Bài giảng mạch điện 3 pha

4.1. TỔNG QUAN VỀ NGUỒN ÁP 3 PHA CÂN BẰNG: 4.1.1. ĐỊNH NGHĨA. 4.1.2. NGUỒN ÁP 3 PHA ĐẤU Y. KHÁI NIỆM VỀ ÁP DÂY , ÁP PHA 4.1.3. NGUỒN ÁP 3 PHA ĐẤU ∆ . 4.2. PHƯƠNG PHÁP GIẢI MẠCH 3 PHA. 4.2.1. TRƯỜNG HỢP NGUỒN Y – TẢI Y. 4.2.1.1. TRƯỜNG HỢP TỔNG QUÁT. 4.2.1.2. TRƯỜNG HỢP ĐẶC BIỆT. 4.2.2. TRƯỜNG HỢP NGUỒN Y – TẢI ∆ . KHÁI NIỆM VỀ DÒNG DÂY VÀ DÒNG PHA 4.2.3. TRƯỜNG HỢP NGUỒN ∆ – TẢI Y. 4.2.4. TRƯỜNG HỢP NGUỒN ∆ – TẢI ∆ .

DÀN BÀI CHI TIẾT 4.1 TỔNG QUAN VỀ NGUỒN ÁP PHA CÂN BẰNG: 4.1.1 ĐỊNH NGHĨA 4.1.2 NGUỒN ÁP PHA ĐẤU Y KHÁI NIỆM VỀ ÁP DÂY , ÁP PHA 4.1.3 NGUỒN ÁP PHA ĐẤU ∆ 4.2 PHƯƠNG PHÁP GIẢI MẠCH PHA 4.2.1 TRƯỜNG HỢP NGUỒN Y – TẢI Y 4.2.1.1 TRƯỜNG HỢP TỔNG QUÁT 4.2.1.2 TRƯỜNG HỢP ĐẶC BIỆT 4.2.2 TRƯỜNG HỢP NGUỒN Y – TẢI ∆ KHÁI NIỆM VỀ DÒNG DÂY VÀ DÒNG PHA 4.2.3 TRƯỜNG HỢP NGUỒN ∆ – TẢI Y 4.2.4 TRƯỜNG HỢP NGUỒN ∆ – TẢI ∆ 02 4.1 TỔNG QUAN VỀ NGUỒN ÁP PHA CÂN BẰNG: 4.1.1 ĐỊNH NGHĨA: NGUỒN ÁP PHA CÂN BẰNG (HAY ĐỐI XỨNG) LÀ TẬP HỢP NGUỒN ÁP XOAY CHIỀU HÌNH SIN:  CÙNG BIÊN ĐỘ  CÙNG TẦN SỐ  LỆCH PHA THỜI GIAN TỪNG ĐƠI 120° • - += ua ( t ) Up sin ( ωt ) Ua= Up∠ 0o ) ( • sin ( ωt − 240 ) U = o ub ( t ) Up sin ωt − 120 - + = t ) Up = u ( c - + o • Ub= Up∠ − 120o c Up∠ − 240o 03 PHÂN LOẠI : NGUỒN ÁP PHA CÂN BẰNG GỒM HAI DẠNG  THỨ TỰ THUẬN  THỨ TỰ NGHỊCH NGUỒN ÁP PHA CÂN BẰNG THỨ TỰ THUẬN ua ( t ) Up sin ( ωt ) ub ( t ) Up sin ωt − 120o uc ( t ) Up • ) ( sin ( ωt − 240 ) c o a Ua= Up∠ 0o • Ub= Up∠ − 120o • Uc= Up∠ − 240o b 04 NGUỒN ÁP PHA CÂN BẰNG THỨ TỰ NGHỊCH ua ( t ) Up sin ( ωt ) ub ( t ) Up sin ωt + 120o uc ( t ) Up ) ( sin ( ωt + 240 ) b o a • Ua= Up∠ 0o • Ub= Up∠ + 120o • Uc= Up∠ + 240o c Up gọi Áp Pha Hiệu Dụng Nguồn Áp 05 c PHÂN BIỆT NGUỒN ÁP PHA THỨ TỰ THUẬN VÀ THỨ TỰ NGHỊCH a • Ua= Up∠ 0o • b Ub= Up∠ − 120o • Uc= Up∠ − 240o Nguồn pha THỨ TỰ THUẬN b a • Ua= Up∠ 0o • c Ub= Up∠ + 120o • Uc= Up∠ + 240o Nguồn pha THỨ TỰ NGHỊCH  Ba nguồn áp Ua, Ub, Uc chậm pha theo thứ tự đôi 120o hệ thống thứ tự thuận  Ba nguồn áp Ua, Ub, Uc nhanh pha theo thứ tự đôi 120o hệ thống thứ tự nghịch  Nếu chọn nguồn áp Ua hai hệ thống thứ tự thuận nghịch làm chuẩn hai nguồn áp Ub Uc hai hệ thống hoán vị thứ tự với 06 4.2 NGUỒN ÁP PHA ĐẤU Y QUI TẮC KẾT NỐI:  TẠO ĐIỂM CHUNG (TRUNG TÍNH) CHO NGUỒN ÁP  ĐIỂM CHUNG LÀ GIAO ĐIỂM ĐẦU CỦA NGUỒN ÁP CÙNG TÍNH CHẤT (CÓ CÙNG DẤU) a a n - + Ua • - + Ub • - + + • b c • Uc c n - • Ub • Ua b Uc Hai dạng sơ đồ biểu diễn cho nguồn áp pha đấu Y 07 NGUỒN ÁP PHA CÂN BẰNG ĐẤU Y CÓ HAI DẠNG ÁP  ÁP PHA  ÁP DÂY c a DÂY PHA + ÁP PHA LÀ ÁP CHÊNH LỆCH GIỮA MỘT TRONG DÂY PHA ĐẾN DÂY TRUNG TÍNH ÁP PHA n DÂY TRUNG TÍNH - ÁP PHA b DÂY PHA CÁC ÁP PHA TRONG NGUỒN ÁP PHA THỨ TỰ THUẬN DÂY PHA • • • • • Ua Uan = Up∠ 0o = = Ub Ubn = Up∠ − 120o ÁP PHA 01 / • = Uc Ucn = Up∠ − 240o 08 ÁP DÂY LÀ ÁP CHÊNH LỆCH GIỮA HAI TRONG DÂY PHA - + n - + - + CÁC ÁP DÂY DÂY PHA TRONG NGUỒN ÁP PHA THỨ TỰ THUẬN a b c ÁP DÂY DÂY PHA ÁP DÂY ÁP DÂY DÂY PHA DÂY TRUNG TÍNH • • • • • • • • • U= ab Uan − Ubn U= bc Ubn − Ucn U= ca Ucn − Uan (CHỈ SỐ ÁP DÂY ĐƯỢC ĐÁNH SỐ THEO THỨ TỰ HỐN VỊ VỊNG a,b,c) 09 QUAN HỆ GIỮA ÁP DÂY VÀ ÁP PHA TRONG SƠ ĐỒ Y: VỚI NGUỒN ÁP PHA THỨ TỰ THUẬN TA CÓ:  ÁP DÂY HIỆU DỤNG = • ÁP PHA HIỆU DỤNG  ÁP DÂY NHANH PHA HƠN ÁP PHA TƯƠNG ỨNG 30o • c b Uan = Up∠ 0o • o U ∠ 30o = Uab U= p 3∠ 30 d • Ubn = Up∠ − 120o • Ubc= Up 3∠ − 90o= Ud∠ − 90o • Ucn = Up∠ − 240o • Uca= Up 3∠ − 210o= Ud∠ − 210o Ud gọi Áp Dây Hiệu Dụng 10 • - + V an n • - + Vbn • - + V cn b c • IaA • ZAN ZdA a • V an = 220 V V bn = ( −110 − 190,526 j) V • ZdB • IbB ZdC • IcC Z AN =( 2,4 + 3,2 j) Ω ZBN =( 3,2 + 2,4 j) Ω ZCN • INn ZdN • V Nn = • V cn = ( −110 + 190,526 j) V ZBN = 3,5 Ω ZCN Z= 0,8 Ω dN Z= 0,4 Ω dA Z= 0,5 Ω Z= 0,4 Ω dB dC ( −19,208 − 10,006 j) V = ( 38,816 − 40,788 j) A I aA =  Dòng phức qua dây trung tính • INn • INn • = I aA + = • • IbB + I cC • IbB • I cC ( 21,658 ∠ − 152 484 ) V o = ( −39,546 − 23,137 j) A = ( −23,28 + 51,418 j) A • V Nn = =− ( 24,01 − 12,507 j) A ZdN ( −24,01 − 12,507 j) A = ( 27,072 ∠ − 152 484 ) A o 21 • - + V an n • - + Vbn • - + V cn a b c • IaA • IbB • IcC ZdA ZAN ZdB ZBN ZdC ZCN • INn ZdN • V Nn = Z AN =( 2,4 + 3,2 j) Ω ZBN =( 3,2 + 2,4 j) Ω ZCN = 3,5 Ω • = I aA • IbB ( 38,816 − 40,788 j) A = ( −39,546 − 23,137 j) A • I cC = ( −23,28 + 51,418 j) A ( −19,208 − 10,006 j) V = ( 21,658 ∠ − 152 484 ) V o  Các Áp Pha phức pha Tải • • • • ( ) V AN = Z AN  I aA = 225,225 ∠ 6o711 V ( 233 + 26,321 j) V = V BN = ZBN  I aA = • • V CN = ZCN  I cC ( ) = ( −81,48 + 179,964 j) V = ( 197,55 ∠ 114 359 ) V ( −71,019 − 168,951 j) V = 183,271∠ − 112o8 V o  Áp hiệu dụng cấp đến pha tải không 22 c C → V cn → V CN → V Nn N n → A → a V AN V an → V bn → V BN b B 23 4.2.1.1 TRƯỜNG HỢP ĐẶC BIỆT 1: ĐẶC ĐIỂM:  NGUỒN ÁP PHA CÂN BẰNG  TỔNG TRỞ ĐƯỜNG DÂY CÂN BẰNG Z= dA Z= dB Z= dC Z d ZdN ≠ Zd  TẢI PHA ĐẤU Y CÂN BẰNG Z= AN Z= BN Z= CN Zp - + n - + - + a A b B c C N 01 / 24 ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN THẾ NÚT SUY RA: • UN KẾT LUẬN: • •    •   •  Uan + Ubn + Ucn   Z d + ZP    =   +    Zd + ZP ZdN   TRUNG TÍNH NGUỒN ĐẲNG THẾ VỚI TRUNG TÍNH TẢI  DỊNG QUA DÂY NỐI HAI TRUNG TÍNH BẰNG  TRONG MẠCH PHA CÂN BẰNG KHÔNG CẦN NỒI DÂY LIÊN LẠC GIỮA CÁC TRUNG TÍNH  KHI XEM CÁC TRUNG TÍNH NGUỒN VÀ TRUNG TÍNH TẢI TRÙNG NHAU, CĨ THỂ THAY THẾ MẠCH PHA CÂN BẰNG BẰNG MẠCH PHA TƯƠNG ĐƯƠNG 25 THAY THẾ MẠCH PHA CÂN BẰNG BẰNG MẠCH PHA • - + Uan • - + Ubn • - + a Zd Zp Zd Zp Zd Zp • I aA b • IbB c • I cC Ucn n ≡N b + n • c B + A - N • Uan I aA = Z d + Zp n - • IbB C + a N • Ubn = Z d + Zp n • - N • Ucn I cC = Zd + Zp 26 4.2.1.2 TRƯỜNG HỢP ĐẶC BIỆT 2: ĐẶC ĐIỂM:  NGUỒN ÁP PHA CÂN BẰNG  TỔNG TRỞ ĐƯỜNG DÂY KHÔNG ĐÁNG KỂ Z= dA Z= dB Z= dC  TẢI PHA ĐẤU Y CÂN BẰNG Z= AN Z= BN Z= CN Zp  KHƠNG KẾT NỐI CÁC TRUNG TÍNH • - + Uan n • - + Ubn • - + Ucn 01 / Zp a • b c I aA • IbB • I cC Zp Zp 27 + + n + THAY THẾ MẠCH PHA CÂN BẰNG BẰNG MẠCH PHA c C b B a A - N n - N n - N VỚI NGUỒN ÁP PHA CÂN BẰNG THỨ TỰ THUẬN, TA CÓ • Uan • • o o U= Ubn Up∠ −= 120 Ucn Up∠ − 240o p∠ Zp ∠ ϕ GIẢ SỬ TỔNG TRỞ PHA TẢI : Z= p ( −90o ≤ ϕ ≤ 90o DÒNG DÂY TỪ NGUỒN = DỊNG PHA QUA TẢI • • Uan = I= aA Zp  Up   ∠ − ϕ  Zp   01 / • Ubn = Zp  Up   Zp    ∠ − ϕ − 120o   Ucn = I= cC Zp  Up   Zp    ∠ − ϕ − 240o   • I= bB • • 28 ) CÔNG SUẤT PHỨC TIÊU THỤ BỞI MỖI PHA TẢI PHA A: PHA B:  U2 p SpA = Uan • I aA =   Zp   = ∠ϕ Up Ip∠ϕ    U2  p  Zp    ∠ϕ = Up Ip∠ϕ    U2 p = Ucn • I cC =  SpC  Zp    ∠ϕ = Up Ip∠ϕ   • • •∗ = Ubn • I bB = SpB PHA C: •∗ • • • •∗ •  Up   Ip =   Zp   CÔNG SUẤT PHỨC TỔNG TIÊU THỤ BỞI TẢI PHA • • • • S3pha = SpA + SpB + S= pC 3Up Ip ∠ϕ • S= 3pha 3Up I= p ∠ϕ 3Up Ip ( cos ϕ + j sin ϕ ) 29 KẾT LUẬN: TRONG MẠCH PHA CÂN BẰNG, TỔNG TRỞ ĐƯỜNG DÂY KHƠNG ĐÁNG KỀ, TRUNG TÍNH NGUỐN KHƠNG NỐI ĐẾN TRUNG TÍNH TẢI : CƠNG SUẤT PHỨC TIÊU THỤ BỞI TẢI PHA ĐƯỢC XÁC ĐỊNH THEO QUAN HỆ: • S= 3pha 3Up I= p ∠ϕ 3Up Ip ( cos ϕ + j sin ϕ ) •  = P3pha Re= Ip cos ϕ  S3pha  3Up=   •  = Q3pha Im= Ip sin ϕ  S3pha  3Up=   • = S3pha = S= 3U 3pha p Ip 01 / 3.Ud Id 3.Ud Id cos ϕ 3.Ud Id sin ϕ 30 THÍ DỤ 4.3 Cho Nguồn Áp pha cân bằng, thứ tự thuận, đấu Y: o U= an 220 ∠ [V] cung cấp đến Tải pha cân đấu Y đường dây pha có Tổng Trở khơng đáng kể • Tổng Trở Pha phức nhánh Tải : Zp = + 6 j [Ω ] • IbB Tìm Dịng Dây Phức cấp đến Tải Suy Công Suất Tác Dụng tiêu thụ Tải pha GIẢI Vì mạch pha cân bằng, Trung Tính Nguồn n khơng nối đến Trung Tính Tải N , đường dây truyền tải có Tổng Trở không đáng kể , Tải pha cân Nếu Nguồn Áp pha cân bằng, thứ tự thuận • • o o U= bn 220 ∠ − 120 [V] an 220 ∠ [V] suy : U= Thay mạch pha cân bằng mạch pha, Dòng Dây Phức nguồn cấp đến Tải là: • • U IbB = bn Zp 31 b + n - • N - + Uan n • - + Ubn • - + Ucn • • IbB Ubn = Zp c B + A n - N • c n - N Zp a b C + a I aA • IbB Zp Zp • • U IbB = bn Zp • I cC o o 220 ∠ − 120 220 ∠ − 12 o 87  A  22 15 = = ∠ −   + 6j 10 ∠ 36o87 32 Công Suất Tác Dụng tiêu thụ Tải pha tìm nhiều phương pháp, trình bày sau: PP1 : ÁP DỤNG CƠNG THỨC CƠ BẢN Cơng Suất Tác Dụng tiêu thụ Tải pha cân xác định theo quan hệ sau: P3pha 3Up Ip cosϕ = • • o U= bn 220 ∠ − 120 [V] • = Up U= an U= bn 220 V Vì Tải đấu Y nên Dịng dây từ nguồn Dịng Pha qua Tải • IbB= 22 ∠ − 156 o 87  A    I d= • IbB= I p= 22 A Từ Tổng Trở Phức Tải suy Hệ Số Công Suất pha Tải Zp = + 6 j = 10 ∠ 36987 [Ω ] ( ) = cosϕ cos = 36o87 0,8 = P3pha 3U= I cosϕ 3220 = 220,8 11616 W p p 33 PP2 : ÁP DỤNG CÔNG SUẤT PHỨC Công Suất Phức tiêu thụ pha Tải xác định cách sau: • • •∗ ( S I = BN Ubn= bB • )( )( 220 ∠−120o  22∠156o= 87 ) 4840∠ 36o87 VA Ubn 220 o SBN === 3872 2904 j VA 4840 36 87 VA +  = ∠ ( ) ∗ Zp − 6 j ( • ) Công Suất Phức Tổng tiêu thụ Tải pha cân • ( • ) STai 3pha = 3SBN = 3( 3872 + 2904 j) VA = 3 4840∠ 36o87 VA Công Suất Tác DụngTổng tiêu thụ Tải pha cân       •   3pha    = PTai 3pha Re= STai 3= ( 3872 ) W 11616 W 34 PP3 : ÁP DỤNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG PHA + 6 j = 10 ∠ 36987 [Ω ] Từ Tổng Trở Phức Tải Zp = Dòng Pha Phức qua Tải • IbB= 22 ∠ − 156 o 87  A  Công Suất Tác Dụng tiêu thụ pha Tải là: = Ppha Re • Zp  = IbB ( ) 222 3872 W 8= Công Suất Tác Dụng Tổng tiêu thụ Tải pha là: P = 3= Ppha 33872 = W 11616 W 3pha 35