Chương 5 : Mạch điện ba pha
5.1 Khái niệm về mạch điện ba pha
Mạch điện ba pha là mạch điện mà phần tử tác động là nguồn điện 3 pha. Nguồn điện 3 pha gồm ba nguồn một pha ghép lại, trong thực tế là các máy xoay chiều đồng bộ 3 pha
đối xứng. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của máy như trên hình 5.1.
Hình 5.1
Máy phát điện gồm 2 phần: stato và roto. Stato hình trụ trịn rỗng gắn trên thân máy
trong đó có đặt 3 cuộn dây AX, BY, CZ giống nhau và lệch pha nhau một góc khơng gian 1200. Roto hình trụ trịn đặt trong stato có thể quay quanh một trục. Nó chính là
một nam châm điện, từ hóa bằng dịng điện một chiều lấy từ một nguồn kích thích bên
ngồi. Khi làm việc roto quay với tốc độ , từ trường các nam châm roto quét qua mỗi cuộn dây stato, tạo nên trong đó một sđđ cảm ứng xoay chiều hình sin. Các sđđ này
hoàn toàn giống nhau và lệch pha nhau 1200 ứng với thời gian 1/3 chu kỳ. 2 sin t A e E (5.1) 0 2 sin( t-120 ) B e E (5.2) 0 2 sin( t+120 ) C e E (5.3)
Hình 5.2 . A E . B E . C E 0 Hình 5.3
Hình 5.2 vẽ các đường cong trị số tức thời của e e eA, B, C. Hình 5.3 vẽ đồ thị vectơ của chúng. Từ các hình vẽ này ta thấy rằng ở một thời điểm tổng các sđđ của 3 cuộn dây đều trượt tiêu.
0
A B C
e e e (5.4)
Hình 5.4
Nếu mỗi quận dây stato nối với một tải ta sẽ có ba mạch một pha khơng liên hệ với nhau (hình 5.4). Trong thực tế khơng dùng cách này vì khơng kinh tế.
Nếu 3 quận dây stato nối lại với nhau sau đó mới nối đến tải ta sẽ được một hệ thống 3 pha.
Có 2 cách nối các quận dây stato: nối hình sao (ký hiệu là Y, hình 5.5) và nối tam giác (ký hiệu là , hình 5.6).
Hình 5.5 Hình 5.6
Mỗi quận dây stato có một cực đầu và một cực cuối. Nếu coi cực đầu là cực ở đấy chiều dương dịng điện đi ra thì cịn lại là cực cuối.
Trên hình 5.4, các cực đầu 3 quận dây ký hiệu là A, B, C, các cực cuối là X, Y, Z. Nối
hình sao là đêm 3 cực cuối nối lại với nhau tại một điểm O gọi là trung tính của nguồn (hình 5.5). Nối tam giác là nối lần lượt điểm đầu của quận dây trước với điểm cuối của quận dây sau (hình 5.6). Sở dĩ có thể nối hình tam giác mà khơng sợ bị ngắn mạch là vì trong vịng kín ABC ta có eAeBeC 0.
Ba tải cũng có thể nối hình sao hoặc tam giác sau đó nối vào 3 dây dẫn ra từ nguồn. Cách nối dây của nguồn và của tải không phụ thuộc vào nhau, và có thể khác nhau.
Hình 5.8: Nối tam giác-tam giác
Hình 5.9: Nối tam giác-sao
Hình 5.10: Nối sao-tam giác
Mạng điện 3 pha 4 dây (nguồn và tải đều nối hình sao, có thêm một dây trung tính nối từ trung tính của nguồn) thường dùng để cung cấp cho nhu cầu thắp sáng, sinh hoạt. Mạng điện 3 pha 3 dây thường cung cấp cho các hộ dùng điện để sản xuất, có tải phần lớn là các động cơ 3 pha.
Hình 5.11
Trong mạch điện 3 pha ta phân biệt 2 loại đại lượng là các đại lượng dây và pha. Các
dòng chảy trên dây và điện áp giữa các dây được gọi là dòng điện dây và điện áp dây
(I Ud, d). Dòng điện và áp trên các pha của tải hoặc nguồn gọi là các dòng điện pha và
điện áp pha (If,Uf). Mạch 3 pha có nguồn đối xứng và có tổng trở các pha của đường dây cũng như của tải bằng nhau gọi là mạch 3 pha đối xứng. Ngược lại mạch 3 pha
khơng có một trong các điều kiện trên gọi là không đối xứng.