CHƯƠNG 4 : MẠCH BA PHA
4.1. Khái niệm chung
Ngày nay điện n ng sử dụng trong cơng nghiệp thường dưới dạng dịng điện sin ba pha vì:
- Động c điện ba pha cĩ cấu tạo đ n giản và đặc tính t t h n động c một pha.
- Việc truyền tải điện n ng bằng mạch điện ba pha tiết kiệm được d y dẫn h n việc truyền tải điện n ng bằng dịng điện một pha.
- Mạch điện ba pha bao gồm nguồn điện ba pha đường d y truyền tải và các phụ tải ba pha.
4.1.1. Hệ thống ba pha cn bằng
Để tạora nguồn điện ba pha ta dùng máy phát điện đồng bộ ba pha. Cấu tạo c a máy phát điện đồng bộ gồm:
60 - Ph n tĩnh (cịn gọi là stato) gồm lõi thép cĩ xẻ r nh trong các
r nh đặt ba d y quấn AX BY CZ cĩ cùng s vịng d y và lệch nhau một gĩc 2 /3 trong khơng gian. Mỗi d y quấn được gọi là một pha. D y quấn AX gọi là pha A d y quấn BY gọi là pha B d y quấn CZ là pha C.
Hình 4 - 1.
- Ph n quay (cịn gọi là rơto) là nam ch m điện N-S.
Nguyên l làm việc như sau: khi quay rơto từ trường sẽ l n lượt quét các d y quấn stato và cảm ứng vào d y quấn stato các sức điện động sin cùng biên độ cùng t n s và lệch nhau một gĩc 2/3. Nếu chọn pha đ u c a sức điện động eA c a d y quấn AX bằng khơng thì biểu thức tức thời sức điện động ba pha là:
Sức điện động pha A:
Sức điện động pha B:
Sức điện động pha C:
Hoặc biểu diễn bằng s phức:
4.1.2. Đồ thị dạng sĩng và đồ thị vectơ
61
4.1.3. Đặc điểm và ý nghĩa
Nguồn điện gồm ba sức điện động sin cùng biên độ cùng t n s lệch nhau về pha gọi là nguồn ba pha đ i xứng.
Nếu các d y quấn AX BY CZ c a nguồn điện n i riêng rẽ với các tải cĩ t ng trở pha ZA, ZB, ZC ta cĩ hệ th ng ba pha gồm ba mạch một pha khơng liên hệ nhau. Mỗi mạch
điện gọi là một pha c a mạch điện ba pha.
Sức điện động điện áp dịng điện mỗi pha c a nguồn (tải) gọi là sức điện động pha k hiệu là Ep điện áp pha k hiệu là Up dịng điện pha kí hiệu là Ip.
Mạch điện ba pha gồm nguồn tải và đường d y đ i xứng gọi là mạch điện ba pha đ i xứng. Nếu khơng thoả m n một trong nh ng điều kiện đ nêu gọi là mạch ba pha bất đ i xứng.
Thường ba pha c a nguồn được n i kết với nhau ba pha c a tải c ng được n i với nhau và cĩ đường d y ba pha n i gi a nguồn với tải dẫn điện n ng từ nguồn đến tải. Dịng điện chạy trên đường d y pha từ nguồn đến tải gọi là dịng điện d y k hiệu là Id điện áp gi a các đường d y pha ấy gọi là điện áp d y k hiệu là Ud.
4.2. Sơ đồ dấu dây trong mạng ba pha cân bằng
4.2.1. Cách đấu hình sao (Y)
o Cách đấu
Để n i hình sao ta n i ba điểm cu i c a các pha với nhau tạo thành điểm trung tính. Đ i với nguồn ba điểm cu i X Y Z n i với nhau thành điểm trung tình N c a nguồn. Đ i với tải ba điểm cu i X’ Y’, Z’ n i với nhau tạo thành trung tính c a tải O. S đồ mạch ba pha sẽ cĩ thể là mạch n i sao 3 d y khơng d y trung tính hoặc sao 4 d y cĩ dây trung tính.
Hình 4 - 3.
62
Hình 4 - 4.
C n cứ vào mạch điện ta thấy quan hệ gi a dịng điện điện áp d y Id và dịng điện điện áp pha IPnhư sau:
Id = Ip
Điện áp d y UAB, UBC, UCA và quan hệ điện áp pha UAN, UBN, UCN như sau:
Từ đồ thị vect điện áp ta thấy: Về trị s điện áp d y bằng 3 l n điện áp pha.
3
d P
U U Hình 4 - 5.
Nếu viết dưới dạng s phức:
4.2.2. Cách đấu hình tam gic ()
Cách đấu
Mu n n i hình tam giác ta lấy đ u pha này n i với cu i pha kia. Ví dụ ở nguồn: A n i với Z; B n i với X; C n i với Y và tượng t đ i với tải.
Cách đấu nguồn Cách đầu tải
Hình 4 - 6.
Các quan hệ giữa đại lƣợng dây và pha trong cách đấu hình tam giác đối xứng
63
Hình 4 - 7.
Các đại lượng d y và pha được k hiệu trên hình. C n cứ vào mạch ta thấy:
Ud = UP
Áp dụng định lu t K1tại các đ nh ta cĩ quan hệ dịng điện d y vàdịng điện pha: Tại đ nh A: . . . A AB CA I I I Tại đ nh B: . . . B BC AB I I I Tại đ nh C: . . . C CA BC I I I
C n cứ vào đồ thị vect dịng điện
. . . , , A B C I I I và dịng điện pha . . . , , AB CA BC I I I
quan hệ như sau: Xét tam giác OEF:
2. .cos 30o 3
OF OE OE
V y trị s dịng điện d y l n gấp 3 l n dịng điện pha. 3
d P
I I
4.3. Cơng suất mạng ba pha cân bằng