CHƯƠNG 8: MẠCH ĐIỆN 3 PHA MÔN CƠ SỞ KỸ THUẬT ĐIỆN 1

Cơ sở kỹ thuật điện 1 - Nguyễn Việt Sơn - 2010 1 CƠ SỞ KỸ THUẬT ĐIỆN 1 Chương 8: Mạch điện ba pha. I. Khái niệm. II. Mạch ba pha đối xứng và không đối xứng tải tĩnh. III. Tính và đo công suất mạch điện ba pha. IV. Mạch ba pha có tải động - Phương pháp thành phần đối xứng V. Phân tích mạch ba pha không đối xứng bằng phương pháp thành phần đối xứng. Cơ sở kỹ thuật điện 1 - Nguyễn Việt Sơn - 2010 2 Chương 8: Mạch điện ba pha I.1. Định nghĩa.  Mạch điện ba pha là mạch điện làm việc với nguồn kích thích ba pha.  Nguồn điện ba pha gồm 3 nguồn điện 1 pha có:  Cùng biên độ hiệu dụng.  Cùng tần số.  Pha ban đầu lệch nhau 120 0 theo đúng thứ tự. 0 0 ( ) .sin ( ). ( ) .sin( 120 )( ). ( ) .sin( 120 )( ). Am Bm Cm e t E t V e t E t V e t E t V            0 0 0 0 ( ) 120 ( ) 120 ( ) A B C E E V E E V E E V                A E  C E  B E  0 120 0 120 V t () A et  Nhận xét:  Tại mọi thời điểm, tổng các suất điện động của 3 dây quấn đều triệt tiêu. ( ) ( ) ( ) 0 0 A B C A B C e t e t e t EEE           Thứ tự pha: Pha B chậm hơn pha A 1 góc 120 0 ; pha C sớm hơn pha A 1 góc 120 0 . () B et () C et Cơ sở kỹ thuật điện 1 - Nguyễn Việt Sơn - 2010 3 Chương 8: Mạch điện ba pha I.2. Cách tạo nguồn điện ba pha.  Để tạo ra nguồn điện ba pha, người ta thường dùng máy phát điện xoay chiều đồng bộ ba pha đối xứng.  Cấu tạo máy phát điện đồng bộ ba pha đối xứng:  Stator: Có dạng hình trụ, gắn trên thân máy, trên đó đặt 3 cuộn dây AX, BY, CZ giống nhau và lệch nhau 1 góc không gian 120 0 .  Rotor: Có dạng hình trụ tròn, đặt trong stator, có thể quay quanh 1 trục. Trục rotor được gắn với tuốc bin.  Hoạt động của máy phát điện đồng bộ ba pha đối xứng:  Rotor được từ hóa bằng dòng điện 1 chiều lấy từ nguồn kích thích bên ngoài, trở thành một nam châm điện.  Rotor quay đều (do tác động của bên ngoài như hơi nước, thủy điện, hoặc động cơ kéo …) với vận tốc ω. Từ trường nam châm của rotor quét qua mỗi dây quấn stator tạo ra suất điện động cảm ứng xoay chiều hình sin trên các cuộn dây AX, BY, CZ. Cơ sở kỹ thuật điện 1 - Nguyễn Việt Sơn - 2010 4 Chương 8: Mạch điện ba pha I.3. Động cơ không đồng bộ ba pha. a. Từ trường quay.  Xét 3 cuộn dây stator cấp bởi hệ thống dòng điện 3 pha đối xứng. B Z Y X A C B Z Y X A C B Z Y X A C 0 0 ( ) .cos . ( ) .cos( 120 ). ( ) .cos( 240 ). Am Bm Cm i t I t i t I t i t I t             Quy ước: Dòng điện dương là dòng đi ra khỏi đầu cuộn dây, đi vào cuối cuộn dây.  áp dụng quy tắc vặn nút chai  Tại 0 ; 2 m A m B C I t i I i i        Tại ; 32 m B m A C I T t i I i i        Tại 2 ; 32 m C m A B I T t i I i i        Từ trường trong máy điện là từ trường quay. Cơ sở kỹ thuật điện 1 - Nguyễn Việt Sơn - 2010 5 Chương 8: Mạch điện ba pha I.3. Động cơ không đồng bộ ba pha. b. Động cơ không đồng bộ ba pha.  Cấu tạo:  Stator: Gồm các cuộn dây có tác dụng tạo ra từ trường quay.  Rotor: Có cấu tạo kiểu lồng sóc đoản mạch. Các thanh dẫn được lắp xiên so với đường sinh của lồng sóc.  Nguyên lý hoạt động:  Từ trường quay do các cuộn dây stator tạo ra cắt các thanh dẫn dây quấn rotor làm sinh ra các suất điện động cảm ứng.  Dây quấn rotor nối ngắn mạch nên các suất điện động cảm ứng sinh ra các dòng điện cảm ứng trong các thanh dẫn.  Lực tác dụng tương hỗ giữa dòng trong thanh dẫn với từ trường quay làm rotor quay cùng chiều với chiều quay của từ trường. Cơ sở kỹ thuật điện 1 - Nguyễn Việt Sơn - 2010 6 Chương 8: Mạch điện ba pha I.4. Cách đấu dây mạch ba pha.  Mỗi dây quấn stator có một cực đầu và một cực cuối (cực đầu là cực ở đấy chiều dương dòng điện đi ra, cực còn lại là cực cuối). Sơ đồ tương đương  Mạng 3 pha - 4 dây với tải nối hình sao thường dùng cung cấp điện mạng điện sinh hoạt.  Nối hình sao Y:  Nối 3 cực cuối X, Y, Z chụm lại một điểm O, gọi là điểm trung tính của nguồn.  Có 2 cách đấu dây nguồn điện ba pha: Pha C Pha B Dây trung tính Pha A X ≡ Y ≡ Z ≡ O () A et () B et () C et C B A () A et () B et () C et O Pha C Pha B Dây trung tính Pha A Sơ đồ 3 pha - 4 dây Cơ sở kỹ thuật điện 1 - Nguyễn Việt Sơn - 2010 7 Chương 8: Mạch điện ba pha I.4. Cách đấu dây mạch ba pha.  Mạng 3 pha - 3 dây với tải nối hình sao thường dùng để cung cấp điện cho mạng điện công nghiệp, phục vụ nhu cầu sản xuất, với tải là các động cơ 3 pha.  Nối hình tam giác Δ:  Nối đầu dây của cuộn trước với điểm cuối của cuộn sau. Sơ đồ tương đương Pha C Pha B Pha A () A et () B et () C et A≡Z C≡Y B≡X Pha C Pha B Pha A () A et () B et () C et Sơ đồ 3 pha - 3 dây Cơ sở kỹ thuật điện 1 - Nguyễn Việt Sơn - 2010 8 Chương 8: Mạch điện ba pha I.4. Cách đấu dây mạch ba pha.  Các tải của mạng điện 3 pha cũng có thể được đấu nối theo 2 cách: Hình sao Y và hình tam giác Δ  Cách đấu dây của nguồn và tải không phụ thuộc vào nhau và có thể khác nhau. O’ A Z B Z C Z Pha C Pha B Trung tính tải Pha A Sơ đồ hình Y - 3 pha - 4 dây A Z B Z C Z Pha C Pha B Pha A Sơ đồ hình Δ - 3 pha - 3 dây () A et () B et () C et O Tải nối Y 3 pha - 4 dây Tải nối Y 3 pha - 3 dây Tải nối Δ 3 pha - 3 dây d Z d Z d Z d Z Cơ sở kỹ thuật điện 1 - Nguyễn Việt Sơn - 2010 9 CƠ SỞ KỸ THUẬT ĐIỆN 1 Chương 8: Mạch điện ba pha. I. Khái niệm. II. Mạch ba pha đối xứng và không đối xứng tải tĩnh. II.1. Khái niệm mạch ba pha đối xứng. II.2. Đặc điểm mạch ba pha đối xứng. II.3. Cách phân tích mạch ba pha đối xứng. II.4. Mạch ba pha không đối xứng tải tĩnh. III. Tính và đo công suất mạch điện ba pha. IV. Mạch ba pha có tải động - Phương pháp thành phần đối xứng V. Phân tích mạch ba pha không đối xứng bằng phương pháp thành phần đối xứng. Cơ sở kỹ thuật điện 1 - Nguyễn Việt Sơn - 2010 10 Chương 8: Mạch điện ba pha II.1. Khái niệm mạch ba pha đối xứng.  Mạch điện ba pha đối xứng là mạch điện ba pha có nguồn đối xứng và tải đối xứng, trong đó:  Nguồn ba pha đối xứng là nguồn có:  Biên độ bằng nhau.  Tần số bằng nhau.  Pha ban đầu lệch nhau 120 0 , đúng theo thứ tự pha.  Tải ba pha đối xứng là tải có  Biên độ bằng nhau.  Pha bằng nhau.  Khái niệm về đại lượng pha và dây.  Các dòng điện chảy trên dây dẫn từ nguồn đến tải và điện áp giữa các dây ấy được gọi là dòng điện dây và điện áp dây. Ký hiệu: I d , U d .  Dòng điện và điện áp trên các pha của nguồn hoặc tải được gọi là dòng điện pha và điện áp pha. Ký hiệu: I f , U f .  Mỗi bộ phận của mạch ba pha đều gồm ba phần hợp lại; mỗi phần hợp thành hệ thống ba pha được gọi là một pha của mạch điện. Ví dụ: Máy phát điện có 3 dây quấn, đường dây truyền tải có 3 dây, tải 3 ba gồm 3 tải một pha hợp thành. [...]... Z12 Z1  Công thức chuyển Δ - Y: Z12 Z 13 Z 13 Z1 Z 2 Z3 Z 2 Z3 Z 23 Z 23 Z Z Z 13  Z1  Z3  1 3 Z2 Z Z Z 23  Z 2  Z3  2 3 Z1 Z Z Z12  Z1  Z 2  1 2 Z3 Cơ sở kỹ thuật điện 1 - Nguyễn Việt Sơn - 2 010 Z1  Z12 Z3 1 Z12  Z3  Z 1 2 3 Z3  Z2  Z12 Z3 2 Z12  Z3  Z 1 2 3 Z 13 Z3 2 Z12  Z3  Z 1 2 3 13 Chương 8: Mạch điện ba pha II .3 Cách phân tích mạch ba pha đối xứng  IA A  Ví dụ: Xét mạch 3 pha. .. )  800 13 , 500 (V ) 3    1  E A0  ( E A  E B  E C )  7 83( V ) 3 Z1t   B  E C1 E C 2 E C 0 C ZN 31 Chương 8: Mạch điện ba pha V .1 Mạch ba pha có nguồn không đối xứng  Xét sơ đồ thuận:  Z1ng    Xét sơ đồ ngược: I A1  Z1t E A1  Z0ng I A0 Z0t 3ZN Sơ đồ thứ tự không E A2  40.5  710 ( A) Z 2 ng  Z 2t     I A  I A1  I A2  I A0  11 1 56, 200 ( A)       I B  a I A1  a I... QB  QC * W Sơ đồ đo công suất mạch 3 pha - 3 phần tử  Với mạch 3 pha đối xứng, công suất các pha bằng nhau, nên chỉ cần đo công suất trên một pha ~  * S 3 fa  3. U A I A P3 fa  3. P fa  3. U f I f cos   3. U d I d cos  1  E1 Q3 fa  3. Q1 fa  3. U f I f sin   3. U d I d sin  * E2 C thống ba pha bằng 2 nguồn tương đương, ta có:  ^ W P1 * B   Với mạch 3 pha không đối xứng, bằng cách thay hệ... - Y, xét riêng pha A  I A1  Dòng điện pha tải Z2: I Z2  I f  3. e  Z2 Z1    IA A I A2 Zd j 30 0  Tổn thất dọc đường dây:  U d  Z d I d  Z d I A  Z d Z1 Z1 EA  Z2 C Zd EC I A2  I A1  Z Z d  ( Z1 // 2 ) 3    Z IA IA  2 ; I A2  Z Z2 3 Z2 1 Z1  Z1  3 3 Z2  Zd I Z2 I A2 B  EB EA  Dòng điện dây: I A   O   Zd EA   Z2 3 Z1  I A1  EA Z d  ( Z1 // Z2 ) 3  Mọi trạng thái... tăng gấp 3 lần)  Áp dụng công thức tổng hợp để tính toán các giá trị dòng, áp cần tìm Cơ sở kỹ thuật điện 1 - Nguyễn Việt Sơn - 2 010 30 Chương 8: Mạch điện ba pha V .1 Mạch ba pha có nguồn không đối xứng Nguồn Ví dụ: Tính dòng điện trong các pha của mạch 3 pha không đối A Z1ng xứng như hình bên, biết: Tải Z2ng    E A  6500(V ); E B  6800  13 5 0 (V ); E C  630 0 13 0 0 (V ) Z1ng  Z2ng  j .14 (); Z0ng... thành phần đối xứng    U A  12 0(V ) ; U B  12 0 12 0 (V ) ; U C  0 0  Theo công thức phân tích, các thành phần đối xứng của điện áp pha A là:   1  1  2 U A1  (U A  a.U B  a U C )  (12 0  12 0 12 00  12 00 )  80(V )  3 3    1  1  2 U A2  (U A  a U B  a.U C )  (12 0  12 0 12 00  2400 )  40 600 (V )  3 3    1   0 U A0  3 (U A  U B  U C )  40 60 (V )     Từ đó... pha đối xứng  Dòng điện trong dây trung tính: I N  I A  I B  I C  0 Cơ sở kỹ thuật điện 1 - Nguyễn Việt Sơn - 2 010 11 Chương 8: Mạch điện ba pha II.2 Đặc điểm mạch ba pha đối xứng b Mạch nối tam giác Δ A A  IA   Z  B IB C U AB Z  C  I CA U CA I BC Z   I AB B U BC  IC   I d  3 I f e Cơ sở kỹ thuật điện 1 - Nguyễn Việt Sơn - 2 010 j .30 0   ; Ud U f 12 Chương 8: Mạch điện ba pha II .3. .. A2  I A0  81, 2 14 1,500 ( A) 2   I A0  I A2   Áp dụng công thức tổng hợp ta có:  E A0   E A1  90, 2 57,500 ( A) Z1ng  Z1t  Xét sơ đồ không: Z2t Sơ đồ thứ tự ngược  I A1  I A2 E A2 Sơ đồ thứ tự thuận  Z2ng Z 0 ng E A0  23 900 ( A)  Z 0t  3. Z N Cơ sở kỹ thuật điện 1 - Nguyễn Việt Sơn - 2 010   I C  a I A1  a I A2  I A0  11 182, 450 ( A) 2 32 Chương 8: Mạch điện ba pha V.2 Các...   I A  I A1  I A2  I A0  5 900  5 900  0( A)       2 I B  a I A1  a I A 2  I A0  5 30 0  5 30 0  5 3( A)      I C  a I A1  a 2 I A 2  I A0  5 15 00  5 15 00  5 3. 18 00 ( A)   Cơ sở kỹ thuật điện 1 - Nguyễn Việt Sơn - 2 010 24 Chương 8: Mạch điện ba pha IV.4 Tính chất các thành phần đối xứng trong mạch 3 pha  Từ công thức tổng hợp, ta có:      A  A1  A2  A0... 3 pha - 2 phần tử  ^ P3 fa  Ptai  PE1  PE2  Re{U AC I A}  Re{U BC I B } Cơ sở kỹ thuật điện 1 - Nguyễn Việt Sơn - 2 010 18 CƠ SỞ KỸ THUẬT ĐIỆN 1 Chương 8: Mạch điện ba pha I Khái niệm II Mạch ba pha đối xứng và không đối xứng tải tĩnh III Tính và đo công suất mạch điện ba pha IV Mạch ba pha có tải động - Phương pháp thành phần đối xứng IV .1 Khái niệm mạch ba pha có tải động IV.2 Hệ điện áp cơ . nhau. O’ A Z B Z C Z Pha C Pha B Trung tính tải Pha A Sơ đồ hình Y - 3 pha - 4 dây A Z B Z C Z Pha C Pha B Pha A Sơ đồ hình Δ - 3 pha - 3 dây () A et () B et () C et O Tải nối Y 3 pha - 4 dây Tải nối Y 3 pha -. điện ba pha: Pha C Pha B Dây trung tính Pha A X ≡ Y ≡ Z ≡ O () A et () B et () C et C B A () A et () B et () C et O Pha C Pha B Dây trung tính Pha A Sơ đồ 3 pha - 4 dây Cơ sở kỹ thuật điện 1 - Nguyễn. A () A et () B et () C et Sơ đồ 3 pha - 3 dây Cơ sở kỹ thuật điện 1 - Nguyễn Việt Sơn - 2010 8 Chương 8: Mạch điện ba pha I.4. Cách đấu dây mạch ba pha.  Các tải của mạng điện 3 pha cũng có thể được đấu