. Khái niệm chung. Ngày nay, điện năng sử dụng trong công nghiệp thường dưới dạng dòng điện sin ba pha. Động cơ điện ba pha có cấu tạo đơn giản và đặc tính tốt hơn động cơ một pha, việc truyền tải điện năng bằng mạch điện ba pha tiết kiệm được dây dẫn hơn việc truyền tải điện năng bằng dòng điện một pha. Mạch điện ba pha bao gồm nguồn điện ba pha, đường dây truyền tải và các phụ tải ba pha. Để tạo ra nguồn điện ba pha, ta dùng máy phát điện đồng bộ ba pha(hình 41). Cấu tạo của máy phát điện đồng bộ gồm: Phần tĩnh (còn gọi là stato) gồm lõi thép có xẻ rãnh, trong các rãnh đặt ba dây quấn AX, BY, CZ có cùng số vòng dây và lệch nhau một góc 2π3 trong không gian. Mỗi dây quấn được gọi là một pha. Dây quấn AX gọi là pha A, dây quấn BY gọi là pha B, dây quấn CZ là pha C. Phần quay (còn gọi là rôto) là nam châm điện N – S (hình 41). Nguyên lý làm việc như sau: khi quay rôto, từ trường sẽ lần lượt quét các dây quấn stato, và cảm ứng vào dây quấn stato các sức điện động sin cùng biên độ, cùng tần số và lệch nhau một góc 2π3. Nếu chọn pha đầu của sức điện động eA của dây quấn AX bằng không thì biểu thức tức thời sức điện động ba pha là: Sức điện động pha A: (41a) Sức điện động pha B: (41b) Sức điện động pha C: (41c)
Chương 4: Mạch Điện Ba Pha CHƯƠNG IV MẠCH ĐIỆN BA PHA 4.1 Khái niệm chung Ngày nay, điện sử dụng cơng nghiệp thường dạng dòng điện sin ba pha Động điện ba pha có cấu tạo đơn giản đặc tính tốt động pha, việc truyền tải điện mạch điện ba pha tiết kiệm dây dẫn việc truyền tải điện dòng điện pha Mạch điện ba pha bao gồm nguồn điện ba pha, đường dây truyền tải phụ tải ba pha Để tạo nguồn điện ba pha, ta dùng máy phát điện đồng ba pha(hình 4-1) Cấu tạo máy phát điện đồng gồm: Phần tĩnh (còn gọi stato) gồm lõi thép có xẻ rãnh, rãnh đặt ba dây quấn AX, BY, CZ có số vòng dây lệch góc 2π/3 khơng gian Mỗi dây quấn gọi pha Dây quấn AX gọi pha A, dây quấn BY gọi pha B, dây quấn CZ pha C Phần quay (còn gọi rơto) nam châm điện N – S (hình 4-1) Nguyên lý làm việc sau: quay rôto, từ trường quét dây quấn stato, cảm ứng vào dây quấn stato sức điện động sin biên độ, tần số lệch góc 2π/3 Nếu chọn pha đầu sức điện động eA dây quấn AX khơng biểu thức tức thời sức điện động ba pha là: Sức điện động pha A: eA E sin t (4-1a) Sức điện động pha B: � 2 � eB E sin � t � � � (4-1b) Sức điện động pha C: � 2 � eC E sin � t � � � Giáo trình: Lý Thuyết Mạch Điện (4-1c) Trang 52 Chương 4: Mạch Điện Ba Pha Đồ thị eA, eB eC hình 4-2 Hoặc biểu diễn số phức: E&A Ee j j E&B Ee j E&C Ee (4-2a) 2 2 �1 3� E� j � (4-2b) �2 � � � �1 3� E� j � (4-2c) � � �2 � Đồ thị vectơ hình 4-3 Nguồn điện gồm ba sức điện động sin biên độ, tần số, lệch pha 2π/3 gọi nguồn ba pha đối xứng Đối với nguồn đối xứng ta có: eA + eB + eC = hay E&A E&B E&C (4-3a) (4-3b) Nếu dây quấn AX, BY, CZ nguồn điện nối riêng rẽ với tải có tổng trở pha ZA, ZB, ZC, ta có hệ thống ba pha gồm ba mạch pha khơng liên hệ (hình 44) Mỗi mạch điện gọi pha mạch điện ba pha Sức điện động, điện áp, dòng điện pha nguồn (tải) gọi sức điện động pha ký hiệu Ep, điện áp pha ký hiệu Up, dòng điện pha kí hiệu Ip Mạch điện ba pha gồm nguồn, tải đường dây đối xứng gọi mạch điện ba pha đối xứng Nếu không thoả mãn điều kiện nêu gọi mạch ba pha bất đối xứng Giáo trình: Lý Thuyết Mạch Điện Trang 53 Chương 4: Mạch Điện Ba Pha Thường ba pha nguồn nối kết với nhau, ba pha tải nối với có đường dây ba pha nối nguồn với tải, dẫn điện từ nguồn đến tải Dòng điện chạy đường dây pha từ nguồn đến tải gọi dòng điện dây, ký hiệu Id, điện áp đường dây pha gọi điện áp dây, ký hiệu U d Mạch ba pha thường ghép nối theo kiểu: hình (Y) hình tam giác (∆) 4.2 Cách nối hình 4.2.1 Cách nối Để nối hình ta nối ba điểm cuối pha với tạo thành điểm trung tính Đối với nguồn, ba điểm cuối X, Y, Z nối với thành điểm trung tình N nguồn Đối với tải, ba điểm cuối X ' , Y ' , Z ' nối với tạo thành trung tính tải O Sơ đồ mạch ba pha mạch nối dây (hình 4-5a; khơng dây trung tính) dây (hình 4-5b; có dây trung tính) Ngoài người ta thường biểu diễn kiểu ghép theo hình 4-6a,b 4.2.2 Các quan hệ đại lượng dây pha cách nối hình đối xứng Các đại lượng dây pha ký hiệu hình 4-6b 4.2.2.1 Quan hệ dòng điện dây pha: Căn vào mạch điện ta thấy quan hệ dòng điện dây I d dòng điện pha Ip sau: Id = Ip Giáo trình: Lý Thuyết Mạch Điện (4-4) Trang 54 Chương 4: Mạch Điện Ba Pha 4.2.2.2 Quan hệ điện áp điện áp pha: Từ hình 4-4b ta thấy điện áp dây UAB (giữa pha A pha B), UBC (giữa pha B pha C), UCA ( pha C pha A) quan hệ điện áp pha UA, UB, UC sau: U&AB U&AN U&NB U&AN U&BN U&A U&B (4-5) Tương tự: U&BC U&B U&C (4-6) U&CA U&C U&A (4-7) Từ đồ thị vectơ điện áp (hình 4-7) ta thấy: Về trị số, điện áp dây (U d) điện áp pha (Up) U d 3U p lần (4-8) Nếu áp pha biểu diễn dạng: U&AN U pm sin(t ) U&BN U pm sin(t 1200 ) U&CN U pm sin(t 2400 ) Ta có: U&AB U pm sin(t ) U pm sin(t 120 ) 2U pm cos(t 600 ) sin 600 3U pm sin(t 300 ) U dm sin(t 300 ) Tương tự cho điện áp lại: U&BC U dm sin(t 900 ) U&CA U dm sin(t 1200 ) Về pha, điện áp dây UAB, UBC, UCA lệch pha góc 2π/3 vượt trước điện áp tương ứng góc 300 Ví dụ: UAB vượt trước UA góc 300 U&AB 3U&A�300 Giáo trình: Lý Thuyết Mạch Điện (4-9) Trang 55 Chương 4: Mạch Điện Ba Pha Trên thực tế, hệ thống mạng điện dân dụng dây có điện áp pha 220V Điện áp dây (giữa pha) U d 3.220 380V Để mô tả hệ thống người ta thường viết 380/220V Điều có nghĩa điện áp dây 380V điện áp pha 220V Tính chất đặc biệt hệ thống ba pha đối xứng tổng dòng hay áp đối xứng, lệch góc 1200, thời điểm khơng Ta có: � 3� U&A U&B U&C U&A � j j � � 2 2 � � � (4-10) 4.3 Cách nối hình tam giác 4.3.1 Cách nối: Muốn nối hình tam giác ta lấy đầu pha nối với cuối pha Ví dụ nguồn: A nối với Z; B nối với X; C nối với Y (hình 4-8a) tượng tự tải (hình 4-8b) 4.3.2 Các quan hệ đại lượng dây pha cách nối hình tam giác đối xứng Các đại lượng dây pha ký hiệu hình 4-9 Căn vào mạch ta thấy: Ud=Up Áp dụng định luật Kirhhoff đỉnh ta có quan hệ dòng điện dây pha Tại đỉnh A’: I&A I&AB I&CA Giáo trình: Lý Thuyết Mạch Điện (4-11) Trang 56 Chương 4: Mạch Điện Ba Pha Tại đỉnh B’: I&B I&BC I&AB (4-12) Tại đỉnh C’: I&C I&CA I&BC (4-13) Đồ thị vectơ dòng điện dây I&A ; I&B ; I&C dòng điện pha I&AB ; I&CA ; I&BC vẽ hình 4-10 Từ đồ thị ta xét tam giác OEF: 3.OE Vậy trị số dòng điện dây I&A (Id) lớn gấp OF 2.OE.cos 300 2.OE lần dòng điện pha I&AB (Ip) Vậy ta có qua hệ: Id = IP (4-14) Về pha, dòng điện dây I&A ; I&B ; I&C lệch pha góc 2π/3 (120 0) chậm sau dòng điện pha tương ứng góc 300 ( I&A chậm sau I&AB góc 300) & I m �300 (thứ tự thuận) Ví dụ: Nếu I&A I m �0 I AB Giáo trình: Lý Thuyết Mạch Điện (4-15) Trang 57 Chương 4: Mạch Điện Ba Pha 4.4 Công suất mạch điện ba pha 4.4.1 Công suất tác dụng Công suất tác dụng P (đơn vị Watt, ký hiệu W), 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: P = PA + PB + PC (4-16) = UAIAcosφA + UBIBcosφB + UCICcosφC Khi mạch ba pha đối xứng: Điện áp pha hiệu dụng: UA = UB = UC = UP Dòng điện pha hiệu dụng: IA = IB = IC = IP cosφA = cosφB = cosφC =cosφ Ta có: P = 3UPIPcosφ Hoặc (4-16a) P 3RP I P2 (4-16b) Trong đó: RP – điện trở pha Thay đại lượng pha đại lượng dây: Đối với cách nối sao: IP = Id; U P Ud Đối với cách nối tam giác: IP Id ; UP = Ud Ta có cơng suất tác dụng ba pha viết theo đại lượng dây, áp dụng cho trường hợp hình tam giác đối xứng: P 3U d I d cos (4-17) Trong đó: φ: góc lệch pha điện áp pha dòng điện pha 4.4.2 Công suất phản kháng Công suất phản kháng Q (đơn vị Var) ba pha là: Q = QA + QB + QC (4-18) = UAIAsinφA + UBIBsinφB + UCICsinφC Khi đối xứng ta có: Q = 3UPIPsinφC Hoặc Q X P I P2 (4-18a) (4-18b) Q 3U d I d sin Giáo trình: Lý Thuyết Mạch Điện Trang 58 Chương 4: Mạch Điện Ba Pha 4.4.3 Công suất biểu kiến công suất phức Công suất phức hệ thống ba pha tổng công suất phức pha: S S A S B SC ( PA jQA ) ( PB jQB ) ( PC jQC ) ( PA PB PC ) j (QA QB QC ) Với môđun: S P Q Công suất biểu kiến pha: S A PA2 QA2 ; S B PB2 QB2 ; SC PC2 QC2 Công suất biểu kiến hệ thống mạch ba pha: S P2 Q2 ( PA PB PC ) (QA QB QC ) Công suất biểu hệ thống ba pha đối xứng: S 3U P I P 3U d I d (4-19) Hệ số công suất hệ thống ba pha: cos P P S 3U d I d P P2 Q2 Để hiệu chỉnh hệ số công suất người ta dùng tụ điện ba pha, gồm điện dung C nối tam giác hình 4.5 Đo công suất mạch điện ba pha 4.5.1 Đo công suất mạch ba pha đối xứng Mạch ba pha đối xứng có cơng suất pha, ta cần đo cơng suất pha (hình 4-12) Công suất ba pha là: P=3PP = 3P1 Giáo trình: Lý Thuyết Mạch Điện (4-20) Trang 59 Chương 4: Mạch Điện Ba Pha P1 – số oát mét (wattmeter) pha 4.5.2 Đo công suất mạch ba pha không đối xứng Để đo công suất mạch ba pha bốn dây không đối xứng ta dùng ba ốtmét để đo cơng suất pha (hình 4-13) Cơng suất ba pha là: P = PA + PB + PC ( 4-21) Với mạch ba pha ba dây không đối xứng dùng hai ốtmét nối dây theo sơ đồ hình 4-14 Trong sơ đồ này, ốtmét thứ có điện áp dây U AC dòng điện IA, ốtmét thứ hai có điện áp dây U BC dòng điện IB Trị số tức thời số hai oátmét: p1 + p2 (sơ đồ 4-14) công suất ba pha Thật vậy: p p1 p2 u AC iA u BC iB (4-22) Mặc khác u AC u A uC ; u BC uB uC Ta biết iA iB iC � iC iA iB Thế vào phương trình (4-22) ta có: p (u A uC )iA (uB uC )iB u AiA u BiB uC (iA iB ) u AiA uB iB uC iC Vậy trị trung bình hai ốtmét là: P = P1 + P2 = PA + PB + PC Giáo trình: Lý Thuyết Mạch Điện (4-22a) Trang 60 Chương 4: Mạch Điện Ba Pha Sơ đồ hình 4-14 áp dụng đo công suất cho mạch pha, dây đối xứng bất đối xứng 4.5.3 Đo công xuất phản kháng mạch ba pha đối xứng r r Trong sơ đồ hình 4-15a , ốt mét U BC I A r r r Xét đồ thị hình 4-15b, giả thiết I A chậm sau U A góc φ, góc lệch pha I A r U BC 900 - φ, số oátmét là: P1 U d I d cos(900 ) 3U P I P sin Qbapha � Qbapha 3P1 (Var ) Vì sơ đồ đo cơng suất phản kháng mạch ba pha đối xứng 4.6 Cách giải mạch điện ba pha đối xứng Đối với mạch ba pha đối xứng, dòng điện (điện áp) pha có trị số lệch pha góc 2π/3 Vì mạch đối xứng ta tách pha để giải 4.6.1 Nguồn nối đối xứng Đây trường hợp thường gặp Dây ON gọi dây trung tính (hình 4-6b hình 4-6a) Đối với mạch đối xứng ta ln có quan hệ: & & & I& I A I B IC Giáo trình: Lý Thuyết Mạch Điện Trang 61 Chương 4: Mạch Điện Ba Pha Vì dây trung tính khơng có tác dụng, bỏ dây trung tính Điện điểm trung tính tải đối xứng luôn trùng với điện trung tính nguồn đối xứng 4.6.2 Giải mạch điện ba pha tải nối hình đối xứng 4.6.2.1 Khi khơng xét tổng trở đường dây (hình 4-16a) Điện áp đặt lên pha tải là: UP Ud Tổng trở pha tải: Z P RP2 X P2 Trong đó: RP, XP – điện trở, điện kháng pha tải Ud – điện áp dây mạch điện ba pha Dòng điện pha tải: IP UP UP ZP RP2 X P2 X P Góc lệch pha φ điện áp pha dòng điện pha là: arctg R P Vì tải nối hình nên dòng điện dây dòng điện pha: Id = IP Đồ thị vectơ hình 4-16b 4.6.2.2 Khi có xét tổng trở đường dây pha Cách tính tốn tương tự, phải gộp tổng trở đường dây với tổng trở pha tính dòng điện pha dây: Id IP Ud ( Rd RP ) ( X d X P )2 Giáo trình: Lý Thuyết Mạch Điện Trang 62 Chương 4: Mạch Điện Ba Pha Trong đó: Zd = Rd + jXd; Rd, Xd – điện trở, điện kháng đường dây (hình 4-17) 4.6.3 Giải mạch điện ba pha tải nối tam giác đối xứng 4.6.3.1 Khi không xét tổng trở đường dây Điện áp pha tải điện áp dây (hình 4-18): UP = U d Dòng điện pha tải là: IP UP ZP Ud RP2 X P2 X P Góc lệch pha φ điện áp pha dòng điện pha là: arctg R P Dòng điện dây: I d 3I P 4.6.3.2 Khi có xét tổng trở đường dây Trên hình 6-19, ta biến đổi tương đương tam giác đối xứng thành hình đối xứng sau: Tổng trở pha lúc nối tam giác: Z RP jX P Biến đổi hình tam giác sang hình sao: ZY Z RP X j P 3 Sau giải xét Dòng điện dây là: Id Ud 2 R � � X � � �Rd P � �X d P � � � � � Dòng điện pha tải nối tam giác: I P Giáo trình: Lý Thuyết Mạch Điện Id Trang 63 Chương 4: Mạch Điện Ba Pha Ví dụ 4-1: Mạch điện pha (hình 4-20a) cung cấp nguồn pha đối xứng thứ tự thuận, biết áp pha hiệu dụng UA=100∠00(V), Zd = j50Ω; Z1 = Zn = 100; Z2 = 300Ω a Xác định giá trị IA, IB, IC b Xác định số dụng cụ đo A∑ A0 c Tìm cơng suất P tiêu thụ tải pha Z1 Z2 suy công suất tổng P∑ ba pha Nhận xét thấy tải mạch có phần dạng tam giác, ta biến đổi dạng hình sau: Từ hình 4-20b, ta có mạch ba pha nguồn đối xứng, tải đối xứng ta giải cho mạch pha A với sơ đồ mạch hình 4-20c hình 4-20d, bỏ Z n, dòng qua Zn khơng Ta dễ dàng tìm dòng điện: 100�00 & IA 2� 450 ( A) 50 j 50 I&A1 I&A1 � 450 ( A) Từ I& suy ra: A I&B 2� 1650 ( A) I& 2�750 ( A) C Số đồng hồ A 2A Số đồng hồ A0 0A (vì mạch ba pha nguồn đối xứng tải đối xứng) �2� PZ 100 � �2 � � 50(W ) � � �2� PZ 100 � �2 � � 50(W ) � � Giáo trình: Lý Thuyết Mạch Điện Trang 64 Chương 4: Mạch Điện Ba Pha Cơng suất tác dụng tồn mạch P = 3(50+50) = 300(W) 4.7 Cách giải mạch ba pha không đối xứng Khi tải không đối xứng ZA ≠ ZB ≠ ZC nguồn không đối xứng (hình 4-21) dòng điện điện áp pha bất đối xứng Ta phân biệt hai trường hợp: Tải pha khơng có liên hệ hỗ cảm với Tải pha có hỗ cảm với Đối với tải khơng có hỗ cảm ta coi mạch ba pha không đối xứng mạch phức tạp gồm nhiều nguồn sức điện động giải theo phương pháp trình bày chương III Đối với tải có hỗ cảm ta phải phân tích tốn khơng đối xứng thành tốn đối xứng 4.7.1 Tải nối hình sao, có tổng trở ZO dây trung tính (hình 4-21) Để giải mạch điện trên, ta nên dùng phương pháp điện áp hai đỉnh (thế đỉnh) Ta có điện áp hai điểm trung tính O N (điểm trung tính nguồn) U ON U AYA U BYB U C YC YA YB YC Y0 (4-24) 1 Trong đó: YA Z ; YB Z ; YC Z ; Y0 Z A B C Là tổng dẫn phức pha tải dây trung tính Trường hợp nguồn đối xứng thì: UA = UPe-j0; UB = UPe-j120, UC = UPej120 Thay vào cơng thức (4-24) ta có: U ON U P YA YB e j120 YC e j120 YA YB YC Y0 (4-25) Sau tính UON theo cơng thức (4-25) ta tính điện áp pha tải: U’A = UA - UON U’B = UB - UON Giáo trình: Lý Thuyết Mạch Điện Trang 65 Chương 4: Mạch Điện Ba Pha U’C = UC - UON Và dòng điện: IA YA' Y' U A' YA ; I B B U B' YB ; ZA ZB IC YC' Y' ' U C' YC ; I ON ON U ON YON I O I A I B I C ZC Z ON Ví dụ 4-2: Cho nguồn ba pha đối xứng thứ tự thuận với nguồn hiệu dụng phức E&A 220�00 (V ) , phụ tải pha cho hình 4-22a Xác định dòng điện pha công suất biểu kiến nguồn Dùng phương pháp đỉnh, chọn đỉnh φ điện hai điểm trung tính nguồn trung tính tải hình 4-22b Ta có phương trình sau: �1 1 � 220�00 220� 120 220�120 � � 100 j100 j100 � 100 j100 j100 � 220�00 220� 210 220�2100 220(1 3)�0 (V ) Dùng phương trình K2 cho pha A ta có: E&A I&A100 220�00 220(1 3)�00 I&A 2, 3�00 ( A) 100 Tương tự cho pha B C ta được: 220� 1200 220(1 3) �0 & IB 1,1 � ( j (3 3) � ( A) � � j100 220�1200 220(1 3)�00 I&B 1,1 � ( j (3 3) � ( A) � � j100 0 & &* � PA 838(W ) ; QA 0(Var ) S% A E A I A 220�0 2, 3�0 838(VA) ; & &* � S% ( j (3 3) � B EB I B (220� 120 ).1,1 � � 302,5 j 302,5(VA) ; � PB 302,5(W ) ; QB 302,5(Var ) Giáo trình: Lý Thuyết Mạch Điện Trang 66 Chương 4: Mạch Điện Ba Pha & &* S% 1200 ).1,1 � ( j (3 3) � C EC I C (220� � � 302,5 j302,5(VA) ; � PC 302,5(W ) ; QC 302,5(Var ) % % % P 1443(W ) ; Q 0(Var ) S% S A S B SC 1443(VA) , 4.7.2 Tải nối hình sao, có tổng trở ZO Zd dây trung tính dây dẫn pha Phương pháp tính tốn trên, lúc tổng trở pha phải gồm tổng trở dây dẫn Zd 4.7.3 Khi tổng trở dây trung tính ZO = Điểm trung tính tải O trùng với điểm trung tính nguồn N điện áp pha tải điện áp pha tương ứng với nguồn Rõ ràng nhờ có dây trung tính điện áp ba pha tải đối xứng Tính dòng điện pha, ta áp dụng định luật Ohm cho pha: U&C U& U& I&A A ; I&B B ; I& C ZA ZB ZC 4.7.4 Khi dây trung tính đứt khơng có dây trung tính (Z0 = ∞, Y0 = 0) Điện áp UON lớn, điện áp pha tải khác điện áp pha nguồn nhiều gây nên điện áp pha Ví dụ: giả thiết có tải ba pha không đối xứng: Pha A tụ điện điện dung, tổng dẫn phức pha A là: YA jb jX A Hai pha B C hai bóng đèn có tổng dẫn: YB YC g R Nguồn điện ba pha đối xứng, điện áp pha U p (hình 4-25) Tính điện áp đặt lên bóng đèn Giáo trình: Lý Thuyết Mạch Điện Trang 67 Chương 4: Mạch Điện Ba Pha Hình 4-25 Tải ba pha hình Y khơng đối xứng Dùng phương pháp đỉnh Vì điện áp nguồn đối xứng, theo công thức (4-25): Đồ thị vectơ điện áp pha tải vẽ hình 4-25b Ta nhận thấy điện áp đặt lên bóng đèn pha B lớn điện áp đặt lên bóng đèn pha C, bóng đèn pha B sáng bóng đèn pha C Ta dùng thiết bị để làm dụng cụ đo thứ tự pha Muốn biết thứ tự pha hệ thống đó, đem thứ tự pha nối vào hệ thống điện áp Nếu gọi pha nối vào nhánh điện dung pha A nối vào bóng đèn sáng rõ pha B pha nối vào bóng đèn tối pha C 4.7.5 Cách giải mạch điện ba pha tải nối hình tam giác khơng đối xứng Giáo trình: Lý Thuyết Mạch Điện Trang 68 Chương 4: Mạch Điện Ba Pha Trường hợp tải không đối xứng nối hình tam giác, nguồn điện có điện áp dây UAB, UBC, UCA (hình 4-25) Nếu khơng xét tổng trở dây dẫn pha, điện áp đặt lên pha tải điện áp dây nguồn, ta tính dòng điện pha tải Áp dụng định luật Kiếchốp đỉnh ta có dòng điện dây Nếu trường hợp có xét tổng trở dây dẫn pha ta nên biến đổi tương đương tải nối tam giác thành hình 4.8 Phương pháp thành phần đối xứng 4.8.1 Khái niệm Trong nhiều trường hợp ta phải giải tích mạch điện ba pha không đối xứng, cụ thể là: Mạch điện có sức điện động nguồn ba pha đối xứng tải khơng đối xứng, đó, dòng điện dây ba pha không đối xứng điện áp tải không đối xứng Mạch điện có điện áp nguồn ba pha khơng đối xứng nên dòng điện ba pha điện áp ba pha tải không đối xứng Các dạng cố đứt pha, ngắn mạch hai pha hay pha trạng thái không đối xứng Việc giải mạch điện không đối xứng phương pháp xét nói chung phức tạp khơng tiện lợi Do đó, phương pháp thành phần đối xứng đưa để giải mạch ba pha không đối xứng, đặc biệt trường hợp có hỗ cảm pha Nội dung phương pháp thành phần đối xứng là: 1) Phân tích hệ ba pha (sức điện động, điện áp hay dòng điện) khơng đối xứng thành thành phần đối xứng; Giáo trình: Lý Thuyết Mạch Điện Trang 69 Chương 4: Mạch Điện Ba Pha 2) Giải mạch điện thành phần đối xứng tác động riêng rẽ; 3) Dùng phương pháp xếp chồng kết quả, ta đáp số tốn khơng đối xứng 4.8.2 Phân tích hệ thống ba pha khơng đối xứng thành thành phần đối xứng a Định nghĩa: hệ ba pha A, B, C (dòng điện, điện áp, sức điện động v.v…) gọi đối xứng nếu: Chúng có mơđun nhau: A = B = C Góc lệch pha pha Có ba kiểu tạo thành hệ đối xứng (hình 4-28) Hệ đối xứng thứ thuận (hình 4-28a) xếp theo trình tự A1, B1, C1… j0 j120 A1e j120 ; C&1 A&1e j120 A1e j120 Nếu coi A&1 A1e A1 thì: B&1 A&1e (4-26) Hệ đối xứng thứ thụ nghịch ( hình 4-28b) xếp theo trình tự A2, B2, C2 j120 j120 Đặt A&2 A2 thì: B&2 A1e ; C&1 A2 e (4-27) Như vậy, hệ thứ tự nghịch có thứ tự ngược so với hệ thứ tự thuận Hệ đối xứng thứ tự khơng (hình 4-28c) ba pha có mơđun góc lệch pha pha không, tức là: A&0 B&0 C&0 b Hệ số pha: Định nghĩa: hệ số pha (còn gọi toán tử pha) ký hiệu a, số phức có dạng: b e j120 j 2 (4-29) Tính chất Nhân số phức với toán tử pha làm tăng acgumen số phức lên 120 aZ aze j e j120 ze j ze j ( 120 Giáo trình: Lý Thuyết Mạch Điện ) Trang 70 Chương 4: Mạch Điện Ba Pha Như vậy, nhân vectơ a tức quay vectơ 120 0, độ dài vectơ khơng đổi Các luỹ thừa toán tử pha: a0 = 1; a1 a j 0 0 3 ; a e j120 e j120 e j 240 e j120 j 2 a e j 360 a ; a a a 1.a a (4-31) 4.8.3 Các bước phương pháp thành phần đối xứng a Phân tích nguồn ba pha không đối xứng thành thành phần đối xứng thứ tự thuận U&1 , thứ tự nghịch U&2 thứ tự không U&0 b Xác định trở kháng thứ tự thuận Z 1, thứ tự nghịch Z2, thứ tự không tương ứng với tải Nếu phụ tải ba pha phụ tải tĩnh (khơng có hỗ cảm pha) trở kháng phụ tải không đổi thành phần đối xứng nguồn Nếu phụ tải ba pha đối xứng có hỗ cảm pha (Gọi phụ tải động) Z1 ≠ Z2 ≠ Z0 c Thành phần sơ đồ đối xứng thứ tự thuận, nghịch khơng cho pha A để tính: & & & & I&A1 I& ; I A I ; I A I (Sơ đồ hình 4-30) Trong đó, sơ đồ thứ tự khơng dòng dây trung tính 3I0, nên Z0 nối tiếp 3ZN Còn sơ đồ thứ tự thuận, nghịch dòng điện dây trung tính khơng nên khơng có ZN d Sau xác định I1; I2 I0 xếp chồng kết dòng áp Theo cơng thức (4-37a,b,c) Giáo trình: Lý Thuyết Mạch Điện Trang 71 ... nguồn điện nối riêng rẽ với tải có tổng trở pha ZA, ZB, ZC, ta có hệ thống ba pha gồm ba mạch pha không liên hệ (hình 44) Mỗi mạch điện gọi pha mạch điện ba pha Sức điện động, điện áp, dòng điện pha. .. Chương 4: Mạch Điện Ba Pha 4.2.2.2 Quan hệ điện áp điện áp pha: Từ hình 4-4b ta thấy điện áp dây UAB (giữa pha A pha B), UBC (giữa pha B pha C), UCA ( pha C pha A) quan hệ điện áp pha UA, UB,... kiện nêu gọi mạch ba pha bất đối xứng Giáo trình: Lý Thuyết Mạch Điện Trang 53 Chương 4: Mạch Điện Ba Pha Thường ba pha nguồn nối kết với nhau, ba pha tải nối với có đường dây ba pha nối nguồn