ĐẤU DÂY HỆ THỐNG MẠCH ĐIỆN BA PHA

CHƯƠNG V: MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA

2. ĐẤU DÂY HỆ THỐNG MẠCH ĐIỆN BA PHA

Mỗi pha của nguồn và tải đều có điểm đầu và điểm cuối. Ta thường ký hiệu các điểm đầu pha là A, B, C, các điểm cuối pha là X, Y, Z.

Để nối hình sao người ta nối 3 điểm cuối của các pha lại với nhau tạo thành điểm trung tính.

Đối với nguồn, 3 điểm cuối X, Y, Z của các cuộn dây máy phát điện đƣợc nối lại với nhau tạo thành điểm trung tính O.

Đối với tải, 3 điểm cuối X’, Y’, Z’ đƣợc nối lại với nhau tạo thành điểm trung tính O’.

Ba dây nối các điểm đầu của nguồn và tải AA’, BB’, CC’ gọi là các dây pha.

Dây dẫn nối các điểm trung tính OO’ gọi là dây trung tính.

Để nối hình tam giác người ta nối đầu pha này với cuối pha kia, ví dụ A nối với Z, B nối với X, C nối với Y.

2.1. ĐẤU DÂY HỆ THỐNG MẠCH ĐIỆN BA PHA THEO HÌNH SAO.

2.1.1. Nguyên tắc nối

Để nối hình sao người ta nối 3 điểm cuối của các pha lại với nhau tạo thành điểm trung tính.

Đối với nguồn, 3 điểm cuối X, Y, Z của các cuộn dây máy phát điện đƣợc nối lại với nhau tạo thành điểm trung tính O.

Đối với tải, 3 điểm cuối X’, Y’, Z’ đƣợc nối lại với nhau tạo thành điểm trung tính O’.

Ba dây nối các điểm đầu của nguồn và tải AA’, BB’, CC’ gọi là các dây pha.

Dây dẫn nối các điểm trung tính OO’ gọi là dây trung tính.

70

Hình 1.45: Sơ đồ đấu dây hình sao a) Sơ đồ đấu dây ; b) Đồ thị vectơ 2.1.2. Quan hệ giữa dòng điện dây Id và dòng điện pha Ip

Dòng điện pha Ip là dòng điện chạy trong mỗi pha của nguồn (hoặc tải). Dòng điện dây Id là dòng chạy trong các dây pha nối giữa nguồn và tải. Từ hình 1.45 ta thấy dòng điện dây Id có giá trị bằng dòng điện chạy trong các pha Ip.

Id = Ip (1.102)

2.1.3. Quan hệ giữa điện áp dây và điện áp pha

Điện áp pha Up là điện áp giữa điểm đầu và điểm cuối của mỗi pha (hoặc giữa dây pha và dây trung tính).

Điện áp dây Ud là điện áp giữa 2 dây pha :

AB A B

BC B C

CA C A

U U U

U U U

U U U

  

  

  

 

 

 

(1.103) Để vẽ đồ thị vectơ điện áp dây, trước hết ta vẽ đồ thị vectơ điện áp pha UA, UB, UC , sau đó dựa vào công thức (1.103) ta dựng đồ thị vectơ điện áp dây nhƣ trên hình 1.45 b. Ta có :

Hình 1.46: Đồ thị vectơ mạch điện đấu sao

71

Về trị số, điện áp dây Ud lớn hơn điện áp pha Up là 3 lần. Thật vậy, xét tam giác OAB từ đồ thị hình 1.45 b ta có :

o 3

2AH=2OAcos30 2OA 3

2

d 3 P

AB OA

U U

  

 

(1.104) Dễ thấy rằng, khi điện áp pha đối xứng, thì điện áp dây đối xứng.

- Về pha, các điện áp dây UAB, UBC, UCA lệch pha nhau một góc 120o và vƣợt trước điện áp pha tương ứng một góc 300.

Khi tải đối xứng, dòng điện qua dây trung tính bằng không : 0

o A B C

I I I I

   

    (1.105)

Trong trường hợp này có thể không cần dây trung tính, ta có mạch ba pha ba dây. Thông thường trong thực tế, tải ba pha là không cần bằng, khi đó dòng điện qua dây trung tính là khác không, do đó bắt buộc phải có dây trung tính.

Ví dụ :

Một nguồn điện áp ba pha đối xứng hình sao, điện áp pha nguồn Upn = 220V.

Nguồn cung cấp điện cho tải R ba pha đối xứng. Biết dòng điện chạy trên dây Id =10A.

Tính điện áp Ud, điện áp pha của tải, dòng điện pha của tải và của nguồn, vẽ đồ thị vectơ.

Giải:

Nguồn nối hình sao, áp dụng công thức (1.105) điện áp dây là :

3 3.220 380

d f

U  U   V

Tải nối hình sao, biết Ud = 380V, theo công thức (1.105) ta có điện áp của tải là:

380 220

3 3

d f

U U   V

OIpn Up

n

A

C B

Ipt O A

C B

Up R t

R R

Ud Id IA

IB IC

UC

UB

UA

IA



IB

 IC



a) b)

Hình 1.47: Mạch điện và đồ thị vectơ

72 Nguồn nối sao, tải nối sao nên ta có : Dòng điện pha nguồn: Ipn = Id = 10A Dòng điện pha tải: Ipt = Id = 10A

Vì tải thuần trở nên điện pha của tải trùng pha với dòng điện pha của tải.

2.2. ĐẤU DÂY HỆ THỐNG MẠCH ĐIỆN BA PHA THEO HÌNH TAM GIÁC.

2.2.1. Nguyên tắc nối

Để nối hình tam giác người ta nối đầu pha này với cuối pha kia, ví dụ A nối với Z, B nối với X, C nối với Y (hình 1.48).

Hình 1.48: Mạch điện ba pha nối tam giác 2.2.2. Quan hệ giữa điện áp dây và điện áp pha

Từ hình vẽ ta thấy khi nối tam giác thì điện áp giữa hai dây chính là điện áp pha

Ud = Up (1.106)

2.2.3. Quan hệ giữa dòng điện dây Id và dòng điện pha Ip Áp dụng định luật Kirchhoff 1 cho các nút, ta có :

Tại nút A: IA IAB ICA

  

  Tại nút B: IB IBC IAB

  

 

Tại nút C: IC ICA IBC

  

 

Đồ thị vectơ các dòng điện dây IA, IB, IC và dòng điện pha IAB, IBC, ICA vẽ trên hình 1.48b: Ta có :

- Về trị số, dòng điện dây lớn gấp 3 lần dòng điện pha. Thật vậy, xét tam giác OEF từ đồ thị hình 1.48b ta có :

0 3

EF = 2OEcos30 2OE 3

2 OE

 

Từ đó:Id  3Ip (1.107)

73

Ví dụ: Một mạch điện ba pha, nguồn điện nối sao, tải nối tam giác. Biết điện áp pha của nguồn Upn = 2kV, dòng điện pha của nguồn Ipn = 20A.

a) Hãy vẽ sơ đồ nối dây mạch ba pha và trên sơ đồ ghi rõ các đại lƣợng pha và dây.

b) Hãy xác định dòng điện và điện áp pha của tải Ipt, Upt.

Giải:

a) Sơ đồ đấu dây cho trên hình 1.49

b) Vì nguồn nối hình sao, nên dòng điện dây bằng dòng điện pha Id = Ipn = 20A

Điện áp dây bằng 3 lần điện áp pha nguồn :

3 3.2 3, 646

d pn

U  U   kV

O Ipn Upn

A

C B

A

Z

Upt Ud

Id

Id Id

Z Z

Z Ipt

Hình 1.49: Sơ đồ đấu dây mạch điện

Vì tải nối hình tam giác, nên điện áp pha của tải Upt bằng điện áp dây : Upt = Ud = 3,464kV

Dòng điện pha của tải nhở hơn dòng điện nhỏ hơn dòng điện dây 3lần 20 11,547A

3 3

d pt

I  I  