MH 09 cơ sở kỹ THUẬT điện HOÀN THIỆN 5 4 13

1 BỘ LAO ĐỘNG - THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TỔNG CỤC DẠY NGHỀ GIÁO TRÌNH Tên mơn học: Cơ sở kỹ thuật điện NGHỀ: KỸ THUẬT MÁY LẠNH VÀ ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG NGHỀ Ban hành kèm theo Quyết định số:120 /QĐ – TCDN Ngày 25 tháng 02 năm 2013 Tổng cục trưởng Tổng cục dạy nghề Hà Nội, Năm 2013 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Cùng với công đổi công nghiệp hóa đại hóa đất nước, kỹ thuật lạnh phát triển mạnh mẽ Việt Nam Tủ lạnh, máy lạnh thương nghiệp, cơng nghiệp, điều hịa nhiệt độ trở nên quen thuộc đời sống sản xuất Các hệ thống máy lạnh điều hòa khơng khí phục vụ đời sống sản xuất như: chế biến, bảo quản thực phẩm, bia, rượu, in ấn, điện tử, thông tin, y tế, thể dục thể thao, du lịch phát huy tác dụng thúc đẩy mạnh mẽ kinh tế, đời sống lên Cùng với phát triển kỹ thuật lạnh, việc đào tạo phát triển đội ngũ kỹ thuật viên lành nghề Đảng, Nhà nước, Nhà trường công dân quan tâm sâu sắc để làm chủ máy móc, trang thiết bị nghề Được quan tâm sâu sắc Đảng, Nhà nước đặc biệt Cơ quan chuyên môn Tổng cục dạy nghề - Bộ lao động, Thương binh Xã hội giáo trình nghề Kỹ thuật máy lạnh điều hịa khơng khí biên soạn sở Chương trình dạy nghề áp dụng cho trường đạt chuẩn quốc gia nghề Nghề Kỹ thuật máy lạnh điều hịa khơng khí chun ngành ngành điện Cơ sở kỹ thuật điện môn học sở chương trình đào tạo trình độ Trung cấp nghề Cao đẳng nghề Kỹ thuật máy lạnh điều hịa khơng khí Việc học tập tốt mơn học giúp học sinh, sinh viên có điều kiện để tiếp thu nội dung kiến thức, kỹ chuyên môn phần điện nghề Giáo trình mơn học gồm chương với thời lượng 45 tiết Giáo trình đề cập tới kiến thức nhất, để học sinh sinh viên hiểu tượng điện, từ xảy phần tử mạch điện giải toán phạm vi nghề mạch điện Mặc dù cố gắng, thời gian kiến thức hạn chế nên giáo trình khơng thể tránh khỏi sai sót Nhóm tác giả mong góp ý đồng nghiệp Xin trân trọng cám ơn! Hà Nội, ngày 15 tháng năm 2013 Tham gia biên soạn Chủ biên: Kỹ sư Bạch Tuyết Vân MỤC LỤC ĐỀ MỤC Lời giới thiệu Mục lục Chương trình mơn học Cơ sở kỹ thuật điện Chương 1: Mạch điện chiều Khái niệm dòng chiều: 1.1 Định nghĩa dòng điện – Chiều dòng điện 1.2 Bản chất dịng điện mơi trường 1.3 Cường độ dịng điện 1.4 Mật độ dòng điện 1.5 Điện trở vật dẫn 1.6 Điều kiện trì dịng điện lâu dài Các phần tử mạch điện: 2.1 Định nghĩa mạch điện 2.2 Các phần tử mạch điện 2.3 Kết cấu mạch điện Cách ghép nguồn chiều: 3.1 Đấu nối tiếp nguồn điện thành 3.2 Đấu song song nguồn điện thành 3.3 Đấu hỗn hợp nguồn điện Các định luật mạch điện: 4.1 Định luật Ôm 4.2 Định luật Kiếc khốp Công công suất: 5.1 Công dịng điện 5.2 Cơng suất dịng điện Phương pháp dòng điện nhánh: Phương pháp điện hai nút: Phương pháp biến đổi tương đương Chương 2: Từ trường Khái niệm từ trường 1.1 Từ trường nam châm vĩnh cửu 1.2 Từ trường dòng điện 1.3 Chiều từ trường số dây dẫn mang dòng điện TRANG 10 10 10 10 11 12 13 14 14 14 14 15 16 16 17 18 19 19 21 24 24 25 27 29 31 43 43 43 44 44 Các đại lượng từ 2.1 Sức từ động (lực từ hoá) 2.2 Cường độ từ trường 2.3 Cường độ từ cảm 2.4 Hệ số từ thẩm 2.5 Từ thông Lực điện từ 3.1 Lực tác dụng từ lên dây dẫn có dịng điện 3.2 Lực tác dụng dây dẫn song song có dòng điện Từ trường số dạng dây dẫn có dịng điện 4.1 Từ trường dịng điện dây dẫn thẳng 4.2 Từ trường cuộn dây hình xuyến Vật liệu sắt từ 5.1 Khái niệm 5.2 Từ tính sắt từ 5.3 Chu trình từ hoá sắt từ Chương 3: Cảm ứng điện từ Hiện tượng cảm ứng điện từ: 1.1 Định luật cảm ứng điện từ 1.2 Sức điện động cảm ứng vịng dây có từ thơng biến thiên 1.3 Sức điện động cảm ứng dây dẫn thẳng chuyển động cắt từ trường 1.4 Sức điện động cảm ứng cuộn dây Nguyên tắc biến thành điện 2.1 Nguyên tắc 2.2 Thực tế Nguyên tắc biến điện thành 3.1 Nguyên tắc 3.2 Thực tế Hiện tượng tự cảm, hỗ cảm 4.1 Hệ số tự cảm 4.2 Sức điện động tự cảm 4.3 Hệ số hỗ cảm 4.4 Sức điện động hỗ cảm 4.5 Ứng dụng Dịng điện Phu (xoáy) 5.1 Hiện tượng 5.2 Ý nghĩa 46 46 47 48 48 50 50 51 51 53 55 56 56 56 57 63 63 63 63 64 66 67 67 68 69 69 71 71 71 72 73 73 74 74 74 75 5.3 Hiệu ứng mặt Chương 4: Mạch điện xoay chiều hình sin pha Khái niệm dịng hình sin: 1.1 Định nghĩa 1.2 Nguyên lý tạo sức điện động xoay chiều hình sin Các thơng số đặc trưng cho đại lượng hình sin: Giá trị hiệu dụng dịng hình sin: 3.1 Định nghĩa 3.2 Cách tính theo biên độ Biểu thị lượng hình sin đồ thị véc tơ: Mạch hình sin trở: 5.1 Quan hệ dịng - áp 5.2 Cơng suất Mạch hình sin cảm: 6.1 Quan hệ dòng - áp 6.2 Cơng suất Mạch hình sin dung: 7.1 Quan hệ dịng - áp 7.2 Cơng suất Mạch R - L - C mắc nối tiếp: 8.1 Quan hệ dòng áp 8.2 Cộng hưởng điện áp 8.3 Các loại cơng suất dịng điện hình sin 8.4 Hệ số công suất 8.4 Bài tập áp dụng Chương 5: Mạch điện xoay chiều pha Khái niệm mạch điện hình sin pha: 1.1 Định nghĩa 1.2 Nguyên lý máy phát điện pha 1.3 Biểu thức sức điện động 3pha 1.4 Đồ thị thời gian đồ thị véc tơ Các lượng "Dây - Pha" mạch pha: 2.1 Cách nối mạch điện pha 2.2 Các định nghĩa Cách nối dây máy phát điện 3pha hình (Y): 3.1 Cách nối 3.2 Quan hệ lượng Dây - Pha Cách nối dây máy phát điện pha hình tam giác (∆): 76 80 80 80 80 82 83 83 84 85 88 89 90 90 90 92 93 93 94 95 95 98 99 100 100 106 106 106 106 107 107 107 107 108 108 108 109 109 4.1 Cách nối 4.2 Quan hệ lượng Dây - Pha Phụ tải nối (Y): 5.1 Mạch pha có dây trung tính có trở kháng khơng đáng kể 5.2 Mạch pha đấu đối xứng Phụ tải cân nối tam giác (∆): Từ trường quay pha - Từ trường đập mạch: 7.1 Từ trường quay pha 7.2 Từ trường đập mạch Tài liệu tham khảo 110 110 111 111 111 113 113 114 116 120 TÊN MÔN HỌC: CƠ SỞ KỸ THUẬT ĐIỆN Mã mơn học: MH 09 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học: Là môn học sở cung cấp cho học sinh, sinh viên kiến thức điện để tiếp thu nội dung kiến thức chuyên môn phần điện môn học chuyên môn chun ngành Kỹ thuật máy lạnh điều hịa khơng khí; Mơn học giảng dạy học kỳ I khóa học với mơn Vẽ kỹ thuật, Cơ kỹ thuật… Cơ sở kỹ thuật điện môn học sở chương trình đào tạo trình độ Trung cấp nghề Cao đẳng nghề Kỹ thuật máy lạnh điều hịa khơng khí Việc học tập tốt mơn học giúp học sinh, sinh viên có điều kiện để tiếp thu nội dung kiến thức, kỹ chuyên môn phần điện nghề Mục tiêu mơn học: Trình bày kiến thức mạch điện chiều, xoay chiều Phân tích từ trường dịng xoay chiều pha, pha, làm tảng để tiếp thu kiến thức chuyên môn phần điện chuyên ngành Kỹ thuật máy lạnh điều hồ khơng khí ; Rèn luyện tư logic mạch điện, nắm phương pháp giải mạch điện đơn giản Nội dung môn học: Thời gian TT Tên chương, mục Tổng số Lý thuyết Thực hành Bài tập I Mạch điện chiều Khái niệm dòng chiều Các phần tử mạch điện Cách ghép nguồn chiều Cách ghép phụ tải chiều Các định luật mạch điện Cơng cơng suất Phương pháp dịng điện nhánh Kiểm tra* (LT TH) Phương pháp điện hai nút Phương pháp biến đổi tương đương Kiểm tra II Từ trường Khái niệm từ trường Các đại lượng từ Lực điện từ Từ trường số dạng dây dẫn có dịng điện Vật liệu sắt từ Mạch từ Kiểm tra III Cảm ứng điện từ Hiện tượng cảm ứng điện từ Nguyên tắc biến thành điện Nguyên tắc biến điện thành Hiện tượng tự cảm Hiện tượng hỗ cảm Dịng điện Phu (xốy) Kiểm tra IV Mạch điện xoay chiều hình sin pha Khái niệm dịng điện hình sin Các thơng số đặc trưng cho đại lượng hình sin Giá trị hiệu dụng dịng hình sin Biểu thị lượng hình sin đồ thị véc tơ Mạch hình sin trở Mạch hình sin điện cảm Mạch hình sin điện dung Mạch điện R- L- C nối tiếp Công suất hệ số công suất V Mạch điện xoay chiều hình sin pha Khái niệm mạch điện hình sin 12 10 pha - Hệ thống điện xoay chiều 3pha Các đại lượng Dây - Pha mạch điện pha Cách nối dây MFĐ pha hình (Y) Cách nối dây MFĐ pha hình tam giác (∆) Phụ tải nối sao, phụ tải cân nối Phụ tải cân nối tam giác Từ trường đập mạch - Từ trường quay Kiểm tra Cộng 45 25 15 107 14 Vẽ tam giác vuông điện áp, công suất, tổng trở Nêu đơn vị đại lượng tam giác II BÀI TẬP: Hãy làm tập sau vào tập: Biểu thức s.đ.đ hình sin có dạng e = 220√2.sin ( ωt + π/4 )V f = 50Hz Hãy xác định: a Biên độ, trị số hiệu dụng, tốc độ góc, chu kì lượng hình sin b Trị số tức thời lượng hình sin thời điểm t1 = 0(s),t2 = 0,01 (s) c Biểu diễn lượng hình sin đồ thị véc tơ Mạch điện có R = 7Ω, nối tiếp với L = 0,08H C = 150 µF, đặt vào điện áp U = 220V, f = 50Hz Vẽ mạch điện, tìm dịng điện mạch, thành phần tam giác điện áp, tam giác công suất, vẽ đồ thị véc tơ Biểu thức trị tức thời dòng điện điện áp nhánh i = 10√2 sin(ωt – 150) u = 200√2 sin(ωt + 25 0) Hãy xác định Imax, Umax, I, U, Ψi, Ψu, φ Đây nhánh có tính chất gì? Một tải có R = 6Ω, XL= 8Ω a Tính hệ số cơng suất tải Người ta đấu tải vào nguồn U = 120V b Tính cơng suất P, Q tải Để nâng cosφ mạch điện lên Tính dung lượng QC tụ mắc song song với tải Tính C tụ cho biết tần số nguồn điện f = 50Hz * Yêu cầu đánh giá kết học tập: Mục tiêu Nội dung Điểm - Trả lời đầy đủ câu hỏi phần I; Kiến thức - Kiểm tra chi tiết phần trả lời câu hỏi câu hỏi 14 câu - Làm đầy đủ tập giao phần II; Kỹ - Kiểm tra chi tiết tập; - Nộp tập hạn (1 tuần nhà), tập Thái độ nghiêm túc, Tổng 10 * Hướng dẫn trả lời câu hỏi gợi ý giải tập: I HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI CÁC CÂU HỎI: - Dựa vào phần lý thuyết học trả lời đầy đủ tất các câu hỏi Bài tập dài: trình bày sẽ, logic, nộp hạn cho Giáo viên thay cho điểm kiểm tra tiết lớp theo yêu cầu đánh giá kết học tập 108 II ĐÁP SỐ PHẦN BÀI TẬP: Biểu thức s.đ.đ hình sin có dạng e = 220√2.sin ( ωt + π/4 )V f = 50Hz Hãy xác định: a 220√2V; 220V; 100П; 0,02s; b 220V; 220√2V; c Biểu diễn lượng hình sin đồ thị véc tơ: I = 44A, Ψ= 530 10’ Imax = 10√2A, Umax = 200√2V, I = 10A, U = 200V, Ψ i = -150, Ψu = 250, φ = 400, nhánh có tính cảm(RL) cosφ = 0,6; P = 864W, Q= 1152VAr, Qc = - 1152VAr, C = 2,547.10-4 F 109 CHƯƠNG 5: MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU HÌNH SIN BA PHA Mã chương: MH09 – 05 Giới thiệu: Dòng điện ba pha ứng dụng nhiều sản xuất đặc tính ưu việt tạo từ trường quay để làm nguồn động lực cho động điện Vậy việc sản xuất, kết nối phụ tải mạch điện tốn giải chương Mục tiêu: Trình bày phân tích hình thành hệ thống dịng điện ba pha, cách nối mạch ba pha quan hệ đại lượng điện áp, dòng điện mạch ba pha nối sao, nối tam giác; Giải thích ý nghĩa dịng điện ba pha ứng dụng thực tế; Rèn luyện khả tư trừu tượng tượng cụ thể hệ thống điện xoay chiều pha, ứng dụng thực tế Nội dung chính: KHÁI NIỆM VỀ MẠCH ĐIỆN HÌNH SIN BA PHA: * Mục tiêu: Trình bày phân tích hình thành hệ thống dòng điện ba pha 1.1 Định nghĩa: Hệ thống mạch điện ba pha tập hợp ba mạch điện pha nối với tạo thành hệ thống lượng chung, s.đ.đ mạch có dạng hình sin, tần số, lệch pha phần ba chu kỳ - Mỗi mạch điện thành phần hệ thống ba pha gọi pha - S.đ.đ pha gọi s.đ.đ pha - Hệ ba pha có s.đ.đ pha có biên độ gọi hệ ba pha đối xứng hay cân - Hệ s.đ.đ ba pha máy phát điện ba pha tạo 1.2 Nguyên lý máy phát điện ba pha: a Cấu tạo: Gồm phần sau (hình 5.1) Hình 5.1 110 - Phần ứng: Là dây quấn ba pha gồm ba cuộn dây giống đặt rãnh lõi thép stato, lệch không gian 1200, gọi cuộn dây pha Đầu cuộn dây ký hiệu chữ A, B, C Cuối cuộn dây ký hiệu X, Y, Z - Phần cảm: cực từ đặt rôto Mặt cực từ chế tạo cho từ thơng phân bố dọc khe hở khơng khí rơto stato biến đổi theo quy luật hình sin Trên cực từ có cuộn dây kích từ để luyện từ cho phần cảm a Nguyên lý làm việc: Khi rôto quay từ thông phần cảm cắt qua cuộn dây pha cảm ứng cuộn dây s.đ.đ Các cuộn dây đặt lệch phần ba vòng tròn nên s.đ.đ cảm ứng lệch phần ba chu kỳ cuộn dây có cấu tạo giống hệt nên s.đ.đ chúng đối xứng (hình 5.2) 1.3 Biểu thức s.đ.đ ba pha: Nếu coi góc pha đầu pha A ψa = biểu thức s.đ.đ pha là: ea = Emsin ωt eb = Emsin( ωt – 1200 ) = Emsin( ωt – 2π/3 ) ec = Emsin( ωt – 2400 ) = Emsin( ωt – 4π/3 ) 1.4 Đồ thị thời gian đồ thị véc tơ: Từ biểu thức s.đ.đ ba pha ta có đồ thị thời gian đồ thị véc tơ hình 5.2 Hình 5.2 ĐỊNH NGHĨA CÁC LƯỢNG DÂY - PHA TRONG MẠCH BA PHA: * Mục tiêu: Trình bày phân tích cách nối mạch ba pha, khái niệm dây, pha 2.1 Cách nối mạch điện ba pha: 111 - Để lượng ba pha từ máy phát đến nơi tiêu thụ ta nối riêng rẽ pha tạo thành hệ ba pha sáu dây (hình 5.3) - Thực tế đặc điểm hệ ba pha, ta thay hệ ba pha sáu dây bốn dây hay ba dây, tiết kiệm dây dẫn Hình 5.3 2.2 Các định nghĩa: Hình 5.4a a Điện áp pha: Ký hiệu uf, điện áp hai đầu cuộn dây pha, điện áp dây pha với dây trung tính, ta có: ufA = ϕA - ϕX = ϕA - ϕ0 = uA ufB = ϕB - ϕY = ϕB - ϕ0 = uB ufC = ϕC - ϕZ = ϕC - ϕ0 = uC b Điện áp dây: Ký hiệu ud, điện áp hai đầu dây pha, ta có: uAB = ϕA - ϕB uBC = ϕB - ϕC uCA = ϕC - ϕA c Dòng điện pha: Là dòng điện cuộn dây pha, ký hiệu iP d Dòng điện dây: Là dòng điện dây dẫn nối với điểm đầu A, B, C, ký hiệu id e Dịng điện trung tính: Các điểm cuối ba cuộn dây X, Y, Z nối với tạo thành điểm chung gọi điểm trung tính hay điểm không, ký hiệu Dây dẫn nối với điểm gọi dây trung tính Dịng điện dây trung tính gọi dịng điện trung tính, ký hiệu i0 112 Hình 5.4 NỐI CUỘN DÂY MÁY PHÁT ĐIỆN THÀNH HÌNH SAO: * Mục tiêu: Trình bày phân tích cách nối mạch ba pha quan hệ đại lượng điện áp, dòng điện mạch máy phát điện ba pha nối 3.1 Cách nối: - Nối ba điểm cuối với tạo thành điểm chung gọi điểm trung tính hay điểm khơng - Ba đầu A, B, C nối với dây dẫn đưa đến hộ tiêu thụ, gọi dây pha 3.2 Quan hệ lượng dây – pha: * Dòng điện: Ta thấy dòng điện cuộn pha i f đồng thời dòng điện dây dẫn (id), nghĩa dòng điện pha dòng điện dây ifA = idA; ifB = idB; ifC = idC * Điện áp: Ta có điện áp dây: uAB = ϕA - ϕB = ( ϕA - ϕ0 ) - ( ϕB - ϕ0 ) = uA – uB Tương tự ta có: uBC = uB – uC; uCA = uC – uA Ta vẽ đồ thị véc tơ hình 5.4b Từ đồ thị véc tơ ta thấy: + Về góc pha: điện áp dây vượt trước điện áp pha tương ứng góc 300 113 + Về trị số: xét tam giác vng OAM có mơt góc nhọn 30 nên nửa tam giác đều, ta có: OM = OA U 3 ⇒ d =U f ⇒ U d = 3U f 2 Nghĩa hệ ba pha đấu đối xứng, điện áp dây vượt trước điện áp pha 300 có trị số ba lần điện áp dây NỐI CUỘN DÂY MÁY PHÁT ĐIỆN HÌNH TAM GIÁC: * Mục tiêu: Trình bày phân tích cách nối mạch ba pha quan hệ đại lượng điện áp, dòng điện mạch máy phát điện ba pha nối tam giác Cách nối: Nối đầu cuối cuộn pha A với đầu đầu cuộn pha B, cuối cuộn pha B với đầu cuộn pha C, cuối cuộn pha C với đầu cuộn pha A Ba điểm nút lấy thành ba pha Như vậy, cách đấu tạo thành tam giác kín, khơng có điểm trung tính, ba điểm lấy ngồi thành ba pha A, B, C ( hình 5.5a) Hình 5.5 S.đ.đ tổng mạch vòng: e = e A + eB + eC Nếu s.đ.đ ba pha đối xứng thì: e = eA + eB + eC = Emsinωt + Emsin( ωt – 1200 ) + Emsin( ωt – 2400 ) = Hay theo đồ thị véc tơ: E = EA + EB + EC = (hình 5.5b) Như s.đ.đ ba cuộn dây đối xứng s.đ.đ tổng mạch vịng tam giác khơng, khơng có dịng điện chạy quẩn mạch vịng Vì cho phép đấu cuộn dây máy phát hình tam giác 114 Nếu s.đ.đ ba pha khơng đối xứng s.đ.đ tổng vịng tam giác khác khơng, có dịng điện lớn chạy mạch tổng trở ba cuộn dây nhỏ, gây nguy hiểm cho cuộn dây PHỤ TẢI BA PHA NỐI HÌNH SAO: * Mục tiêu: Trình bày phân tích cách nối mạch ba pha quan hệ đại lượng điện áp, dòng điện mạch ba pha nối 5.1 Mạch ba pha có dây trung tính có trở kháng khơng đáng kể: Giả sử ta có tải ba pha tổng trở Z A, ZB, ZC đấu hình sao, nguồn cung cấp đấu hình 5.6 Hình 5.6 - Điện áp đặt vào pha phụ tải điện áp pha điện áp pha nguồn: UA = U’A; UB = U’B; UC = U’C - Dòng điện chạy dây pha là: IA, IB, IC, dòng điện chạy dây trung tính IN, áp dụng định luật Ơm cho pha ta có: IA = UA / ZA ; IB = UB / ZB ; IC = UC / ZC Áp dụng định luật Kiếchốp cho điểm trung tính ta có (Trị số tức thời): iN = i A + i B + i C Nghĩa dịng điện chạy dây trung tính tổng dòng điện ba pha Nếu dòng điện ba pha đối xứng dịng điện dây trung tính khơng Thực tế dịng điện ba pha gần đối xứng nên dịng điện dây trung tính bé nên tiết diện dây trung tính thường nhỏ tiết diện dây pha - Công suất tác dụng pha: PA = UAIAcosϕA ; PB = UBIBcosϕB; PC = UCICcosϕC - Công suất phản kháng pha: QA = UAIAsinϕA ; QB = UBIBsinϕB; QC = UCICsinϕC; 115 - Công suất biểu kiến pha: SA= √P2A + Q2A ; SB= √P2B + Q2B; SC= √P2C + Q2C - Công suất chung ba pha tổng công suất ba pha : P3p = PA + PB + PC ; Q3p = QA + QB + QC ; S3p = SA + SB + SC 5.2 Mạch ba pha đấu đối xứng: Khi s.đ.đ.nguồn đối xứng tải ba pha đối xứng (Z A = ZB = ZC) dòng điện ba pha đối xứng: iA= Imsinωt; iB = Imsin( ωt – 1200 ); iC = Imsin( ωt – 2400 ); Dịng điện dây trung tính không (Dạng tức thời): iN = i A + i B + i C = Như trường hợp dây trung tính khơng cần thiết bỏ (hình 5.7) Việc tính tốn mạch ba pha đối xứng tính từ pha suy pha lại Điện áp dây pha: Uf = Ud / √3; Uf Uf Hình 5.7 Dịng điện dây dòng điện pha: Id = I f = Uf Z = Ud 3Z Góc lệch pha ϕ dòng điện điện áp: tgϕ = x/r ; cosϕ = r/z ; sinϕ = x/z ; Công suất tác dụng, phản kháng biểu kiến pha: Pf = UfIf cosϕf ; Qf = UfIf sinϕf ; Sf = UfIf Công suất chung ba pha công suất pha nhân ba * Ví dụ 5.1: 116 Ba cuộn dây giống nhau, cuộn có r = 8Ω, x = 6Ω nối vào nguồn điện ba pha đối xứng có Ud = 220V Tính dịng điện Ip , Id , P3p , Q3p , S3p , cosϕ ba cuộn dây nối hình Giải: Tổng trở pha phụ tải là: Z p = rp2 + x 2p = + = 10Ω Up = Ud = cos ϕ = 220 = 127V r = = 0,8 Z 10 Điện áp đặt lên pha phụ tải là: Id = I p = U d U p 127 = = = 12,7 A Zd Zp 10 P3 p = 3U p I p cos ϕ = 3U d I d cos ϕ = 3.220.12,7.0,8 = 3871W Q3 p = 3U p I p sin ϕ = 3U d I d x = 3.220.12,7 = 2920VAr z 10 S p = 3U p I p = 3U d I d = 3.220.12,7 = 4839,2VA TẢI BA PHA NỐI TAM GIÁC ĐỐI XỨNG: * Mục tiêu: Trình bày phân tích cách nối mạch ba pha quan hệ đại lượng điện áp, dòng điện mạch ba pha nối tam giác cân Nếu điện áp đặt vào ba pha đối xứng tải ba pha giống Z AB = ZBC = ZCA dịng điện tải ba pha đối xứng Ta có đồ thị véc tơ vẽ hình 5.8 Từ đồ thị ta thấy: Dòng điện dây chậm sau dòng điện pha tương ứng góc 300 trị số là: I d = I f cos 30 = I f = 3I f 117 Hình 5.8 Việc tính mạch điện ba pha đấu tam giác đối xứng ta tính pha suy kết pha lại Điện áp pha: Uf = Ud Dòng điện pha: If = Uf / Z Công suất tác dụng ba pha: P3p = 3UfIfcosϕ = √3 UdIdcosϕ, với góc ϕ góc lệch pha dịng điện điện áp pha Cơng suất phản kháng ba pha: Q3p = 3UfIfsinϕ = √3 UdIdsinϕ Công suất biểu kiến ba pha: S3p = 3UfIf = √3 UdId * Ví dụ 5.2: Giả thiết ví dụ 5.1 với ba cuộn dây nối tam giác Giải: Do ba cuộn dây nối tam giác nên Up = Ud = 220V Dòng điện chạy qua cuộn dây dòng điện pha: Ip = Up Zp = 220 = 22 A 10 I d = 3I p = 3.22 = 38,1A Q3 p = 3U p I p sin ϕ = 3U d I d sin ϕ = 3.220.38,1.0,6 = 8710VAr P = 3U I cos ϕ = 3U I d cos ϕ = 3.220.38,1.0,8 = 11616W S 3p P= 3U p IPp p= 3U d I d = 3d.220 38,1 = 14517,6VA TỪ TRƯỜNG QUAY BA PHA – TỪ TRƯỜNG ĐẬP MẠCH: * Mục tiêu: Giải thích ý nghĩa dịng điện pha, ba pha ứng dụng thực tế; 118 Rèn luyện khả tư trừu tượng tượng cụ thể hệ thống điện xoay chiều pha, pha ứng dụng thực tế 7.1 Từ trường quay ba pha: Một ưu điểm hệ thống điện ba pha tạo từ trường quay Xét dây quấn ba pha (hình 5.9) gồm: - Ba cuộn dây pha AX, BY, CZ đặt rãnh thép stato, lệch khơng gian góc 1200 - Đưa vào ba cuộn dây dòng điện ba pha lệch thời gian phần ba chu kỳ hay 1200 Hình 5.9 Xét từ thơng tổng hợp ba dây quấn (hình 5.10): 119 Hình 5.10 + Tại thời điểm t = 0: iA = 0; i B = −iC = − I m sin 120 = − I m 3 ; iC = I m ; 2 Dòng iB âm, nên chiều từ Y đến B, dòng i C dương nên chiều ngược lại từ C đến Z, từ trường tổng hợp nằm theo phương từ A đến X + Tại thời điểm t = T/6: i C = 0; iAdương nên có chiều từ A đến X, i B âm nên có chiều từ Y đến B Từ trường tổng hợp có phương từ Z đến C Như từ trương tổng hợp dịch khỏi vị trí trước phần sáu vịng trịn + Tương tự ta xét tiếp thời điểm t = T/3; T/2; 2T/3; 5T/6; i T, ta thấy từ trường tổng hợp liên tục quay hướng cịn trị số khơng đổi Khi dịng điện biến thiên hết chu kỳ từ trường tổng hợp quay vịng trịn Tóm lại: dịng điện ba pha lệch thời gian phần bat chu kỳ, chạy ba cuộn dây đặt lệch phần ba vịng trịn thìt t1 Đồ thị hình sin pha Đồ thị hình sin pha 120 từ trường tổng hợp chúng từ trường quay, có cường độ khơng đổi quay trịn khơng gian 7.2 từ trường đập mạch: Xét động pha có cuộn dây làm việc, ta quy ước : - Dịng điện có giá trị dương  vào đầu đầu cuộn dây ( + ); đầu cuối cuộn dây ( ) - Dịng điện có giá trị âm  vào đầu cuối cuộn dây ( + ); đầu đầu cuộn dây ( ) + Xét thời điểm t1: dòng điện mang giá trị (+) Dòng điện vào đầu cuộn dây A (+) X (.) Áp dụng quy tắc vặn nút chai  xác định chiều từ trường + Xét thời điểm t : dòng điện đổi chiều, vào X (+) A (.)  ta xác định chiều từ trường - Nhận xét : + Từ trường tổng khơng thay đổi phương (có phương thẳng đứng) có chiều trị số thay đổi Vì gọi từ trường đập mạch + Từ trường đập mạch không sinh mô men quay Nếu động pha có cuộn dây khơng tự mở máy * Câu hỏi tập: I CÂU HỎI: Nêu định nghĩa hệ thống ba pha, nguyên lý máy phát điện ba pha Viết biểu thức, vẽ đồ thị véc tơ đồ thị thời gian hệ s.đ.đ ba pha Nêu định nghĩa lượng dây – pha mạch ba pha Nối cuộn dây máy phát điện thành hình sao: - Cách nối nào? - Vẽ mạch điện - Quan hệ đại lượng dây, pha - Ứng dụng cách nối 121 Nối cuộn dây máy phát điện thành hình tam giác: - Cách nối nào? - Vẽ mạch điện - Đặc điểm cách nối Mạch ba pha nối có dây trung tính trở kháng không đáng kể: - Vẽ mạch điện - Viết biểu thức trị số hiệu dụng điện áp pha, điện áp dây, dòng điện pha, dòng điện dây, dòng điện dây trung tính - Viết biểu thức trị số hiệu dụng thành phần công suất pha, ba pha Mạch ba pha nối đối xứng: - Vẽ mạch điện - Viết biểu thức trị số hiệu dụng điện áp pha, điện áp dây, dòng điện pha, dòng điện dây - Viết biểu thức trị số hiệu dụng thành phần công suất pha, ba pha Tải ba pha đấu tam giác đối xứng: - Vẽ mạch điện - Viết biểu thức trị số hiệu dụng điện áp pha, điện áp dây, dòng điện pha, dòng điện dây - Viết biểu thức trị số hiệu dụng thành phần công suất pha, ba pha Để tạo từ trường quay ba pha cuộn dây phải nào? Trình bày rõ chế tạo từ trường quay ba pha II BÀI TẬP: Động ba pha đấu tam giác, đặt vào điện áp ba pha đối xứng, U = 220V(điện áp dây) tiêu thụ công suất P = 5,28 kW với cosϕ = 0,8 - Vẽ mạch điện - Xác định dòng điện pha dòng điện dây Một nguồn điện ba pha nối sao, Upn = 120V cung cấp điện cho tải nối có dây trung tính Tải có điện trở pha R p = 180Ω Tính Ud, Id, Ip, I0, P mạch ba pha Nguồn điện áp ba pha đối xứng, U d = 120V cung cấp cho phụ tải chiếu sáng ba pha đấu tam giác có: RAB = 10Ω, RBC = RCA= 20Ω - Vẽ mạch điện ... (xốy) 5. 1 Hiện tượng 5. 2 Ý nghĩa 46 46 47 48 48 50 50 51 51 53 55 56 56 56 57 63 63 63 63 64 66 67 67 68 69 69 71 71 71 72 73 73 74 74 74 75 5.3 Hiệu ứng mặt ngồi Chương 4: Mạch điện xoay chiều hình... cửu 1.2 Từ trường dòng điện 1.3 Chiều từ trường số dây dẫn mang dòng điện TRANG 10 10 10 10 11 12 13 14 14 14 14 15 16 16 17 18 19 19 21 24 24 25 27 29 31 43 43 43 44 44 Các đại lượng từ 2.1... 12)( 44 + 36) = = 16Ω R + R B + R5 + R D + 12 + 44 + 36 Dịng điện qua mạch là: I= E 4, 4 = = 0,2 A RCO + R A 16 + Dòng điện qua mạch R4 , R5 là: I4 = I × R5 + R D 44 + 36 = 0,2 × = 0,16 A R4 +