Bài giảng Kỹ thuật điện cao áp - Chương 4: Mạch điện 3 pha

CHƯƠNG 4 01 02 4.1. TỔNG QUAN VỀ NGUỒN ÁP 3 PHA CÂN BẰNG: 4.1.1. ĐỊNH NGHĨA. 4.1.2. NGUỒN ÁP 3 PHA ĐẤU Y. KHÁI NIỆM VỀ ÁP DÂY , ÁP PHA 4.1.3. NGUỒN ÁP 3 PHA ĐẤU  . 4.2. PHƯƠNG PHÁP GIẢI MẠCH 3 PHA. 4.2.1. TRƯỜNG HỢP NGUỒN Y – TẢI Y. 4.2.1.1. TRƯỜNG HỢP TỔNG QUÁT. 4.2.1.2. TRƯỜNG HỢP ĐẶC BIỆT. 4.2.2. TRƯỜNG HỢP NGUỒN Y – TẢI  . KHÁI NIỆM VỀ DÒNG DÂY VÀ DÒNG PHA 4.2.3. TRƯỜNG HỢP NGUỒN  – TẢI Y. 4.2.4. TRƯỜNG HỢP NGUỒN  – TẢI  . 03 +‐ +‐ +‐             a o b o c t t t u U 2 sin t u U 2 sin t 120 u U 2 sin t 240         b c oa o o U U 0 U U 120 U U 240          4.1. TỔNG QUAN VỀ NGUỒN ÁP 3 PHA CÂN BẰNG: 4.1.1. ĐỊNH NGHĨA: NGUỒN ÁP 3 PHA CÂN BẰNG (HAY ĐỐI XỨNG) LÀ TẬP HỢP 3 NGUỒN ÁP XOAY CHIỀU HÌNH SIN:  CÙNG BIÊN ĐỘ.  CÙNG TẦN SỐ.  LỆCH PHA THỜI GIAN TỪNG ĐÔI .o120 04 PHÂN LOẠI : NGUỒN ÁP 3 PHA CÂN BẰNG GỒM HAI DẠNG  THỨ TỰ THUẬN.  THỨ TỰ NGHỊCH.             a o b o c t t t u U 2 sin t u U 2 sin t 120 u U 2 sin t 240         b c oa o o U U 0 U U 120 U U 240            a b c NGUỒN ÁP 3 PHA CÂN BẰNG THỨ TỰ THUẬN 05             a o b o c t t t u U 2 sin t u U 2 sin t 120 u U 2 sin t 240         b c oa o o U U 0 U U 120 U U 240            a b c NGUỒN ÁP 3 PHA CÂN BẰNG THỨ TỰ NGHỊCH 06 4.2. NGUỒN ÁP 3 PHA ĐẤU Y QUI TẮC KẾT NỐI:  TẠO ĐIỂM CHUNG (TRUNG TÍNH) CHO 3 NGUỒN ÁP  ĐIỂM CHUNG LÀ GIAO ĐIỂM CỦA 3 ĐẦU CÙNG TÍNH CHẤT +‐ +‐ +‐ + ‐ a b c a bc nn DÂY PHA DÂY PHA DÂY PHA DÂY PHA DÂY PHA DÂY PHADÂY TRUNG TÍNH DÂY TRUNG TÍNH 07 NGUỒN ÁP 3 PHA CÂN BẰNG ĐẤU Y CÓ HAI DẠNG ÁP  ÁP PHA  ÁP DÂY ÁP PHA LÀ ÁP CHÊNH LỆCH GIỮA MỘT TRONG 3 DÂY PHA ĐẾN DÂY TRUNG TÍNH. + ‐ a bc n DÂY PHA DÂY PHA DÂY PHA DÂY TRUNG TÍNH ÁP PHA ÁP PHA ÁP PHA b bn c cn oa an o o U U U 0 U U U 120 U U U 240                CÁC ÁP PHA TRONG NGUỒN ÁP 3 PHA THỨ TỰ THUẬN 08 ÁP DÂY LÀ ÁP CHÊNH LỆCH GIỮA HAI TRONG 3 DÂY PHA. +‐ +‐ +‐ a b c n DÂY PHA DÂY PHA DÂY PHA DÂY TRUNG TÍNH ÁP DÂY ÁP DÂY ÁP DÂY CÁC ÁP DÂY TRONG NGUỒN ÁP 3 PHA THỨ TỰ THUẬN ab an bn bc bn cn ca cn an U U U U U U U U U                (CHỈ SỐ ÁP DÂY ĐƯỢC ĐÁNH SỐ THEO THỨ TỰ HOÁN VỊ VÒNG a,b,c) 09 QUAN HỆ GIỮA ÁP DÂY VÀ ÁP PHA TRONG SƠ ĐỒ Y: b c VỚI NGUỒN ÁP 3 PHA THỨ TỰ THUẬN TA CÓ:  ÁP DÂY HIỆU DỤNG =  ÁP PHA HIỆU DỤNG.  ÁP DÂY NHANH PHA HƠN ÁP PHA TƯƠNG ỨNG 3 o30 bn cn 3 oab ob oa c o o n c a o U U 0 U U 120 U U 240 U U 30 U U 3 90 U U 3 210                   10 4.3. NGUỒN ÁP 3 PHA ĐẤU  QUI TẮC KẾT NỐI:  TẠO (DỰNG) CÁC ĐỈNH CHO SƠ ĐỒ TAM GIÁC.  ĐỈNH CỦA TAM GIÁC LÀ GIAO ĐIỂM CỦA HAI ĐẦU NGUỒN ÁP KHÔNG CÙNG TÍNH CHẤT + ‐ + ‐ + ‐ +‐ a b c a bc DÂY PHA DÂY PHA DÂY PHA DÂY PHA DÂY PHA DÂY PHA 11 TRONG NGUỒN ÁP 3 PHA ĐẤU  CHỈ CÓ ÁP DÂY NGUỒN ÁP 3 PHA ĐẤU  LÀ NGUỒN 3 PHA 3 DÂY ÁP PHA NGUỒN = ÁP DÂY CẤP ĐẾN TẢI + ‐ + ‐ + ‐ a b c DÂY PHA DÂY PHA DÂY PHA ÁP DÂY ÁP DÂY ÁP DÂY b bc c ca oa ab o o U U U 0 U U U 120 U U U 240                CÁC ÁP DÂY TRONG NGUỒN ÁP 3 PHA THỨ TỰ THUẬN 12 4.2. PHƯƠNG PHÁP GIẢI MẠCH 3 PHA: 4.2.1. MẠCH 3 PHA NGUỒN Y TẢI Y: 4.2.1.1. TRƯỜNG HỢP TỔNG QUÁT : ĐẶC ĐIỂM:  NGUỒN ÁP 3 PHA CÂN BẰNG  TỔNG TRỜ ĐƯỜNG DÂY KHÔNG CÂN BẰNG  TẢI 3 PHA ĐẤU Y KHÔNG CÂN BẰNG +‐ +‐ +‐ a b c n N A B C 13 +‐ +‐ +‐ a b c n N A B C PHƯƠNG PHÁP GIẢI:  ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN THẾ NÚT.  CHỌN TRUNG TÍNH NGUỒN LÀM NÚT CHUẨN. an bn cn dA AN dB BN dC CN N dA AN dB BN dC CN dN U U U Z Z Z Z Z Z U 1 1 1 1 Z Z Z Z Z Z Z                      14 +‐ +‐ +‐ a b c n N A B C 4.2.1.1. TRƯỜNG HỢP ĐẶC BIỆT 1: ĐẶC ĐIỂM:  NGUỒN ÁP 3 PHA CÂN BẰNG  TỔNG TRỞ ĐƯỜNG DÂY CÂN BẰNG  TẢI 3 PHA ĐẤU Y CÂN BẰNG dA dB dC d dN dZ Z Z Z Z Z    AN BN CN pZ Z Z Z   15 ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN THẾ NÚT SUY RA: an bn cn d P N d P dN 1 U U U Z Z U 0 3 1 Z Z Z                    KẾT LUẬN:  TRUNG TÍNH NGUỒN ĐẲNG THẾ VỚI TRUNG TÍNH TẢI.  DÒNG QUA DÂY NỐI HAI TRUNG TÍNH BẰNG 0.  TRONG MẠCH 3 PHA CÂN BẰNG KHÔNG CẦN DÂY NỒI LIÊN LẠC GIỮA CÁC TRUNG TÍNH.  KHI XEM CÁC TRUNG TÍNH NGUỒN VÀ TRUNG TÍNH TẢI TRÙNG NHAU, CÓ THỂ THAY THẾ MẠCH 3 PHA CÂN BẰNG BẰNG 3 MẠCH 1 PHA TƯƠNG ĐƯƠNG. 16 +‐ +‐ +‐ a b c A B C + ‐ a A + ‐ b B + ‐ c C n n nN N N THAY THẾ MẠCH 3 PHA CÂN BẰNG BẰNG 3 MẠCH 1 PHA an aA d p UI Z Z    bn bB d p UI Z Z    cn cC d p UI Z Z    17 +‐ +‐ +‐ a b c n N A B C 4.2.1.2. TRƯỜNG HỢP ĐẶC BIỆT 2: ĐẶC ĐIỂM:  NGUỒN ÁP 3 PHA CÂN BẰNG  TỔNG TRỞ ĐƯỜNG DÂY KHÔNG ĐÁNG KỂ  TẢI 3 PHA ĐẤU Y CÂN BẰNG  KHÔNG KẾT NỐI CÁC TRUNG TÍNH. dA dB dCZ Z Z 0   AN BN CN pZ Z Z Z   18 + ‐ a A + ‐ b B + ‐ c C n n nN N N THAY THẾ MẠCH 3 PHA CÂN BẰNG BẰNG 3 MẠCH 1 PHA pan aA p p UUI ZZ           pbn obB p p UUI 120 ZZ            pcn ocC p p UUI 240 ZZ            VỚI NGUỒN ÁP 3 PHA CÂN BẰNG THỨ TỰ THUẬN, TA CÓ p p pbn cn o o oanU U 0 U U 120 U U 240         GIẢ SỬ TỔNG TRỞ PHA TẢI :  o op pZ Z 90 90       DÒNG DÂY TỪ NGUỒN = DÒNG PHA QUA TẢI 19 CÔNG SUẤT PHỨC TIÊU THỤ BỞI MỖI PHA TẢI PHA A: 2 p aApA a pn p p p p p U U I Z S U I U .I Z                 PHA B: 2 p bBpB bn p p p U S U I U .I Z             PHA C: 2 p cCpC cn p p p U S U I U .I Z              CÔNG SUẤT PHỨC TỔNG TIÊU THỤ BỞI TẢI 3 PHA 3pha pA pB pC p pS S S S 3U .I          3pha p p p pS 3U .I 3U .I cos j.sin       20 KẾT LUẬN: TRONG MẠCH 3 PHA CÂN BẰNG, TỔNG TRỞ ĐƯỜNG DÂY KHÔNG ĐÁNG KỀ; TRUNG TÍNH NGUỐN KHÔNG NỐI ĐẾN TRUNG TÍNH TẢI ; CÔNG SUẤT PHỨC TIÊU THỤ BỞI TẢI 3 PHA ĐƯỢC XÁC ĐỊNH THEO QUAN HỆ:   3pha3pha p p d d 3pha3p 3p 3pha p p ha3ph ha p p a p p d d p d p d P Re S 3U .I .cos 3.U .I .cos Q Im S 3U .I .sin 3.U . S 3U .I 3U .I cos j.sin S S 3U .I 3.U .I I .sin                              21 4.2.2. MẠCH 3 PHA NGUỒN Y TẢI  : 4.2.2.1. TRƯỜNG HỢP TỔNG QUÁT : ĐẶC ĐIỂM:  NGUỒN ÁP 3 PHA CÂN BẰNG  TỔNG TRỜ ĐƯỜNG DÂY KHÔNG CÂN BẰNG  TẢI 3 PHA ĐẤU  KHÔNG CÂN BẰNG +‐ +‐ +‐ a b c n A B C 22 PHƯƠNG PHÁP GIẢI: PP1:  ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN THẾ NÚT.  CHỌN TRUNG TÍNH NGUỒN LÀM NÚT CHUẨN.  GIẢI HỆ 3 PHƯƠNG TRÌNH 3 ẨN SỐ. PP2:  ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP DÒNG MẮT LƯỚI.  GIẢI HỆ 3 PHƯƠNG TRÌNH 3 ẨN SỐ. PP3:  BIẾN ĐỒI TẢI 3 PHA ĐẤU  SANG DẠNG ĐẤU Y.  ĐƯA BÀI TOÁN VỀ DẠNG NGUỒN Y - TẢI Y . 23 4.2.2.2. TRƯỜNG HỢP ĐẶC BIỆT 1: ĐẶC ĐIỂM:  NGUỒN ÁP 3 PHA CÂN BẰNG  TỔNG TRỜ ĐƯỜNG DÂY KHÔNG ĐÁNG KỂ  TẢI 3 PHA ĐẤU  KHÔNG CÂN BẰNG CẦN CHÚ Ý QUAN HỆ GIỮA DÒNG DÂY VÀ DÒNG PHA +‐ +‐ +‐ a b c n A B C 24 PHƯƠNG PHÁP GIẢI:  ÁP DÂY NGUỒN CẤP TRỰC TIẾP ĐẾN MỖI PHA TẢI  .  ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT OHM TÍNH TRỰC TIẾP DÒNG PHA. +‐ +‐ +‐ a b c n A B C ab AB AB UI Z   bc BC BC UI Z   ca CA CA UI Z   aA AB CAI I I     bB BC ABI I I     cC CA BCI I I     DÒNG PHA PHỨC QUA MỔI NHÁNH TẢI  : DÒNG DÂY PHỨC TỪ NGUỒN CẤP ĐẾN TẢI  : 25 4.2.2.3. TRƯỜNG HỢP ĐẶC BIỆT 2: ĐẶC ĐIỂM:  NGUỒN ÁP 3 PHA CÂN BẰNG  TỔNG TRỜ ĐƯỜNG DÂY KHÔNG ĐÁNG KỂ  TẢI 3 PHA ĐẤU  CÂN BẰNG +‐ +‐ +‐ a b c n A B C 26 + ‐ a A + ‐ b B + ‐ c C b c aB C A THAY THẾ MẠCH 3 PHA CÂN BẰNG BẰNG 3 MẠCH 1 PHA VỚI NGUỒN ÁP 3 PHA CÂN BẰNG THỨ TỰ THUẬN, TA CÓ   d d d p p d p p bc a bn n c c 3 o o oab o o oanU U U 30 U U 90 U U 21 U 0 U U 120 U U 2 0 U 4 0 U                    GIẢ SỬ TỔNG TRỞ PHA TẢI :  o op pZ Z 90 90       27 + ‐ a A + ‐ b B + ‐ c C b c aB C A ab odAB p p UUI 30 ZZ            bc odBC p p UUI 90 ZZ            ca odCA p p UUI 210 ZZ            DÒNG PHA PHỨC QUA MỔI NHÁNH TẢI  : CÁC DÒNG PHA QUA TẢI  CÂN BẰNG 28 QUAN HỆ GIỮA DÒNG PHA VỚI DÒNG DÂY VỚI NGUỒN ÁP 3 PHA THỨ TỰ THUẬN TA CÓ:  DÒNG DÂY HIỆU DỤNG =  DÒNG PHA HIỆU DỤNG.  DÒNG DÂY CHẬM PHA HƠN DÒNG PHA TƯƠNG ỨNG 3 o30 p p p p p p BC CA 3 oaA ob oAB B oc o C o I I 30 I I 3 1 I I 0 I I 120 I I 240 50 I I 3 270                    29 4.2.3. MẠCH 3 PHA NGUỒN  TẢI Y : 4.2.3.1. TRƯỜNG HỢP TỔNG QUÁT : ĐẶC ĐIỂM:  NGUỒN ÁP 3 PHA CÂN BẰNG ĐẤU   TỔNG TRỜ ĐƯỜNG DÂY KHÔNG CÂN BẰNG  TẢI 3 PHA ĐẤU Y KHÔNG CÂN BẰNG + ‐ + ‐ + ‐ a b c A B C N 30 PHƯƠNG PHÁP GIẢI:  KHÔNG ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN THẾ NÚT. PP1:  ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP DÒNG MẮT LƯỚI.  GIẢI HỆ 2 PHƯƠNG TRÌNH 2 ẨN SỐ. PP2:  BIẾN ĐỒI NGUỒN ÁP 3 PHA ĐẤU  VỀ DẠNG ĐẤU Y.  ĐƯA BÀI TOÁN VỀ DẠNG NGUỒN Y - TẢI Y . + ‐ + ‐ + ‐ a b c A B C N 31 + ‐ + ‐ + ‐ a b c DÂY PHA DÂY PHA DÂY PHA ÁP DÂY ÁP DÂY ÁP DÂY +‐ +‐ +‐ a b c n DÂY PHA DÂY PHA DÂY PHA ÁP DÂY ÁP DÂY ÁP DÂY CHUYỂN ĐỔI NGUỒN ÁP 3 PHA DẠNG  SANG DẠNG Y NGUỒN ÁP 3 PHA ĐẤU  NGUỒN ÁP 3 PHA ĐẤU Y d d d oab obc oca U U 0 U U 120 U U 240          d bn cn 3 oan od od UU 30 UU 150 3 UU 270 3           32 4.2.3.2. TRƯỜNG HỢP ĐẶC BIỆT: ĐẶC ĐIỂM:  NGUỒN ÁP 3 PHA CÂN BẰNG ĐẤU   TỔNG TRỜ ĐƯỜNG DÂY CẨN BẰNG.  TẢI 3 PHA ĐẤU Y CÂN BẰNG + ‐ + ‐ + ‐ a b c A B C N PHƯƠNG PHÁP GIẢI:  BIẾN ĐỒI NGUỒN ÁP 3 PHA ĐẤU  VỀ DẠNG ĐẤU Y.  ĐƯA BÀI TOÁN VỀ DẠNG NGUỒN Y - TẢI Y . 33 4.2.4. MẠCH 3 PHA NGUỒN  TẢI  : ĐẶC ĐIỂM:  NGUỒN ÁP 3 PHA CÂN BẰNG ĐẤU   TỔNG TRỜ ĐƯỜNG DÂY KHÔNG CÂN BẰNG.  TẢI 3 PHA ĐẤU  KHÔNG CÂN BẰNG + ‐ + ‐ + ‐ a b c A B C 34 PHƯƠNG PHÁP GIẢI: PP1:  BIẾN ĐỒI NGUỒN ÁP 3 PHA ĐẤU  VỀ DẠNG ĐẤU Y.  ĐƯA BÀI TOÁN VỀ DẠNG NGUỒN Y - TẢI  . PP2:  BIẾN ĐỒI NGUỒN ÁP 3 PHA ĐẤU  VỀ DẠNG ĐẤU Y.  BIẾN ĐỒI TẢI 3 PHA ĐẤU  VỀ DẠNG ĐẤU Y  ĐƯA BÀI TOÁN VỀ DẠNG NGUỒN Y - TẢI Y .