Công suất phản kháng, công suất hư kháng,công suất ảo Q khái niệm ngành kĩ thuật điện dùng để phần công suất điện chuyển ngược nguồn cung cấp lượng chu kỳ tích lũy lượng thành phần cảm kháng dung kháng, tạo lệch pha hiệu điện u(t) dòng điện i(t) Khi u(t), i(t) biến đổi theo đồ thị hàm sin dụng u(t), i(t); φ pha lệch u(t), i(t) , với U, I: giá trị hiệu Công suất hư kháng Q phần ảo công suất biểu kiến S, S = P + iQ Đơn vị đo Q var (volt amperes reactive), kvar = 1000 var Với dòng điện chiều, trạng thái cân bằng: tụ điện có mơ hình hai song song cách điện, tương đương đoạn mạch hở, có trở kháng hay điện trở vơ lớn cuộn cảm có mơ hình cuộn dây có điện trở khơng đáng kể, tương đương với dây dẫn điện điện trở có trở kháng giá trị điện trở, số thực Khái niệm trở kháng tổng quát có ý nghĩa với mạch điện chứa tụ điện, cuộn cảm, điện trở, nghiên cứu trạng thái chuyển tiếp, lúc đóng mạch điện, hay ngắt nguồn điện [sửa] Điện trở Điện trở sẻ kháng lại dòng điện Kháng trở ZR = R [sửa] Tụ điện Tụ điện có tính chất kháng trở vô lớn ZC = RC + jXC = RC + 1/[jωC] = RC + 1/[j(0)C] = RC + ∞ [sửa] Cuộn dây Cuộn dây có tính chất điện trở với điện kháng ZL = RL ZL = RL + XL Vì Điện Trở không phụ thuộc vào tần số XL = [sửa] Dòng điện chiều Với dòng điện chiều, trạng thái cân bằng: tụ điện có mơ hình hai song song cách điện, tương đương đoạn mạch hở, có trở kháng hay điện trở vơ lớn cuộn cảm có mơ hình cuộn dây có điện trở khơng đáng kể, tương đương với dây dẫn điện điện trở có trở kháng giá trị điện trở, số thực Khái niệm trở kháng tổng quát có ý nghĩa với mạch điện chứa tụ điện, cuộn cảm, điện trở, nghiên cứu trạng thái chuyển tiếp, lúc đóng mạch điện, hay ngắt nguồn điện [sửa] Điện trở Điện trở sẻ kháng lại dòng điện Kháng trở ZR = R [sửa] Tụ điện Tụ điện có tính chất kháng trở vơ lớn ZC = RC + jXC = RC + 1/[jωC] = RC + 1/[j(0)C] = RC + ∞ [sửa] Cuộn dây Cuộn dây có tính chất điện trở với điện kháng ZL = RL ZL = RL + XL Vì Điện Trở khơng phụ thuộc vào tần số XL = [sửa] Dòng điện xoay chiều Khi đặt hiệu điện hàm điều hòa theo thời gian, tổng hàm điều hòa: tụ điện làm dòng bị trễ pha π/2 so với hiệu điện cuộn cảm làm dòng bị nhanh pha π/2 so với hiệu điện điện trở khơng thay đổi pha dòng điện [sửa] Điện Trở Điện trở sẻ kháng lại dòng điện Kháng trở ZR = R [sửa] Cuộn Dây 1) Trở Kháng cuộn dây định nghỉa tổng Điện Kháng Với Điện Ứng Cuộn dây ZL = RL + XL o RL : Điện Kháng cuộn dây o XL : Điện Ứng cuộn dây XL = jωL ω = 2πf = 2π / T j= L : điện cảm(Inductance) cuộn dây 2) Điện cuộn dây tổng điện điện kháng với điện điện ứng cuộn dây VL = VRL + VXL o điện điện ứng cuộn dây dẩn trước điện điện kháng góc 90ο 3) Cuộn dây có tần số cảm ứng, tần số Điện kháng Điện ứng, tần số R/L thời gian đạt đến tần số L/R [sửa] Tụ Điện 1) Trở Kháng Tụ điện định nghỉa tổng Điện Kháng Với Điện Ứng Tụ Điện ZC = RC + XC o RC : Điện Kháng Tụ điện o XC : Điện Ứng (Reactance) Tụ điện XC = / jωC ω = 2πf = 2π / T j= C : điện dung (Capacitance) tụ điện 2) Điện tụ điện sẻ tổng điện điện kháng với điện điện ứng tụ điện VC = VRC + VXC o điện điện ứng tụ điện,VXC, sau điện điện kháng tụ điện,VRC, góc 90ο 3) Tụ điện có tần số cảm ứng, tần số Điện kháng Điện ứng, tần số 1/CR thời gian đạt đến tần số CR Trở kháng tổng cộng mạch điện tính giống với mạch điện chiều, số phức Một cách tổng quát, thường số phức: Z=R+jX Với X phần ảo trở kháng, gọi điện kháng, có giá trị phụ thuộc vào tần số hiệu điện thế; R phần thực trở kháng, gọi trở kháng Giới thiệu Công suất định nghĩa phần lượng chuyển qua bề mặt đơn vị thời gian Đối với mạch điện chiều, công suất, lượng mà mạch điện thực chuyển đổi qua đường dây điện đơn vị thời gian, tính bằng: P=UI Với: P công suất U hiệu điện I cường độ dòng điện Trong mạch điện xoay chiều, thành phần tích lũy lượng cuộn cảm tụ điện tạo lệch pha dòng điện so với hiệu điện Có thể biểu diễn mặt tốn học hiệu điện dòng điện số phức để thể pha đại lượng cho điện xoay chiều Lúc công suất biểu diễn qua số phức, kết phép nhân hai số phức hiệu điện dòng điện Giá trị tuyệt đối cơng suất phức công suất biểu kiến Phần thực công suất phức gọi cơng suất thực Nó cơng suất tính trung bình theo tồn chu kỳ dòng điện xoay chiều, tạo chuyển giao thực lượng theo hướng Phần ảo công suất phức gọi cơng suất phản kháng; công suất chuyển ngược nguồn cung cấp lượng chu kỳ tích lũy lượng thành phần cảm kháng dung kháng [sửa] Dòng lượng Trong biểu đồ, P cơng suất thực, Q công suất phản kháng, độ dài S công suất biểu kiến Nhận thức quan hệ ba thành phần vấn đề cốt lõi nhận thức chung công nghệ điện xoay chiều Quan hệ toán học thành phần tổng vectơ thông thường biểu diễn dạng số phức S = P + iQ Ở i đơn vị số ảo, bậc hai -1 Giả sử coi ta có mạch điện xoay chiều bao gồm nguồn phụ tải tổng qt hóa, dòng điện hiệu đện có dạng hình sin Nếu phụ tải điện trở túy hay hai phân cực theo hai chiều cân bằng, chiều dòng lượng khơng bị thay đổi có cơng suất thực qua Nếu phụ tải cảm kháng hay dung kháng túy hiệu điện dòng điện lệch pha 90 độ (đối với dung kháng dòng điện nhanh pha hiệu điện cảm kháng dòng điện chậm pha so với hiệu điện thế) khơng có lượng thực qua Nguồn lượng chuyển tới, chuyển lui biết công suất phản kháng Nếu cảm kháng (dơn giản cuộn cảm) dung kháng (đơn giản tụ điện) mắc song song dòng điện sinh cảm kháng dung kháng lệch pha 180 độ chúng phần triệt tiêu lẫn bổ sung cho Trong thực tế, phần lớn phụ tải có cảm kháng hay dung kháng hai phần cơng suất thực công suất phản kháng phải truyền tới phụ tải [sửa] Hệ số công suất Tỷ số công suất thực công suất biểu kiến mạch gọi hệ số cơng suất Khi dòng xoay chiều có dạng hình sin lý tưởng, hệ số cơng suất cơsin góc lệch pha dòng điện hiệu điện dòng xoay chiều Do thực tế người ta hay ghi hệ số cơng suất " cos φ" lý Hệ số công suất hiệu điện cường độ dòng điện pha, dòng điện nhanh chậm pha so với hiệu điện 90 độ Hệ số công suất phải nêu rõ nhanh hay chậm pha Đối với hai hệ thống truyền tải điện với công suất thực, hệ thống có hệ số cơng suất thấp có dòng điện xoay chiều lớn lý lượng quay trả lại nguồn lớn Dòng điện lớn hệ thống thực tiễn tạo nhiều thất thoát làm giảm hiệu truyền tải điện Tương tự, đoạn mạch có hệ số cơng suất thấp có cơng suất biểu kiến cao nhiều thất lượng với công suất thực truyền tải Đoạn mạch có dung kháng sinh cơng suất phản kháng với dòng điện nhanh pha hiệu điện góc 90 độ, đoạn mạch có cảm kháng sinh cơng suất phản kháng với dòng điện chậm pha hiệu điện góc 90 độ Kết điều thành phần cảm kháng dung kháng có xu hướng triệt tiêu lẫn Theo quy ước, dung kháng coi sinh cơng suất phản kháng cảm kháng tiêu thụ cơng suất (điều có lẽ có nguyên nhân thực tế phần lớn phụ tải thực sống có cảm kháng cơng suất phản kháng phải cấp tới chúng từ tụ bù hệ số công suất) Trong truyền tải điện phân phối chúng, có cố gắng đáng kể để kiểm sốt cơng suất phản kháng Điều thông thường thực việc tự động đóng/mở cuộn cảm hay tụ điện Các nhà phân phối điện sử dụng đồng hồ đo điện để đo công suất phản kháng, nhằm hỗ trợ khách hàng tìm biện pháp nâng hệ số công suất lên hay xử phạt khách hàng để hệ số công suất thấp (chủ yếu khách hàng lớn) Công suất biểu kiến sử dụng để mô tả việc cung ứng điện từ nguồn Nó tổng vectơ cơng suất thực (năng lượng thực tế truyền từ nguồn tới phụ tải) công suất phản kháng (là lượng lưu thông nguồn thành phần lưu trữ lượng cảm kháng dung kháng phụ tải Nó thơng thường điều ý nhiều truyền tải phân phối điện |S|2 = P2 + Q2 Đơn vị cơng suất ốt (W) nói chung gắn với cơng suất thực tế tiêu hao Công suất phản kháng đo vôn-ampe phản kháng (VAr) công suất biểu kiến hay công suất phức hợp đo vôn-ampe (VA) hay bội (ước) số nó, chẳng hạn kVA Pha sóng Bách khoa toàn thư mở Wikipedia (đổi hướng từ Cùng pha) Bước tới: menu, tìm kiếm Bài nói pha chuyển động sóng Xem nghĩa khác pha (định hướng) Trong chuyển động sóng, hay chuyển động nói chung có biên độ biển đổi theo thời gian cách tuần hồn, áp dụng biến đổi Fourier, để phân tích chuyển động thành tổng biến đổi theo hàm điều hòa (hàm sin hay cos) Các hàm thể sóng đơn sắc (hay tuần hồn đơn tần), coi hình chiếu chuyển động tròn phương Pha sóng (pha sóng) hay chuyển động tuần hồn nói chung, góc chuyển động tròn Ví dụ, xét hàm số sin thể sóng đơn sắc, vị trí cố định, sau đây: f(t) = sin(2 π F t + φ) Ở t thời gian, F tần số, đại lượng π F t + φ pha hàm sóng này, φ pha ban đầu (tại t = 0) Một hàm sóng gọi trễ pha/chậm pha hay sớm pha/nhanh pha (tổng quát lệch pha) với hàm sóng pha ban đầu hàm sóng nhỏ hay lớn (hay tổng quát khác) hàm sóng Ví dụ, hàm sóng sau trễ pha π/2, gọi trễ pha 1/4 chu kì, so với hàm bên trên, vị trí: f(t) = sin(2 π F t - π/2 +φ) = sin(2 π F (t - T/4) +φ) Do chu kì sóng cho T = 1/F Như vậy, biểu diến hàm sóng, thay đổi cách tính thời gian từ t đến t*, cụ thể dịch chuyển gốc thời gian (chọn mốc mà t* = 0), để đảm bảo biểu diễn hàm sóng, cần thay đổi pha ban đầu cách tương ứng Ngược lại, thay đổi pha mốc t*=0 cách dịch chuyển mốc tính thời gian Sự lệch pha sóng quan trọng xét đến giao thoa sóng Hai sóng đồng pha/cùng pha, có chênh lệch pha ban đầu 0, cộng hưởng; hai sóng ngược pha, có chênh lệch pha ban đầu π, triệt tiêu CHƯƠNG MẠCH ĐIỆN BA PHA KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MẠCH ĐIỆN BA PHA Việc truyền tải điện mạch điện ba pha tiết kiệm dây dẫn việc truyền tải dòng điện pha đồng thời hệ thống điện ba pha có cơng suất lớn Động điện ba pha có cấu tạo đơn giản đặc tính tốt động pha Để tạo nguồn điện ba pha ta dùng máy phát điện đồng ba pha a.Cấu tạo máy phát điện đồng ba pha đơn giản : Phần tĩnh gồm rãnh, rãnh đặt ba dây quấn AX, BY, CZ có số vòng dây lệch góc 2π/3 không gian Dây quấn AX gọi pha A, dây quấn BY gọi pha B, dây quấn CZ pha C Phần quay nam châm vĩnh cửu có cực N - S b Ngun lí làm việc máy phát điện đồng ba pha: Khi quay rôto quay ngược chiều kim đồng hồ, từ trường quét dây quấn stato cảm ứng vào dây quấn stato sức điện động hình sin biên độ, tần số lệch pha góc 2π/3 Sức điện động pha A: eA = Emax sinωt Sức điện động pha B: eB = Emax sin(ωt - 2π/3) Sức điện động pha C: eC = Emax sin (ωt - 4π/3)= Emax sin (ωt + 2π/3) Nguồn điện gồm ba sức điện động hình 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 = ĖA + ĖB + ĖC = Nếu tổng trở phức pha tải ZA = ZB =ZC ta có tải đối xứng Mạch điện ba pha gồm nguồn, tải đường dây đối xứng gọi mạch điện ba pha đối xứng Nếu khơng thỗ mãn điều kiện nêu gọi mạch ba pha không đối xứng MẠCH ĐIỆN BA PHA PHỤ TẢI NỐI SAO a Cách nối định nghĩa - Muốn nối hình ta nối ba điểm cuối pha với tạo thành điểm trung tính( điểm 0) - Dây dẫn nối điểm đầu gọi dây pha - Dây dẫn nối với điểm gọi dây trung tính hay dây trung hòa - Nếu mạch có ba dây pha gọi mạch ba pha ba dây, có dây trung tính gọi mạch ba pha bốn dây - Dòng điện cn dây pha gọi dòng điện pha IP - Dòng điện dây pha gọi dòng điện dây Id - Dòng điện dây trung tính gọi ký hiệu I0 - Điện áp hai đầu cuộn dây gọi điện áp pha UP - Điện áp hai dây gọi điện áp dây Ud b Các quan hệ đại lượng dây pha cách nối hình đối xứng * Quan hệ dòng điện dây pha Id = Ip * Quan hệ điện áp dây điện áp pha: Theo hình a ta có: ÚAB = ÚA - ÚB ÚBC = ÚB - ÚC ÚCA = ÚC - ÚA Từ đồ thị vectơ hình b ta thấy: - Về trị số , điện áp Ud lớn điện áp Up √3 - Thật vậy, xét tam giac OAB AB = 2.OA cos300 = 2.OA √3 /2 = √3 OA AB Ud , OA Up Vậy Ud = √3 Up Về pha, điện áp dây UAB , UBC , UCA lệch pha góc 1200 vượt trước điện áp pha tương ứng góc 300 MẠCH ĐIỆN BA PHA PHỤ TẢI NỐI HÌNH TAM GIÁC a Cách nối Muốn nối hình tam giác ta lấy đầu pha nối với cuối pha A nối với Z, B nối với X, C nối với Y b Các quan hệ đại lượng dây đại lượng pha cách nối hình tam giác đối xứng * Quan hệ điện áp dây điện áp pha : Ud = Up * Quan hệ dòng điện dây pha : Hình 4.2 Áp dụng định luật Kiếchốp nút Nút A: İA = İAB - İCA Nút B: İB = İBC - İAB Nút C: İC = İCA - İ BC Từ đồ thị hình 4.2b ta có : Về trị số dòng điện: Id lớn gấp lần dòng điện Ip Xét tam giác OEF ta thấy : EF = OE cos300 = 2OE √3 /2 = √3 OE Độ dài EF dòng điện Id , độ dài OE dòng điện Ip Vậy ta có quan hệ : Id = √3Ip Về pha : dòng điện dây IA, IB, IC lệch pha góc 1200 chậm pha so với dòng điện pha tương ứng góc 300 CÔNG SUẤT MẠCH ĐIỆN BA PHA ĐỐI XỨNG a Công suất tác dụng P3P= PA+ PB+ PC = UAIAcosϕA + UBIBcosϕB + UCICcosϕC Khi mạch ba pha đối xứng: UA= UB= UC= UP ; IA= IB= IC= IP cosϕA= cosϕB= cosϕC= cosϕ Ta có: P3P = 3UpIp cosϕ = Rp I2p ; Rp điện trở pha Thay đại lương pha đại lượng dây - Đối với nối đối xứng: Ip = Id , Up = Ud / √3 - Đối với nối tam giác đối xứng: Ip = Id /√3 , Ud = Up Công suất tác dụng ba pha viết theo đại lượng dây: ( áp dụng cho trường hợp nối nối tam giác đối xứng) b Công suất phản kháng Q 3P = QA + QB +QC = UA IA sinϕA + UB IB sinϕB + UC IC sinϕC Khi mạch ba pha đối xứng : Q3p= UpIp sinϕ = Xp I 2p; Xp điện kháng pha Hoặc viết theo đại lượng dây: BẢNG TÓM TẮT CHƯƠNG Cách nối Quan hệ dòng áp Cộng suất Hình ( Y) Ud = √3 Up IP = Id P = 3Up Ip cosϕ = √3 UdIdcosϕ Q = √3 UdId sinϕ S = √3 UdId Tam giác (∆) UP = Ud Id = √3Ip P = √3 UdIdcosϕ Q = √3 UdId sinϕ S = √3 UdId CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 1.Quan hệ dòng áp mạch pha đối xứng nối hình hình tam giác Cơng suất mạch ba pha , cách đo công suất mạch ba pha Phưong pháp giải mạch ba pha đối xứng BÀI TẬP CHƯƠNG Bài 1: Động ba pha, cuôn dây pha làm việc trang thái ổn định, có điện trở R = 8Ω cà cảm kháng X =6Ω, đấu thành hình đặt vào điện áp xoay chiều ba pha đối xứng có Ud = 220v Xác định dòng điện qua cn dây, điện áp đặt vào dây hệ số công suất pha Giải: Trở kháng pha _ Z = √R2 + X2 = √ 82 - 62 = 10Ω Điện áp đặt vào cuôn dây Up: Up = Ud / √3 = 127 V Dòng điện qua pha : IP = UP / Z =127 / 10 = 12,7 A Hệ số công suất pha : Cosϕ = R/Z = 8/10 =0,8 Bài : Ba cuộn dây giống có R= 8Ω , có cảm kháng 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 cơng suất Giải : Trở kháng pha _ Z = √R2 + X2 = √ 82 - 62 = 10Ω Phụ tải đấu tam giác nên Up = Ud = 220V Dòng điện qua pha : IP = UP / Z =220 / 10 = 22 A Dòng điện dây : Id = √3IP = √3.22 = 38A Hệ số công suất pha : Cosϕ = R/Z = 8/10 =0,8 Nhận xét : Nếu điện áp ba pha có nguồn không đổi, tổng trở cuôn dây không đổi đổi từ đấu qua đấu tam giác dòng điện đường dây tăng lên lần Bài 3: Tính cơng suất tác dụng , cơng suất phản kháng, biểu kiếnvà điện tiêu thdùng ngày đêm động ba pha mà cuộn dây có R= 8Ω cảm kháng X=6Ω, nối hình tam giác đặt vào điện áp ba pha đối xứng có Ud = 220V Giải: Trở kháng pha _ _ Z = √R2 + X2 = √ 82 - 62 = 10Ω Phụ tải đấu tam giác nên Up = Ud = 220V Dòng điện qua pha : IP = UP / Z =220 / 10 = 22 A Dòng điện dây : Id = √3IP = √3.22 = 38A Hệ số công suất pha : Cosϕ = R/Z = 8/10 =0,8 Sinϕ = 0,6 Công suất tác dụng ba pha : P3P = √3UdIdCosϕ = √3.220.38.0,8 =11550W =11,55 KW Công suất phản kháng ba pha : P3P = √3UdIdsinϕ = √3.220.38.0,6 =8600W =8,6 KVAR Công suất biểu kiến ba pha : P3P = √3UdId = √3.220.38 =14.440W =14.44 KVA Trong ngày đêm( t =24h) điện tiêu thụ : W3P = P3P.t = 11,55 24 =277,2KWh