Bài giảng Kĩ thuật điện - Chương 4: Mạch điện ba pha

KỸ THUẬT ĐIỆN MẠCH ĐIỆN BA PHA CHƯƠNG IV CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA I. Khái niệm chung Điện năng sử dụng trong công nghiệp dưới dạng dòng điện sin ba pha vì những lý do sau: - Động cơ điện ba pha có cấu tạo đơn giản và đặc tính tốt hơn động cơ một pha - Truyền tải điện năng bằng mạch điện ba pha tiết kiệm được dây dẫn hơn việc truyền tải điện năng bằng dòng điện một pha. Mạch điện ba pha bao gồm nguồn điện ba pha, đường dây truyền tải và các phụ tải ba pha. CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Nguồn điện ba pha Để tạo ra nguồn điện ba pha, ta dùng máy phát điện đồng bộ ba pha có cấu tạo gồm: Phần tĩnh (Stato) gồm có lõi thép xẻ rãnh, trong các rãnh đặt ba dây quấn AX, BY, CZ có cùng số vòng dây và lệch nhau một góc 120o trong không gian. Mỗi dây quấn được gọi là một pha. Dây quấn AX gọi là pha A, dây quấn BY gọi là pha B, dây quấn CZ gọi là pha C. Phần quay (Rôto) là nam châm điện N-S CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Nguyên lý làm việc: Khi quay rôto, từ trường sẽ lần lượt quét các dây cuốn stato, và cảm ứng vào trong dây cuốn stato các sức điện động sin cùng biên độ, tần số và lệch nhau một góc 120o Nếu chọn pha đầu của sức điện động eA của dây quấn AX bằng không, thì biểu thức tức thời sức điện động ba pha: tsinE2eA  )120tsin(E2e oB   )120tsin(E2)240tsin(E2e ooC   CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Dưới dạng phức 0j A e.EE   120j B e.EE    120j C e.EE   Nguồn điện gồm ba sức điện động sin cùng biên độ, cùng tần số, lệch nhau về pha 120o gọi là nguồn ba pha đối xứng 0eee CBA  0EEE CBA   CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Nếu các dây quấn AX, BY, CZ của nguồn điện nối riêng rẽ với các tải có tổng trở ZA, ZB, ZC ta có mạch ba pha gồm ba mạch một pha không liên hệ. Mỗi mạch điện gọi là một pha của mạch điện ba pha Sức điện động, điện áp, dòng điện mỗi pha của nguồn (tải) gọi là sức điện động pha Ep; điện áp pha Up; dòng điện pha Ip Ký hiệu đầu pha là A, B, C cuối pha là X, Y, Z Các pha tải có tổng trở phức ZA= ZB= ZC gọi là tải đối xứng CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Mạch điện ba pha gồm nguồn, tải và đường dây đối xứng gọi là mạch điện ba pha đối xứng. Nếu không thoả mãn điều kiện đã nêu gọi là mạch ba pha không đối xứng Mạch ba pha không liên hệ ít dùng, vì cần tới 6 dây dẫn không kinh tế. Trong thực tế các pha của nguồn được nối liền với nhau, các pha của tải cũng được nối với nhau và có đường dây ba pha nối giữa nguồn với tải, dẫn điện năng từ nguồn điện đến tải. Dòng điện chạy trên đường dây pha từ nguồn đến tải gọi là dòng điện dây Id, điện áp giữa các đường dây pha ấy gọi là điện áp dây Ud. Thông thường dùng 2 cách nối: Nối hình sao (Y) Nối hình tam giác () CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA II. Cách nối mạch điện ba pha 1. Cách nối hình sao (Y) a. Cách nối Muốn nối hình sao ta nối ba điểm cuối của pha với nhau tạo thành điểm trung tính. Đối với nguồn, ba điểm cuối X, Y, Z nối với nhau thành điểm trung tính O của nguồn. Đối với tải, ba điểm cuối X’, Y’, Z’ nối với nhau tạo thành trung tính của tải O’. CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA - Dòng điện: Quan hệ giữa điện áp dây UAB , UBC , UCA với điện áp pha UA, UB, UC như sau: b) Quan hệ giữa đại lượng dây và pha pd II  - Điện áp BAAB UUU   CBBC UUU   ACCA UUU   CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Từ đồ thị véctơ điện áp ta thấy: Về trị số: pd U3U  Về góc pha: Các điện áp dây UAB, UBC, UCA, lệch pha nhau góc 120o Điện áp dây (UAB) vượt trước điện áp pha tương ứng (UA) một góc 30 0 CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA 1. Cách nối hình tam giác (Δ) a. Cách nối Muốn nối hình tam giác ta lấy đầu pha này nối với cuối pha kia. Ví dụ: A nối với Z; B nối với X; C nối với Y . CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA - Dòng điện: Quan hệ giữa dòng điện IA, IB, IC dây với dòng điện pha IAB , IBC , ICA như sau: b) Quan hệ giữa đại lượng dây và pha pd UU - Điện áp CAABA III   ABBCB III   BCCAC III   CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Từ đồ thị véctơ điện áp ta thấy: Về trị số: pd I3I  Về góc pha: Các dòng điện dây IA, IB, IC, lệch pha nhau góc 120o Dòng điện dây (IA) chậm sau dòng điện pha tương ứng (IAB) một góc 30 0 CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA III. Công suất mạch điện ba pha 1. Công suất tác dụng P Công suất tác dụng P của mạch ba pha bằng tổng công suất tác dụng của các pha. Gọi PA, PB, PC tương ứng là công suất tác dụng của pha A, B, C CBA PPPP  CCCBBBAAA cosIUcosIUcosIUP   Mạch ba pha đối xứng: pCBA UUUU  pCBA IIII   coscoscoscos CBA  CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA cosIU3P pp p 2 pRI3P  Thay đại lượng pha bằng đại lượng dây: - Cách nối sao: pdpd U3U;II  - Cách nối tam giác: pdpd UU;I3I  Công suất tác dụng ba pha viết theo đại lượng dây cosIU3P dd CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA 2. Công suất phản kháng Q Công suất phản kháng Q của mạch ba pha bằng tổng công suất phản kháng của các pha. Gọi QA, QB, QC là công suất phản kháng của pha A, B, C CBA QQQQ  CCCBBBAAA sinIUsinIUsinIUQ   Mạch ba pha đối xứng: pCBA UUUU  pCBA IIII   sinsinsinsin CBA  CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA sinIU3Q pp p 2 pXI3Q  Thay đại lượng pha bằng đại lượng dây: - Cách nối sao: pdpd U3U;II  - Cách nối tam giác: pdpd UU;I3I  Công suất phản kháng ba pha viết theo đại lượng dây sinIU3Q dd CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA 3. Công suất toàn phần S Công suất toàn phần S của mạch ba pha 22 QPS  Mạch ba pha đối xứng ppIU3S  ddIU3S  CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA IV. Cách giải mạch điện ba pha đối xứng 1. Mạch ba pha đối xứng tổng quát Đối với mạch điện ba pha đối xứng, dòng điện, điện áp các pha có trị số bằng nhau và lệch pha nhau một góc 120o. Vì vậy khi giải mạch ba pha đối xứng, ta tách ra một pha để tính. Khi tách riêng một pha → mạch điện một pha thông thường với điện áp của mạch là Up. Thông số tính được cho một pha (dòng, áp) → suy ra các pha còn lại với góc lệch tương ứng là -120o và 120o. Công suất ba pha bằng 3 lần công suất một pha hoặc theo biểu thức công suất mạch điện ba pha. CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Tính được cho pha A, suy ra pha B và pha C   IIA 120IIB    120IIC    Trong trường hợp các tải vừa nối sao, vừa nối tam giác, ta áp dụng phép biến đổi tương đương tam giác ↔ sao, đưa tải nối tam giác về sao, sau đó tách ra một pha để tính CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA 2. Giải mạch điện ba pha tải nối hình sao đối xứng a) Khi không xét tổng trở đường dây pha Các bước giải Tổng trở pha tải: 2 p 2 pp XRZ  Điện áp pha: 3 U U dp  Dòng điện pha tải: 2 p 2 p d p p p XR3 U Z U I   CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Góc lệch pha  giữa điện áp pha và dòng điện pha: p p R X arctg  I  U  Tải nối hình sao nên dòng điện dây bằng dòng điện pha pd II  CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA b) Khi có xét tổng trở đường dây pha Cách tính toán cũng tương tự, nhưng phải gộp tổng trở đường dây với tổng trở pha tải để tính dòng điện pha và dây 2 dp 2 dp d p )XX()RR(3 U I   Trong đó: Rd, Xd - điện trở, điện kháng đường dây CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA 3. Giải mạch điện ba pha tải nối tam giác đối xứng a) Khi không xét tổng trở đường dây dp UU  Dòng điện pha tải Điện áp pha tải 2 p 2 p d p p p XR U Z U I   Góc lệch pha  giữa dòng và áp pha p p R X arctg Dòng điện dây pd I3I  CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA a) Khi có xét đến tổng trở đường dây Biến đổi tương đương tam giác thành hình sao  ppY Z 3 1 Z pPpY X 3 1 jR 3 1 Z  Dòng điện dây 2 dpY 2 dpY d d )XX()RR(3 U I   Dòng điện pha 3 I I dp  CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA V. Cách giải mạch ba pha không đối xứng Khi tải không đối xứng ZA ≠ ZB ≠ ZC thì dòng điện và điện áp trên các pha không đối xứng. Ta phân biệt hai trường hợp: 1) Tải các pha không có liên hệ hỗ cảm với nhau 2) Tải các pha có hỗ cảm, mức độ không đối xứng còn phụ thuộc vào điện áp nguồn. Đối với các tải không có hỗ cảm ta coi mạch ba pha không đối xứng là mạch phức tạp gồm nhiều nguồn sức điện động và giải theo các phương pháp đã trình bày ở chương 3. Đối với tải có hỗ cảm ta phải phân tích bài toán không đối xứng thành các bài toán đối xứng, phần chi tiết xin tham khảo giáo trình Lý thuyết mạch CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA 1. Tải nối hình sao có dây trung tính Để giải mạch điện trên, ta nên dùng phương pháp điện áp nút. Ta có điện áp giữa hai điểm trung tính O’ và O 0CBA CCBBAA 'OO YYYY YUYUYU U      0 0 C C B B A A Z 1 Y; Z 1 Y; Z 1 Y; Z 1 Y  Trong đó: (nguồn đối xứng) 120j pC 120j pBpA eUU;eUU;UU     a) Không tính đến tổng trở đường dây cấp điện CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA 0CBA 120j C 120j BA p'OO YYYY eYeYY UU     Dòng điện áp trên các pha tải A 'OOp A Z UU I     B 'OO 120j p B Z UeU I       C 'OO 120j p C Z UeU I     0 'OO 0 Z U I    CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA b. Có tính đến tổng trở Zd của đường dây Phương pháp tính toán vẫn như trên, nhưng lúc đó tổng trở các pha phải gồm cả tổng trở dây dẫn Zd dA A ZZ 1 Y   dB B ZZ 1 Y   dC C ZZ 1 Y   CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA c. Khi tổng trở dây trung tính Z0 = 0 Điểm trung tính của tải O’ trùng với điểm trung tính của nguồn O và điện áp trên các pha tải bằng điện áp pha tương ứng nguồn. Rõ ràng là nhờ có dây trung tính điện áp pha trên tải đối xứng. A A A Z U I    B B B Z U I    C C C Z U I    A A A Z U I  B B B Z U I  C C C Z U I  Dòng điện các pha CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA d. Khi đứt hoặc không có dây trung tính Điện áp UO’O có thể lớn, do đó điện áp trên pha tải khác điện áp pha nguồn rất nhiều có thể gây nên quá điện áp ở một pha nào đó. Ví dụ: Tải ba pha không đối xứng: - Pha A là một tụ điện thuần điện dung, tổng dẫn phức: - Hai pha B và C là hai bóng đèn có tổng dẫn phức: jb jX 1 Y C A    g R 1 YY CB  - Nguồn điện ba pha đối xứng, có điện áp pha là Up. Tính điện áp đặt lên mỗi bóng đèn CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA A C B C Dùng phương pháp điện áp nút để giải. ggjb gegejb UU 120j120j pO'O     ggjb )87,0j5,0(g)87,0j5,0(gjb UU pO'O     Nếu chọn g = b )6,0j2,0(UU pO'O   CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Điện áp đặt lên bóng đèn ở pha B )6,0j2,0(U)87,0j5,0(UUeUU ppO'O 120j pB     )47,1j3,0(UU pB   p 22 pB U5,147,13,0UU  )6,0j2,0(U)87,0j5,0(UUeUU ppO'O 120j pC   )27,0j3,0(UU pC   p 22 pC U4,027,03,0UU  Điện áp đặt lên bóng đèn ở pha C CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA O O’ AU  BU  CU  'AU  'BU  'CU  O'OU Đồ thị vec tơ Nhận xét: - Điện áp pha B lớn hơn điện áp pha C → bóng đèn pha B sáng hơn pha C. - Có thể ứng dụng hiện tượng này làm thiết bị chỉ thứ tự pha. - Khi nối thiết bị chỉ thứ tự pha vào hệ thống điện ba pha, gọi pha nối vào nhánh điện dung là A thì pha nối vào bóng đèn sáng rõ sẽ là B và pha nối vào bóng đèn tối sẽ là C. CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA 2. Cách giải mạch điện ba pha tải nối Δ không đối xứng Trường hợp tải không đối xứng nối hình tam giác, nguồn điện có điện áp dây UAB, UBC, UCA. Nếu không xét đến tổng trở các dây dẫn pha, điện áp đặt lên các pha tải là điện áp dây của nguồn → tính ngay được dòng điện trong các pha tải: CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA AB AB AB Z U I    BC BC BC Z U I    CA CA CA Z U I    AB AB AB Z U I  BC BC BC Z U I  CA CA CA Z U I  Dòng điện pha tải: Dòng điện dây: CAABA III   ABBCB III   BCCAC III   Trường hợp có xét tổng trở đường dây Zd : biến đổi tương đương tải Δ thành tải Y, giải như với mạch ba pha không đối xứng tải Y CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA VI. Các ví dụ giải mạch điện ba pha Mạch ba pha đối xứng Ud = 220V cung cấp cho hai tải Tải 1 nối Y có R1 = 4, X1 = 3 Tải 2: Động cơ có P2 = 7kW, cos = 0,6; hiệu suất  = 0,9 nối tam giác () Tính: 1) Dòng điện pha, dây của các tải 2) Dòng điện tổng trên đường dây Id 3) Công suất tác dụng P, công suất phản kháng Q, công suất biểu kiến S của toàn mạch. Ví dụ 1 CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Điện áp Ud đặt trực tiếp lên các tải nên ta tính được ngay dòng điện: Tải 1 nối Y: A4,25 XR3 U II 22 d 1p1d    77424.4,25.3RI3P 221p1  58063.4,25.3XI3Q 221p1  CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Tải 2 là động cơ không đồng bộ ba pha P2= 7kW là công suất cơ trên trục động cơ, công suất điện động cơ tiêu thụ P2đ 7777 9,0 7000P P 2đ2   A4,34 6.0.220.3 7777 cosU3 P I 2 đ2 2d   Động cơ nối tam giác nên dòng điện pha A7,19 3 4,34 3 I I 2d2p  10369 3 4 7777tgPQ 2đ2đ2   Công suất phản kháng của động cơ CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Công suất toàn mạch 3 đ21 10.52,1577777742PPP  3 đ21 10.72,16103695806QQQ  42,2272,1652,15QPS 2222  Dòng điện tổng trên đường dây A84,58 220.3 10.42,22 U3 S I 3 d d  CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Tải ba pha đối xứng nối Y có R = 3, X = 4 nối vào lưới có Ud = 220V. Xác định dòng điện, điện áp, công suất trong các trường hợp sau: a) Bình thường b) Đứt dây pha A c) Ngắn mạch pha A Ví dụ 2: CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA a) Khi làm việc bình thường: Bài giải V127 3 220 3 U U dp  Tải đối xứng → điện áp pha của tải Dòng điện A4,25 43 127 XR U II 2222 p pd      Công suất 58063.4,25.3RI3P 22p  77424.4,25.3XI3Q 22p  CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Tải không đối xứng, theo sơ đồ IA = 0. Tải pha B và pha C nối tiếp và đặt vào điện áp dây UBC. b) Khi đứt dây pha A Vì tổng trở phức của pha B và pha C bằng nhau: p d CB Z.2 U II  A22 43.2 220 II 22CB    CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Công suất 29043.22.2RIRIP 22C 2 B  38724.22.3XIXIQ 22C 2 B  Đồ thị vec tơ: - Điểm N nằm giữa B và C CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA b) Khi ngắn mạch pha A B C A N Điểm trung tính của tải chuyển từ O sang A Điện áp các pha của tải: UAN = 0 UBN = UAB = Ud = 220 V UCN = UAC = Ud = 220 V A44 43 220 II 22CB    Dòng điện các pha tải: CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA O A≡ N CI  BI  AI  BU  CU  CNU  BNU  φ )II(I CBA   Đồ thị vec tơ: Góc giữa IB và IC là 60 o A7630cosI2I oBA  Công suất : 116163.44.2RIRIP 22C 2 B  154884.44.3XIXIQ 22C 2 B  CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Ví dụ 3 Mạch ba pha tải nối tam giác biết R1 = 4, X1 = 3, R2 = 5, R3 = 3, X3=4, Ud = 220V 1. Tính dòng điện pha, dòng điện dây, công suất P, Q của mạch và số chỉ của các oát kế khi làm việc bình thường. 2. Tính dòng điện pha, dòng điện dây và công suất của mạch khi đứt pha A từ nguồn tới 3. Tính dòng điện pha, dòng điện dây và công suất khi đứt pha tải BC CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Bài giải 1. Khi làm việc bình thường: - Bài toán mạch ba pha không đối xứng ta không thể tách một pha. - Dùng số phức tính dòng điện pha rồi áp dụng định luật Kiếchốp 1 cho các nút A, B, C để tìm dòng điện dây Chọn điện áp o BC 0220U   o CA 120220U   o AB 120220U   Các điện áp dây khác CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Tổng trở phức các pha tải: o 11AB 3753j4jXRZ  o 2BC 05RZ  o 33CA 5354j3jXRZ  Dòng điện các pha tải: 6,43j24,58344 375 120220 Z U I o o o AB AB AB       44044 05 0220 Z U I o o o BC BC BC       5,40j3,176744 535 120220 Z U I o o o CA CA CA       CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Theo định luật Kiếchốp 1 cho các nút A, B, C tìm được dòng điện dây 1,84j1,125,40j2,176,43j24,5III CAABA   o A 988,84I   6,43j8,386,43j24,544III ABBCB   o B 482,58I   5,40j7,26445,40j2,17III BCCAC   o C 1235,48I   CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Công suất: 232323.445.444.44RIRIRIP 2223 2 CA2 2 BC1 2 AB  19364.443.44XIXIQ 223 2 CA1 2 AB  Chỉ số của các oát mét: 17348)98,120cos(.8,84.220)I,Ucos(IUP ooAABAAB1   5860)123,180cos(.5,48.220)I,Ucos(IUP ooCCBCCB2   CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA 2. Trường hợp đứt dây pha A từ nguồn tới Dòng điện IA = 0 Vẽ lại mạch điện mới gồm 2 nhánh song song, đặt vào điện áp UBC CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA A44 5 220 R U I 2 BC BC  Dòng điện pha: 1,31 17 220 )XX()RR( U II 222 31 2 31 BC CAAB      Góc lệch pha giữa UBC và IAB o13,8 7 1 arctg    Góc lệch pha giữa UBC và IBC là 0 o CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA A9,74)13,8cos(II2III oABBC 2 AB 2 BCB  Dòng điện dây Công suất: 164553.1,315.444.1,31RIRIRIP 2223 2 CA2 2 BC1 2 AB  9684.1,313.1,31XIXIQ 223 2 CA1 2 AB  CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Tính dòng điện pha, dây dạng số phức 4,4j8,30 4j33j4 220 ZZ U II CAAB BC CAAB        44044 05 0220 Z U I o o o BC BC BC       4,4j8,744,4j8,3044III BCABB   A1,314,48,30II 22CAAB  A9,744,48,74I 22B  CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA 3. Trường hợp đứt pha BC ICA = 44 A IAB = 44 A IA = 84,8 A Theo sơ đồ mạch điện IB = IAB = 44 A IC = ICA = 44 A Dòng điện pha IBC = 0. Điện áp dây là không đổi nên dòng điện hai pha kia IAB, ICA và IA không đổi. CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Công suất: 135523.444.44RIRIP 223 2 CA1 2 AB  19364.443.44XIXIQ 223 2 CA1 2 AB  CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Một tải ba pha gồm 6 bóng đèn sợi đốt ký hiệu 220V-100W và 6 bóng sợi đốt ký hiệu 110V-100W (coi cos của đèn bằng 1) được cấp điện bởi nguồn 3 pha 3 dây đối xứng có Ud = 380V. a) Hãy vẽ sơ đồ đấu đèn để mạch 3 pha đối xứng và đèn sáng bình thường. b) Tính dòng áp, công suất các pha trong trường hợp trên c) Cũng hỏi như trên khi đứt dây pha B d) Cũng hỏi như trên khi ngắn mạch pha C VII. Bài tập Bài số 4.1 CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA a) Sơ đồ đấu để mạch 3 pha đối xứng và đèn sáng bình thường Bài giải - Mạch đối xứng → đèn các loại phân bố đều trên ba pha Mỗi pha có: 2 đèn 220V – 100W và 2 đèn 110V – 100W - Đèn sáng bình thường → điện áp trên đèn bằng định mức Hai đèn 110V – 100W mắc nối tiếp đặt vào điện áp 220V. Các đèn 220V – 100W đặt trực tiếp vào điện áp 220V. Điệp áp pha của mạch 3 pha có điện áp 220V → Mắc Y CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Đ1 Đ2 Đ2 Đ1 Đ1 Đ2 Đ2 Đ1 Đ1 Đ2 Đ2 A B C Đèn Đ1 : Loại 220V – 100W Đèn Đ2 : Loại 110V – 100W Đ1 Sơ đồ mạch: CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA b) Tính dòng áp, công suất các pha trong trường hợp đối xứng Điện trở của đèn (cosφ = 1 nên chỉ có điện trở) Đèn Đ1 : Loại 220V – 100W  484 100 220 P U R 22 1 Đèn Đ2 : Loại 110V – 100W  121 100 110 P U R 22 2 Điện trở mỗi pha 121Rp CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Mạch đối xứng: V220 3 380 3 U U dp  Điện áp pha: 40082,1.220IUPPP ppCBA  Công suất: A82,1 121 220 R U I p p p  Dòng điện pha: 0QQQ CBA  CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA c) Tính dòng áp, công suất các pha khi đứt dây pha B Dòng điện và công suất trên pha B: IB = 0, PB = 0 Pha A và C nối tiếp đặt vào điện áp Ud: A57,1 121.2 380 R2 U II p d CA  Dòng điện pha: Điện áp pha: V190 2 380 2 U UU dCA  CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA V329 2 3 UU dB  Điện áp pha: Công suất: 25,298121.57,1RIPP 2p 2 ACA  0QQQ CBA  0PB  CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA d) Tính dòng áp, công suất các pha khi ngắn mạch pha C Điện áp và công suất trên pha C: UC = 0, PC = 0 Điểm C ≡ O (trung tính), pha A và C đặt vào điện áp dây Ud: A14,3 121 380 R U II p d BA  Dòng điện pha: A44,530cosI2I oAC  CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Điện áp pha: V380UUU dBA  Công suất: 1193121.14,3RIPP 2p 2 ABA  0QQQ CBA  0PC  CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Bài số 4.2 Tải ba pha đối xứng nối sao mỗi pha có R = 6, L = 0,14H, C=93,778F được cấp điện bởi nguồn 3 pha 3 dây có điện áp Ud = 380V, f = 50Hz. a) Tính dòng, áp, công suất các pha trường hợp mạch đối xứng b) Cũng hỏi như trên khi đứt dây pha B? c) Cũng hỏi như trên khi ngắn mạch pha C? CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Bài giải a) Tính dòng, áp, công suất các pha trường hợp mạch đối xứng Tổng trở pha tải   96,33 10.778,93.314 1 C 1 X 6C   96,4314,0.314LXL  10j6)96,3396,43(j6)XX(jRZ CL  66,11106XRZ 2222  CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Dòng điện pha A82,18 66,11 220 Z U I p p  Điện áp pha V220 3 380 3 U U dp  Công suất 21256.82,18RIP 22pp  354210.82,18XIQ 22pp  412966,11.82,18ZIS 22pp  CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA b) Tính dòng, áp, công suất các pha khi đứt dây pha B Dòng điện và công suất pha B: IB = 0, PB = 0, QB = 0, SB = 0 Pha A và C nối tiếp đặt vào điện áp Ud: A3,16 66,11.2 380 Z2 U II dCA  Dòng điện pha: Điện áp pha: V190 2 380 2 U UU dCA  CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA V329 2 3 UU dB  Điện áp pha: Công suất: 15946.3,16RIPP 22ACA  309866,11.3,16ZISS 22ACA  265710.3,16XIQQ 22ACA  CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA b) Tính dòng, áp, công suất các pha khi ngắn mạch pha C Điện áp và công suất trên pha C: UC = 0, PC = 0, QC = 0, SC = 0 Điểm C ≡ O (trung tính), pha A và C đặt vào điện áp dây Ud: A6,32 66,11 380 Z U II dBA  Dòng điện pha: A5,5630cosI2I oAC  CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Điện áp pha: V380UUU dBA  Công suất: 63776.6,32RIPP 22ABA  1062710.6,32XIQQ 22ABA  1239266,11.6,32ZISS 22ABA  CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Bài số 4.3 Cho mạch điện 3 pha đối xứng như hình bên o3030Z  6,0j8,0Zd  Nguồn có điện áp Ud=208 V Tính điện áp trên các pha tải Bài giải Mạch điện tải 3 pha đối xứng nối Δ có kể đến thông số đường dây tải điện → biến đổi Δ thành Y CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Biến đổi Δ → Y 5j66,83010Z 3 1 Z oY  Tổng trở pha tải kể cả đường dây 6,5j46,96,0j8,05j66,8ZZZ dYp  116,546,9Z 22p  10566,8Z 22Y  Dòng điệp pha A92,10 11.3 208 Z U I p p p  CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Điện áp pha tải (Y) V2,10910.92,10ZIU YpY.p  Điện áp pha tải (Δ) V1,189U.3U Y.p.p  CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Bài số 4.4 Cho mạch điện 3 pha đối xứng như hình bên o3030Z  6,0j8,0Zd  Nguồn có điện áp Ud=208 V, Tính điện áp trên các pha tải Nối song song với tải một bộ tụ điện hình tam giác có dung kháng mỗi pha XC = 20  CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Nối song song với tải một bộ tụ điện hình tam giác có dung kháng mỗi pha XC = 20 , tổng trở tương đương mỗi pha tải Z1 15j263030Z o  20jZtu  5j26 26j15 20 5j26 520j300 20j15j26 )20j)(15j26( ZZ Z.Z Z tu tu 1            23j8Z1  Biến đổi Δ → Y 67,7j67,2)23j8( 3 1 Z 3 1 Z 1Y1  CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Tổng trở pha tải kể cả đường dây 07,7j47,36,0j8,067,7j67,2ZZZ dY1p  Dòng điệp pha A2,15 88,7.3 208 Z U I p p p  88,707,747,3Z 22p  Điện áp pha tải (Y) V15210.2,15ZIU YpY.p  Điện áp pha tải (Δ) V1,189U.3U Y.p.p  CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Bài số 4.7 Mạch ba pha đối xứng có 2 tải nối hình sao và hình tam giác (hình bên). Tính dòng điện trên đường dây I và công suất tiêu thụ của toàn mạch Bài giải Tính tổng công suất hai tải Z1 và Z2 từ đó tính tổng công suất và dòng điện tổng trên đường dây. CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Dòng điện pha tải 1: A02,24 5.3 208 Z.3 U I 1 d 1p  Công suất tải 1: 612654,3.02,24.3RI3P 21 2 1p1  612654,3.02,24.3XI3Q 21 2 1p1  Thông số tải 1: 54,3j54,3455Z o1  CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Dòng điện pha tải 2: A33,17 12 208 Z U I 2 d 2p  Thông số tải 2: 6j39,103012Z o2  Công suất tải 2: 936639,10.33,17.3RI3P 22 2 2p2  54066.33,17XI3Q 22 2 2p2  CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Tổng công suất hai tải : 1549293666126PPP 21  1153254066126QQQ 21  193131153215492QPS 2222  Dòng điện tổng trên đường dây: 6,53 208.3 19313 U.3 S I  CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Bài số 4.8 Cho mạch ba pha không đối xứng tải nối hình sao . Tìm dòng điện IA, IB, IC Tìm điện áp UA, UB, UC Bài giải Tổng trở các pha tải: 10010Z oA  5,7j133015Z oB  5j67,83010Z oB  CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Thay số vào hệ phương trình         208)5j67,85,7j13(I)5,7j13(I )180j104)5,7j13(I)5,7j1310(I 21 21 Dùng phương pháp dòng điện vòng: có hai dòng điện vòng I1, I2         BCCB2B1 ABB2BA1 U)ZZ(IZI UZI)ZZ(I CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA         208I)5,2j67,21(I)5,7j13( 180j104I)5,7j13(I)5,7j23( 21 21         1,8j1,6I 2,14j1I 2 1 1,14j1II 1A   2,6j1,5III 12B   1,8j1,6II 2C   CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA