BÀI báo cáo hệ THỐNG điện i CHƯƠNG 2 NHỮNG KHÍA NIỆM cơ bản

BÀI BÁO CÁO HỆ THỐNG ĐIỆN I CHƯƠNG 2: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN Giảng viên hướng dẫn:TS.TRẦN TRUNG TÍNH Sinh viên thực hiện: HỒ TRUNG TIẾN PHAN THANH TÒNG NGUYỄN DUY KHA LÊ VĂN HÓA CHÂU TRUNG TẤN HỒ HỮU LỢI HÀ LÊ TÁNH Bộ môn Kỹ thuật Điện CHƯƠNG 2: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN 2.1 Biểu diễn điện áp dòng điện số phức Điện áp tức thời dòng điện tức thời thời điểm xác định phân loại hai thông số giá trị cực đại góc pha Điện áp tức thời biểu diễn hàm số sau: [V] ν =V cos(ωt + δ ) (2.1) Quan hệ giá trị( tcực giá trị hiệu dụng (effective value) điện áp xác định sau ) đại max [V] v= Bộ môn Kỹ thuật điện Vmax Theo tính đồng dạng Euler ta có áp dụng cho hàm điện áp tức thời: v(t ) = Re[Vmax e j (ωt +δ ) ] = Re[ (Ve jδ )e jωt ] V = Ve jδ = V∠δ = V cos δ + jV sin δ Imaginary axis V V jV sin δ δ V cos δ Real axis Hình 2.1: Chuyển đổi từ dạng cực sang dạng chữ nhật Bộ môn Kỹ thuật điện Biểu diễn mối quan hệ điện dòng điện dạng véctơ cho phần tử điện điện trở (resistor), điện cảm (inductor), điện dung (capacitor): IR V R IR IC IL V V V JX L = JωL V IL V − JX c = j ωC IC V Hình 2.2: Tóm tắt quan hệ điện áp dòng điện dạng véctơ phần tử điện Bộ môn Kỹ thuật điện Một số kiến thức số phức: Một số phức viết dạng sau: • Dạng đại số: C = a + jb Trong đó: j2 = -1 a phần thực số phức a = Re b phần ảo số phức b= ImC Dạng mũ: Dạng cực: • C = Ce jα Trong đó: module • C = C∠α C = a là+đối b 2số (argumen) với đơn vị radian a = C.cos b α = arctg a b = C.sin Bộ môn Kỹ thuật điện Theo cơng thức Euler ta có số phức viết lại sau: e jαDo=đócos α + j sin α • C = a + jb = C∠α = C.e jα = C (cos α + j sin α ) Khi đổi số phức dạng đại số sang dạng mũ hay dạng cực ta theo dấu a để tính đối số Nếu a > = arctg(b/a) a< = 180 + arctg(b/a) Số phức liên hợp với số phức xác định sau: C*= C = a – jb Bộ môn Kỹ thuật điện Phép cộng trừ hai số phức (a1 + jb1) + (a2 + jb2) = (a1 +a2) + j(b1 +b2) (a1 + jb1) - (a2 + jb2) = (a1 - a2) + j(b1 - b2) C + C* = 2Re = 2a C - C* = j2Im = j2b Phép nhân chia số phức C1∠α × C ∠α = C1 × C ∠(α + α ) C1 ∠α C1 = ∠(α − α ) C ∠α C C.C * = C = a + b Bộ môn Kỹ thuật điện 2.2 Công suất tác dụng, công suất phản kháng công suất biểu kiến 2.2.1 Công suất tức thời mạch điện xoay chiều pha Công suất tức thời thiết bị dùng điện điện tức thời đầu cuối thiết bị nhân với dòng điện tức thời qua thiết bị Cơng suất tức thời có giá trị dương hoăc âm Nếu cơng suất tức thời có giá trị dương tức dịng cơng suất vào thiết bị,và ngược lại dịng cơng suất thiết bị Công suất tỉ lệ thay đổi lượng theo thời gian với đơn vị Watt (Watt=Joule/Second) Giả sử cho điện áp tức thời ngang qua thiết bị tiêu thụ điện : [V] v( t ) = Vmax cos(ωt + δ ) Bộ môn Kỹ thuật điện (2.4) 2.2.1.1 Thiết bị dùng điện trở (Purely Resistive Load) Thiết bị tiêu thụ điện trở có điện áp dịng điện pha Dịng điện tức thời có dạng: [A] i Trong đó: = I (2.5) cos(ωt + δ ) , công thời tiêu thụ thiết bị trở là: ( t ) suất tứcR max PR Vmax I R max R (t ) = v(t ).i (t ) = V (2.6) I cos (ωt + δ ) max max = Vmax I max {1 + cos[2(ωt + δ )]} với hai lần tần số [W] Cộng (2.7) = VI R {1 + cos[2(ωt + δ )]} Công suất tiêu thụ tức thời thiết bị trở có giá trị trung bình: V2 PR = VI R = I 2R R Bộ môn Kỹ thuật điện VI R cos[2(ωt + δ )] 2.2.1.2 Thiết bị dùng điện điện cảm (Purely Inductive Load) Phụ tải điện cảm dịng điện trễ pha so với điện áp góc 90 IL = V jX L [A] Dịng điện tức thời qua phụ tải thuàn điện cảm I L (t ) = I L max cos(ωt + σ − 90 ) Trong ILmax =Vmax/XL XL= wL trở kháng Bộ môn Kỹ thuật điện [A] (2.8) 2.4.6.Bối đổi ∆-Y cho phụ tải cân Nếu điện áp pha cân bằng,thì phụ tải tương đương nút cuối A,B,C.Khi dịng điện dây tải nối ∆ dòng điện dây tải nối Y IA A A IA + Z∆ + C ZY ZY C (a) Tải cân EAB nối ∆ - Z∆ B (b) Tải cân nối Y Z∆ g N EAB B - Bộ mơn Kỹ thuật điện g ZY=Z∆/3 g Dịng điện dây tải nối ∆ 3E AB ∠ − 30 I A = 3I AB ∠ − 30 = ZA Dòng điện dây tải nối Y: IA E AN E AB ∠ − 30 = = ZY 3Z Y Bộ môn Kỹ thuật điện 0 • Dòng điện dây vào phụ tải nối ∆ Y nhau: Z∆ ZY = • Như tải cân nối ∆ chuyển đổi tương đương sang tải cân nối Y cách chia 3.Tương tự,tải cân nối Y chuyển đổi tương đương sang tải cân nối ∆ sử dụng ZY Bộ môn Kỹ thuật điện Z∆ = 2.5 Công suất mạch điện pha cân 2.5.1 Công suất tức thời:máy phát pha cân Sơ đồ máy phát nối hình Y Hình.Máy phát nối Y Bộ môn Kỹ thuật điện Điện áp đầu cuối tức thời xác định: van ( t ) = 2VLN cos( ωt + δ ) Dòng điện tức thời sớm pha đầu dương pha a ( ) ( ) ia t VLN = điện I Lápcos β điện dây Trong pha, vàω dòng ILtlà+ Công suất tức thời pha a máy phát xác định : p a ( t ) = v an ( t ) × ia ( t ) = 2V LN I L cos( ωt + δ ) cos( ωt + β ) = VLN I L cos( δ − β ) + VLN I L cos( 2ωt + δ + β ) Công suất tức thời pha b máy phát xác định sau: ( ) ( p b ( t ) = vbn ( t ) × ib ( t ) = 2VLN I L cos ωt + δ − 120ο cos ωt + β − 120ο ( = VLN I L cos( δ − β ) + VLN I L cos 2ωt + δ + β − 240ο Bộ môn Kỹ thuật điện ) ) Công suất tức thời pha a máy phát xác định : p a ( t ) = v an ( t ) × ia ( t ) = 2V LN I L cos( ωt + δ ) cos( ωt + β ) = VLN I L cos( δ − β ) + VLN I L cos( 2ωt + δ + β ) Công suất tức thời pha b máy phát xác định sau: ( ) ( pb ( t ) = vbn ( t ) × ib ( t ) = 2V LN I L cos ωt + δ − 120 cos ωt + β − 120 ο ( = VLN I L cos( δ − β ) + VLN I L cos 2ωt + δ + β − 240ο Bộ môn Kỹ thuật điện ) ο ) Công suất tức thời pha c máy phát xác định sau: ( ) ( pc ( t ) = vcn ( t ) × ic ( t ) = 2VLN I L cos ωt + δ + 120ο cos ωt + β + 120ο ) ►►Tổng công suất tức thời pha phát từ máy phát pha tổng công suất tức thời phát từ pha: • Với: • Do : [ p3φ = pa ( t ) + pb ( t ) + pc ( t ) ( ) ( = 3VLN I L cos( δ − β ) + VLN I L cos( 2ωt + δ + β ) + cos 2ωt + δ + β − 2400 + cos 2ωt + δ + β + 2400 VLN = VLL P3φ = 3VLL I L cos( δ − β ) Bộ môn Kỹ thuật điện )] 2.5.2 Công suất tức thời:động điện pha cân Tổng công suất tiêu thụ tức thời động điện pha điều kiện ổn định cân không đổi 2.5.3 Công suất phức: máy phát pha cân • Cơng suất phức Sa sinh pha a máy phát là: S a = Van I a = VLN I L ∠( δ − β ) = VLN I L cos( δ − β ) + jVLN I L sin ( δ − β ) Bộ môn Kỹ thuật điện Công suất phức Sa sinh pha a máy phát là: S a = Van I a = VLN I L ∠( δ − β ) = VLN I L cos( δ − β ) + jVLN I L sin ( δ − β ) Với điều kiện vận hành cân bằng, công suất phức sinh pha b c giống với Sa.Tổng công suất phức S3ɵ sinh máy phát S3φ = S a + Sb + S c = 3S a = 3VLV I L ∠( δ − β ) = 3VLN I L cos( δ − β ) + j 3VLN I L sin ( δ − β ) Biễu diễn tổng công suất tác dụng công suất phản kháng: S3φ = P3φ + jQ3φ Tổng công suất biểu kiến là: S3φ = S3φ = 3VLN I L = 3VLL I L Bộ môn Kỹ thuật điện 2.5.4 Công suất phức: động điện pha cân ►► Những biểu thức cho công suất phức, công suất tác dụng, công suất phản kháng công suất biểu kiến sinh từ máy phát ba pha với công suất phức công suất tác dụng, công suất phản kháng công suất biểu kiến hấp thụ tai động điện pha 2.5.5 Công suất phức: Phụ tải cân nối hình Y trở kháng phụ tải nối hình ∆ Cơng suất phức Sab tiêu thụ trở kháng phụ tải pha a-b là: ∗ S ab = Vab I ab = VLL I ∆ ∠( δ − β ) Bộ môn Kỹ thuật điện Tổng công suất phức tiêu thụ phụ tải nối hình ∆ là: S3φ = S ab + Sbc + S ac = 3S ab = 3VLL I ∆ ∠( δ − β ) = 3V I cos s( δ − β ) + j 3V I sin ( δ − β ) Viết lại công thức dạng công suất tác dụng công suất biểu kiến: LL ∆ LL ∆ Trong đó: S3φ = P3φ + jQ3φ P3φ = Re( S3φ ) = 3VLL I ∆ cos( δ − β ) = 3VLL I L cos( δ − β ) Q3φ = Im( S3φ ) = 3VLL I ∆ sin ( δ − β ) = 3VLL I L sin ( δ − β ) Tổng công suất biểu kiến là: IL = 3I ∆ S3φ = S3φ = 3VLL I ∆ = 3VLL I L Bộ môn Kỹ thuật điện 2.6.Điện áp dòng điện mạch điện pha nối Y ∆ Điện áp dòng điện mạch pha nối Y ∆ so sách sau: Nối hình Y Độ lớn điện áp Độ lớn dòng điện V LL = 3Vφ I L = Iφ Nối hình  V LL = Vφ I L = 3Iφ Thứ tự pha abc Vab sớm pha Van 300 Ian trể pha Iab 300 Thứ tự pha acb Vab trễ pha Van 300 Ian sớm pha Iab 300 Bộ môn Kỹ thuật điện 2.7 Những thuận lợi hệ thống pha cân so với hệ thống điện pha • • • Có thuận lợi hệ thống pha là: Giảm chi phí đầu tư vận hành hệ thống truyền tải phân phối, điều chỉnh điện áp tốt Tổng công suất tức thời hệ thống điện cung cấp từ máy phát pha điều kiện ổn định cân gần không thay đổi Bộ môn Kỹ thuật điện ZL ZL Zg Zg n1 n2 n3 n2 ZY ZL N2 ZL Zg N3 ZY ZL=RL+jXL Hình 2.15 Hệ thống gồm mạch pha Bộ môn Kỹ thuật điện N1 ZY Bộ môn Kỹ thuật điện ...CHƯƠNG 2: NHỮNG KH? ?I NIỆM CƠ BẢN 2. 1 Biểu diễn ? ?i? ??n áp dòng ? ?i? ??n số phức ? ?i? ??n áp tức th? ?i dòng ? ?i? ??n tức th? ?i th? ?i ? ?i? ??m xác định phân lo? ?i hai thông số giá trị cực đ? ?i góc pha ? ?i? ??n áp tức th? ?i. .. (2. 14) g? ?i hệ số công suất Góc lệch pha ? ?i? ??n áp dịng ? ?i? ??n g? ?i góc hệ số cơng suất Đ? ?i v? ?i mạch ? ?i? ??n chiều (dc) cơng suất tiêu thụ ? ?i? ??n phụ t? ?i ? ?i? ??n áp dc nhân v? ?i dòng ? ?i? ??n dc phụ t? ?i Đ? ?i v? ?i. .. bình: V2 PR = VI R = I 2R R Bộ môn Kỹ thuật ? ?i? ??n VI R cos [2( ωt + δ )] 2. 2.1 .2 Thiết bị dùng ? ?i? ??n ? ?i? ??n cảm (Purely Inductive Load) Phụ t? ?i ? ?i? ??n cảm dịng ? ?i? ??n trễ pha so v? ?i ? ?i? ??n áp góc 90 IL = V