Chương 1: Mạch điện một chiều. Từ trường – Điện từ.Chương 2: Dòng điện xoay chiều hình sin.Chương 3: Mạch điện xoay chiều ba pha. Là môn học cơ sở của ngành điện, giúp học viên có kiến thức cơ bản về kỹ thuật điện, đồng thời làm nền tảng để tiếp thu các môn họcmôđun khác thuộc chuyên ngành điện hoặc các nghề có liên quan đến việc sử dụng điện
TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ QUỐC TẾ VABIS HỒNG LAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN LẠNH MƠ-ĐUN/ MƠN HỌC: MẠCH ĐIỆN Mà SỐ: MH08 NGHỀ: ĐIỆN CƠNG NGHIỆP Trình độ Cao đẳng nghề Vũng tàu – 2012 Giáo trình lưu hành nội TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ QUỐC TẾ VABIS HỒNG LAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN LẠNH MƠ-ĐUN/ MƠN HỌC: MẠCH ĐIỆN Mà SỐ: MH08 NGHỀ: ĐIỆN CƠNG NGHIỆP Trình độ Cao đẳng nghề Giáo viên soạn Khoa Điện – Điện lạnh Lê Viết Thành Nguyễn Văn Vụ Vũng tàu – 2012 Giáo trình lưu hành nội Trường CĐN Quốc tế Vabis HongLam Khoa Điện – Điện lạnh GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: MẠCH ĐIỆN Mã mơn học: MH 08 Thời gian mơn học: 65 tiết/ HK1 Tên giáo viên : Võ Ngọc Tồn Vị trí, tính chất mơn học: Là mơn học sở ngành điện, giúp học viên có kiến thức kỹ thuật điện, đồng thời làm tảng để tiếp thu mơn học/mơ-đun khác thuộc chun ngành điện nghề có liên quan đến việc sử dụng điện Kết mơn học: Sau hồn thành mơn học này, học viên có lực: • Được cung cấp kiến thức khái niệm hình thành dòng điện, mạch điện Các phần tử mạch điện • Giúp học viên hiểu ý nghĩa đơn vị tính đại lượng mạch điện; đồng thời mối quan hệ đại lượng • Được đề cập đến tượng vật lí điện điện từ; định luật định lí • Nắm vững kiến thức có liên quan mạch điện chiều mạch điện xoay chiều pha ba pha • Áp dụng tốt cơng thức để giải mạch khơng phức tạp mạch điện chiều; mạch điện xoay chiều pha ba pha Kết cấu chương trình: Chương 1: Mạch điện chiều Từ trường – Điện từ Chương 2: Dòng điện xoay chiều hình sin Chương 3: Mạch điện xoay chiều ba pha Tài liệu tham khảo: Giáo trình Kỹ thuật điện – NXB Giáo dục Giáo trình Kỹ thuật điện – NXB Lao động – Xã hội Giáo trình Điện kỹ thuật – NXB Khoa học Kỹ thuật Chương 1: MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU Giáo trình Mạch điện – MH 08 Trường CĐN Quốc tế Vabis HongLam Khoa Điện – Điện lạnh § 1.1: MẠCH ĐIỆN VÀ MƠ HÌNH 1.1.1: Mạch điện Mạch điện tập hợp thiết bị điện nối với dây dẫn tạo thành vòng kín để dòng điện chạy qua Mạch điện gồm ba phần bản: Nguồn điện, phụ tải dây dẫn Ví dụ: Sơ đồ mạch điện đơn giản Rd + _ E I ro Rt Hình 1-1 * Nguồn điện: Là thiết bò biến đổi dạng lượng năng, hóa v.v… thành điện Ví dụ: Máy phát điện, pin, ắc qui v.v… + E Ký hiệu: + _ r0 E _ r0 Hình 1-2 Trong đó: - E sức điện động nguồn điện, có chiều từ (-) nguồn (+) nguồn - ro điện trở nguồn (nội trở) - Dòng điện nguồn điện tạo có chiều trùng với chiều sức điện động E * Dây dẫn: Để dẫn dòng điện từ nguồn tới nơi tiêu thụ, thường dây đồng nhôm * Phụ tải : Là thiết bò tiêu thụ điện năng, biến đổi điện thành dạng lượng khác năng, nhiệt năng, quang v.v… Ví dụ: Động điện, đèn điện, bàn ủi ø điện v.v… Khi tính toán, phụ tải đèn điện, bàn ủi ø điện v.v… biểu diễn điện trở R (Hình 1-3.a), phụ tải động điện biểu diễn điện trở ro nối tiếp với sức điện động E có chiều ngược với chiều dòng điện I chạy mạch (Hình 1-3.b) + * Ngoài mạch điện có phần tử phụ trợ thiết bò đóng cắt ( Cầu dao, rơ le…), thiết bò bảo vệ( Cầu chì, áp tô mát…), E thiết bò đo lường (Vôn kế, Ampe _ kế…) R r0 I Giáo trình Mạch điện – MH 08 Trường CĐN Quốc tế Vabis HongLam Khoa Điện – Điện lạnh Hình 1-3 a) b) 1.1.2: Hiện tượng biến đổi lượng Hiện tượng biến đổi lượng chia làm loại: -Hiện tượng nguồn : tượng biến đổi từ dạng lượng khác năng, hóa năng, nhiệt … thành lượng điện -Hiện tượng tiêu tán: tượng biến đổi lượng điệnø thành dạng lượng khác nhiệt, cơ, quang, hóa …tiêu tán không hoàn trở lại mạch 1.1.3: Hiện tượng tích phóng lượng điện từ Hiện tượng tích phóng lượng điện từ tưởng lượng điện từ tích vào vùng không gian có tồn trường điện từ đưa từ vùng trở lại bên ngoài: Điện trường từ trường Hiện tượng tích phóng lượng điện từ gồm tượng tích phóng lượng từ trường tượng tích phóng lượng điện trường Ví dụ: Trong tụ điện , tượng lượng chủ yếu xẩy tượng tích phóng lượng điện trường Ngoài điện môi hai cực tụ nên tụ xẩy tượng tiêu tán biến điện thành nhiệt Trong cuôn dây xảy chủ yếu tượng tích phóng lượng từ trường Ngoài dòng điện gây tổn hao nhiệt dây dẫn cuộn dây nên cuộn dây xảy tượng tiêu tán Trong ăc-qui xảy nguồn biến đổi từ hóa sang điện ,đồng thời xẩy tượng tiêu tán 1.1.4: Mô hình mạch điện Mô hình mạch dùng lý thuyết mạch điện ,được xây dựng từ phần tử mạch lý tưởng sau đây: a) Phần tử điện trở : Là phần tử đặc trưng cho tượng tiêu tán lượng điện Kí hiệu phần tử điện trở: R I + U - H ình 1-4 Quan hệ dòng áp hai cực phần tử điện trở dạng U=RI R la ømột thông số mạch điện đặc trưng cho tượng tiêu tán lượng ,gọi điện trở Ta biết dòng điện dòng điện tích chuyển dời có hướng, di chuyển vật dẫn điện tích va chạm với phân tử, nguyên tử truyền bớt Giáo trình Mạch điện – MH 08 Trường CĐN Quốc tế Vabis HongLam Khoa Điện – Điện lạnh động cho chúng Đại lượng đặc trưng cho mức độ va chạm gọi điện trở vật dẫn Điện trở đại lượng đặc trưng cho khả cản trở dòng điện Ký hiệu: R R = ρ l S Trong đó: - ρ điện trở suất vật dẫn (Ωmm2/m = 10-6Ωm) - l chiều dài (m) - S tiết diện (mm2) Vậy: Điện trở vật dẫn tỷ lệ thuận với chiều dài, tỷ lệ nghòch với tiết diện phụ thuộc vào vật liệu làm nên vật dẫn Đơn vò: Ω (Ôm) Các ước số bội số Ω là: mΩ, µΩ, KΩ MΩ, 1Ω = 10-6MΩ 1Ω = 103mΩ 1Ω = 10-3KΩ 1Ω = 106µΩ * Nghòch đảo điện trở gọi điện dẫn: g 1 S S g = = = γ R ρ l l Trong đó: - γ điện dẫn suất (Sm/mm2), γ = 1/ρ Điện dẫn suất phụ thuộc vào chất dẫn điện từùng vật liệu, điện dẫn suất lớn vật đẫn điện tốt Đơn vò: S (Simen) (1S = 1/Ω) b) Phần tử điện cảm : Là phần tử đặc trưng cho tượng tích phóng lượng từ trường Kí hiệu: L I + U H ình 1-5 - Quan hệ dòng áp phần tử điện cảm có dạng u = L di L dt thông số mạch điện đặc trưng cho tượng tích phóng lượng từ trường gọi điện cảm (độ tự cảm/hệ số tự cảm) cuộn dây - Khi dòng điện qua cuộn dây biến thiên từ thông móc vòng ( ψ) cuộn dây thay đổi, tỷ số ψ/I số, gọi hệ số tự cảm hay điện cảm cuộn dây Ký hiệu: L ψ L= I Trong đó: - I dòng điện chạy qua cuộn dây (A) - ψ từ thông móc vòng cuộn dây(Wb) Đơn vò: H (Henry) Giáo trình Mạch điện – MH 08 Trường CĐN Quốc tế Vabis HongLam Khoa Điện – Điện lạnh Các ước số H là: mH, µH 1H = 103mH ; 1H = 106µH Điện cảm đại lượng đặc trưng cho khả luyện từ cuộn dây (trao đổi tích lũy lượng từ trường cuộn dây) c) Phần tử điện dung: Là phần tử đặc trưng cho tượng tích phóng lượng điện trường C I + U - H ình- 1-6 Quan hệ dòng điện điện áp có dạng i=Cdu/dt, C gọi điện dung tụ điện, thông số mạch điện đặc trưng cho khả tích phóng điện tích lượng điện trường Ta biết điện luôn tỷ lệ với điện tích gây điện trường Khi điện tích vật dẫn nhiễm điện tăng lên điện vật tăng theo, tỷ số điện tích điện vật số Tỷ số đặc trưng cho khả tích điện vật gọi điện dung vật dẫn Vậy: Điện dung vật dẫn đại lượng đo tỷ số điện tích vật dẫn điện nó, đại lượng đặc trưng cho khả tích điện vật dẫn Ký hiệu: C C= q ϕ Trong đó: - q điện tích vật dẫn ( C) - ϕ điện vật dẫn (V) - C điện dung vật dẫn Đơn vò: F (Fara) Các ước số F là: µF, nF, pF 1F = 106µF 1F = 109nF 1F = 1012pF d) Phần tử nguồn : Là phần tử đặc trưng cho tượng nguồn Phần tử nguồn gồm loại Phần tử nguồn áp (e) phần tử nguồn dòng (j) R, L, C, e, j thông số mạch điện, đặc trưng cho chất trình điện từ ( tiêu tán, tích phóng lượng điện trường từ trường tượng nguồn) Các phần tử điện trở, điện cảm, điện dung, nguồn áp, nguồn dòng phần tử lý tưởng mạch điện Bao gåm tÊt c¶ c¸c thiÕt bÞ ®iƯn ®Ĩ biÕn ®ỉi c¸c d¹ng n¨ng lỵng kh¸c nh: C¬ n¨ng, ho¸ n¨ng, nhiƯt n¨ng, thủ n¨ng thµnh ®iƯn n¨ng VÝ dơ : + Pin, ¾c quy: BiÕn ®ỉi ho¸ n¨ng thµnh ®iƯn n¨ng + M¸y ph¸t ®iƯn: BiÕn ®ỉi c¬ n¨ng thµnh ®iƯn n¨ng + Pin mỈt trêi biÕn ®ỉi n¨ng lỵng bøc x¹ cđa mỈt trêi thµnh ®iƯn n¨ng KÝ hiƯu: E, e Đơn vò : V (Vôn) Giáo trình Mạch điện – MH 08 Trường CĐN Quốc tế Vabis HongLam Khoa Điện – Điện lạnh Các ước số bội số V là: µV, mV, KV, MV µV = 10-6V 1KV = 103V 1mV = 10-3V 1MV = 106V e) Phần tử mạch điện Các phần tử thực: điện trở, tụ điện, cuộn dây Các phần tử lý tưởng: điện cảm L, điện dung C, điện trở R theo thứ tự phản ánh trình điện từ xảy cuộn dây, tụ điện, điện trở thực Mỗi phần tử mạch lý tưởïng tương ứng với cách biểu diễän hình 1-7 R i + L i u + - u - J e C + u c) điệ n dung b) điện cảm a) điện trở I i i + + U d) nguồn áp + - H ình 1-7 U - e) nguồn dòng §1.2 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN TRONG MẠCH ĐIỆN 1.2.1 Dòng điện chiều quy ước dòng điện * Khái niệm: Trong vật dẫn (kim loại hay dung dòch điện phân), phần tử điện tích (điện tử tự do, ion +, ion -) chuyển động nhiệt theo hướng Khi đặt vật dẫn điện trường, tác dụng lực điện trường làm cho điện tích chuyển dời thành dòng (có hướng), điện tích +q chuyển dòch từ Giáo trình Mạch điện – MH 08 Trường CĐN Quốc tế Vabis HongLam Khoa Điện – Điện lạnh nơi có điện cao đến nơi có điện thấp, điện tích –q dòch chuyển ngược lại, tạo thành dòng điện Dòng điện dòng dịch chuyển có hướng điện tích tác dụng lực điện trường * Chiều dòng điện: Qui ước chiều dòng điện trùng chiều dòch chuyển điện tích (+) Nghóa mạch ngoài, dòng điện từ nơi điện cao đến nơi điện thấp * Điều kiện để có dòng điện: Hai đầu dây dẫn hay vật dẫn phải có hiệu điện ( điện áp) Thiết bò trì điện áp nguồn điện Vậy muốn trì dòng điện vật dẫn phải nối chúng với nguồn điện (pin, ăc qui, máy phát điện …) 1.2.2 Cường độ dòng điện: Đại lượng đặc trưng cho độ lớn dòng điện gọi cường độ dòng điện - Kí hiệu: I Cường độ dòng điện lượng điện tích dòch chuyển qua tiết diện thẳng dây dẫn đơn vò thời gian I= q t Trong đó: q: điện tích qua tiết diện thẳng (C) t : thời gian (s) - Đơn vò: A(Ampe) Các ước số bội số A là: µA, mA, KA, MA µA = 10-6A 1KA = 103A 1mA = 10-3A 1MA = 106A - Nếu lượng điện tích di chuyển qua vật dẫn không theo thời gian tạo dòng điện có cường độ thay đổi(dòng điện biến đổi) I= ∆q ∆t - Nếu lượng điện tích di chuyển qua vật dẫn theo hướng đònh, với tốc độ không đổi tạo dòng điện chiều Dòng điện chiều dòng điện có chiều trò số không đổi theo thời gian 1.2.3 MËt ®é dßng ®iƯn Mật độ dòng điện trị số dòng điện đơn vị diện tích - Ký hiệu: J - Đơn vị: A/ mm2 §1.3 CÁC PHÉP BIẾN ĐỔI TƯƠNG ĐƯƠNG 1.3.1 Nguồn ghép nối tiếp Giáo trình Mạch điện – MH 08 Trường CĐN Quốc tế Vabis HongLam Khoa Điện – Điện lạnh - Thực cần tăng điện áp cung cấp cho tải - Giả sử có n nguồn giống (E, r 0), ghép nối tiếp nguồn (Hình – 8.a): Ebộ = n.E r0bộ = n r0 +E+ - +- +- E + … U A + + - + B A a) b) Hình - 1.3.2 Nguồn ghép song song - U B - Thực cần tăng dòng điện cung cấp cho tải - Giả sử có n nguồn giống (E, r0), ghép song song nguồn (Hình – 8.b) Ebộ = E r0bộ = r0 n 1.3.3 Điện trở ghép nối tiếp, song song a) Ghép nối tiếp (ghép không phân nhánh) Là cách ghép cho có dòng điện chạy qua phần tử( Hình 1– 9a) R1 I + R1 I … R2 Rn U R2 - a) + Hình – A Rn bU B - Dòng điện: I = I = I2 = … = In - Điện áp: U = U1 + U2 + … + Un - Điện trở: R = R + R2 + … + Rn b) Ghép song song (ghép phân nhánh) Là cách ghép cho phần tử đặt vào điện áp (Hình 1–9.b) - Điện áp: U = U1 = U2 = … = Un - Dòng điện: Giáo trình Mạch điện – MH 08 Trường CĐN Quốc tế Vabis HongLam Khoa Điện – Điện lạnh Z = R + X = + = 10( Ω ) - Điện áp pha là: UP = Ud = 380 = 220(V ) - Dòng điện qua pha là: IP = U P 220 = = 22( Α ) Z 10 - Hệ số công suất pha là: R = = 0,8 Z 10 d) Mạch điện ba pha có dây trung tính (mạch pha dây) cos ϕ = Khi tải pha không đối xứng hệ dòng điện pha không đối xứng, dòng điện dây trung tính khác → → → → IO = I A + I B + IC ≠ Thông thường dòng điện dây trung tính nhỏ dòng điện pha, để tiết kiệm thực tế người ta chọn tiết diện dây trung tính nhỏ dây pha Nếu mạch pha phụ tải không đối xứng mà dây trung tính dây trung tính bò đứt, dòng điện pha không cân nên điện áp pha tính đối xứng Pha có dòng điện nho,û điện áp tăng qúa trò số U p bình thường, phụ tải pha dễ bò cháy hỏng, Ngược lại pha dòng điện lớn, điện áp giảm nhỏ trò số Up bình thường, phụ tải pha không hoạt động Vì lý đó, mạch phụ tải pha không đối xứng tức mạch có phụ tải pha, mạch điện chiếu sáng v.v… phải có dây trung tính để đảm bảo cho thiết bò làm việc bình thường Để dây trung tính khỏi đứt, người ta quy đònh không đặt thiết bò bảo vệ cầu dao, cầu chì, v.v…ở dây trung tính Dây trung tính tác dụng giữ cân điện áp pha, cho phép lấy cấp điện áp dễ dàng: Up Ud 3.2.3 Nối dây hình tam giác ( ∆ ) a) Cách nối: Điểm cuối cuộn dây pha A nối với điểm đầu cuộn dây pha B, điểm cuối cuộn dây pha B đấu với điểm đầu cuộn dây pha C, điểm cuối cuộn dây pha C đấu với điểm đấu cuộn dây pha A, tất tạo thành tam giác kín (Hình 3–6 a, b), đỉnh tam giác nối với dây dẫn gọi dây pha Nếu hệ sức điện động pha máy phát hoàn toàn đối xứng có dạng hình sin tổng sđđ mạch vòng tam giác (Hình 3-7) Giáo trình Mạch điện – MH 08 Trường CĐN Quốc tế Vabis HongLam → → → Khoa Điện – Điện lạnh → → → EO = E A + E B + EC = → → E A + E B = − EC Hình 3-6 Thực tế sđđ pha không hoàn toàn đối xứng không biến thiên theo quy luật hình sin, E0 ≠ Tổng trở cuộn dây máy phát nhỏ E0 tạo thành dòng điện lớn chạy mạch vòng gây tổn thất lượng nguy hiểm cho máy phát, máy phát điện pha nối theo hình tam giác Hình - b) Quan hệ đại lượng dây pha - Quan hệ điện áp: Khi điện áp pha đối xứng: UA = UB = UC = UP Từ sơ đồ nối tam giác, ta có: Ud = UP - Quan hệ dòng điện: Khi trở kháng pha đối xứng: RA = RB = RC = R, XA = XB = XC = X Thì: IAB = IBC = ICA = IP ωA = ωB = ωC = ω Nghóa dòng điện pha đối xứng p dụng đònh luật Kirshop cho điểm A, B, C, ta có: IA = IAB - ICA IB = IBC – IAB IC = ICA – IBC * Đồ thò véc tơ dòng điện dây IA, IB, IC vẽ Hình 3-6.b Từ đồ thò ta có: Id = IA = Ipcos300 = 2I p = Nghóa dòng điện dây pha tương ứng góc 300 Ip lần dòng điện pha chậm pha sau dòng điện Giáo trình Mạch điện – MH 08 Trường CĐN Quốc tế Vabis HongLam Khoa Điện – Điện lạnh Việc tính mạch điện ba pha đối xứng nối tam giác quy tính cho pha suy hai pha lại - Ví dụ: Ba cuộn dây giống có R = 8ς, X = 6ς, nối hình tam giác đặt vào điện áp ba pha đối xứng có U d = 220V Tính dòng điện pha, dòng điện dây hệ số công suất Giải: - Trở kháng pha: Z = R + X = + = 10Ω - Phụ tải nối tam giác nên: Up = Ud = 220V - Dòng điện pha: I p = Up Z = 220 = 22 A 10 - Dòng điện dây: I d = 3I p = 22 ≈ 38A - Hệ số công suất: cosϕ = § 3.3 R = = 0,8 Z 10 CÔNG SUẤT MẠCH BA PHA 3.3.1 Cơng suất mạch pha Cũng mạch điện pha, cơng suất mạch pha bao gồm cơng suất tác dụng, cơng suất phản kháng cơng suất biểu kiến a) Công suất tác dụng Công suất tác dụng mạch ba pha tổng công suất tác dụng pha Gọi PA, PB, PC tương ứng công suất tác dụng pha A, B, C, ta có: Công suất tác dụng pha: PA = UAIAcosϕA PB = UBIBcosϕB PC = UCICcosϕC Ở đây: UA, UB, UC: điện áp pha IA, IB, IC: dòng điện pha ϕA, ϕB, ϕC: góc lệch pha dòng điện điện áp pha Công suất tác dụng ba pha: P = PA + PB + PC Chú ý: Khi mạch pha đối xứng IA = IB = IC = Ip UA = UB = UC = Up ϕA = ϕB = ϕC =ϕP Do P3P = 3UPIPcosϕP Chúng ta biết quan hệ dòng áp mạch sau: Mạch nối hình sao: U d = 3U P ; I d = I P Mạch nối hình tam giác: U d = U P ; I d = 3I P Cả hai cách nối dều có quan hệ: U d I d = I PU p Giáo trình Mạch điện – MH 08 Trường CĐN Quốc tế Vabis HongLam Khoa Điện – Điện lạnh Như vẫy công suất mạch pha cân tính theo công thức: P = 3I d U d COSϕ P Để đơn giản người ta thường viết gọn: P = 3I U COSϕ Hoặc: P = 3RPI2P Trong đó: RP điện trở pha b) Công suất phản kháng Gọi QA, QB, QC tương ứng công suất phản kháng pha A, B, C, ta có: - Công suất phản kháng pha: QA = UAIAsinϕA QB = UBIBsinϕB QC = UCICsinϕC Công suất phản kháng ba pha: Q = QA + QB + QC Khi mạch pha đối xứng: Q = 3I d U d Sinϕ P Tương tự ta có: Q = 3I U Sinϕ hay: Hoặc: Q = 3XpI2p, Xp: điện kháng pha c) Công suất biểu kiến Gọi SA, SB, SC tương ứng công suất biểu kiến pha A, B, C, ta có: - Công suất biểu kiến pha: SA = UA.IA SB = UB.IB SC = UC.IC - Công suất biểu kiến ba pha: S = S A + SB + S C Khi mạch pha đối xứng: S = I d U d = 3I pU p tương tự ta có: hay: S = 3.I U Hoặc: S = 3ZpI2p, Zp: tổng trở pha Zp = R2 + X d) Điện * Điện tác dụng thời gian t: Wr = P.t = (UAIAcosϕA + UBIBcosϕB + UCICcosϕC)t * Điện phản kháng thời gian t: Wx = Q.t = (UAIAsinϕA + UBIBsinϕB + UCICsinϕC)t Khi mạch pha đối xứng: * Điện tác dụng thời gian t: Wr = P.t = 3UpIpcosϕ = UdIdcosϕ * Điện phản kháng thời gian t: Wx = Q.t = 3UpIpsinϕ = UdIdsinϕ Giáo trình Mạch điện – MH 08 (Wh) (VARh) Trường CĐN Quốc tế Vabis HongLam Khoa Điện – Điện lạnh Ba cuộn dây giống có R = 8Ω, X = 6Ω nối hình tam giác đặt vào điện áp ba pha đối xứng, Ud = 220V Tìm dòng điện pha, dòng điện dây, hệ số công suất tính thành phần công suất điện tiêu thụ ngày đêm? Ví dụ: Giải: Theo ta có trở kháng pha là: Z = R + X = + = 10( Ω ) - Điện áp pha là: U P = U d = 220(V ) - Dòng điện qua pha là: IP = U P 220 = = 22( Α ) Z 10 - Dòng điện dây là: - Hệ số công suất pha là: - Công suất tác dụng ba pha là: I d = 3I P ≈ 1,73.22 ≈ 38( Α ) R = = 0,8 Z 10 P3P = 3PP = UPIPcosϕ = 3.220.22.0,8 = 11616 (W) - Công suất phản kháng ba pha là: Q3P = 3QP = 3UPIPsinϕ = 3.220.22.0,6 = 8712 (VAR) - Công suất toàn phần (biểu kiến) là: S3P = 3SP = 3UPIP = 3.220.22 = 14520 (VA) - Điện tiêu thụ ngày đêm là: Wr3P = P3P.t = 11616.24 = 278784 (Wh) = 278,784 (kWh) Cosϕ = § 3.4 PHƯƠNH PHÁP GIẢI MẠCH ĐIỆN BA PHA CÂN BẰNG Đối với mạch điện pha đối xứng (hay cân bằng), dòng điện (điện áp) pha có trị số hiệu dụng nhau, lệch pha góc Vì mạch đối xứng, ta tách pha để tính Khi biết dòng điện pha, ta suy dòng điện pha lại Khi tải nối vào nguồn có điện áp dây U d, bỏ qua tổng trở đường dây, biết tổng trở tải, bước tính tốn thực sau: -Bước 1: Xác định cách nối dây tải (hình hay hình tam giác) -Bước 2: Xác định điện áp pha UP tải Nếu tải nối hình sao: Nếu tải nối hình tam giác: U P = Ud -Bước 3: Xác định tổng trở pha ZP hệ số cơng suất tải Tổng trở pha tải: Giáo trình Mạch điện – MH 08 Trường CĐN Quốc tế Vabis HongLam Khoa Điện – Điện lạnh ZP = Hệ số cơng suất: Trong RP, XP tương ứng điện trở pha, điện kháng pha pha tải - Bước 4: Tính dòng điện pha IP tải: Từ dòng điện pha IP, tính dòng điện dây Id tải: Nếu tải nối hình sao: Id = IP Nếu tải nối tam giác: Id = IP - Bước 5: Tính cơng suất tải tiêu thụ: Ví dụ 1: Một tải pha có điện trở pha R P = 20Ω, điện kháng pha XP = 15Ω, nối hình tam giác, nối vào mạng điện có điện áp dây U d = 220V (hình 3-8a) Tính dòng điện pha I P, dòng điện dây Id, cơng suất tải tiêu thụ vẽ đồ thị véc-tơ điện áp dây dòng điện pha tải Dòng điện pha chậm sau điện áp pha góc φ = 36,87 Đồ thị véc-tơ dòng điện điện áp pha vẽ hình 3-8b Giáo trình Mạch điện – MH 08 Trường CĐN Quốc tế Vabis HongLam Khoa Điện – Điện lạnh Hình 3-8 Ví dụ 2: Tải ba pha đối xứng trở kháng pha R = 8Ω, X = 6Ω nối hình sao, đặt vào điện áp ba pha đối xứng có Ud = 220V Tìm dòng điện pha, hệ số công suất công suất tác dụng ba pha? Giải : - Tổng trở pha: Z = R + X = + = 10( Ω ) - Điện áp pha đặt vào tải là: Uf = U d 220 = = 127(V ) z 1, 73 - Dòng điện qua pha là: If = Uf z = 220 = 12, 7(V ) 10 - Hệ số công suất pha là: cos φ = R/Z = 8/10 = 0,8 -Công suất tác dụng ba pha là: P = 3U d I d cos ϕ = 1, 73* 220*0,8 = 3880W = 3,88 KW Ví dụ 3: Một tải pha gồm cuộn dây nối vào mạng điện pha có điện áp dây 380V Cuộn dây thiết kế cho làm việc với điện áp định mức 220V Cuộn dây có điện trở R = 2Ω; điện kháng X = 8Ω a) Xác định cách nối cuộn dây thành tải pha b) Tính cơng suất P, Q, cosφ tải Giải: a) Các cuộn dây nối hình đấu vào mạng điện, nối hình sao, điện áp pha đặt lên cuộn dây là: (Hình 3-9a) Giáo trình Mạch điện – MH 08 Trường CĐN Quốc tế Vabis HongLam Khoa Điện – Điện lạnh (Hình 3-9b) Hình 3-9 Giáo trình Mạch điện – MH 08 Trường CĐN Quốc tế Vabis HongLam Khoa Điện – Điện lạnh § 3.5 GIẢI MẠCH ĐIỆN BA PHA KHƠNG ĐỐI XỨNG CĨ DÂY TRUNG TÍNH thay đổi nhiều Đây mạch pha khơng đối xứng, (hình 3-10) Hình 3-10 Bỏ qua tổng trở dây trung tính (nghĩa bỏ qua điện áp rơi dây trung tính), điện điểm trung tính O′ tải coi trùng với điện điểm trung tính O nguồn Khi tải pha thay đổi, điện áp Up tải giữ bình thường (Hình 3-10b), khơng vượt q điện áp pha Đây ưu điểm dây trung tính Khi khơng có dây trung tính, dây trung tính bị đứt, tải pha thay đổi điểm trung tính O’ tải lệch khỏi điểm trung tính O nguồn, điện áp pha tải U′ A, U'B, U′C thay đổi nhiều (hình 3-10c), có pha điện áp tăng lên, có pha điện áp giảm (Ví dụ tải pha A chịu điện áp U′ A lớn UP nhiều, điện áp U'B tải pha B nhỏ UP Đối với mạch pha hình có dây trung tính, tải khơng đối xứng, ta giải pha riêng rẽ, tính dòng điện pha I A, IB, IC, cơng suất pha PA, PB, PC…, dòng điện dây trung tính IO cơng suất pha sau: Dòng điện trung tính I0 đồ thị véc-tơ: → → → → I0 = IA + IB + IC Cơng suất pha : P = PA + PB + PC Q = QA + QB + QC Ví dụ: Một mạch điện pha có dây trung tính 380V/220V cung cấp điện cho 90 bóng đèn sợi đốt, số hiệu định mức đèn U đm = 220V, Pđm = 60W Số bóng đèn phân cho pha a) Vẽ sơ đồ mạch điện pha b) Tính IA, IB, IC, I0, P tất bóng đèn bật sáng c) Tính I A, IB, I0, P pha A có 10 đèn bật sáng, pha B có 20 đèn bật sáng, pha C cắt điện d) Tính điện áp đặt lên đèn pha A pha B phần (c) pha C cắt điện dây trung tính bị đứt Giáo trình Mạch điện – MH 08 Trường CĐN Quốc tế Vabis HongLam Khoa Điện – Điện lạnh Hình 3-11 Giải: a) Mạch điện pha 380/220V mạch pha dây, gồm dây pha dây trung tính 380V điện áp dây(giữa dây pha) 220V điện áp pha(giữa dây pha dây trung tính) Bóng đèn 220V mắc song song với dây pha dây trung tính Sơ đồ nối dây vẽ hình 3-11 Điện áp đặt lên đèn 220V = Uđm đèn, đèn làm việc định mức Hình 3-12 Đồ thị véc-tơ vẽ hình 3-12 Giáo trình Mạch điện – MH 08 Trường CĐN Quốc tế Vabis HongLam Khoa Điện – Điện lạnh →→→ Đồ thị véc-tơ vẽ hình 3-12, dòng điện trùng pha điện áp, IA, IB, IC tạo thành hệ thống vec-tơ đối xứng c) Khi pha C cắt điện, I C = 0; pha khác bình thường, điện áp đèn định mức Hình 3-13 Đồ thị véc-tơ vẽ hình 3-13 d) Khi pha C cắt điện đồng thời dây trung tính bị đứt, mạch điện lại vẽ hình 3-14a, đèn pha A pha B mắc nối tiếp nối vào điện áp dây UAB Hình 3-14 Giáo trình Mạch điện – MH 08 Trường CĐN Quốc tế Vabis HongLam Khoa Điện – Điện lạnh Mạch điện tương đương vẽ hình 3-14b Ta thấy, nhờ có dây trung tính, nên tải thay đổi, điện áp đặt lên đèn khơng vượt q định mức Khi khơng có dây trung tính tải thay đổi, điện áp pha tải thay đổi nhiều, có pha điện áp vượt q định mức Ví dụ : Ba cuộn dây giống có R = 8Ω, X = 6Ω nối hình tam giác đặt vào điện áp ba pha đối xứng có Ud = 220V Tìm dòng điện pha, dòng điện dây hệ số công suất Giải: Tổng trở pha: Z = R + X = + = 10( Ω ) Phụ tải đấu hình tam giác nên UP = Ud =220V - Điện áp pha đặt vào tải là: 220V - Dòng điện qua pha là: Up 220 Ip = Zp = = 22(V) 10 - Dòng điện dây là: Giáo trình Mạch điện – MH 08 Trường CĐN Quốc tế Vabis HongLam Khoa Điện – Điện lạnh Id = Ip = 22 = 38 A - Hệ số công suất pha là: cos ϕ = r = = 0,8(V ) z 10 NHẬN XÉT: Nếu điện áp ba pha nguồn trở kháng pha tải khơng đổi đổi từ cách nối sang tam giác, dòng điện đường dây tăng lên ba lần (38/12,7=3) Việc nối hình hay hình tam giác tùy thuộc vào điện áp định mức tải Chẳng hạn mạng điện 220 /127V (điện áp dây 220 V ,điện áp pha 127 V ) điện áp định mức pha tải 127V ,ta dùng cách nối (để điện áp pha đặt vào tải điện áp pha nguồn) Ngược lại điện áp điện mức pha tải 220V ,ta nối tải thành tam giác (để điện áp pha tải điện áp dây nguồn) Đơng ba pha có ghi 380/220V ,Y/Δ có nghĩa mạng điện có điện áp dây 380V, động nối hình sao, mạng điện có điện áp dây 220V, động nối hình tam giác §3.6 ĐO CƠNG SUẤT MẠCH PHA Giáo trình Mạch điện – MH 08 Trường CĐN Quốc tế Vabis HongLam Khoa Điện – Điện lạnh 3.6.1 Đo cơng suất mạch điện pha đối xứng: Cơng suất pha nhau, ta cần đo cơng suất pha (hình ) nhân P = Pp Hinh 3-15 3.6.2 Đo cơng suất mạch pha khơng dối xứng: Ta dùng W-kế đo cơng suất pha cộng lại (hình 3-16) Hình 3-16 Hình 3-17 P = PA + PB + PC Đối với mạch pha dây (khơng có dây trung tính) ta dùng W-kế mắc dây theo sơ đồ hình 3-17 Trong sơ đồ W-kế có điện áp dây U AC dòng điện IA , W-kế có điện áp dây UBC dòng điện IB Cơng suất tức thời qua W-kế là: p1 + p2 = uACiA + uBCiB Vì: Nên: uAC = uA - uC uBC = uB - uC - (iA + iB) = iC p1 +p2 = uAiA + uBiB + uCiC = pA + pB + pC Cơng suất tức thời qua W-kế cơng suất tức thời pha Vậy cơng suất tác dụng pha cơng suất tác dụng qua W-kế: P = P + P2 Phương pháp W-kế dùng cho mạch pha dây, đối xứng khơng đối xứng, cần ý rằng, mắc dây cực tính hình vẽ, W-kế có kim quay ngược, ta phải đổi chiều cuộn dây dòng điện (hoặc cuộn điện áp) W- kế lấy giá trị P âm Ví dụ kim W-kế quay ngược thì: P = P + P2 Giáo trình Mạch điện – MH 08 Trường CĐN Quốc tế Vabis HongLam Giáo trình Mạch điện – MH 08 Khoa Điện – Điện lạnh [...]... + 510 30’) V § 2.2: GIẢI MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU KHÔNG PHÂN NHÁNH 2.2.1 Giải mạch R,L,C: a) Giải mạch R: (Mạch thuần điện trở) Đònh nghóa: Là mạch điện có thành phần điện trở rất lớn, còn các thành phần điện cảm, điện dung rất bé có thể bỏ qua Trong thực tế mạch điện bóng đèn, bếp điện, tủ sấy v.v… Được coi là mạch điện thuần trở + Quan hệ dòng điện và điện áp Giáo trình Mạch điện – MH 08 x Trường CĐN... Đònh nghóa: - Là mạch điện có thành phần điện cảm rất lớn, còn các thành phần điện trở, điện dung rất bé có thể bỏ qua Giáo trình Mạch điện – MH 08 Trường CĐN Quốc tế Vabis HongLam Khoa Điện – Điện lạnh - Trong thực tế, mạch điện MBA không tải, mạch điện cuộn kháng trong hộp số quạt trần có thể xem là mạch điện thuần cảm + Quan hệ dòng điện và điện áp i Đặt vào hai đầu mạch thuần cảm điện áp xoay chiều... đoạn mạch Nếu đặt vào hai đầu đoạn mạch AB một hiệu điện thế U, có dòng điện I qua đoạn mạch (Hình 2 – 1) A A R I B U Hình 2 - 1 Giáo trình Mạch điện – MH 08 Trường CĐN Quốc tế Vabis HongLam Khoa Điện – Điện lạnh I= U R Đònh luật: Cường độ dòng điện qua đoạn mạch tỉ lệ thuận với hiệu điện thế (điện áp) giữa hai đầu đoạn mạch và tỉ lệ nghòch với điện trở của đoạn mạch đó b) Đònh luật Ôm cho toàn mạch. .. 106VAr c) Mạch điện xoay chiều thuần điện dung : Đònh nghóa : Là mạch điện có thành phần điện dung rất lớn còn các thành phần R, L rất nhỏ có thể bỏ qua Thực tế dây cáp dẫn điện, tụ điện có thể xem là mạch thuần điện dung + Quan hệ dòng điện và điện áp Đặt điện áp xoay chiều u = Umsinωt vào hai đầu tụ điện (Hình 2 -12) u = uc , điện tích trên tụ : i q = C.uc = C.u Xuất hiện dòng điện chạy qua mạch: i=... năng lượng của điện dung: 2 Q = U.I = I XC = U2 (VAr) XC 2.2.2 Mạch điện xoay chiều có R – L – C nối tiếp Giáo trình Mạch điện – MH 08 Trường CĐN Quốc tế Vabis HongLam Khoa Điện – Điện lạnh a) Quan hệ dòng điện và điện áp Đặt điện áp xoay chiều vào mạch R-L–C nối tiếp (Hình 2–14.a), dòng điện qua mạch i = Imsinωt gây ra những điện áp uR,uL,uC trên các phần tử R – L – C + Điện áp rơi trên điện trở R: uR... (V) 1.4.2 Công suất và điện năng trong mạch một chiều a) Công của dòng điện Khi đặt một hiệu điện thế U vào hai đầu đoạn mạch AB, trong mạch có dòng điện I qua (Hình 2 – 3) R A A B I U Giáo trình Mạch điện – MH 08 Trường CĐN Quốc tế Vabis HongLam Khoa Điện – Điện lạnh Hình 2 - 3 Cơng của dòng điện là cơng của lực dịch chuyển các điện tích trong mạch Công làm dòch chuyễn lượng điện tích q từ A đến B... cho việc giải mạch điện dễ dàng hơn b) Phương pháp : Mạch điện ghép song song và nối tiếp các điện trở (hình 2.6a) gọi là mắc hỗn hợp bài toán giải mạch điện một nguồn có các điện trở mắc hỗn hợp gồm các bước sau: - Bước 1: Đưa mạch điện phân nhánh về mạch điện không phân nhánh bằng cách thay các nhánh song song bằng một nhánh có điện trở tương đương (hình 2.6b) - Bước 2: Giáo trình Mạch điện – MH 08... Xét mạch điện như hình vẽ(Hình 2 – 2) Gồm một nguồn điện có sức điện động E và nội trở r 0, cung cấp cho tải Rt qua một đường dây có điện trở là Rd Rd Hình 2 – 2 + E _ có dòng điện I trong Khi mạch điện kín sẽ mạch và gây sụt áp (điện áp rơi) trên các I Rt n mạch, ta có: phần tử của mạch p dụng đònh luật Ôm cho từng đoạ - Điện áp đặt vào phụ tải: rU = I.Rt o - Điện áp đặt vào đường dây: Ud = I.Rd - Điện. .. Phương pháp xếp chồng dòng điện? b/ Phương pháp E R dòng điện nhánh? 2 1 R3 R2 E1 Giáo trình Mạch điện – MH 08 Trường CĐN Quốc tế Vabis HongLam Giáo trình Mạch điện – MH 08 Khoa Điện – Điện lạnh Trường CĐN Quốc tế Vabis HongLam Chương 2: Khoa Điện – Điện lạnh DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU HÌNH SIN § 2.1: KHÁI NIỆM VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU HÌNH SIN Trong kỹ thuật và đời sống, dòng điện xoay chiều được dùng rộng... lượng điện tích dòch chuyển (C) - I là cường độ dòng điện trong đoạn mạch (A) - U là hiệu điện thế giữa 2 đầu đoạn mạch (V) - t là thời gian dòng điện có trong đoạn mạch( s) Vậy: Công của dòng điện sinh ra trong đoạn mạch bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch với cường độ dòng điện và thời gian dòng điện qua đoạn mạch Đơn vò: J(Jun) hoặc Cal(Calo) 1J = 0,24 Cal b) Công suất của dòng điện