CHƯƠNG III : DỊNG ĐIỆN XOAY CHIỀU HÌNH SINE
2.3. GIẢI MẠCH XOAY CHIỀU PHÂN NHÁNH
2.3.5. Phương pháp nâng cao hệ số công suất
a. Hệ số công suất cosφ
Với một nhánh có thơng số R, L, C đó cho ở tần số nhất định sẽ có thơng số (r, x) góc lệch pha xác định do đó hệ số cơng suất xác định :
2 2 2 2 cos Q P P S P X R R Z R
Nó là sự phối hợp các vùng năng lượng P, Q khác nhau về bản chất. Nó là chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật quan trọng về mặt năng lượng. Có thể thấy điều đó qua phân tích sau cos U P I t
Pt , U xác định với một tải, từ đó ta thấy nếu cosφ càng nhỏ → dòng điện I càng lớn gây mất mát năng lượng và sụt áp đường dây càng lớn. Ngồi ra I càng lớn thì địi hỏi tiết diện dây phải lớn làm tăng khối lượng dây dẫn → không kinh tế. Mặt khác khi cosφ thấp máy phát phải phát ra một dòng điện I lớn mà vẫn không tăng được nhiều công suất tác dụng, đường dây phải truyền tải một dịng điện lớn mà cơng suất truyền tải lại không lớn.
Từ P = S.cosφ thấy rằng cosφ càng lớn thì cơng suất tác dụng P càng gần S và ngược lại cosφ càng nhỏ thì P càng nhỏ so với S nên việc sử dụng thiết bị kém hiệu quả.
Như vậy cosφ thấp có hại về kinh tế, kỹ thuật nên khi tính tốn, thiết kế, chọn lựa, lắp đặt thiết bị điện phải bảo đảm cosφ trong khoảng giá trị cho phép nếu khơng đạt thì phải tìm mọi biện pháp nâng cao hệ số cosφ của mỗi thiết bị điện, mỗi phân xưởng và mỗi nhà máy.
b. Nâng cao hệ số cơng suất cosφ
Có nhiều biện pháp nâng cao cosφ như phát máy bù, tụ bù, không để máy biến áp chạy không tải, động cơ chạy non tải v.v.. Ở đây ta xét phương pháp đơn giản nhất là ghép song song với tải cảm (thường sử dụng các tải cảm như động cơ điện, MBA, các cuộn cảm...) những tụ điện gọi là tụ bù.
Ta biết : 2 2 cos X R R
- 76 -
Cosφ là sự kết hợp giữa R và X nên để cosφ tăng tức là làm cho góc φ giảm. Tùy vào tính chất của tải (có tính điện dung hay tính điện cảm) để tìm cách làm cho góc φ giảm.
Khi tải có tính cảm, điện áp vượt pha trước dịng điện, nên để góc φ giảm ta nối song song với tải một tụ điện có dịng điện qua nó vượt trước điện áp nên dòng điện tổng sẽ lệch pha so với điện áp chung một góc nhỏ hơn.
Rõ ràng φ2 < φ1 nên cosφ2 > cosφ1. Chứng minh được biểu thức liên hệ giữa giá trị điện dung C cần để nâng từ cosφ1 lên cosφ2 cho phụ tải có cơng suất tác dụng P, điện áp định mức U 2 1 2 . tg tg U P C Hình 3.16: Đồ thị vectơ áp, dòng trước
- 77 -
CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG III
3.1. Dịng điện xoay chiều hình Sin là gì? Biểu thức trị số tức thời, trị số hiệu
dụng? Ý nghĩa trị số hiệu dụng?
3.2. Định nghĩa góc pha Ψi, Ψu, góc lệch pha φ? Đại lượng nào phụ thuộc vào
thông số R, X của mạch?
3.3. Hãy viết biểu thức I, φ, vẽ đồ thị vectơ cho các nhánh sau: R; L; C; RL; RC;
LC; RLC nối tiếp?
3.4. Nêu cách biểu diễn dịng điện và điện áp hình sin bằng vectơ? 3.5. Nêu cách biểu diễn dòng điện và điện áp hình sin bằng số phức?
3.6. Dịng điện xoay chiều trong sản xuất và sinh hoạt ở nước ta có tần số f = 50Hz. Tính chu kỳ T và tần số góc ω?
3.7. Chuyển các biểu thức sau đây về dạng số phức:
i = 4.sin(2t + 100) (A) u = 10.cos(5t+150) (V) e = 5.sin(10t – 200) (V)
3.8. Giải các mạch điện xoay chiều sau đây:
a. R=3(Ω), L =
10
1 (H), i = 2.sin20t (A).
Tính Z, U, viết biểu thức u, Viết biểu thức điện áp ở hai đầu cuộn dây uL, công suất P.
b. R=3(Ω), C=
16
1 (F), u = 10.sin4t(V).
Tính Z, I? viết biểu thức i, viết biểu thức điện áp ở hai đầu tụ điện uC, cơng suất P.
3.9. Một bóng đèn loại 110V- 60W mắc nối tiếp với 1 cuộn dây có hệ số L=1 (H)
, cuộn dây có điện trở RL=10(Ω). Đặt ở hai đầu cuộn dây một hiệu điện
thế xoay chiều U=220(V), f=50(Hz). Tính dịng điện qua mạch, viết biểu thức hiệu điện thế tức thời ở hai đầu cuộn dây.
i L R i C R
- 78 -
3.10. Cho mạch điện như hình vẽ
R1=10(Ω), R2= 5(Ω), L =100(mH), C = 50(µF) u =
2
100.sin100t(V). Tính i1, i2?
i R2 I2 L i1 R1 u C
- 79 -
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Phạm Thị Cư - Mạch điện 1 - NXB Giáo dục năm 1996.
2. Phạm Thị Cư - Bài tập mạch điện 1 - Trường Đại học Kỹ thuật TPHCM năm 1996.
3. Hoàng Hữu Thận - Cơ sở Kỹ thuật điện - NXB Giao thơng vận tải năm 2000. 4. Nguyễn Bình Thành - Cơ sở lý thuyết mạch điện - Đại học Bách khoa Hà Nội năm 1980.
5. Hoàng Hữu Thận - Kỹ thuật điện đại cương - NXB Đại học và Trung học
chuyên nghiệp - Hà Nội năm 1976.
6. Hoàng Hữu Thận - Bài tập Kỹ thuật điện đại cương - NXB Đại học và Trung học chuyên nghiệp - Hà Nội năm 1980.
7. Đặng Văn Đào - Lê Văn Doanh - Giáo trình Kỹ thuật điện - NXB giáo dục năm 2003.