = 27A 12 Một động điện đấu hình sao, làm việc với mạng điện có Ud = 380V; động tiêu thụ công suất điện 20kW; cos = 0,885 Tính cơng suất phản kháng động tiêu thụ, dòng điện Id dòng điện pha động Đáp số: Q = 10,52kVAr; Ip = Id = 34,33A Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn 127 Tai lieu Luan van Luan an Do an Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn