Bài tập giữa kì môn kỹ thuật Điện b

Khi nam châm quay thì từ thông cực đại qua mỗi cuộn dây sẽ hơn kém nhau về thời gian bằng 1/3 chu kỳ, tức là lệch pha nhau góc 27⁄3 .Nối hai đầu mỗi cuộn dây với một tải bên ngoài các tả

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO $ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CÂN THƠ

~——~—~~~ [Ï~~~~~~

er VE:

BAI TAP GIUA KI MON: KY THUAT DIEN B

Giảng viên: Tô Ái Nhân Lop: CNCB2211

Nhóm sinh viên thực hiện:

Truong Hai Dang CNCD2211031

Nguyễn Duy Cương CNCD2211036

Hà Phúc Hậu CNCD2211044

V6 Thanh Déng CNCD2211045

Khưu Vinh Huy CNCD2211038

V6 Hong Thai CNCD2211020

Can tho, ngay 30 thang 03 nam 2023

Đề tài: Nghiên cứu mạch điện 3 pha và ứng dụng

1.KHÁI NIỆM CHUNG VE MACH DIEN BA PHA

Mach điện xoay chiều 3 pha là một hệ thống dây điện gồm 3 dòng điện xoay chiêu có

cùng biên độ, tân sô nhưng lệch pha một góc phi Hay có thê nói cách khác, dòng điện xoay chiêu 3 pha là dòng điện có 3 dây nóng và | day lạnh

Cách tạo ra dòng điện xoay chiều 3 pha:

Người ta bố trí cho ba cuộn dây giống hệt nhau đặt lệch nhau 120o trên vành tròn của stato Khi nam châm quay thì từ thông cực đại qua mỗi cuộn dây sẽ hơn kém nhau về thời gian bằng 1/3 chu kỳ, tức là lệch pha nhau góc 27⁄3 Nối hai đầu mỗi cuộn dây với một tải bên ngoài (các tải này giông hệt nhau) thì trong các tải có dòng điện xoay chiều ba pha

Nguyên lý hoạt động của máy phát điện 3 pha rất đơn giản Khi máy hoạt động, nam châm sẽ quay với vận tốc không đối và sinh ra điện áp ở 2 đầu của cuộn dây Điện áp này SẼ xuất hiện dòng điện xoay chiều Khi đó 3 cuộn dây sẽ tạo nên 3 dòng điện xoay chiều có cùng cường độ và hiệu điện thế nhưng khác pha, vì vậy chúng sẽ bố sung cho nhau trong các phiên làm việc của tải 3 pha Vì vậy chúng được gọi là dòng điện xoay chiều ba pha

Suất điện động ba pha là:

Ea = V2Esinwt

Es = V2Esin(wt - 27/3 )

Ec = V2Esin(wt - 22/3 ) = V2Esin(wt +27/3 )

Ưu điểm nỗi bật của mạch điện 3 pha

Mạch điện ba pha gồm có đường dây truyền tải và các phụ tải 3 pha, sử dụng chủ yêu thường trong cộng nghiệp san xuat

Các đặc điểm nồi bật của mạch điện ba pha có thê kê đên như:

® - Động cơ điện ba pha thường có những cấu tạo đơn giản, các đặc tính vượt trội hơn hắn mạch điện l pha

e - Mạch điện ba pha truyền tải điện năng tiết kiệm dây dẫn hơn khi truyền tải bằng mạch điện | pha

e - Mạch điện ba pha không có điểm chết và các pha cân nhau, điều này giúp các thiết bị điện được làm việc hiệu quả nhất, giảm thiểu tối đa các tinh trạng cháy

nỗ không mong muốn do lệch pha

® Các động cơ có thiết kế được sử dụng cho dòng điện điện 3 pha cũng có cầu tạo đơn giản và các đặc tính cũng như hiệu năng tốt hơn hắn so với động cơ điện | pha

¢ Tao ra 2 tri s6 điện áp khác nhau: điện áp dây và điện áp pha, vi thé rất thuận tiện cho việc sử dụng dé dùng điện

e - Điện áp pha trên các tải hầu như vẫn giữ được bình thường, không vượt quá giá trị định mức

© - Hiệu suất dẫn điện lớn hơn

® - Có khả năng chạy tải điện với công suất lớn

° It hao phi khi dẫn truyền điện năng đi xa

¢ It ri ro về an toàn điện hơn cho con người

se - Chi phí xử lý lao động thấp

2.CÁCH NÓI ĐIỆN 3 PHA:

a) Cách noi hinh sao:

© Cach néi:

Muốn nói mạch điện hình sao ta néi 3 diém cuối của pha với nhau tạo thành một điểm trung tính

Đối với nguồn, ba điểm cuối X, Y, Z nối với nhau thành điểm trung tính O của nguồn Đối với tải, ba điểm X”, Y°, Z' nối với nhau tạo thành trung tính cua tai O’

« Các quan hệ giữa đại lượng dây và pha trong cách nối hình sao đối xứng:

Sơ đồ đấu nối mạch điện 3 pha hình sao:

a) b)

Hinh 4.4

= Quan hé gitta dong dién day và pha:

Căn cứ vào mạch điện ta thấy quan hệ giữa dòng điện dây Ia và dong điện pha I„ như

Sau:

lạ — Ip

* Quan hé gitta dién ap day va dién ap pha:

Từ hình 4.4a ta thây điện áp dây UAB (giữa pha A và pha B), UBC (giữa pha B va pha C), UCA (giữa pha C và pha A) quan hé với điện ap pha UA, UB, UC nhw sau:

Usas = Ua — Up Usc = Us — Uc Uca = Uc — Ua

Từ đồ thị véctơ điện áp (hình 4.4b) ta thay rõ:

- Về trị số, điện áp dây Ud lớn hơn điện áp pha Up lần Thật vậy, xét tam giác OAB:

AB = 2.0A.cos(30°) = 2.0A = OA

AB la Uy; OA 1a U,,

Vay: Ud=p

- Về pha, điện áp đây Uas Uac, Uca, lệch pha nhau một góc và vượt truoc dién ap pha tương ứng một góc 30° (ví dụ: Uas vượt trước Ưa một góc 30° v.v )

b) Cách nối hình tam giác:

®© Cách nối:

Muốn đâu nỗi sơ đồ mạch điện 3 pha hình tam giác ta lấy cuối pha này nối với đầu

pha kia và không có điểm trung tính

Ví dụ: A nối với Z; B nối với X; C nối với Y

© Các quan hệ giữa đại lượng dây và pha trong cách nối hình tam giác đối xứng:

Áp dung dinh luat Kirchhoff | tại các nút ta có quan hệ giữa dòng điện dây và pha

Tại nút A: Ia =I, — Tea

Tai nut C: Ic = Ica — Inc

So dé mach dién 3 pha hình tam giác:

“2Ù

ee ee ồ ‘

$0 dO noi dién 3 nha hình tam giác

Hinh 4.5

Đồ thị vécto dong dién day Is, Is, Ic va dong dién pha Ins, Inc, Ica vé trên hình 4.5b

Tw dé thi ta thay:

- Về trị số, đòng điện dây Iạlớn gấp lần đòng điện pha I„

Thật vậy, xét tam giác OEE:

EF = 2.0E cos(30°) = 2.0E = OE

Do dai EF 1a dong dién day Id, dé dai OE là dòng điện pha I, Vay ta c6 quan hệ:

Ua= U;

- Về pha, dòng điện Ia, Is, Ic lệch pha nhau một góc và chậm sau dòng điện pha tương ứng một góc 30 (ví dụ: IẠ chậm sau las một góc 30 v.v )

3.CONG SUAT CUA MACH DIEN 3 PHA:

Công suất tác dụng

«Dòng điện chạy trên đường dây pha nối từ nguồn đến tải gọi là dòng điện đây Kí

hiệu là:

«Điện áp giữa các đường dây pha được gọi là điện áp dây Kí hiệu là:

-Gọi P là công suất hiệu dụng của đoạn mạch 3 pha Ta có:

-Công suất tác dụng P của đoạn mạch ba pha bằng tổng các công suất tác đụng của các pha

-Gọi P là công suất hiệu dụng của đoạn mạch 3 pha

Ta có: công suất tác dụng P của đoạn mạch ba pha bằng tổng các công suất tác dụng của các pha

Gọi PA, PB, PC tương ứng là công suất tác dụng của pha A, B, C

P=PA+PB+PC

P=UA.I4.coseA + UB.IB.cosoB + UC IC.coseC

Khi mạch ba pha mắc đối xứng thì:

UA =UB=UC =Up va IA= IB= IC =Ip

cosed = cos@B = cos@C = cos@

Suy ra:

P=3.Up.Ip.cos@

P= 312Up

o_ Mắc hình sao đối xứng:

lá= Ip

Ud=

a a ~ `

$ữ đũ nũi điện 3 pha hinh sao

o_ Mắc hình tam giác đối xứng:

lZ=3.Ip

Ud =Up

=> Công suất tác dụng của mạch điện ba pha:

P=3.U¿ l¿ cos

ror lJựưlc

So dé noi điện 3 nha hình tam giác Công suất phản kháng:

-Công suất phản kháng Q của ba pha là ;

Q = Qa + Qs + Qe

= UAIA cos@4 + UBIB cos@B + UCIC coseC

-Khi déi sứng ta có :

Q =3UPIPsino

hoặc Q=3Xpl’p

trong đó- điện kháng pha

hoặc Q= U¿l¿sinp

Công suất biểu kiến :

Công suất biêu kiến của mạch 3 pha đối xứng

== 3Uplp = Usla

4 CACH GIAI MACH DIEN BA PHA

> Cách giải mạch điện ba pha đối xứng

Đối với mạch ba pha đối xứng bao gồm nguồn đối xứng, tải và các dây pha đối xứng Khi giải mạch ba pha đối xứng ta chỉ cần tính toán trên một pha rồi suy ra các pha kia

> Giải mạch điện ba pha tải nối hình sao đối xứng

Khi không xét tông trở đường dây pha

Điện áp trên mỗi pha tải:

U, = Uạ/ x2

Tổng trở pha tải:

S2 ,x2

z P = 4 R P + rae p

Trong đó rp, xp là điện trở và điện kháng mỗi pha tải Ud là điện áp dây

Dòng điện pha của tải:

Tài nối hình sao: Id = ip

.khi có xét tông trở của đường dây pha

Cách tính toán cũng tương tự:

U U

I, =]_ = P == d

J(R a†Ryg) +†ŒXạ+X;) 134J (Ea +R,) +Œ¿+^x,) P P

Trong đó rd, xd là điện trở và điện kháng đường dây

> Giải mạch điện ba pha tải nối tam giác đối xứng

Khi không xét tổng trở đường dây

Taco: Ud=up

Dong dién pha tai ip

Lẻ U,_ Us,

Zp vJ/Rp+XTp

Dòng điện dây:

Khi có xét tổng trở đường dây

Tổng trở mỗi pha lúc nối tam giác: Zd = rp+pxp

Tổng trở biến đổi sang hình sao

> Cách giải mạch ba pha không đối xứng

Khi tải ba pha không đối xứng ( zaZzbzzc ) thi dòng điện và điện áp trên các pha tải

sẽ không đối xứng Trong phần này ta vẫn xem nguồn của mạch ba pha là đối xứng

E, +E, +E, =0

> Giải mạch điện ba pha tải nối hình sao không đối xứng

Tải nối hình sao với dây trung tính có tông trở zo (hình 4.6 1.a)

Hình 4.6.1.a

Dùng phương pháp điện áp hai nút, điện áp giữa hai điểm trung tinh o’ va o:

Trong đó ya= |/za; yb=I/ zb; yc=1/ zc; y0=1/ z0 là tông dẫn phức các pha tải và dây trung tính

Vì nguôn đôi xứng:

7 =f p87 aR pulp? og „j2

Ủy =E,e' ;Úy =E,e ““,Ú, =Eye 1

Thay vào công thức trên ta có:

120

fgtipe + iad

77 =F “

wu _

fg tipgtiattf

Dién ap trén cac pha tat:

Phaa ~4 ~4 ~ od

Dòng điện các pha tải:

m rm ry

: L7 ties CJ

¡ =_ 4.7 =_— Ề.j/ = c

tạ P——_-:ig Ề > Le >

“4 “ Ly

Nếu xét đến tổng trở zd của các day dan pha

Phương pháp tính toán vẫn như trên nhưng với:

= Vo = Vo =

t4 > > stp 8 c »+¢ ;1C 7 7

“Ao Aa “8B ẩ ơ ẩ

Khi tổng trở dây trung tính z0 = 0

Nhờ có đây trung tính điện áp pha trên các tải đối xứng

Dòng điện trên các pha tải

Pha c:

Dòng điện trên dây trung tính 10: Ty =I, tly Ie

> Giải mạch điện ba pha tải nối tam giác không đối xứng

Mạch ba pha tải không đối xứng nối hình tam giác như hình 4.6.2

I, A

A - _ Lap

Uy Zea Zap

1 ha ZBC

I,

B e© > >

Hinh 4.6.2

Nguồn điện có điện áp day là uab, ubc, uca

Nếu không xét tổng trở các day dan pha (zd =0) điện áp đặt lên các pha tải là điện áp dây nguồn Dòng điện trên các pha tải:

7; - “A4B.r ~~ AB

* AB 7 °* AB :

“da “ AB

; _ “RC 7 _ “sel; _“ca r _ “ca

tee US ‘BC — TƠA cA

© Be = Ec “ca “cA

Ap dụng định luật kiếcchốp 1 tại các nút

Tại núta: Í4 “4# Ld

L Lada bgp

Tại nútb: # “#C “As

Tai nut oc: “°° “726

Nếu trường hợp có xét tổng trở zd của các dây dẫn pha ta nên biến đôi tương đương tải nối tam giác thành hình sao

5 CÁCH NÓI NGUỎN VÀ TẢI TRONG MẠCH ĐIỆN BA PHA

Nguồn điện và tải ba pha đều có thê nói hình sao hoặc hình tam giác, tùy theo diéu kiện cụ thê như điện áp quy định của thiết bị, điện áp của mạng điện và một số yêu cầu kỹ thuật khác

a).Cách nối nguồn điện

Các nguồn điện dùng trong sinh hoạt thường nối thành hình sao có dây trung tính Cách nôi này có ưu điểm là cung cap hai điện áp khác nhau : Điện áp pha và điện ap dây

Ta cũng có thể nối hình sao trong sinh hoạt thường ngày bởi vì nó giúp giảm điện áp khởi động Tránh quá tải khi đã bậc nhiêu thiết bị điện trước đó

b).Cách nối động cơ điện ba pha

Khi thiết kế người ta đã quy định điện áp cho mỗi dây quấn Ví dụ động cơ ba pha có điện áp định mức cho môi dây quân pha là 220v (up =220), do đó trên nhãn hiệu của động cơ phi là d/y ~ 220/380 v Nếu ta nỗi động cơ vào làm việc ở mạng điện có điện

ap day là 380 v thì động cơ phải nối hình sao

Up = 80/ 43 =220 v

Nếu động cơ ấy làm việc ở mạng điện 220/127v có điện áp dây là 220 v thì động cơ

phải được nỗi hình tam p1ác

6 ỨNG DỤNG CỦA MẠCH ĐIỆN BA PHA

Chủ yếu đề giảm đòng điện, giảm tiết điện dây dẫn, giảm giá thành Ngoài ra, đối với máy biến áp khi nối tam giác có tác dụng triệt tiêu dòng điện bậc 3

Ứng dụng của mạch điện 3 pha 4 dây hình sao: dùng cho các hộ phụ tải l pha, điện sinh hoạt