CHƯƠNG 4

Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải CHƯƠNG MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU PHA Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải 4.1 NGUỒN ÁP PHA CÂN BẰNG : Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải 4.1.1 Định nghĩa: Nguồn áp pha cân gọi nguồn áp pha đối xứng; tập hợp bao gồm nguồn điện áp xoay chiều hình sin: - Cùng tần số - Cùng biên độ - Lệch pha thời gian đôi 120 Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải 4.1.2 Phân loại : Tùy thuộc vào trạng thái lệch pha thời gian hệ thống nguồn áp hệ thống; có : - Hệ thống nguồn áp thứ tự thuận - Hệ thống nguồn áp thứ tự nghịch Xét hệ thống nguồn áp pha với biểu thức tức thời ghi nhận sau đây: u (t)  U 2sin ω t  a  u b (t)  U 2sin ω t - 120 Khoa Điện-Điện tử  Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải 4.1.2 Phân loại : u c (t)  U 2sin ω t - 240 Các nguồn áp xoay chiều : ua; ub; uc theo thứ tự chậm pha thời gian 1200 Chúng ta định nghĩa hệ thống hệ thống nguồn áp thứ tự thuận Chúng ta biểu diển hệ thống nguồn áp pha thứ tự thuận theo dạng   U o phức sau đây: U a  o  U b  U - 120 Khoa Điện-Điện tử  o  U c  U - 240 Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải 4.1.2 Phân loại : Tương tự, hệ thống nguồn áp pha thứ tự nghịch hệ thống nguồn áp xoay chiều : ua; ub; uc theo thứ tự nhanh pha thời gian 1200 Các biểu thức tức thời hệ thống nguồn áp pha thứ tự nghịch trình bày theo u a (t)  U 2sin ω t   u b (t)  U 2sin ω t  120   u c (t)  U 2sin ω t  240 Khoa Điện-Điện tử  Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải 4.1.2 Phân loại : Dạng phức hệ thống pha thứ tự nghịch trình bày sau: o  U a  U o  U b  U120 o  U  U240 c Các vector phase dùng biểu diển nguồn áp pha thứ tự thuận nghịch trình bày hình 4.1 Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải 5.1.2 Phân loại :   Ub Uc   Ua 120 o 120 o 120 o 120 o  Ub Ua  Uc HÌNH 4.1: Hệ thống vector dạng nguồn áp pha thứ tự thuận thứ tự nghịch Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải 4.1.3 Các phương pháp đấu nguồn áp pha : Chúng ta có hai phương pháp đấu nguồn áp pha: Đấu Y đấu Δ a Muốn thực phương pháp đấu dạng Y; cần thực điểm nối chung cho nguồn áp Điểm chung nguồn áp gọi trung tính nguồn ; điểm chung giao điểm đầu tính chất nguồn áp Sơ đồ mô tả phương pháp đấu dạng Y cho nguồn áp pha trình bày hình 5.2 Trong hình 5.2; đầu dây nguồn a, b, c cung cấp đến tải tiêu thụ pha ; n điểm trung tính nguồn Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải 4.1.3 Các phương pháp đấu nguồn áp pha :  Ua  Ua  + + Ub - - Ub   Uc  Uc HÌNH 4.2: Sơ đồ đấu dạng Y nguồn áp pha Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Giải: a Ta có: 0   U a  2200 V, U b  220 - 120 V  U c  220 - 240 V 1 YaN     0,1 - j 0,05 S ZaN ZAN  j4 1 YbN     0,1  j 0,05 S ZbN ZBN - j4 1 YcN     0,2 S ZcN ZCN 1 Yn    0,4  j 0,8 S Zn 0,5  j1 Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Suy điện áp pha tải là: YaN  YbN  - 120  YcN  - 240   U Nn  U pha YaN  YbN  YcN  Yn  - 2,5  j 0,625 V  aN  U  a -U  Nn  222,5 - j 0,625 V U  bN  U  b -U  Nn  - 107,5 - j 190,625 V U  cN  U  c -U  Nn  - 107,5  j 189 V U Suy dòng điện pha tải là: Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải IaA  YaN U  aN  22,2 - j11,2  24,9  - 2608A I bB  YbN U  bN  - 1,2 - j24,4  24,4  - 9208A IcC  YcN U  cN  - 21,5  j37,9  43,6 11906A b Dòng điện dây trung tính là: I Nn  Yn U Nn  - 0,5  j 2,3  2,3510203A c CS tác dụng tiêu thụ tải là: 2 PA  R AN I aA  8.24,9  4,96kW 2 PB  R BN I bB  8.24,4  4,76kW CN cC PC  R I  5.43,6  9,5kW Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Vậy CS riêu thụ tải pha là: P3pha  PA  PB  Pc  19,22kW Tổn hao đường dây trung tính : n Nn Pn  R I  0,5.2,35  2,76W  Nn  V d Khi Zn  :  Yn    U  aN  U  a -U  Nn  220 V U  bN  U  b -U  Nn  - 110 - j 190 V U  cN  U  c -U  Nn  - 110  j 190 V U Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Suy dòng điện pha tải là: IaA  YaN U  aN  22 - j 11  24,6  - 2606A I bB  YbN U  bN  - 1,5 - j24,6  24,6  - 930 4A IcC  YcN U  cN  - 22  j38,1  44  - 2400 A I Nn  IaA  I bB  I cC  - 1,5  j 2,5  2,91210 A Suy CS tác dụng tiêu thụ tải là: AN aA BN bB PA  R I PB  R I CN cC  8.24,6  4,8kW  8.24,6  4,8kW PC  R I  5.44  9,7kW Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Vậy CS riêu thụ tải pha là: P3pha  PA  PB  Pc  19,3kW Tổn hao đường dây trung tính : n Nn Pn  R I  0,5.2,9  4,2W d Khi : Zn    Yn  0 YaN  YbN  - 120  YcN  - 240   U Nn  U pha YaN  YbN  YcN  Yn  - 3,75  j 6,25 V Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Suy điện áp pha tải là:  aN  U  a -U  Nn  224 - j V U  bN  U  b -U  Nn  - 106 - j 196 V U  cN  U  c -U  Nn  - 106  j 184 V U Suy dòng điện pha tải là: IaA  YaN U  aN  22,3 - j11,4  25  - 27 01A I bB  YbN U  bN  - 1,2 - j24,9  24,9  - 9208A IcC  YcN U  cN  - 21,3  j36,8  42,5 1200 A I Nn  IaA  I bB  I cC  - 0,2  j 0,5  0,541120 A Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Suy CS tác dụng tiêu thụ tải là: AN aA BN bB PA  R I PB  R I CN cC  8.25  5kW  8.24,9  4,96kW PC  R I  5.42,5  9kW Vậy CS riêu thụ tải pha là: P3pha  PA  PB  Pc  18,96kW Tổn hao đường dây trung tính : n Nn Pn  R I Khoa Điện-Điện tử  0,5.0,54  0,27W Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải 4.2.2 Tải nối Δ : Ta xét mạch điện sau: Ua b ° bB c ° cC ° Ub - ° Uc A I ZAB ZdB I ZCA B ZBC ZdC + - ZdA + n I + - a ° aA Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải 4.2.2 Tải nối Δ : Ta thực biến đổi Δ→Y, giải mạch trường hợp tải Y (lưu ý dây trung tính: Zn   ) Ta tính giá trị : IaA, IbB, IcC Khi ta suy dòng pha chạy qua tải là:    U U U I  AB ; I  AC ; I  CA AB AC CA ZAB ZAC ZCA  AB  (U  a -U  b ) - (ZdA I aA - ZdB I bB ) Với: U  BC  (U  b -U  c ) - (ZdB I bB - ZdC I cC ) U  CA  (U  c -U  a ) - (ZdC I cC - ZdA I aA ) U Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải 4.2.2 Tải nối Δ : Tính CS tương tự trường hợp tải Y P3pha  PAB  PBC  PCZ Q 3pha  Q AB  Q BC  Q CA S 3pha  S AB  S BC  S CA Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải VD: Cho mạch điện pha sau: 100 0V (Hieäu duïng) 100 -120V (Hieäu duïng) - 100 -240V (Hieäu duïng) j10  I B -j10 20 I + - c ° cC A + n b ° bB I + - a ° aA a./ Tính dòng điện qua pha tải b Tính dòng điện dây c Tính CS tác dụng CS phản kháng hệ thống tải 3P Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Giải: a Ta có:  AB  U  ab  U  a -U b U 0  100 - 100 - 120  17330 V  BC  173 - 90 V Tương tự: U  U CA  173 - 210 V Suy dòng điện pha là:  I  U AB  17330  1,73 - 600 AB ZAB j10  8,66 - j15 A Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải  Tương tự: I BC  8,66  - 90  - j8,66 A I CA  17,3 - 120  - 8,66 - j 15 A b Dòng điện dây là: I aA  I AB - I CA  17,3 A I bB  I BC - I AB  - 8,66  j6,34 A I cC  I CA - I BC  - 8,66 - j 6,34 A c Công suất tác dụng tiêu thụ tải là: PAB  PCA  2 P3pha  PBC  R BCI BC  20.8,66  1,5kW Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Công suất phản kháng tiêu thụ tải là: AB AB  10.17,3  3kVAr BC AB  0kVAr Q AB  X I Q BC  X I CA AB Q CA  X I 2  - 10.17,3  - 3kVAr Q3pha  PAB  PBC  PCA  0kVAr Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài [...]... Đại Học Giao Thơng Vận Tải 4. 1.3 Các phương pháp đấu nguồn áp 3 pha :  U ab   U ab U ca  U ca   U bc U bc HÌNH 4. 5: Sơ đồ đấu dạng  của nguồn áp 3 pha Từ hình 4. 5; chúng ta có được điện áp dây của nguồn áp 3 pha cung cấp đến tải chính là điện áp pha của mỗi nguồn áp trong sơ đồ  Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thơng Vận Tải 4. 2 PHƯƠNG PHÁP GIẢI MẠCH ĐIỆN... Học Giao Thơng Vận Tải 4. 2.1 Trường hợp nguồn Y tải Y : Tóm lại: các nút n và N đẳng thế với nhau; mạch điện trong hình 5.6 được trình bày theo hình 4. 7  Ua + - a Zd A Zt B Zt C Zt  I aA  Ub b Zd + -  I bB  Uc c Zd + -  I cC n N HÌNH 4. 7:Mạch 3 pha cân bằng xác đònh lúc n và N đẳng thế Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thơng Vận Tải 4. 2.1 Trường hợp nguồn... Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thơng Vận Tải 4. 2.1 Trường hợp nguồn Y tải Y : Hoặc: I BN  I bB  I aA  - 1200 I  I  I  - 240 0 CN cC aA 0   U BN  U AN - 120 0   U  U  - 240 CN Khoa Điện-Điện tử AN Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thơng Vận Tải 4. 2.1 Trường hợp nguồn Y tải Y : Nhận xét: Trong trường hợp tải Y: I pha  I dây... 100 - 240 V (Hiệu dụng) A 3+j3 I 1 B 3+j3 I 1 C N 3+j3 + - c ° cC 1 + n b ° bB I + - a ° aA a./ Tính các dòng điện dây b./ Điện áp đặt lên mỗi pha phụ tải và sụt áp trên đường dây Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thơng Vận Tải ĐA :a I aA  20 - 36,9 0 A I  20 - 156,90 A, I  20 - 276,9 0 A bB cC   84, 98,10 V b U AN  BN  84, 9 11109 V, U  CN  84, 9... Trường Đại Học Giao Thơng Vận Tải 4. 2.1 Trường hợp nguồn Y tải Y : Tóm lại: Trong hệ thống mạch 3 pha cân bằng; dòng qua dây trung tính triệt tiêu Zd a A Zd b - I aA  Ua Zd c   + B + Zt n - N n  I bB  Ub C + Zt - N I cC  Uc Zt n N HÌNH 4. 8 : 3 mạch điện một pha tương đương Qua các phân tích trên; chúng ta có được 3 mạch một pha tương đương trình bày trong hình 4. 8 Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên:... Vận Tải 4. 2.1 Trường hợp nguồn Y tải Y : Áp dụng các phân tích trên; chúng ta có được các kết quả sau: - Dòng điện từ nguồn cung cấp vào các phụ tải được xác định như sau:  U a I  I  I    aA aA iaA AN Zd  Z t  U b I  I  I    bB bB ibB BN Zd  Z t  U c I  I  I    cC cC icC CN Zd  Z t Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thơng Vận Tải 4. 2.1... Đại Học Giao Thơng Vận Tải 4. 1.3 Các phương pháp đấu nguồn áp 3 pha : Với sơ đồ đấu Y của nguồn áp 3 pha; hệ thống có 6 giá trị điện áp phân thành hai nhóm: Điện áp pha : là điện áp xác định giữa mỗi đầu a,b hay c đến trung tính n Điện áp dây là điện áp xác định giữa 2 trong 3 đầu a,b, c Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thơng Vận Tải 4. 1.3 Các phương pháp đấu... Thơng Vận Tải 4. 2.1 Trường hợp nguồn Y tải Y : *Cơng suất : Giả sử tải có dạng sau: Z t  Z t  φ - Cơng suất phức tiêu thụ trên tải pha AN là :  I*  Z I I*  Z I 2 S A  U AN aA t aA aA t aA  Zt I 2 pha 2 pha  Z t  φ I  Z t I pha I pha (cos φ  j sin φ)  U pha I pha (cos φ  j sin φ ) Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thơng Vận Tải 4. 2.1 Trường hợp... Thơng Vận Tải 4. 2.1 Trường hợp nguồn Y tải Y : - Cơng suất phức tiêu thụ trên tồn hệ thống phụ tải 3 pha cân bằng được xác định theo quan hệ sau: S  S A  S B  S C  3S A  3U pha I pha cos φ  j 3U pha I pha sin φ  P  3U pha I pha cos φ  3U dây Idâycos φ  Q  3U pha I phasin φ  3U dây Idâysin φ Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thơng Vận Tải 4. 2.1 Trường... Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thơng Vận Tải 4. 2 P.pháp giải mạch điện 3 pha cân bằng: - Tổng trở phức của các tải hồn tồn bằng nhau - Hay các tải có giá trị tổng trở bằng nhau; hệ số cơng suất của các tải phải bằng nhau; và cùng tính chất Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thơng Vận Tải 4. 2.1 Trường hợp nguồn Y tải Y : Mạch điện tổng qt có dạng như