Bài giảng Máy điện - Chương 4. Mạch 3 pha

PHẦN I. MẠCH ĐIỆN Khái niệm chung về MĐ xoay chiều 3 pha 1 Quan hệ giữa các đại lượng dây và pha trong mạch 3 pha đối xứng 2 Công suất trong mạch 3 pha 3 Phương pháp tính toán mạch 3 pha 4 Chương 4. Mạch 3 pha Ví dụ 5 Ae 2.E.sin t  o Be 2.E.sin( t 120 )   o Ce 2.E.sin( t 240 )   1. Nguồn 3 pha: ĐN: Nguồn 3 pha là tổ hợp 3 nguồn 1 pha có sđđ lệch nhau về thời gian Nguồn 3 pha đối xứng: + Là một nguồn 3 pha có biên độ các pha bằng nhau + Lệch pha nhau liên tiếp 1 góc 1200 Ký hiệu: Pha thứ nhất là A: Pha thứ hai là B: Pha thứ hai là C: §1 – Khái niệm chung về MĐ xoay chiều 3 pha Chương 4 eC eA eB 0 1 2 3 4 5 6 -1 -0.5 0 0.5 1 120o 240o 360o e t 1. Nguồn 3 pha: Nguồn 3 pha thường được lấy từ máy phát 3 pha - Biểu diễn phức: j0 AE Ee   j120 BE Ee   j240 CE Ee   Với nguồn 3 pha đối xứng luôn có : A B CE E E       0 j120 CE Ee  Hoặc Chương 4 §1 – Khái niệm chung về MĐ xoay chiều 3 pha - Biểu diễn vector: A B CE E E   A B Ce e e   A B CE E E       0 AE BE CE 120o Chương 4 §1 – Khái niệm chung về MĐ xoay chiều 3 pha - Biểu diễn trên bản vẽ nguồn 3 pha: AE  A X BE  B YCE  C Z AE  A X BE  B Y CE  C Z - Cách nối nguồn: + Nối Y: 3 điểm cuối nối với nhau thành điểm trung tính của nguồn. Trung tính nguồn : O + Nối  (D): Cuối của pha này nối với đầu của pha kia. Chương 4 §1 – Khái niệm chung về MĐ xoay chiều 3 pha AE  BE  CE  A B C AE  BE  CE  A B C AE  BE  CE  A BC O AE  BE  CE  A B C O 2. Phụ tải - Gồm 2 loại: - Phụ tải 1 pha mắc trong mạch 3 pha. Vd: quạt, đèn, - Phụ tải 3 thuần túy (chỉ hoạt động trong mạch 3 pha)  Vậy các phụ tải được mắc như thế nào? Y hay D - Phụ tải nối Y hay D là phụ thuộc vào điện áp định mức cảu tải và nguồn điện để nó có thể làm việc bình thường. Chương 4 §1 – Khái niệm chung về MĐ xoay chiều 3 pha AZ a x BZ b y CZ c z AZ a x BZ b y CZ c z §2 – Quan hệ giữa các đại lượng dây và pha trong mạch 3 pha đối xứng 1. Định nghĩa - Mạch 3 pha đối xứng: + Nguồn 3 pha đối xứng + Tải 3 pha đối xứng (bao gồm cả đường dây đối xứng) Trong đó: tải ba pha đx là tải có tổng trở các pha bằng nhau - Đại lượng pha: + Điện áp pha: Uf , Up + Dòng điện pha: If , Ip - Đại lượng dây: + Điện áp dây: Ud + Dòng điện dây: Id Chương 4 2. Mạch nối Y A B CA B C A B C E Y E Y E Y Y Y Y        Tải đối xứng: ZA = ZB = ZC = Z A B CY(E E E ) 3Y       = 0 BBU E    CCU E    AAU E    AB B AU U U 0   AB A BU U U  YA = YB = YC = Y 1 Z  O'OU   Chương 4 §2 – Quan hệ giữa các đại lượng dây và pha trong mạch 3 pha đối xứng AE  BE  CE  A B C O AZ a BZ bCZc O' AI  BI  CI  AU  ABU  O'OU  2. Mạch nối Y AU BU CU A B C ABU BCU CAU - Về trị hiệu dụng : - Về góc pha : AB A BU U U  BC B CU U U  CA C AU U U  d fU 3U d fI I 30O Điện áp dây vượt trước điện áp pha 1 góc 300 ABU AUvượt trước góc 30o Chương 4 §2 – Quan hệ giữa các đại lượng dây và pha trong mạch 3 pha đối xứng 3. Mạch nối D B BC ABI I I  C CA BCI I I  Tại A : A AB CAI I I  Chương 4 §2 – Quan hệ giữa các đại lượng dây và pha trong mạch 3 pha đối xứng ABE  BCE  CAE  A BC AI  Z Z Z ABI  CAI  ABU  3. Mạch nối D - Về giá trị hiệu dung: B BC ABI I I  C CA BCI I I  A AB CAI I I  d fU U d fI 3I - Về góc pha : ABI góc 30o AI Chậm sau Dòng điện dây chậm sau dòng điện pha 1 góc 300 Chương 4 §2 – Quan hệ giữa các đại lượng dây và pha trong mạch 3 pha đối xứng CAU  ABU  BCI  AB I  CAI  AI  BI  CI  030 BCU  §3 – Công suất trong mạch 3 pha 1. Công suất tác dụng: PA , PB, PC Tải đối xứng: Tải nối Y : d f U U 3  P3f = PA + PB+ PC P = 3Pf = 3 Uf If cosf = 3RIf 2 d dP 3U I cos  Tải nối  (D): f dU U d f I I 3  P 3UIcos  Chương 4 f dI I 2. Công suất phản kháng: Q = 3Qf = 3UfIfsinf Tải nối Y hay : Q 3UIsin  QA , QB, QC Q3f = QA + QB+ QC = 3XIf 2 Khi tải đối xứng : 3. Công suất biểu kiến (CS toàn phần) 2 2S P Q = 3UI  Chương 4 §3 – Công suất trong mạch 3 pha §4 – Phương pháp tính toán mạch 3 pha 1. Mạch nối Y : Cho mạch điện: + nguồn 3 pha đối xứng : A B CE ,E ,E ,    + tải 3 pha : A B CZ , Z , Z ,  Tính dòng điện trong các pha 'A O O A A E U I Z      - Tìm được điện áp UO’O - Tính dòng điện:  ,B CI I   ' 0 0 O O A B C U I I I I Z          ' 0 1 1 1 1 1 1 1 A B C A B C O O A B C E E E Z Z Z U Z Z Z Z           ZA o E1 o IA ZB o E2 o IB ZC o E3 o IC O'O Z0 o Io Chương 4 1. Mạch nối Y : - Đặc biệt: b/ khi mạch đối xứng A B CZ Z Z      a/ Z0 = 0 ' 0O OU   A A A E I Z    B B B E I Z    CC C E I Z    ' 0 1 ( ) 0 3 1 A B C O O E E E Z U Z Z           Uf nguồn = Uf tải fI fU  Z Tính toán tương tự cho các pha còn lại bằng cách suy ra từ góc lệch pha 1200 ZA o E1 o IA ZB o E2 o IB ZC o E3 o IC O'O Z0 o Io Chương 4 §4 – Phương pháp tính toán mạch 3 pha 1. Mạch nối  (D) : A B C ZAB o Ud ZBC ZCA o IAB o IBC o ICA o IA o IB o IC Cho mạch điện: + Cho điện áp: dU + tải 3 pha : A B CZ , Z , Z ,  Tính dòng điện trong các pha, dây ; ;BC CAABAB BC CA AB BC CA U UU I I I Z Z Z         A AB CAI I I      B BC ABI I I      C CA BCI I I      - mạch 3 pha nối  đối xứng: AB BC CAZ Z Z Z       fd AB UU I   ZZ 3A d fI I I  Chương 4 §4 – Phương pháp tính toán mạch 3 pha §5– Ví dụ VD1: Trường hợp mạch 3 pha không đối xứng Cho mạch điện nối Y: A B C o Ud R R R O' Cho : Ud = 380 V R = 10  a. Tìm : If, Id, P b. Đứt dây pha A, xác định độ sáng của đèn c. Ngắn mạch pha A, xác định độ sáng của đèn d. Tắt ½ số đèn của pha A, xác định độ sáng của đèn Chương 4 VD1: A B C o Ud R R R O' a. Tìm : If, Id, P - mạch 3 pha đối xứng nối Y ' 0O OU   Uf nguồn = Uf tải = 220 V 220 22( ) 10 f AB d U I A I R     23. . fP R I 23.10.22 14520W  b. Khi đứt dây pha A - Để xác định độ sáng của các đèn  cần xác định điện áp trên các pha Chương 4 §5– Ví dụ Chương 4 / VD1: b. Khi đứt dây pha A A B C o Ud R R O' - Pha A tắt - Mạch tương đương - Điện áp trên 2 pha B và C - Pha B,C đèn tối hơn 2 d f U U  380 190( ) 2 V  220( )dmU V  c. Ngắn mạch pha A - Pha A tắt - Điện áp trên 2 pha B và C fB fCU U 380( )dU V  Chương §5– Ví dụ Chương 4 / VD1: d. Tắt ½ đèn của pha A - Tổng trở pha A: 'AR  20( )  Mạch 3 pha không đối xứng, không có dây trung tính ' 1 1 1 1 1 1 A B C A B C O O A B C U U U R R R U R R R          1 1 1 20 10 10 1 1 1 20 10 10 A B CU U U         2 5 2 A B C U U U       - Dùng đồ thị véctor 'O OU  ' 264( )AU V ' ' 220( )B CU U V  220 0 AU  CU  BU  Chương §5– Ví dụ Chương 4 / VD2: Cho mạch điện: Cho : Up = 220 V Xc = 10  R = 10  Xác định độ sáng của 2 đèn R R Xc C B A O' Chương §5– Ví dụ Chương 4 / Chương jb jX 1 Y C A    g R 1 YY CB  ggjb gegejb UU oo 120j120j pO'O          866,0j5,0120sinj120cose oo120j o  866,0j5,0120sinj120cose oo120j o      ggjb 866,0j5,0g866,0j5,0gjb UU pO'O      6,0j2,0UU pO'O  Nếu chọn g = b Nguồn điện ba pha đối xứng có điện áp pha là Up Theo phương pháp điện áp hai nút: Với: R R Xc C B A O' §5– Ví dụ Chương 4 / Chương      466,1j3,0U6,0j2,0U866,0j5,0UUUU pppO'OB ' B   p 22 p ' B U5,1466,13,0UU       266,0j3,0U6,0j2,0U866,0j5,0UUUU pppO'OC ' C   p 22 p ' C U4,0266,03,0UU  Điện áp đặt lên bóng đèn pha B và pha C: Ta thấy U’B > U’C nên bóng đèn pha B sáng hơn bóng đèn pha C, điện áp ở các pha tải khác điện áp ở pha nguồn R R Xc C B A O' §5– Ví dụ