Giáo trình Điện kỹ thuật gồm 4 chương, cung cấp các kiến thức cơ bản như: Khái niệm cơ bản về mạch điện; Mạch điện xoay chiều một pha; Các phương pháp giải mạch điện; Mạch điện xoay chiều ba pha. Mời các bạn cùng tham khảo!
ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG KINH TẾ KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: ĐIỆN KỸ THUẬT NGÀNH: ĐIỆN TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2020 ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG KINH TẾ KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: ĐIỆN KỸ THUẬT NGÀNH: ĐIỆN TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG THƠNG TIN CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI Họ tên: Vƣơng Thị Hồng Vân Học vị: Thạc sĩ Đơn vị: Khoa Điện- tự động hóa Email: vuongthihongvan@hotec.edu.vn TRƯỞNG KHOA TỔ TRƯỞNG BỘ MÔN CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI HIỆU TRƯỞNG DUYỆT Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2020 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin đƣợc 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 Việc biên soạn giáo trình nhằm phục vụ nhu cầu giảng dạy kiến thức nghành điện, điện tử, điều khiển tự động, kỹ thuật đo…Đối tƣợng sử dụng sinh viên cao đẳng Giáo trỉnh thể nội dung gồm có : - Chƣơng 1: Khái niệm mạch điện Chƣơng 2: Mạch điện xoay chiều pha Chƣơng 3: Các phƣơng pháp giải mạch điện Chƣơng 4: Mạch điện xoay chiều ba pha Trong giáo trình có giới thiệu tài liệu tham khảo để sinh viên cập nhật thêm kiến thức mơn học Dù có nhiều cố gắng soạn thảo giáo trình nhƣng chắn khơng tránh khỏi khiếm khuyết, tơi mong nhận đƣợc đóng góp ý kiến quý đồng nghiệp sinh viên thiếu sót giáo trình Sau hết xin chân thành cảm ơn khoa Điện- tự động hóa tạo điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành giáo trình TP.Hồ Chí Minh, ngày 16 tháng năm 2020 Biên soạn Vƣơng Thị Hồng Vân MỤC LỤC LỜI GIỚI THIỆU …………………………………………………………………….1 MỤC LỤC ………………………………………………………………………….…2 GIÁO TRÌNH MƠN HỌC ……………………………………………………………5 CHƢƠNG 1: KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN.…………………………….6 BÀI 1: ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN VỀ MẠCH MỘT CHIỀU.………………………….6 1.1.Mục tiêu ………………………………………………………………………….6 1.2.Nội dung ………………………………………………………………………… 1.2.1.Định nghĩa mạch điện … …………………………………………… 1.2.2.Kết cấu hình học mạch điện ………………………………………… 1.3.Bài tập ………… ……………………………………………………………… BÀI 2: CÁC PHẦN TỬ CƠ BẢN CỦA MẠCH ĐIỆN ………………………… 2.1.Mục tiêu ………………………………………………………………………… 2.2.Nội dung ………………………………………………………………………….8 2.2.1.Điện trở……………………………………………………… …………… 2.2.2.Cuộn dây…………………………………………………………………… 2.2.3.Tụ điện……………………………………………… ………………… .8 2.2.4.Nguồn áp độc lập…………………………… …………………………… 2.2.5.Nguồn dòng độc lập……………………………………………………….….9 2.3.Bài tập……………………………………………………………………….…… BÀI 3: CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BÀN………………… ……………………… 10 3.1.Mục tiêu.………………………………………………………………………….10 3.2.Nội dung …………………………………………………………………………10 3.2.1.Định nghĩa dịng điện chiều ……………………………………………10 3.2.2.Cơng cơng suất dòng điện chiều…………………………………….10 3.2.3.Định luật Joule-Lenxơ………………………………………………………10 3.2.1.Định luật ohm……………………………………………… ………………….11 3.2.2.Định luật kirchoff …………………………………………………………12 3.3.Bài tập ……………………………………………………………………………12 CHƢƠNG 2: MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA…………………………….14 BÀI 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN………………….…………………………… 14 1.1.Mục tiêu ……………………………………………………………………… 14 1.2.Nội dung ……………………………………………………………………… 14 1.2.1.Cách tạo sức điện động xoay chiều hình sin…………………………… 14 1.2.2.Các định nghĩa dịng điện xoay chiều hình sin………………………… 16 1.2.3.Trị số hiệu dụng dịng điện …………………………………………… 18 1.2.4.Biểu diễn đại lƣợng hình sin vectơ……………………………………18 1.2.5 Biểu diễn đại lƣợng hình sin số phức…………………………………19 1.3.Bài tập ……………………… ………………………………………………… 20 BÀI 2: CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CƠ BẢN …………………………… 21 2.1.Mục tiêu ……………………………………………………………………… 21 2.2.Nội dung …………………………………………………………………………21 2.2.1.Mạch điện trở……… …… .……………………………………… 21 2.2.2.Mạch cảm ………………………………………………………… 21 2.2.3 Mạch dung……………………………………………………………22 2.3 Bài tập …………… ………………………………………………………… 23 BÀI 3: MẠCH XOAY CHIỀU R – L – C ………………………………………… 24 3.1 Mục tiêu ……………………………………………………………………… 24 3.2 Nội dung ……………………………………………………………………… 24 3.2.1 Nhánh điện trở, điện cảm, điện dung mắc nối tiếp…………………………24 3.2.2 Nhánh điện trở, điện cảm, điện dung mắc song song………………………25 3.3 Bài tập……………………………………………………………………………25 BÀI 4: CÔNG SUẤT CỦA MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA… ……… 27 4.1 Mục tiêu ……………………………………………………………………… 27 4.2.Nội dung ……………………………………………………………………… 27 4.2.1 Công suất tác dụng P ………………… ………………………………… 27 4.2.2 Công suất phản kháng Q……………………………………………………27 4.2.3 Công suất biểu kiến S…………………………………………………… 27 4.2.4.Nâng cao hệ số cosφ ……………………………………………………… 27 4.3.Bài tập ………… ……………………………………………………………….29 CHƢƠNG 3: CÁC PHƢƠNG PHÁP GIẢI MẠCH ĐIỆN ………………………….30 BÀI 1: BIẾN ĐỔI TƢƠNG ĐƢƠNG MẠCH ĐIỆN…………………… …… … 30 1.1 Mục tiêu ……………………………………………………………………… 30 1.2 Nội dung ……………………………………………………………………… 30 1.2.1 Ghép nối tiếp……………….……………………………………………….30 1.2.2 Ghép song song…… ……………………………………………………….30 1.2.3 Biến đổi – tam giác…………… ……………………….……………….31 1.2.4 Mạch tƣơng đƣơng Thevenin-Norton…………………………………….…32 1.3 Bài tập……………………………………………………………………………33 Bài 2: CÁC PHƢƠNG PHÁP GIẢI MẠCH ĐIỆN …………………………………34 2.1 Mục tiêu ……………………………………………………………………… 34 2.2 Nội dung ……………………………………………………………………… 34 2.2.1 Phƣơng pháp dòng điện nhánh………………………………………………34 2.2.2 Phƣơng pháp dòng điện vòng……………………………………………….35 2.2.3.Phƣơng pháp điện nút ……… …………………………………………36 2.2.4 Phƣơng pháp xếp chồng…………………………………………………… 38 2.3 Bài tập ………………………………………………………………………… 39 Chƣơng 4: MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA …………………………………41 Bài 1: KHÁI NIỆM CHUNG ……………………………………………………… 41 1.1 Mục tiêu …………………………………………………………………….… 41 1.2 Nội dung ……………………………………………………………………… 41 1.2.1 Các nguồn lƣợng sạch…………………………………………………41 1.2.2.Nguyên lý phát sinh hệ thống điện xoay chiều ba pha………………………42 1.3.BÀI TẬP………………………………………………………………………….44 Bài 2: CÁCH NỐI HÌNH SAO, HÌNH TAM GIÁC…………………………………45 2.1 Mục tiêu ……………………………………………………………………… 45 2.2 Nội dung ……………………………………………………………………… 45 2.2.1.Cách nối sao…………….…………………………………………… …… 45 2.2.2.Cách nối hình tam giác……………………………………………………….46 2.3.BÀI TẬP………………………………………………………………………… 47 Bài 3: CÔNG SUẤT MẠCH ĐIỆN BA PHA ……………………………………… 48 3.1 Mục tiêu ……………………………………………………………………… 48 3.2 Nội dung …………………………………………………………………………48 3.2.1.Công suất tác dụng…….…………………………………………………… 48 3.2.1.Công suất phản kháng…….………………………………………………….48 3.2.1.Công suất biểu kiến…….…………………………………………………….48 3.3.BÀI TẬP……………………………………………………………… …………49 Bài 4: CÁCH GIẢI MẠCH BA PHA ĐỐI XỨNG …….………………………… 50 4.1 Mục tiêu ……………………………………………………………………… 50 4.2 Nội dung ……………………………………………………… ………………50 4.2.1.Các quan hệ mắc nguồn ba pha………………………………………… 50 4.2.2.Giải mạch điện ba pha tải nối hình đối xứng ……………… ………… 50 4.2.3 Giải mạch điện ba pha tải nối tam giác đối xứng……………………………51 4.3.BÀI TẬP………………………………………………………………………… 53 TÀI LIỆU THAM KHÀO ………………………………………………………… 54 PHỤ LỤC ………………………………………………………………………… 55 GIÁO TRÌNH MƠN HỌC Tên môn học: Điện kỹ thuật Mã môn học: Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học: - Vị trí: Học kỳ - Tính chất: Mơn học bắt buộc - Ý nghĩa vai trị môn học: Là kiến thức sở cần thiết để sinh viên tiếp thu đƣợc kiến thức nghành điện Mục tiêu môn học: - Về kiến thức: + Trình bày đƣợc định luật mạch điện +Trình bày đƣợc cách biểu diễn dịng điện hình sin vectơ số phức +Trình bày đƣợc phƣơng pháp giải mạch điện +Trình bày đƣợc cách ghép mạch ba pha - Về kỹ năng: + Vận dụng định luật để giải tập mạch điện chiều, xoay chiều pha, 3pha +Vận dụng đƣợc phƣơng pháp giải mạch điện để tính tốn dịng điện điện áp mạch điện - Về lực tự chủ trách nhiệm: +Có ý thức học tập nghiêm túc +Tích cực làm tập nhà Chƣơng 1: Khái niệm mạch điện CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN Giới thiệu: Mạch điện mạng phức tạp kết nối nhiều phần tử Để hiểu sử dụng hiệu cần biết khái niệm, kết cấu mạng điện, phần tử kết nối định luật thể mối tƣơng quan đại lƣợng điện Mục tiêu: Sau học xong chƣơng ngƣời học có khả năng: - Trình bày đƣợc kết cấu mạch điện - Trình bày đƣợc phần tử mạch điện - Trình bày đƣợc định luật mạch điện - Viết đƣợc phƣơng trình dựa vào định luật Kirchoff 1, kirchoff BÀI 1: ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN 1.1.Mục tiêu: Sau học xong ngƣời học có khả năng: - Trình bày đƣợc kết cấu mạch điện - Xác định đƣợc số nhánh, nút, vòng, mắt lƣới mạch điện phân nhánh 1.2.Nội dung: 1.2.1.Định nghĩa mạch điện Gồm tập hợp thiết bị điện, điện tử có biến đổi lƣợng điện sang dạng lƣợng khác Cấu tạo mạch điện gồm nguồn điện, phụ tải, dây dẫn ngồi cịn có phần tử phụ trợ khác Hính1.1:Mạch điện a.Nguồn điện: dùng để cung cấp lƣợng điện tín hiệu điện cho mạch Nguồn đƣợc biến đổi từ dạng lƣợng khác sang điện năng, ví dụ : - Máy phát điện (biến đổi thành điện năng), - Ắc quy (biến đổi hóa sang điện năng) b Phụ tải: thiết bị nhận lƣợng điện hay tín hiệu điện Phụ tải biến đổi lƣợng điện sang dạng lƣợng khác, ví dụ: - Động điện (biến đổi điện thành năng), KHOA ĐIỆN-TỰ ĐỘNG HÓA Chƣơng 1: Khái niệm mạch điện - Đèn điện (biến đổi điện sang quang năng), - Bàn là, bếp điện (biến đổi điện sang nhiệt năng) v.v c Dây dẫn: làm nhiệm vụ truyền tải lƣợng điện từ nguồn đến nơi tiêu thụ d.Ngoài cịn có phần tử khác nhƣ: - Phần tử làm thay đổi áp dòng phần khác mạch (nhƣ máy biến áp, máy biến dòng), - Phần tử làm giảm tăng cƣờng thành phần tín hiệu (các lọc, khuếch đại), v.v 1.2.2.Kết cấu hình học mạch điện a.Nhánh: Là đoạn mạch gồm phần tử ghép nối tiếp nhau, có dịng điện chạy qua b.Nút: Là điểm gặp từ ba nhánh trở lên c.Vịng: Là lối khép kín qua nhánh d.Mắt lƣới: Là vòng đặc biệt mà khơng chứa nhánh 1.3 Bài tập 1.3.1 Hãy cho biết mạch điện sau có nút, nhánh, mạch vòng mắt lƣới 1.3.2 Hãy cho biết mạch điện sau có nút, nhánh, mạch vịng mắt lƣới KHOA ĐIỆN-TỰ ĐỘNG HÓA Chƣơng 4: Mạch điện xoay chiều ba pha CHƯƠNG 4: MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA Giới thiệu: Mạch điện pha có vai trị quan Dịng điện xoay chìều pha tạo nên từ trƣờng quay động điện xoay chiều pha động điện thông dụng sản xuất Việc truyền tải điện dòng điện pha tiết kiệm đƣợc nhiều kim loại so với việc truyền tải điện dòng điện pha Mục tiêu: Sau học xong chƣơng ngƣời học có khả năng: - Trình bày đƣợc dạng lƣợng xanh tạo điện năng; - Trình bày nguyên lý tạo điện ba pha -Trình bày đƣợc cách ghép nối mạch ba pha - Giai đƣợc toán mạch ba pha đối xứng BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG 1.1.Mục tiêu: Sau học xong ngƣời học có khả năng: - Trình bày đƣợc dạng lƣợng xanh tạo điện năng; - Trình bày nguyên lý tạo điện ba pha 1.2.Nội dung: 1.2.1.Các nguồn lượng Trong nhiều năm trở lại đây, lƣợng đƣợc đầu tƣ nghiên cứu khuyến khích sử dụng tồn giới nhằm giảm nhiễm mơi trƣờng đƣợc xem biện pháp hữu hiệu nhằm hạn chế nóng lên trái đất 1.2.1.1.Năng ượng ặt trời: Hình 4.1 KHOA ĐIỆN- TỰ ĐỘNG HĨA 41 Chƣơng 4: Mạch điện xoay chiều ba pha Việt Nam có tiềm lớn lƣợng mặt trời, đặc biệt vùng miền trung miền nam đất nƣớc Nguồn lƣợng khai thác để sản xuất điện cung cấp nhiệt Tại nƣớc ta, công nghệ đƣợc sử dụng nhiều khu vực tỉnh Tây nguyên nam trung 1.2.1.2.Năng ượng nước: Việc sử dụng nƣớc từ sơng suối nguồn lƣợng đƣợc ứng dụng nhiều nƣớc ta Thủy điện dựa vào sức nƣớc sông lớn để làm quay tua bin sinh điện Ngoài ra, nguồn lƣợng từ đại dƣơng vơ phong phú Sóng thủy triều đƣợc sử dụng để quay turbin phát điện Nguồn điện sản xuất dùng trực tiếp cho thiết bị vận hành biển Nhƣ hải đăng, phao, cầu cảng, hệ thống hoa tiêu dẫn đƣờng… 1.2.1.3.Năng ượng gió Năng lƣợng gió đƣợc coi nguồn lƣợng xanh dồi phong phú nay, có mặt nơi Ngƣời ta sử dụng sức gió để quay tua bin phát điện để sử dụng sống Hiện Việt Nam, với điều kiện địa lý thuận lợi bờ biển dài, lƣợng gió nhiều phân bổ quanh năm Đây dạng lƣợng đƣợc trọng phát triển tƣơng lai 1.2.1.4.Năng ượng sin k ối: Với đặc điểm quốc gia nông nghiệp, Việt Nam có nguồn sinh khối lớn đa dạng từ gỗ củi, trấu, bã cà phê, rơm rạ bã mía với gần 60 triệu sinh khối từ phế phẩm nơng nghiệp, 40% đƣợc sử dụng đáp ứng nhu cầu lƣợng cho hộ gia đình sản xuất điện Ngồi cịn có nguồn sinh khối khác bao gồm sản phẩm từ gỗ, chất thải đô thị chất thải gia súc 1.2.1.5.Pin n iên iệu: Pin nhiên liệu kỹ thuật cung cấp lƣợng cho ngƣời mà không phát khí thải CO2 hay loại khí độc khác Pin nhiên liệu sản sinh điện trực tiếp phản ứng hydro oxy hay methanol oxy Trong hydro xuất nguồn khí thiên nhiên metanol lấy từ chất thải sinh không bị đốt cháy nên chúng khơng phát khí thải độc hại 1.2.1.6 Năng ượng đ a n iệt: Tại nƣớc ta, việc nghiên cứu nguồn lƣợng địa nhiệt đƣợc năm 80-90 kỷ XX điều tra, đánh giá sơ tiềm nguồn địa nhiệt nƣớc Tuy nhiên đến nay, nguồn lƣợng chƣa đƣợc khai thác 1.2.2 Nguyên lý phát sinh hệ thống dòng điện xoay chiều pha 1.2.2.1 n ng ĩa c điện p a: - Mạch điện xoay chiều pha gồm nguồn điện pha, đƣờng dây truyền tải phụ tải pha 1.2.2.2.Nguyên ý t nguồn 3p a - Để tạo nguồn ba pha ngƣời ta dùng máy phát điện đồng ba pha a.Cấu tạo: gồm hai phần stato roto Stato: bao gồm lỏi thép dây quấn KHOA ĐIỆN- TỰ ĐỘNG HÓA 42 Chƣơng 4: Mạch điện xoay chiều ba pha - Lỏi thép ghép thép kỹ thuật điện có dạng hình trụ rỗng bên có dập rãnh đặt dây quấn - Dây quấn gồm ba dây giống nhƣ đặt lệch góc 2 khơng gian, dây pha Dây quấn pha A: (A,X) Dây quấn pha B: (B,Y) Dây quấn pha C: (C,Z) Roto: nam châm điện Hình 4.2: 1.Lá thép stato; 2.Dây quấn stato; Lá thép rô to; Dây quấn rô to b.Nguyên lý hoạt động: - Khi quay roto, từ trƣờng lần lƣợt quét qua dây quấn stato cảm ứng vào dây quấn sức điện động hình sin biên độ, tần số lệch pha góc 2 Hình 4.3: Đồ thị hình sin Nếu chọn pha đầu sức điện động eA dây quấn AX khơng biểu thức sđđ tức thời pha là: eA=E 2.sin t (V) 2 eB=E sin(t ) (V) 2 eC=E sin(t ) (V) Nguồn điện gồm sức điện động hình sin biên độ, tần số, lệch vè pha góc 2 gọi nguồn điện ba pha đối xứng: E A E B E C KHOA ĐIỆN- TỰ ĐỘNG HÓA 43 Chƣơng 4: Mạch điện xoay chiều ba pha Sức điện động, điện áp, dòng điện pha nguồn (tải) gọi sđđ pha (EP), điện áp pha (UP), dòng điện pha (IP) Dòng điện chạy đƣờng dây pha từ nguồn đến tải gọi dòng điện dây (Id), điện áp hai dây pha gọi điện áp dây (Ud) 1.2.3 Ý nghĩa mạch pha: Nối dây quấn nguồn pha đến tải tiêu thụ riêng rẽ ta có mạch pha gồm mạch pha khơng liên hệ ( hệ pha dây) Thực tế mạch pha dây không kinh tế nên thƣờng đƣợc thay mạch pha dây, hay pha dây với ƣu điểm sau: - Tiết kiệm đƣợc dây dẫn (Chì cần dùng dây để nối từ nguồn đến tải tiêu thụ) - Hệ thống điện pha dể tạo từ trƣờng quay, làm cho việc chế tạo động pha có cấu tạo đơn giản có đặc tính tốt động pha 1.3 Bài tập: 1.3.1.Trình bày nguyên lý tạo hệ thống điện ba pha 1.3.2 Trình bày ý nghĩa mạch ba pha KHOA ĐIỆN- TỰ ĐỘNG HÓA 44 Chƣơng 4: Mạch điện xoay chiều ba pha BÀI 2: CÁCH NỐI HÌNH SAO, HÌNH TAM GIÁC 2.1.Mục tiêu: Sau học xong ngƣời học có khả năng: - Trình bày đƣợc cách nối hình sao, hình tam giác - Trình bày đƣợc quan hệ đại lƣợng dây pha 2.2.Nội dung: 2.2.1.Cách nối sao: 2.2.1.1.Nguồn nối Cách nối nguồn ba pha thành hình nối điểm cuối cuộn dây với thành điểm chung, gọi điểm trung tính - Ba điểm cuối X, Y, Z nối với thành điểm trung tính - Dây dẫn nối với điểm đầu A, B, C gọi dây pha ( dây nóng) - Dây dẫn nối với điểm trung tính gọi dây trung tính (dây nguội) - Mạch gồm ba dây pha dây trung tính gọi mạch ba pha bốn dây - Dòng điện chạy pha nguồn gọi IP (dòng điện pha) - Dòng điện chạy dây dẫn nối từ pha nguồn tới tải gọi Id (dòng điện dây) - Điện áp dây pha dây trung tính gọi UP( áp pha): UAO, UBO, UCO - Điện áp hai dây pha ( dây nóng) gọi Ud ( áp dây): UAB, UBC, UCA Hình 4.4: Nguồn đấu 2.2.1.2.Quan hệ điện áp dịng điện: Hình 4.5 Theo hình vẽ, ta thấy dịng điện cuộn dây dịng điện dây pha Nhƣ dòng điện dòng điện pha Id = I p - Quan hệ áp dây pha KHOA ĐIỆN- TỰ ĐỘNG HÓA 45 Chƣơng 4: Mạch điện xoay chiều ba pha ̇ ̇ ̇ = ̇ = ̇ ̇ ̇ = ̇ ̇ Từ đồ thị vectơ ta thấy - Về trị số : U d = √ UP Về góc pha áp dây nhanh áp pha góc 300 Xét tam giác vng OHK, ta có: Ud = UBC = 2OH ̅̅̅̅̅ Cos 300 = ̅̅̅̅ = = = Ud = √ Hình 4.6 √ 2.2.2.Nối hình tam giác 2.2.2.1.Nối nguồn hình tam giác; Mạch ba pha mắc hình tam giác lấy điểm cuối pha A đấu vào đầu pha B, điềm cuối pha B đấu vào đầu pha C, cuối C đấu vào đầu pha A tạo thành mạch vịng hình tam giác ba đỉnh tam giác nối với ba dây dẫn gọi ba dây pha Hình 4.7: Nối hình tam giác Sức điện động tổng mạch vòng e = eA + e B + e C Nếu mạch đối xứng e = e A + eB + e C = Em sin ωt + Em sin (ωt – 1200 ) + Em sin (ωt + 1200 ) = Vậy sức điện động cuộn dây đối xứng sức điện động tồng mạch vòng tam giác 0, khơng có dịng điện chạy quẩn mạch vịng Vì cho phép đấu cuộn dây máy phát thành hình tam giác Nếu sức điện động pha khơng đối xứng, đấu nhầm cực tính cuộng dây pha, sức điện động tổng mạch vịng khác khơng Vì tổng trở ba cuộn dây pha nhỏ, nên dòng điện chạy quẩn mạch vòng lớn, gây nguy hểm cho cuộn dây 2.2.2.2.Quan hệ điện áp dòng điện: - Quan hệ dòng điện Id = 3.I P KHOA ĐIỆN- TỰ ĐỘNG HÓA 46 Chƣơng 4: Mạch điện xoay chiều ba pha - Quan hệ điện áp U d = Up 2.3 Bài tập: 2.3.1 Trình bày cách nối mạch ba pha hình tam giác 2.3.2 Trình bày cách nối mạch ba pha hình Sao 2.3.3 Trình bày mối quan hệ điện áp, dịng điện mạch ba pha nối hình 2.3.4 Trình bày mối quan hệ điện áp, dịng điện mạch ba pha nối hình tam giác KHOA ĐIỆN- TỰ ĐỘNG HÓA 47 Chƣơng 4: Mạch điện xoay chiều ba pha BÀI 3: CÔNG SUẤT MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA 3.1.Mục tiêu: Sau học xong ngƣời học có khả năng: - Trình bày đƣợc loại cơng suất - Tính tốn đƣợc cơng suất mạch ba pha 3.2.Nội dung: 3.2.1.Công suất tác dụng: Công suất tác dụng mạch ba pha tổng công suất tác dụng pha Gọi PA, PB, PC tƣơng ứng công suất tác dụng pha A, B, C ta có: P = PA + PB +PC = UAIA cosφA + UBIB cosφB + UCIC cosφC Khi mạch ba pha đối xứng: Điện áp pha: U A = U B = UC = UP Dòng điện qua ba pha: I A = I B = IC = IP cosφA = cosφB = cosφC = cosφ Ta có: P = UP IP cosφ Hoặc: P = R P IP Trong đó: RP – điện trở pha Thay đại lƣợng pha đại lƣợng dây: Đối với cách nối sao: = Đối với cách nối tam giác = = ; √ ; √ = Ta có công suất tác dụng ba pha viết theo đại lƣợng dây, áp dụng cho trƣờng hợp nối hình nối hình tam giác đối xứng: P = √ UdId cosφ Trong φ – góc lệch pha điện áp pha dòng điện pha tƣơng ứng 3.2.2 Công suất phản kháng: Công suất phản kháng Q ba pha là: Q = Q A + QB + QC = UAIA sinφA + UBIB sinB + UCIC sinφC Khi đối xứng ta có: Q = UP IP sinφ Hoặc Q = 3XpIP2 Trong đó, XP – điện kháng pha Hoặc P = √ UdId sinφ 3.2.3.Công suất biểu kiến Công suất biểu kiến mạch ba pha đối xứng : S = 3UP IP = √ KHOA ĐIỆN- TỰ ĐỘNG HÓA UdId 48 Chƣơng 4: Mạch điện xoay chiều ba pha 3.3 Bài tập: 3.3.1 Một tải pha nối hình có điện trở pha Rp = 40Ω, điện kháng pha Xp = 30Ω, dòng điện pha Ipt = 5(A) Tính cơng suất tác dụng, công suất phản kháng, công suất biểu kiến, hệ số công suất tải ba pha 3.3.2 Một tải pha có điện trở pha Rp = 6Ω, điện kháng pha Xp = 8Ω, nối tam giác, đấu vào mạng điện có Ud = 220V Tính cơng suất tác dụng, công suất phản kháng, công suất biểu kiến, hệ số công suất tải ba pha KHOA ĐIỆN- TỰ ĐỘNG HÓA 49 Chƣơng 4: Mạch điện xoay chiều ba pha BÀI 4: CÁCH GIẢI MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU PHA 4.1.Mục tiêu: Sau học xong ngƣời học có khả năng: - Trình bày đƣợc cách nối nguồn tải mạch ba pha - Giai đƣợc toán mạch ba pha đối xứng 4.2.Nội dung: 4.2.1.Các quan hệ mắc nguồn ba pha 4.2.1.1 Nguồn nối sa đối xứng Hình 4.9: Mạch ba pha nguồn đấu sao-tải đấu Theo hình vẽ ta có O điểm trung tính nguồn, tải nối sao, O điểm trung tính tải Các dây từ nguồn đến tải AA , BB , CC gọi dây pha Dây OO gọi dây trung tính Mạch điện có dây trung tính gọi mạch ba pha bốn dây Mạch điện khơng có dây trung tínhgọi mạch điện ba pha ba dây Đối với mạch đối xứng ta ln có quan hệ Vì dây trung tính khơng có tác dụng, bỏ dây trung tính Điện điểm trung tính tải đối xứng ln trùng với điện trung tính nguồn Nếu gọi sức điện động pha nguồn EP : Điện áp dây Ud điện áp pha UP mạch điện ba pha là: Điện áp pha phía đầu nguồn là: Up = E P Điện áp dây phía đầu nguồn là: U d = √ EP 4.2.1.2 Nguồn nối ta giác đối xứng Điện áp pha phía đầu nguồn : Up = E P Điện áp dây phía đầu nguồn là: Ud = U p = E P Nguồn thƣờng nói hình UP = √ cách điện pha dể dàng nối tam giác Ngồi ra, cách nối nguồn hình cịn tạo hai loại điện áp khác 4.2.2.Giải mạch điện ba pha tải nối hình đối xứng KHOA ĐIỆN- TỰ ĐỘNG HÓA 50 Chƣơng 4: Mạch điện xoay chiều ba pha 4.2.2.1.Khi không xét tổng trở đường dây = Điện áp đặt lên pha tải : √ Tổng trở pha tải: = √ RP, XP – điện trở, điện kháng pha tải Ud – điện áp dây mạch điện ba pha Dòng điện pha tải: = = √ √ Hình 4.10: Phụ tải hình đối xứng Góc lệch pha φ điện áp pha dịng điện pha : φ =arctg Vì tải nối hình nên dịng điện dây dịng điện pha : Id = I P 4.2.2.2.Khi xét tổng trở đường dây pha Cách tính tốn tƣơng tự nhƣng phải gộp tổng trở đƣờng dây với tổng trở pha để tính dịng điện pha dây I d = IP = √ √( ) ( ) Trong Rd, Xd – điện trở , điện kháng đƣờng dây Hình 4.11: Có xét tổng trở đường dây pha 4.2.3.Giải mạch điện ba pha tải nối tam giác đối xứng 4.2.3.1 Khi không xét tổng trở đường dây KHOA ĐIỆN- TỰ ĐỘNG HÓA 51 Chƣơng 4: Mạch điện xoay chiều ba pha Hình4.12: Mạch ba pha nối tam giác đồi xứng Điện áp pha tải điện áp dây UP = U d Dòng điện pha tải = IP = √ Góc lệch pha φ điện áp pha dòng điện pha φ =arctg Dòng điện dây : I d = √ IP 4.2.3.2 Khi xét tổng trở đường dây Ta biến đổi tam giác có hình nhƣ sau: Hình 4.13 : Mạch ba pha nối tam giác có xét tổng trở đường dây Tổng trở pha lúc nối tam giác: ̅ = RP + JXP Biến đổi sang hình sao: ̅ = ̅̅̅̅ = Dịng điện dây là: Id = √ √( ) ( ) Dòng điện pha tải nối tam giác: IP = KHOA ĐIỆN- TỰ ĐỘNG HÓA √ 52 Chƣơng 4: Mạch điện xoay chiều ba pha 4.3 Bài tập: 4.3.1 Có ba cuộn dây giống điện trở điện kháng cuộn lần lƣợt R=6(Ω), X=8(Ω), điện áp định mức cuộn dây Up=220(V) Hỏi ba cuộn dây phải mắc để sử dụng đƣợc nguồn điện xoay chiều pha có Ud=220(V) Tính Ip, Id, P3pha, Q3pha, S3pha 4.3.2 Có ba cuộn dây giống điện trở điện kháng cuộn lần lƣợt R=3(Ω), X=4(Ω), điện áp định mức cuộn dây Up=220(V) Hỏi ba cuộn dây phải mắc để sử dụng đƣợc nguồn điện xoay chiều pha có Ud=380(V) Tính Ip, Id, P3pha, Q3pha, S3pha 4.3.2 Một tải ba pha có điện trở pha RP = 20Ω, điện kháng pha XP =15Ω, nối hình tam giác, đấu vào mạng điện có điện áp Ud = 220V Tính dịng điện pha IP, dịng điện dây Id, công suất tải tiêu thụ KHOA ĐIỆN- TỰ ĐỘNG HÓA 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO _Trần Tùng Giang – M c điện - Nhà xuất đại học Quốc Gia thành phố Hồ Chí Minh, 2015 _ Đổ Huy Gíac - Bài t p lý thuyết m ch - Nhà xuất Khoa học kỹ thuật , 2014 _ Hồ Anh Túy - Gíáo trình lý thuyết m ch - Nhà xuất Gíao dục Việt Nam , 2014 _ Lê Thành Bắc - iá tr n kỹ t u t điện - Nhà xuất Khoa học kỹ thuật -2010 KHOA ĐIỆN- TỰ ĐỘNG HÓA 54 PHỤ LUC Tham khảo video theo links : https://www.youtube.com/watch?v=MW1YUy3Yqpc https://www.youtube.com/watch?v=pMUJ4xFNNJg KHOA ĐIỆN- TỰ ĐỘNG HÓA 55 ... KINH TẾ KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: ĐIỆN KỸ THUẬT NGÀNH: ĐIỆN TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG THƠNG TIN CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI Họ tên: Vƣơng Thị Hồng Vân Học vị: Thạc sĩ Đơn vị: Khoa Điện- ... lƣợng điện Mục tiêu: Sau học xong chƣơng ngƣời học có khả năng: - Trình bày đƣợc kết cấu mạch điện - Trình bày đƣợc phần tử mạch điện - Trình bày đƣợc định luật mạch điện - Viết đƣợc phƣơng trình. .. lƣợng điện hay tín hiệu điện Phụ tải biến đổi lƣợng điện sang dạng lƣợng khác, ví dụ: - Động điện (biến đổi điện thành năng), KHOA ĐIỆN-TỰ ĐỘNG HÓA Chƣơng 1: Khái niệm mạch điện - Đèn điện (biến