Đang tải... (xem toàn văn)
ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP MÔN KĨ THUẬT ĐIỆN CÓ LỜI GIẢI CHI TIẾT Điện áp đặt lên mỗi pha là: 3 d p U U = Ud điện áp dây của mạch 3 pha. Tổng trở phức mỗi pha: Zp = Rp+jXp suy ra tổng trở pha tải: 2 2 p Rp X p z = + Dòng điện pha của tải: 2 2 3 p p d p p p R X U z U I + = = Tải nối sao nên dòng điện dây bằng dòng điện pha: Id=Ip Cho mạch 3 pha đối xứng hình 4.1. tải nối hình sao. Biết tổng trở mỗi pha của tải: Zt =8+j6 , điện áp dây Ud=380V. Tính: d. Dòng điện dây (Id), dòng điện pha (Ip) e. Công suất tác dụng P, phản kháng Q, biểu kiến S f. Hệ số công suất của mạch. Lời giải: Tải nối hình sao: V U U d p 220 3 380 3 = = = Zp = Zt = 8+j6 Rp=8, Xp=6 suy ra tổng trở pha tải: = + = 8 + 6 =10 2 2 2 2 p Rp X p z Dòng điện pha của tải: A z U I p p p 22 10 220 = = = Tách 1 pha ( Giả sửa tách pha A) Công suất biểu kiến : S3pha = 3UpIp Hệ số công suất: S P cos = Ví dụ 4.1: Cho mạch 3 pha đối xứng hình 4.2, tải nối hình sao. Biết tổng trở mỗi pha của tải: Zt =8+j6 , Nguồn sức điện động 3 pha:
4.5 Phương pháp giải mạch pha đối xứng 4.5.1 Tải nối hình sao, tổng trở đường dây Zd=0 Cách giải: Tách pha ( Giả sửa tách pha A) Cách giải: Điện áp đặt lên pha là: Up = Dòng điện pha tải: zp O’ z p = R p2 + X p2 Ip = O Ud Ud - điện áp dây mạch pha Tổng trở phức pha: Zp = Rp+jXp suy tổng trở pha tải: Up Zt = Hình 4.2.1 𝐼𝑑̇ = Do tải nối sao: Ip=Id Ud R p2 + X p2 Tải nối nên dòng điện dây dịng điện pha: Id=Ip 𝐸̇𝐴 𝑍̅𝑡 Cơng suất tác dụng : P3 pha = 3R p I p2 Công suất phản kháng: Q3 pha = X p I p2 Tách pha ( Giả sửa tách pha A) Công suất tác dụng : P3 pha = 3R p I p Zt Công suất phản kháng: Q3 pha = X p I p O O’ Công suất biểu kiến : S3pha = 3UpIp Hệ số công suất: cos = P S Ví dụ 4.1: Cho mạch pha đối xứng hình 4.1 tải nối hình Biết tổng trở pha tải: Zt =8+j6 , điện áp dây Hình 4.2.1 Cơng suất biểu kiến : S3pha = 3UpIp Hệ số công suất: cos = Ud=380V P S Ví dụ 4.1: Cho mạch pha đối xứng hình 4.2, tải nối hình Tính: d Dòng điện dây (Id), dòng điện pha (Ip) Biết tổng trở pha tải: Zt =8+j6 , Nguồn sức e Công suất tác dụng P, phản kháng Q, biểu kiến S điện f Hệ số công suất mạch 220∠−1200 (𝑉 ); 𝐸̇𝐶 = 220∠1200 (𝑉 ); Lời giải: Tính: Tải nối hình sao: Up = Ud = 380 = 220V Zp = Zt = 8+j6 Rp=8, Xp=6 suy tổng trở pha tải: z p = R p2 + X p2 = + = 10 Dòng điện pha tải: Ip = Up zp 220 = = 22 A 10 động pha: 𝐸̇𝐴 = 220∠00 (𝑉 ); 𝐸̇𝐵 = a Dòng điện dây (Id), dòng điện pha (Ip) b Công suất tác dụng P, phản kháng Q, biểu kiến S c Hệ số công suất mạch Tách pha A, ta có sơ đồ hình 4.2.1 ̇ 220 𝑍𝑡 8+6𝑗 𝐸 𝐼𝑑̇ = 𝐴 = = 22∠ − 53, 10 𝐴 Id=22A; Ip=Id=22A Công suất tác dụng : P3 pha = 3R p I p2 = 3.8.222 = 11616W Công suất tác dụng : P3 pha = 3R p I p2 = 3.8.222 = 11616W Công suất phản kháng: Công suất phản kháng: Q3 pha = X p I = 3.6.22 = 8712 VAr p Q3 pha = X p I p2 = 3.6.222 = 8712 VAr Công suất biểu kiến : Công suất biểu kiến : S = 3UpIp=3.220.22=14520 VA S = 3UpIp=3.220.22=14520 VA Hệ số công suất: P 11616 cos = = = 0,8 S 14520 Hệ số công suất: cos = P 11616 = = 0,8 S 14520 4.5.2 Tải nối hình tam giác, tổng trở đường dây Zd = Cách giải: Cách giải: Điện áp đặt lên pha là: U p = Ud Ud - điện áp dây mạch pha Tổng trở phức pha: Zp = Rp+jXp suy tổng trở pha tải: z p = R p2 + X p2 Dòng điện pha tải: Ip = Up zp = Biến dổi tải tam giác sao, ta có hình tương đương Id = I’p Z’t Ud Z’t O O’ Z’t Ud R p2 + X p2 Hình 4.35 a Tải nối nên dòng điện dây dòng điện pha: Id = Ip Công suất tác dụng : P3 pha = 3R p I p2 Công suất phản kháng: Q3 pha = X p I p2 𝑍𝑡̅ Tách pha ( Giả sử tách pha A) 𝑍̅′𝑡 = Z’t O O’ Công suất biểu kiến : S3pha = 3UpIp Hệ số công suất: cos = P S Hình 4.35.b Ví dụ 4.2: Cho mạch pha đối xứng hình 4.11 , tải nối hình tam Z’t O O’ giác Biết tổng trở pha tải: Zp =12+j9 , điện áp dây Ud=380V Tính: a Dịng điện dây (Id), dịng điện pha (Ip) Hình 4.35.b b Cơng suất tác dụng P, phản kháng Q, biểu kiến S 𝐼𝑑̇ = c Hệ số công suất mạch 𝐸̇𝐴 𝑍′𝑡 => 𝐼𝑑 = √3𝐼𝑝 Công suất tác dụng : P3 pha = 3R p I p2 Công suất phản kháng: Q3 pha = X p I p2 Công suất biểu kiến : S3pha = 3UpIp Hệ số cơng suất: cos = Ví dụ 4.2: Tải nối hình tam giác: U p = U d = 380V Cho mạch pha đối xứng hình 4.35 , tải nối hình tam Zp = 12+j9 Rp=12, Xp=9 giác Biết tổng trở pha tải: Zp =12+j9 , Nguồn suy tổng trở pha tải: z p = R + X = 12 + = 15 p p 2 Dòng điện pha tải: Ip = P S Up zp 380 = = 25,3 A 15 Tải nối nên dòng điện dây dòng điện pha: Id= Ip= 25,3 ≈ 44(A) sức điện động 3pha :𝐸̇𝐴 = 220∠00 (𝑉 ); 𝐸̇𝐵 = 220∠−1200 (𝑉 ); 𝐸̇𝐶 = 220∠1200 (𝑉 ) Lời giải: Biến dổi tải tam giác sao, ta có hình tương đương Cơng suất tác dụng : P3 pha = 3R p I p2 = 3.12.(25,3) = 23043W = 23,043 kW Công suất phản kháng: Q3 pha = X p I p2 = 3.9.(25,3) =17282 VAr =17,282 kVAr Id = I’p Z’t Ud Z’t O Công suất biểu kiến : O’ Z’t S = √(230432 + 172822 ) = 28802,4 (𝑉𝐴) Hình 4.35 a Hệ số cơng suất: 𝑐𝑜𝑠 𝜑 = 𝑃 23043 = = 0,8 𝑆 28802,4 ̅ 𝑍 12+𝑗9 𝑍̅′𝑡 = 𝑡 = = + 𝑗3() 3 Tách pha ( Giả sử tách pha A) Z’t O O’ Hình 4.35.b ̇ 𝐸 220∠0 𝐼𝑑̇ = 𝐴 = = 44∠−36,860 (𝐴) 𝑍′𝑡 4+𝑗3 => 𝐼𝑑 = √3𝐼𝑝 => 𝐼𝑝 = 𝐼𝑑 √3 = 25,4(𝐴) Công suất tác dụng : 𝑃3𝑝ℎ𝑎 = 3𝑅𝑝 𝐼𝑝2 = 3.12 (25,4)2 ≈ 23043𝑊 Công suất phản kháng: 𝑄3𝑝ℎ𝑎 = 3𝑋𝑝 𝐼𝑝2 = 3.9 (25,4)2 ≈ 17282𝑉𝐴𝑟 Công suất biểu kiến : S = √(230432 + 172822 ) = 28802,4 (𝑉𝐴) Hệ số công suất: 𝑐𝑜𝑠 𝜑 = 𝑃 23043 = = 0,8 𝑆 28802,4 Ví dụ 4.3: Mạch pha đối xứng có điện áp dây Ví dụ 4.3: Mạch pha đối xứng có điện áp dây Ud=220V, cung cấp cho tải: Tải nối hình (Y): Z1= 6+j8 Tải nối hình tam giác (): Z2=9+j12 a Dòng điện pha tải Ip1, Ip2 b Dòng điện đường dây Id1, Id2 c Dịng điện tổng đường dây Id d Cơng suất P, Q, S tồn mạch e Hệ số cơng suất toàn mạch Cách giải: Giải tải một! Ud=220V, cung cấp cho tải (hình).Hệ thơng nguồn Sức điện đơng pha gồm: 𝐸̇𝐴 = 127∠00 (𝑉 ); 𝐸̇𝐵 = 127∠−1200 (𝑉 ); 𝐸̇𝐶 = 127∠1200 (𝑉 ) a b c d e Tải nối hình (Y): Z1= 6+j8 Tải nối hình tam giác (): Z2 =9+j12 Dòng điện pha tải Ip1, Ip2 Dòng điện đường dây Id1, Id2 Dòng điện tổng đường dây Id Cơng suất P, Q, S tồn mạch Hệ số cơng suất tồn mạch Tách pha A, ta có sơ đồ tách pha Lời giải: ➢ Xét tải nối sao: Ta có: Ud1= Ud Tải nối nên: 𝑈𝑝1 = 𝑈𝑑1 √3 Tổng trở pha tải 1: 𝑧1 = √𝑅12 + 𝑋12 Dòng điện pha tải 1: 𝐼𝑝1 = 𝑈𝑝1 𝑧1 𝑍̅′2 = Dòng điện dây tải 1: ̇ ̇ = 𝐸𝐴 𝐼𝑑1 ̅ Tải nối sao: Id1 = Ip1 Công suất tác dụng tải 1: 𝑃1 = 3𝑅1 𝐼𝑝1 Công suất phản kháng tải 1: 𝑄1 = 3𝑋1 𝐼𝑝1 ➢ Xét tải nối tam giác: Ta có: Up2 = Ud2 = Ud Tổng trở pha tải 2: 𝑍1 Dòng điện dây tải 2: ̇ = 𝐼𝑑2 𝐸̇𝐴 ̅𝟐 𝐙′ Dịng điệnttoongr đường dây chính: ̇ + 𝐼𝑑2 ̇ 𝐼𝑑̇ = 𝐼𝑑1 𝑧2 = √𝑅22 + 𝑋22 Dòng điện pha tải 1: 𝐼𝑝2 = 𝑍2̅ 𝑈𝑝2 𝑧2 Do tải nối tam giác => 𝐼𝑑2 = √3𝐼𝑝2 Từ ta có giá trị hiệu dụng dòng điện dây, pha: 𝐼𝑑 𝐼𝑑1 = 𝐼𝑝1 𝐼𝑑2 𝐼𝑑2 => 𝐼𝑝2 = { √3 Công suất tác dụng tải 2: 𝑃2 = 3𝑅2 𝐼𝑝2 Công suất phản kháng tải 2: 𝑄2 = 3𝑋2 𝐼𝑝2 Công suất tác dụng tải 1: 𝑃1 = 3𝑅1 𝐼𝑝1 Công suất phản kháng tải 1: 𝑄1 = 3𝑋1 𝐼𝑝1 Công suất tác dụng tải 2: 𝑃2 = 3𝑅2 𝐼𝑝2 Ptm = P1 + P2 (W) Công suất phản kháng tải 2: Qtm = Q1 + Q2 (VAr) 𝑄2 = 3𝑋2 𝐼𝑝2 2 𝑆𝑡𝑚 = √𝑃𝑡𝑚 + 𝑄𝑡𝑚 (𝑉𝐴) • Dịng điện tổng đường dây Stm = Ud.Id 𝐼𝑑 = 𝑆𝑡𝑚 √3𝑈𝑑 Qtm = Q1 + Q2 (VAr) 2 𝑆𝑡𝑚 = √𝑃𝑡𝑚 + 𝑄𝑡𝑚 (𝑉𝐴) = • Dịng điện tổng đường dây • Hệ số cơng suất tồn mạch: 𝑐𝑜𝑠 𝜑 = Ptm = P1 + P2 (W) 𝑃𝑡𝑚 𝑆𝑡𝑚 Stm = Ud.Id 𝐼𝑑 = 𝑆𝑡𝑚 √3𝑈𝑑 = • Hệ số cơng suất tồn mạch: 𝑐𝑜𝑠 𝜑 = 𝑃𝑡𝑚 𝑆𝑡𝑚 4.5.3 Tải nối hình tam giác, tổng trở đường dây Zd ≠ Ví dụ 4.4 : Cho mạch điện pha đối xứng hình vẽ với: Z t = 24 + j18(); Z d = + j () • • E A = 2200 (V ); E B = 220 − 1200 (V ); • E C = 2201200 (V ); a Xác định số vơn kê Ampe kế? b Tính cơng suất P,Q,S tải? c Tính tổn thất điện áp công suất tác dụng đường dây truyền tải? Lời giải: 𝐸̇𝐴 a Biến đổi tải nối tam giác nối ta có: ̅ 𝑍 24+𝑗18 𝑍̅′𝑡 = 𝑡 = = + 𝑗6() 3 Tách pha A ta có sơ đồ: 𝐄̇𝐀 = 𝐙𝐝 + 𝐙𝐭′ 220 = + 𝑗 + + 𝑗6 220 = = 19,29∠ − 37, 870 𝐴 + 𝑗7 𝐼𝑑̇ = Giá trị hiệu dụng dòng điện dây: Id=19,29A; Zd 𝐼𝑑̇ Zt ’ Ud O O’ 𝐼𝑝 = 𝐼𝑑 √3 = 𝟏𝟗,𝟐𝟗 √3 𝑨𝟏 = 𝑨𝟐 = 𝑨𝟑 = 𝑰𝒅 = 𝟏𝟗, 𝟐𝟗(𝑨) 𝑨𝟒 = 𝑰𝒑 = 𝟏𝟏, 𝟏𝟑(𝑨) = 𝟏𝟏, 𝟏𝟑(𝐴) ➔{ 𝑽 = 𝑼𝒕 = 𝑰𝒑 𝒁𝒕 = 𝟏𝟏, 𝟏𝟑 √𝟓 = 𝟑𝟑𝟑, 𝟗(𝑽) b Tính cơng suất P,Q,S tải Cơng suất tác dụng : 𝑃3𝑝𝑡𝑎𝑖 = 3𝑅𝑡 𝐼𝑝2 = 11,132 24 = 8919,13(𝑊) Công suất phản kháng: 𝑄3𝑝𝑡𝑎𝑖 = 3𝑋𝑡 𝐼𝑝2 = 11,132 18 = 6689,35(𝑉𝐴𝑟) Công suất biểu kiến : 2 ) 𝑆3𝑝𝑡𝑎𝑖 = √(𝑃𝑡ả𝑖 + 𝑄𝑡ả𝑖 = 11148,91(𝑉𝐴) Tổn thất điện áp đường dây: Δ𝑈𝑑 = 𝐼𝑑 𝑧𝑑 = 𝐼𝑑 √𝑅𝑑2 + 𝑋𝑑2 = 19,29√2 = 27,28𝑉 Tổn thất công suất đường dây: 𝑃𝑑 = 3𝑅𝑑 𝐼𝑑2 = 3.1.19,292 = 1116,3𝑊 4.5.4 Tải nối hình , tổng trở đường dây Zd ≠ Ví dụ 4.5: Cho mạch điện pha đối xứng, tải nối Biết Zt=10+j8 , tổng trở đường dây : Zd=2+j , điện áp dây Ud=220V a Tìm dịng điện dây, dịng điện pha b Tính P,Q,S tồn mạch c Tính tổn thất điện áp, cơng suất tác dụng đường dây Lời giải: A Id = I p Zd Zt B Ud Zd Zt Zd Zt C Tổng trở phức pha Zp = Zd+Zt = 2+j + 10+j8 =12+j9 suy modul tổng trở pha: 𝑧𝑝 = √𝑅𝑝2 + 𝑋𝑝2 = √122 + 92 = 15Ω Điện áp đặt lên pha là: 𝑈 220 𝑈𝑝 = 𝑑 = = 127𝑉 √3 Dòng điện pha tải: √3 𝐼𝑝 = 𝑈𝑝 127 = = 8,46(𝐴) 𝑧𝑝 15 Tải nối nên dòng điện dây dịng điện pha: Id=Ip=8,46 (A) Cơng suất tác dụng toàn mạch : 𝑃3𝑝ℎ𝑎 = 𝑃𝑑 + 𝑃𝑡 = 3𝑅𝑑 𝐼𝑑2 + 3𝑅𝑡 𝐼𝑝2 = 3𝐼𝑝2 (𝑅𝑑 + 𝑅𝑡 ) = (8,46)2 12 = 2576,57(𝑊) Công suất phản kháng toàn mạch: 𝑄3𝑝ℎ𝑎 = 𝑄𝑑 + 𝑄𝑡 = 3𝑋𝑑 𝐼𝑑2 + 3𝑋𝑡 𝐼𝑝2 = 3𝐼𝑝2 (𝑋𝑑 + 𝑋𝑡 ) = (8,46)2 = 1932,43 (𝑉𝐴𝑟) Công suất biểu kiến toàn mạch : S3pha = 3UpIp=3.127.8,46 = 3223,26 (VA) Hệ số công suất: 𝑃3𝑝ℎ𝑎 2576,57 𝑐𝑜𝑠 𝜙 = = = 0,8 𝑆3𝑝ℎ𝑎 3223,26 Tổn thất điện áp đường dây: Δ𝑈𝑑 = 𝐼𝑑 𝑧𝑑 = 𝐼𝑑 √𝑅𝑑2 + 𝑋𝑑2 = 8,46 √22 + 12 = 18,91(𝑉) Tổn thất công suất đường dây: 𝑃𝑑 = 3𝑅𝑑 𝐼𝑑2 = 3.2 (8,46)2 = 429,42(𝑊) BÀI TẬP ÁP DỤNG O’ Bài 1: Một máy phát điện xoay chiều pha đối xứng, có: 𝑈𝑑 = 1000[𝑉] Cung cấp cho hai phụ tải ba pha đối xứng mắc song song Tải 1: nối tam giác với 𝑃1 = 69,280[𝑘𝑊]; 𝑐𝑜𝑠𝜑1 = 0,8 (φ1 >0) Tải 2: nối với Q2 = 79,986(KVar); 𝑐𝑜𝑠𝜑2 = 0,6 a Vẽ sơ đồ mạch điện pha b Tính giá trị hiệu dụng dịng điện dây dòng điện pha tải c Tính cơng suất P, Q, S tồn mạch dịng điện tổng chạy đường dây Bài 3: Cho mạch pha đối xứng, có: 𝑈𝑑 = 220[𝑉] Cung cấp cho hai phụ tải ba pha đối xứng mắc song song Tải 1: nối tam giác với 𝑃1 = 7[𝑘𝑊]; 𝑐𝑜𝑠𝜑1 = 0,866 (φ1 < 0) Tải 2: nối với Z = + j 3() a.Vẽ sơ đồ mạch điện pha b Tính giá trị hiệu dụng dịng điện dây dịng điện pha tải c Tính cơng suất P, Q, S tồn mạch dịng điện tổng chạy đường dây Bài 4: Cho mạch điện xoay chiều pha với hệ thống nguồn pha nối gồm: • • • E A = 3800 (V ); E B = 380 − 120 (V ); E C = 3801200 (V ); 0 Cung cấp điện cho phụ tải pha đối xứng Tải 1: nối tam giác với Z = 15 + j18() Tải 2: nối với Z = 30 − j 24() a.Vẽ sơ đồ mạch điện pha b.Tính giá trị hiệu dụng dịng điện dây dịng điện pha tải c.Tính cơng suất P, Q, S hệ số cosφ toàn mạch Bài 5: Cho mạch điện pha đối xứng có tải nối tam giác Biết tổng trở pha tải Z t = 15 + j18() ); tổng trở đường dây Z d = + j () điện áp dây Ud = 380 (V) a Xác định số vơn kê Ampe kế? b Tính cơng suất P,Q,S tải? c Tính tổn thất điện áp công suất tác dụng đường dây truyền tải? Bài 6: Cho mạch điện pha có nguồn : • • E A = 2200 (V ); E B = 220 − 1200 (V ); • E C = 2201200 (V ); Cung cấp cho tài: Tải nối sao: Z = 20 + j10() Tải nối tam giác: Z = 21 + j12() Tổng trở đường dây: Z d = 3.530() a Tính dịng điện tổng chạy đường dây dòng điện dây pha tải? Biểu diễn dịng điện sơ đồ mạch? b Tìm công suất P,Q,S mạch? Bài 7: Cho mạch điện pha có nguồn cung cấp: e A (t ) = 220 sin wt (V ) eB (t ) = 220 sin( wt − 1200 )(V ) eC (t ) = 220 sin( wt + 1200 )(V ) Cung cấp cho tài: Tải nối sao: Z = + j8() Tải nối tam giác: Z = 12 + j12() Tổng trở đường dây: Z d = + j1() a Tính dịng điện tổng chạy đường dây dòng điện dây pha tải? Biểu diễn dịng điện sơ đồ mạch? b Tìm công suất P,Q,S mạch? ... (): Z2=9+j12 a Dòng điện pha tải Ip1, Ip2 b Dòng điện đường dây Id1, Id2 c Dòng điện tổng đường dây Id d Công suất P, Q, S tồn mạch e Hệ số cơng suất tồn mạch Cách giải: Giải tải một! Ud=220V,... tải? c Tính tổn thất điện áp công suất tác dụng đường dây truyền tải? Lời giải:
