bài tập mạch điện ba pha có lời giải

   1 Để truyền tải điện từ nguồn đến tải, ta phải dùng một dây đi và một dây về (hình a). Như vậy, để tải điện cho nhiều tải thì ta phải dùng nhiều mạch đơn (hình b với ví dụ 3 tải), trong đó mỗi mạch đơn gồm có nguồn, tải và một dây đi, một dây về. Ta có thể sử dụng chỉ một dây về chung.Và thậm chí có thể bỏ cả dây về chung này nếu như các dòng trên các dây về lệch nhau một góc nào đó sao cho tổng của chúng bằng 0. Đó là ý nghĩa của một hệ thống nhiều pha. (b) dây đi 3 dây về dây đi dây đi Z tải 1 Z tải 2 Z tải 3 (a) dây đi dây về Z tải 1 e 2 e 3 e e    2 5.1 Nguồn ba pha Nguồn ba pha là một hệ thống gồm 3 sức điện động pha e A , e B , e C có cùng tần số, và lệch pha nhau một góc là 2/3 (hay 120 o ). Và một nguồn ba pha, được gọi là đối xứng, khi 3 sức điện động pha có cùng biên độ E m (hay cùng trị hiệu dụng E), cùng tần số  và lệch pha nhau 120 o . Trong chương này, ta chỉ đề cập đến nguồn ba pha đối xứng, trong đó ta coi sức điện động pha A có pha đầu bằng 0: )V()120tsin(2E)120tsin(Ee oo mB  )V(tsin2EtsinEe mA  )V()120tsin(2E)120tsin(Ee oo mC  Hay dưới dạng phức: )V(120EE;)V(120EE;)V(0EE o mC o mB o mA      3 Chú ý: 1)Khi nguồn ba pha là đối xứng: 2) Từ các góc pha đầu của 3 sức điện động pha ở trên, ta rút ra nguyên tắc lệch pha giữa 3 pha trong một hệ thống ba pha đối xứng như sau: - Coi pha A có pha đầu bằng 0 (0 o ) thì - Pha B chậm sau pha A 120 o (-120 o ) - Pha C vượt trước pha A 120 o (120 o ) 0EEE CBA   5.2 Các đại lợng dây và pha Thế nào là áp pha, áp dây, dòng pha, dòng dây? Ta hãy quan sát sơ đồ sau đây.  Nguồn ba pha đối xứng Tải ba pha dây pha A dây pha B dây pha C dây trung tính A B C O A’ B’ C’ O’ u A u B u C u AB u BC u CA i A i B i C i O           4  Áp pha: Điện áp giữa dây pha với dây trung tính. Cụ thể: - Giữa dây pha A với dây trung tính: u A =  A -  O - Giữa dây pha B với dây trung tính: u B =  B -  O - Giữa dây pha C với dây trung tính: u C =  C -  O  Áp dây: Điện áp giữa 2 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 (Cụ thể sẽ đề cập đến ở phần sau)  Dòng pha: Dòng điện chạy qua mỗi pha của tải.  Dòng dây: Dòng điện chay trên mỗi dây pha. Cụ thể: - Chạy trên dây pha A: i A - Chạy trên dây pha B: i B - Chạy trên dây pha C: i C    5 5.3 Tải nối hình sao Coi nguồn ba pha là lý tuởng: u A = e A ; u B = e B ; u C = e C Biết: E A = E B = E C = E, suy ra: U A = U B = U C = E = U P (nguồn)  Trước tiên ta xét các điện áp. Chú ý: Dòng chạy trên dây trung tính là i O , và: i A + i B + i C = i O u AB u BC u A u B u C e A e B e C u A’ u B’ u C’ i A i B i C i O i A’ i B’ i C’ A A’ B B’ C C’ O O’ Z A Z B Z C u CA    6 Coi trở kháng các dây pha và dây trung tính không đáng kể, do đó từng cặp điểm sau đây đẳng thế với nhau: A-A’; B-B’; C-C’; O-O’. Từ đó, 3 áp pha của nguồn chính là 3 điện áp đặt vào 3 pha của tải: u A’ = u A ; u B’ = u B ; u C’ = u C  U A’ = U B’ = U C’ = E = U P (nguồn) Kết luận 1: Khi tải ba pha đấu Y, điện áp đặt vào mỗi pha của tải chính là điện áp tng ứng của nguồn ba pha. Ta đã biết: u AB = u A – u B hay ở dạng phức: BAAB UUU   Trong đó: o mBB o mAA 120EEUvà0EEU   Từ đó: o m mm m o m o mAB 30E3) 2 3E j 2 E (E)120E()0E(U      7 Nghĩa là, áp dây pha A lớn gấp lần áp pha A, và vượt trước áp pha A 30 o . 3 )300(U3U:hay oo AmAB   Lý luận tương tự cho 2 áp dây còn lại ta được: )30120(U3U;)30120(U3U oo CmCA oo BmBC   Nghĩa là, cũng như áp dây pha A, áp dây các pha còn lại cũng lớn gấp lần áp pha tương ứng, và cũng vượt trước áp pha tương ứng 30 o . 3 Kết luận 2: Áp dây lớn gấp lần áp pha và vợt trớc áp pha tng ứng 30 o. 3  Bây giờ ta xét các dòng điện. Rõ ràng rằng dòng điện chạy vào mỗi pha của tải chính là dòng điện chạy trên mỗi dây pha tương ứng: i A’ = i A ; i B’ = i B ; i C’ = i C    8 Kết luận 3: Khi tải ba pha nối Y, dòng dây chính là dòng pha tng ứng. Áp dụng định luật OHM phức lần luợt cho 3 pha: BB o m B B B 'B B'B AA o m A A A A A 'A A'A Z 120E Z E Z U II Z 0E Z E Z U Z U II           CC o m C C C 'C C'C Z 120E Z E Z U II      Dòng trung tính: CBAO IIII   5.4 Tải nối tam giác  Trước tiên ta xét các điện áp. Lý luận giống như phần trên, nguồn ba pha lý tưởng, ta có:    9 u A = e A ; u B = e B ; u C = e C và U A = U B = U C = E = U P (nguồn) Và coi trở kháng các đường dây không đáng kể: u A’B’ = u AB ; u B’C’ = u BC ; u C’A’ = u CA E3U3UUUU Pd'A'C'C'B'B'A  i A u AB A’ B’ C’ Z AB Z BC Z CA B C     A e C e B e A i B i C i A’B’ i B’C’ i C’A’ u BC u CA u A u B u C u A’B’ u B’C’ u C’A’ O Kết luận 4: Khi tải ba pha nối tam giác, điện áp đặt vào mỗi pha của tải chính là điện áp dây tng ứng.    10 A I   Coi tải ba pha là đối xứng: Z AB = Z BC = Z CA = Z P , P P d 'A'C'C'B'B'A I Z U III  Và 3 dòng pha lệch pha nhau 120 o . Cụ thể: o P'A'C o P'C'B o P'B'A 120II;120II;0II   Định luật K1 tại nút A’ cho ta:  Bây giờ ta xét các dòng điện. )300(I3I:hay oo 'B'AA   'A'C'B'AA'A'C'B'AA IIIhay0iii   o PPPP o P o PA 30I3)I 2 3 jI 2 1 (I )120I()0I(I    Nghĩa là, dòng dây pha A lớn gấp lần dòng pha A’B’, và chậm sau dòng pha A’B’ 30 o . 3 [...]... dòng pha tương ứng 30o 5.5 Giải mạch điện ba pha đối xứng Mạch ba pha đối xứng là một mạch ba pha trong đó, nguồn ba pha, hệ thống dây dẫn ba pha và tải ba pha đều đối xứng Chỉ 1 trong 3 thành phần đó bất đối xứng, mạch ba pha bất đối xứng 11 Chương 5: MẠCH ĐIỆN BA PHA B n n h c Ngô gọc Thọ Ng n H ng Đ Th ĐH Nông TP HCM Ví dụ 1: Tìm các áp pha, áp dây, dòng pha, dòng dây, dòng trung tính của mạch ba pha. .. 5.6 Giải mạch điện ba pha bất đối xứng Ví dụ 3: Tìm các áp pha, áp dây, dòng pha, dòng dây, dòng trung tính của mạch ba pha và công suất của tải ba pha sau đây Biết, nguồn ba pha đối xứng có:   E A  U A  120 20o (V) và tải có: ZA = 9,5 – j1 () ; ZB = 5,5 - j9 () ; ZC = 5,5 + j7 () Giải:  3 áp pha (trên tải) và 3 áp dây hoàn toàn giống như ví dụ 1 18 Chương 5: MẠCH ĐIỆN BA PHA B n n h A  c... tải ba pha 1 - Của từng pha: Q A  Q B  QC  Q P  I 2 X P Pm 2 1 1  I 2 (Im ZP )  (71,29) 2 (4)  10165VAR Pm 2 2 17 Chương 5: MẠCH ĐIỆN BA PHA B n n h c Ng n H ng Đ Th ĐH Nông Ngô gọc Thọ TP HCM - Của ba pha: Q  3QP  30493VAR  Công suất biểu kiến của tải ba pha - Của từng pha: 1 1 SA  SB  SC  SP  I 2 ZP  (71,29) 2 (4,1231)  10477VAR Pm 2 2 - Của ba pha: S  3SP  31432VA 5.6 Giải mạch điện. .. 1 SC  I Cm ZC  (13,48 2 ) 2 (8,902)  1617VA 2 2 - Của ba pha: S  P 2  Q2  3210,4VA 21 Chương 5: MẠCH ĐIỆN BA PHA B n n h c Ngô gọc Thọ Ng n H ng Đ Th ĐH Nông TP HCM Ví dụ 4: Tìm các áp pha, áp dây, dòng pha, dòng dây của mạch ba pha và công suất của tải ba pha sau đây   Biết, nguồn ba pha đối xứng có: E A  U A  120 20o (V) Và tải có: ZAB = 9,5 – j1 () ; ZBC = 5,5 - j9 () ; ZCA = 5,5 +... Nông Ngô gọc Thọ TP HCM  Công suất biểu kiến của tải ba pha - Của từng pha: 1 SA  SB  SC  SP  I 2 Z P Pm 2 1  (41,16) 2 (4,1231)  3492VAR 2 - Của ba pha: S  3SP  10478VA Ví dụ 2: Tìm các áp pha, áp dây, dòng pha, dòng dây của mạch ba pha và công suất của tải ba pha sau đây   Biết, nguồn ba pha đối xứng có: E A  U A  120 20o (V) và tải có: ZAB = ZBC = ZCA = 1 + j4 ()  3 áp dây:  U AB... của tải ba pha - Của từng pha: SA  1 2 1 I Am Z A  (12,56 6 ) 2 (9,55)  4520VA 21 2 2 1 2 SB  2 I Bm Z B  (11,38 6 ) (10,547)  4098VA 2 - Của ba pha: S  P 2  Q 2  9632VA SC  1 2 1 I Cm ZC  (13,48 6 ) 2 (8,902)  4853VA 2 2 BÀI TẬP CHƯƠNG 5 B 5.1 Xác định số chỉ của các dụng cụ đo trong sơ đồ mạch ba pha hình 287 Biết mạch được nối vào hệ nguồn ba pha đối xứng thứ tự thuận có phức áp pha A...  Công suất tác dụng của tải ba pha - Của từng pha: 1 PA  PB  PC  PP  I 2 R P Pm 2 1 1  I 2 (Re Z P )  (41,16) 2 (1)  847 W Pm 2 2 - Của ba pha: P = 3PP = 2541W  Công suất phản kháng của tải ba pha - Của từng pha: 1 1 Q A  Q B  Q C  Q P  I 2 X P  I 2 (Im Z P ) Pm Pm 2 2 1  (41,16) 2 (4)  3388VAR 2 - Của ba pha: Q  3Q P  10165VAR 14 Chương 5: MẠCH ĐIỆN BA PHA B n n h c Ng n H ng Đ Th... dòng dây, dòng trung tính của mạch ba pha và công suất của tải ba pha sau đây Z   A  IA  U A'  U AB  UA A B’    I O ZB C’   B O  A’  IA ' ZC  O’  Biết, nguồn ba pha đối xứng có:   E A  U A  120 20o (V) Và tải có: ZA = ZB = ZC = 1 + j4 () Giải:    3 áp pha (trên tải): U A '  U A  120 20o (V) 12 Chương 5: MẠCH ĐIỆN BA PHA B n n h c Ng n H ng Đ Th ĐH Nông Ngô gọc Thọ TP HCM  ... (A)  Iab = 3,84 A B 5.5 Mạch ba pha hình 298 có Lo = 75 , 1/C = 300  và động cơ ba pha Đ có 3 cuộn dây nối Y với trở kháng mỗi cuộn là ZY2 = 50 + j50 () Biết mạch được nối vào hệ nguồn ba pha đối xứng thứ tự thuận có phức áp dây hiệu dụng o  U AB = 660030 (V), xác định số chỉ của watt kế Hướng dẫn g (hình 299): Trở kháng các đường dây: Zo = jLo = j75 () Trở kháng pha của tải 1: ZA1B1 = ZB1C1... Ta có: U AC I * = (- U CA ) I * = [220(150o – 180o)][ 36,87o] A A 3 = 32 484 3 6,87o = 277,43 + j33,43 (VA)  W1 chỉ 277,43 W 3 Chương 5: MẠCH ĐIỆN BA PHA B n n h c Ngô gọc Thọ Ng n H ng Đ Th ĐH Nông TP HCM 2,2 3 484 3   Ta có: U BC I * = (220- 90o)( 156,87o) = 66,87o B 3 3 = 109,77 + j256,98 (VA)  W2 chỉ 109,77 W B 58 Mạch ba pha hình 306 có trở kháng các pha là Z, được nối vào hệ nguồn  ba . truyền t i i n từ nguồn đến t i, ta ph i dùng một dây i và một dây về (hình a). Như vậy, để t i i n cho nhiều t i thì ta ph i dùng nhiều mạch đơn (hình b v i ví dụ 3 t i) , trong đó m i mạch. BB o m B B B 'B B'B AA o m A A A A A 'A A'A Z 120E Z E Z U II Z 0E Z E Z U Z U II           CC o m C C C 'C C'C Z 120E Z E Z U II      Dòng trung tính: CBAO IIII   5. 4 T i n i tam giác  Trước tiên ta xét các i n. thể: o P'A'C o P'C'B o P'B'A 120II;120II;0II   Định luật K1 t i nút A’ cho ta:  Bây giờ ta xét các dòng i n. )300 (I3 I:hay oo 'B'AA   'A'C'B'AA'A'C'B'AA IIIhay0iii   o PPPP o P o PA 3 0I3 )I 2 3 jI 2 1 (I )12 0I( ) 0I( I    Nghĩa