Bài giảng môn Kỹ thuật điện – Chương 4: Mạch điện xoay chiều 3 pha

Bài giảng môn Kỹ thuật điện – Chương 4: Mạch điện xoay chiều 3 pha gồm có những nội dung chính sau: Khái niệm chung về mạch điện xoay chiều 3 pha, quan hệ giữa các đại lượng dây và pha trong mạch 3 pha, công suất mạch 3 pha, cách giải mạch 3 pha.

Chương IV: MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU PHA c om 4.1 Khái niệm chung MĐ xoay chiều pha: ng Cách tạo nguồn (máy phát điện đồng bộ) : co Các cách biểu thị: th 2.E.sin ω t cu u du o 2π eB = 2.E.sin(ωt − ) 4π eC = 2.E.sin(ωt − ) 2π = 2.E.sin(ωt + ) ng eA = an a Dạng tức thời : CuuDuongThanCong.com e eA eC eB 0.5 2π/3 4π/3 2π ωt -0.5 -1 b Dạng đồ thị https://fb.com/tailieudientucntt c Dạng số phức : EC d Dạng véc tơ : • E A = E e j0 120o • c om E B = E e − j120 • co th ng • du o EA + EB +EC = • EB an Nguồn biểu diễn vậy: nguồn pha đối xứng: ng E C = E e − j2 = E e + j1 e A + eB + eC = • cu u EA + EB + EC = Cách nối: Sao (Y) tam giác (∆) Mạch pha đối xứng: nguồn ĐX tải ĐX đường dây ĐX Tải pha ZA, ZB, ZC Nối Y ∆ Đường dây pha ZdA, ZdB, ZdC CuuDuongThanCong.com EA https://fb.com/tailieudientucntt - Mạch pha dây nối Y ∆ - Mạch pha dây nguồn tải nối Y (có thêm dây trung tính) Cách nối nguồn với tải: th an UAB IB UCA UBC IC Dây trung tính • Dịng điện dây Id dây pha • Điện áp dây Ud dây pha CuuDuongThanCong.com Tải pha nối Y ∆ ng du o cu u Nguồn pha nối Y ∆ IA co Các đại lượng dây pha: ng c om - Dây pha nối từ đầu nguồn đến đầu tải (có s.đ.đ hay điện áp) - Dây trung tính nối từ điểm trung tính nguồn tải (đấu Y) • Dịng điện pha If điện áp pha Uf dòng áp pha tải https://fb.com/tailieudientucntt Quan hệ đại lượng dây pha mạch pha Mạch nối sao: (Zd = 0) EA O c om IA UA UCA Uo’o co EB an EC O’ UB ZB IB UC IC ng th UBC UAB ZC ng UAB ZA cu u du o - Điện áp dây tải: UAB, UBC UCA - Điện áp pha tải: UA, UB UC - Điện áp điểm trung tính nguồn với tải 0’: U0’0 - Dòng điện dây IA, IB IC dịng pha qua tải: Id = If CuuDuongThanCong.com Quan hệ điện áp dây pha (dạng véc tơ) U AB = U A − U B U BC = U B − U C U CA = U C − U A https://fb.com/tailieudientucntt * Khi tải nối Y đối xứng: (ZA = ZB = ZC) UA = EA UA c om U0’0 = 0: UC UCA UBC ng UB = EB co UC = EC UB UAB th an Điện áp pha đối xứng du o ng Theo đồ thị véc tơ: Điện áp dây UAB, UBC UCA đối xứng cu u Suy quan hệ giá trị hiệu dụng : CuuDuongThanCong.com Ud = 3Uf Id = If https://fb.com/tailieudientucntt Mạch nối tam giác A IA (Zd = 0) E BA UCA c om EAC ZCA ng co ECB ZBC C IC du o ng - Điện áp dây UAB, UBC UCA ≡ điện áp pha tải: cu u Ud = Uf I A = I AB − ICA - Dòng dây IA, IB, IC quan I B = I BC − I AB hệ với dòng pha IAB, IBC ICA : IC = ICA − I BC CuuDuongThanCong.com B IBC th an UBC ZAB UAB UAB IB IAB ICA https://fb.com/tailieudientucntt * Khi tải nối ∆ đối xứng: (ZAB = ZBC = ZCA) UCA c om Dòng pha, dòng dây đối xứng ϕ ICA IA IBC th an IAB ng du o UBC IB cu u I d = 3I f co Từ đồ thị véc tơ, quan hệ giá trị hiệu dụng : Ud = Uf CuuDuongThanCong.com UAB ng IC https://fb.com/tailieudientucntt 4.3 Công suất mạch pha: c om Công suất tác dụng : PA , PB, PC P3f = PA + PB+ PC th an co 2 = R fA IfA + R fB IfB + R fC IfC ng P3f = U fA I fA cosϕfA + U fB IfBcosϕfB + U fC IfC cosϕfC Ud du o Uf = If = Id u Tải nối Y : ng *)Khi tải đối xứng : P3f = 3Pf = 3UfIfcosϕf = 3RIf2 Id P3 f = 3U d Id cos ϕ f cu Tải nối ∆ : U f = U d I f = CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Công suất phản kháng : QA , QB, QC Q3f = QA + QB+ QC c om Q3f = U fA IfA sin ϕfA + U fB IfB sin ϕfB + U fC IfC sin ϕfC ng 2 = X fA IfA + X fB IfB + X fC IfC ng th Tải nối Y hay ∆ ta có: an co *)Khi tải đối xứng : Q3f = 3Qf = 3UfIfsinϕf = 3XIf2 U d I d s in ϕ f u du o Q 3f = cu Công suất biểu kiến *)Khi tải đối xứng : CuuDuongThanCong.com S 3f = P 32f + Q 32 f S 3f = 3U dId https://fb.com/tailieudientucntt EA 4.4 Cách giải mạch pha: Tải nối Y: a Đối xứng : IA EB ng co th an k ng Uo’o du o cu Thay Zd nt Zt O’ ZdA = ZdB = ZdC = Zd ZA, ZB , ZC u Đường dây ĐX : IB IC EC ZA = ZB = ZC = Zt Zt c om O Tải ĐX: Zd ZA UO’O = CuuDuongThanCong.com • • j0 U A Ue − jϕ IA = = = Ie ZA Z e jϕ • IB = I e • − j( ϕ+120 ) I C = Ie − j( ϕ − https://fb.com/tailieudientucntt ) EA b Tải không ĐX : ZA ≠ ZB ≠ ZC EB O ng EC • • th ng Ue − jϕ = I e A jϕA ZA e du o A u UA IA = = ZA j0 cu • • − j120 U B Ue IB = = ZB ZBe jϕB IN = IBe CuuDuongThanCong.com Uo’o • j120 Ue UC − j( ϕC −120 = IC = = ICe jϕC ZC ZC e • • − j( ϕB +120 ) ZC k an co Tính I cho pha riêng biệt O’ IC UO’O = ZA ZB IB c om * Khi K đóng: UA IA • • • I N = I A + I B + IC ≠ Kết luận: Khi có dây trung tính? https://fb.com/tailieudientucntt ) U O 'O = U o 'o = U o e Jψ O • • • • • • • U A = E A − U O'O E A Y A + E B Y B + E C YC ≠ Y A + Y B + YC EA Tính I pha U B = E B − U O 'O EB O ng th EC du o UC u cu O ψo ZC IC k UA EA EB O’ Uo’o O’ U O'O EC Kết luận: Khi dây trung tính? UB CuuDuongThanCong.com ZA ZB IB an U C = E C − U O 'O UA IA ng • • co • • c om • * Khi K mở: • • https://fb.com/tailieudientucntt • UB U B e − jψ uB jψ B IB = = = I e B jϕ B ZB ZB e jψ uA • UA UAe jψ A IA = = = I e A ZA ZA e jϕA • • EA j ψ uC U Ce UC jψ C IC = = = I e C ZC ZC e jϕ C ng th co Nguồn đx : Ud = 220 V ng du o u Z B = j 20 Ω ; IB Ud IC EC UA UB ZB UC ZC k ZC = -j 20 Ω Tìm IA, IB, IC , IN K đóng K mở CuuDuongThanCong.com O’ IN cu ZA = 20 Ω; an O ZA IA EB Ví dụ : Cho MĐ hình bên: Tải KĐX có : • c om • https://fb.com/tailieudientucntt Zd A a Đối xứng Ud IA IB Nguồn ĐX: B Zd ZCA ng an ng • I A = 3If e − j( ϕ+30 ) • I AB • cu u * Khi Zd = ZBC IBC th ZAB = ZBC = ZCA = Zt ZdA = ZdB = ZdC = Zd du o Tải ĐX: ĐDĐX : ZAB IC co C IAB ICA Zd c om Tải nối ∆ U AB U d e j0 = = Zt Zt e jϕ = I f e − jϕ CuuDuongThanCong.com • I BC = If e • • − j( ϕ+120 ) ICA = If e − j( ϕ−120 ) I B = 3If e − j( ϕ+150 ) • IC = 3If e − j( ϕ−90 ) https://fb.com/tailieudientucntt Zd Zd IC c om IB IBC th ng du o u I B = Id e − j( ϕ+120 ) • Zt I A = I d e − jϕ thay Zd + ZtY = Z • Zt Zt an • IAB ICA Zd co Ud ng * Khi Zd ≠ 0: Z tY IA cu IC = Id e − j( ϕ−120 ) CuuDuongThanCong.com • I d − j( ϕ−30 ) I AB = e • I d − j( ϕ+ 90 ) I BC = e • I d − j( ϕ−150 ) ICA = e https://fb.com/tailieudientucntt ZdA Ud IA IB Nguồn ĐX: B ZdC ng ZBC IBC an • ng • ZAB ≠ ZBC ≠ ZCA ZAB IC th Tải KĐX: ZCA co C IAB ICA ZdB c om b Không đối xứng A * Khi Zd = cu u du o U AB = I e − jϕAB AB I AB = ZAB • • U BC I BC = = I BC e − j( ϕBC +120 ) ZBC • • U CA = I e − j( ϕCA −120 ) ICA = CA ZCA CuuDuongThanCong.com • • • • • • • • • I A = I AB − I C A K Đ X K Đ X I B = I BC − I AB I C = I C A − I BC • • • • IA + IB + IC • • =0 I AB + I BC + I C A ≠ https://fb.com/tailieudientucntt ZdA IAB ICA IB ZdC IC c om ZdB Zt Zt co Ud ng * Khi Zd ≠ Z tY IA du o an th ng thay : ZdA + ZtYA = ZA • cu • u IA = I A e − jϕA I B = I Be • − j( ϕB +120 ) IC = IC e − j( ϕC −120 ) CuuDuongThanCong.com Zt • • • • • • • • • I A = I AB − I C A I B = I BC − I AB I C = I C A − I BC https://fb.com/tailieudientucntt IBC I2 I I3 Ud c om Ví dụ 2: Cho mạch pha ĐX hình bên Zd Z2 co ng I1 Zd = + j2 du o cu Z2 = 18 – j24 u Z1 = 12 + j16 ng th Biết: an Z1 Ud = 380 V CuuDuongThanCong.com Ω Tìm: dịng điện : I1, I2 , I3, I P, Q, S cosϕ toàn mạch Vẽ đồ thị véc tơ I A , I B , I C dựa vào U A , U B , U C https://fb.com/tailieudientucntt I co th ng = 11 A cu Tải 2: u du o 220 Uf = I1 = Z1 122 +162 Chuyển Z2 Y : Z2Y = – j8 Thay : Zd2Y = Zd + Z2Y = – j6 CuuDuongThanCong.com Z2 an Z1 1.Tìm dịng điện : I1, I2 , I3, I I3 ng I1 Giải Z 2Y Ud Ω Ud = 380 V Zd c om Z1 = 12 + j16 Z2 = 18 – j24 Zd = + j2 I2 U f = 220 I2 = Zd2Y 82 +62 I2 = 22 A I2 I3 = = 12,7 A https://fb.com/tailieudientucntt I I3 co Z1 Z2 ng I1 I1 = 11 A; I2 = 22 A Z 2Y Ud Ω Ud = 380 V Zd c om Z1 = 12 + j16 Z2 = 18 – j24 Zd = + j2 I2 ng th an 33 Tìm P, Q, S cosϕ toàn mạch 2 = 3(12.11 + 8.22 ) = 15972 P = 3(R I + R d 2Y I ) W 2 = 3(16.11 − 6.22 ) = -2904 Q = 3(X I − X d 2Y I ) VAr du o u 1 2 cu 1 2 = 16233 VA = 15972 + 2904 S= P +Q S 15972 P 16233 I= = = cos ϕ = = 0,98 = 24,66 A 3U d 3.380 16233 S 2 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt VÌ Q = - 2904 VAr < IC IA th an co mang t/c điện dung C ng U c om Vẽ đồ thị véc tơ I A , I B , I C dựa vào U A , U B , U C dịng vượt trước áp góc ? ng 11O 28 ’ IB du o cu u cosϕ = 0,98 U U B ϕ =11o 28’ CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt A ... hay điện áp) - Dây trung tính nối từ điểm trung tính nguồn tải (đấu Y) • Dịng điện pha If điện áp pha Uf dòng áp pha tải https://fb.com/tailieudientucntt Quan hệ đại lượng dây pha mạch pha Mạch. .. toàn mạch 2 = 3( 12.11 + 8.22 ) = 15972 P = 3( R I + R d 2Y I ) W 2 = 3( 16.11 − 6.22 ) = -2904 Q = 3( X I − X d 2Y I ) VAr du o u 1 2 cu 1 2 = 16 233 VA = 15972 + 2904 S= P +Q S 15972 P 16 233 I=... = 3XIf2 U d I d s in ϕ f u du o Q 3f = cu Công suất biểu kiến *)Khi tải đối xứng : CuuDuongThanCong.com S 3f = P 32 f + Q 32 f S 3f = 3U dId https://fb.com/tailieudientucntt EA 4.4 Cách giải mạch