Bài giảng Kỹ thuật điện - Chương 4: Mạch điện xoay chiều 3 pha - Phạm Hùng Phi
Ví dụ : Cho mạch hình bên
Nguồn đối xứng: Ud = 220 V
Tải không đối xứng
Giải mạch không đối xứng, nối Y, không có dây trung tính
• Tính U , U , U A B C
• Tính
• Tính U , U , U AB BC CA
13 trang |
Chia sẻ: hachi492 | Ngày: 06/01/2022 | Lượt xem: 545 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem nội dung tài liệu Bài giảng Kỹ thuật điện - Chương 4: Mạch điện xoay chiều 3 pha - Phạm Hùng Phi, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Chương IV. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU 3 PHA
4.1 Khái niệm chung về mạch điện xoay chiều 3 pha
4. 2 Quan hệ giữa các đại lượng dây và pha trong mạch
3 pha đối xứng
4.3 Công suất mạch xoay chiều 3 pha
4.4. Cách giải mạch 3 pha
2. Biểu diễn nguồn 3 pha:
4.1 Khái niệm chung về mạch xoay chiều 3 pha
a. Dạng tức thời :
1. Phương pháp tạo nguồn 3 pha : Máy phát đồng bộ
eCeA
Ae 2Esin t= ω
eB
o
Be 2Esin( t 120 )= ω −
o
Ce 2Esin( t 240 )= ω −
0 1 2 3 4 5 6
-1
-0.5
0
0.5
1
120o 240o 360o
e
t
j0
AE E e
•
=
o
j120
BE Ee
•
−
=
o
j240
CE E e
•
−
=
o
b. Dạng số phức : c. Dạng véc tơ :
4. Mạch 3 pha đối xứng
Với nguồn 3 pha đối xứng :
A B CE E E+ + =
r r r
A B Ce e e+ + =
A B CE E E
• • •
+ + =
0
3. Cách nối:
Nguồn đ/x
Tải đ/x
Đường dây đ/x
Sao (Y) và tam giác (∆ - D)
j120
CE E e
•
+
=
o
hoặc
nguồn tải
Y Y
Y ∆
∆ ∆
∆ Y
AE
r
BE
r
CE
r
120o
4
5. Các đại lượng dây và pha
• Điện áp pha
IA
IB
IC
• Dòng điện dây
UAB
UBC
UCA
• Điện áp dây
Id (IA, IB, IC)
Ud (UAB, UBC, UCA)
• Dòng điện pha Ip
Up
phụ thuộc
cách nối
Nguồn
(nối Y - ∆)
Tải
(nối Y - ∆)
54. 2 Quan hệ giữa các đại lượng dây và pha trong mạch 3 pha
đối xứng
A B CA B C
A B C
E Y E Y E Y
Y Y Y
• • •
+ +
+ +
ZC
ZA
ZB
EA
EC EB
O O’
IB
IA
IC
Uo’oUAB
UCA
UBC
UA
UC
UB
1. M¹ch nèi sao
Vì ZA = ZB = ZC = Z
A B CY(E E E )
3Y
• • •
+ +
= = 0
BBU E
• •
=
CCU E
• •
=
AAU E
• •
=
UAB
YA = YB = YC = Y
1
Z
=
O'OU
•
=
6
AU
ur
BU
ur
CU
ur
ABU
ur
BCU
ur
CAU
ur
Trong mạch nối Y:
+ Trị hiệu dụng :
+ Góc pha :
ABU
r
AU
ur
vượt trước
BCU
r
BU
ur
vượt trước góc 30o
CAU
r
CU
ur
vượt trước góc 30o
AB A BU U U= −
ur ur ur
BC B CU U U= −
r r r
CA C AU U U= −
r r r
d fU 3U=
d pI I= Ví dụ: j0BU Ue
•
=
o
j120
CU U e
•
−
=
o
ABU
•
=
j30
BCU 3 U e
•
=
o
j90
CAU 3 U e
•
−
=
o
AU U
•
=
góc 30o
30O
j120e
o
j1503 U e
o
72. M¹ch nèi tam gi¸c
UBC
UAB
UCA
IABICA
IBC
B BC ABI I I= −
r r r
C CA BCI I I= −
r r r
Tại A, B, C :
A AB CAI I I= −
r r rABABU E=
ur ur
BC BCU E=
r r
CACAU E=
ur ur
Vòng AABB
B
A A
B
ZCA ZAB
ZBC
E AB
ECA
EBC
IB
IA
IC
C
UAB
8
AI
r
BI
r
CI
r
VÒ trÞ hiÖu dông :
B BC ABI I I= −
r r r
C CA BCI I I= −
r r r
A AB CAI I I= −
r r r
d pU U=
d pI 3I=
Về góc pha :
ABI
r
góc 30oAI
r
chËm sau
CI
r
CAI
r
góc 30ochËm sau
BI
r
BCI
r
chËm sau góc 30o
BCI
r
CAI
r
ABI
r
ϕ
BCU
ur
ABU
ur
CAU
ur
9Ví dụ: j0CI 17,3e
•
=
o
4.3 C«ng suÊt trong m¹ch ®iÖn xoay chiÒu 3 pha
1. C«ng suÊt t¸c dông :
PA, PB, PC
Khi t¶i ®èi xøng :
T¶i nèi Y : dp
UU
3
= Ip = Id
ABI
•
=
BCI
•
=
j30
CAI 10e
•
=
o
AI 17,3
•
=
j120
BI 17,3e
•
=
o
10
j15010e
oj120e−
o
j90e−
o
P = PA + PB+ PC
P = 3Pp = 3Up Ip cosϕp= 3RIp2
d d pP 3U I cos= ϕ
Khi t¶i nèi ∆ : p dU U=
d
p
II
3
=
d d pP 3 U I co s= ϕ
10
Đo công suất mạch 3 pha :
a. 1 Oát kế :
W∗
∗
b. 2 Oát kế :
Pp
Tải 3 pha
(đối xứng hoặc
không, nối Y hoặc
∆)
W1∗
∗
W2
∗
∗
P = PA + PB + PC
P = 3 PpĐối xứng:
Không đối xứng:
1 2P P P= ±
W1 W2
+
cùng chiều
−
ngược chiều
11
2. C«ng suÊt ph¶n kh¸ng:
Q = 3Qp = 3UpIpsinϕp
T¶i nèi Y hay ∆:
d d pQ 3 U I s in= ϕ
QA , QB, QC Q = QA + QB+ QC
= 3XIp2Khi tải đối xứng :
3. C«ng suÊt biÓu kiÕn (toµn phÇn):
2 2
d dS P Q = 3 U I= +
12
EA
EB
EC
O
O’
IA
IB
IC
4.4. Gi¶i m¹ch 3 pha
1. T¶i nèi Y
ZA = ZB = ZC = Zt
A B CE E E 0
• • •
+ + =
Đường dây đối xứng: ZdA = ZdB = ZdC = Zd
Nguồn đối xứng:
Zd Zt
a. Đối xứng:
Tải đối xứng:
Thay Zd nối tiếp Zt bằng Z = Zd + Zt
j0
A j( )
A j
U UeI Ie
Z e
•
•
−ϕ
ϕ= = =
o
Z
BI I
•
=
j( 120 )
CI Ie
•
− ϕ +
=
o
j( 120 )e −ϕ−
o
Do o’o = 0
Uo’o
Z
Ud
Chú ý: 1. UA = U = Up = Ud/ 3
2. IA + IB + IC = IN = 0 Có thể bỏ dây trung tính
IN
13
Tính dòng điện trong từng pha riêng biệt
A
A
A
UI
Z
•
•
=
B
B
B
UI
Z
•
•
=
C
C
C
UI
Z
•
•
= N A B CI I I I
• • • •
= + +
b. Kh«ng ®èi xøng:
A B CE E E 0
• • •
+ + =
Tải không ĐX : ZA ≠ ZB ≠ ZC
Nguån ĐX :
0≠
NjN NI I e
•
ψ
=
EA
EB
EC
O O’
IA
IB
IC
ZA
ZB
ZC
AU
ur
Uo’o
IN
ZN
A CBA B C
O'O
A B C N
E Y E Y E Y
U
Y Y Y Y
• • •
• + +
=
+ + +
* Bỏ qua tổng trở dây trung tính
ZN = 0 YN = O'OU 0
•
=
A B CA B CU E , U E , U E
• • • • • •
= = = Điện áp pha đối xứng
14
O’
O'OU
ur
ψo
* Khi ZN 0 O ' O
A B CA B C
A B C N
E Y E Y E YU 0
Y Y Y Y
• • •
• + +
= ≠
+ + +
Kh«ng
§X
O
AE
ur
BE
ur
CE
ur
AU
ur
CU
ur
BU
ur
OJ
o 'o oU U e
ψ•
=
Uo’o
AA O'OU E U
• • •
= −
BB O'OU E U
• • •
= −
CC O'OU E U
• • •
= −
Kết luận: Điện áp pha không đối xứng
EA
EB
EC
O O’
IA
IB
IC
ZA
ZB
ZC
AU
ur
IN
ZN
15
Nguồn đối xứng: Ud = 220 V
ZA = 20 Ω; Z B = j 20 Ω ; ZC = -j 20 Ω
A
A
A
UI
Z
•
•
=
B
B
B
UI
Z
•
•
=
C
C
C
UI
Z
•
•
=
T×m dßng ®iÖn IA, IB, IC , IN khi k ®ãng (có dây trung tính, ZN = 0)
vµ k më (không có dây trung tính)
Ví dụ : Cho mạch hình bên
Tải không đối xứng :
IA
IB
IC
ZA
ZB
ZC
UA
UB
UC
EA
EB
EC k
O
O’
IN
Ud
16
Khi k đóng : UO’O = 0
Đồ thị véc tơ
A
A
A
UI
Z
•
•
=
B
B
B
UI
Z
•
•
=
N A B CI I I I ?= + + =
r r r r
AI
r
B CI I+
r r
C
C
C
UI
Z
•
•
=
NI 4, 64
•
=
IA
IB
IC
ZA
ZB
ZC
UA
UB
UC
EA
EB
EC
k
O
O’
IN
Ud
j0
j0
127e
20e
=
o
o
j06,35e A=
o
j120127e−
=
o
j20
j2106,35e A−=
o
j120127e
=
o
-j20
j2106,35e A=
o
BI
r
1500
CI
r 1500
300
IN = 0,73.6,35 = 4,64 A
NI
r
j180e 4,64 A= −
o
Số phức :
17
b. Khi k mở :
'OOU 0≠
O ' O
4, 64U 92,8 V
0, 05
•
−
= = −
NI 4, 64
•
=
j180e 4,64 A= −
o
A B CA B C
O'O
A B C
E Y E Y E YU
Y Y Y
• • •
• + +
=
+ +
EA
EB
ECO
IA
IB
IC
ZA
ZB
ZC
k
O’
UA
UB
UC
A
A
1Y
Z
=
1 0,05S
20
= =
B
B
1Y
Z
=
1
j20=
C
C
1Y
Z
=
1 j0,05Sj20= =−
= 0,05 Sj0,05S= − A B CY Y Y Y= + +
18
O ' OU 92,8 V
•
= −
AA O'OU E U
• • •
= −
BB O'OU E U
• • •
= −
CC O'OU E U
• • •
= −
J120127e 92,8−= +
o 63,5 j110 92,8= − − +
29,3 j110 V= −
J 75 5 '
CU 113,8e V
•
=
o
127 92,8 220 V= + ≈
J 75 5 '
BU 113, 8e V
•
−
=
o
J120127e 92,8= +
o
63,5 j110 92,8= − + +
29, 3 j110 V= +
J 0
AU 220e V
•
≈
o
dòng điện trong các nhánh
O’
O'OU
ur
BU
ur
CU
ur
O
CE
ur
AE
ur
BE
ur
AU
ur A
A
A
UI 11A
Z
•
•
= =
B 0
B
B
UI 5, 69 165 5 ' A
Z
•
•
= = ∠ −
C 0
C
C
UI 5, 69 165 5 ' A
Z
•
•
= = ∠
19
2. T¶i nèi ∆
a. Đối xứng:
* Không kể Zd
ZAB = ZBC = ZCA = Zt• Tải đối xứng:
AB
AB
t
UI
Z
•
•
=
j0
d
j
t
U e
e ϕ
=
o
Z
j( )
pI e −ϕ=
BCI
•
j( 30 )
A pI 3I e
•
−ϕ−
=
o
j( 120 )
pI e
−ϕ−
=
o
CAI
• j( 120 )
pI e
−ϕ+
=
o
j( 150 )
B pI 3I e
•
−ϕ−
=
o
j( 90 )
C pI 3I e
•
−ϕ+
=
o
ZdA = ZdB = ZdC = Zd
Zd = 0
• Đường dây đối xứng :
IABICA
IBC
ZABZCA
ZBC
IA
IB
IC
Ud
A
C
B
Zd
Zd
Zd
20
* Khi kể Zd
ABI
•
=
BCI
•
=
CAI
•
=
j( 120 )
B dI I e
•
−ϕ−
=
o
j( 120 )
C dI I e
•
−ϕ+
=
o
Zd ≠ 0
thay Zd + ZtY = Z AI
• j( )
dI e −ϕ=
dI
3
j( 30 )e −ϕ+
o
dI
3
j( 90 )e −ϕ−
o
dI
3
j( 150 )e −ϕ+
o
IABICA
IBC
ZtZt
Zt
Z tYIA
IB
IC
Ud Zd
Zd
Zd
21
b. Không đối xứng :
* Không kể Zd IABICA
IBC
ZABZCA
ZBC
IA
IB
IC
ZAB ≠ ZBC ≠ ZCA• Tải không đối xứng
AB
AB
AB
UI
Z
•
•
=
BC
BC
BC
UI
Z
•
•
=
CA
CA
CA
UI
Z
•
•
=
Ud
A
C
B
A AB CAI I I
• • •
= −
C CA BCI I I
• • •
= −
B BC ABI I I
• • •
= −
KĐX
KĐX
A B CI I I
• • •
+ +AB BC CAI I I
• • •
+ + = 0≠ 0
• Điện áp pha đối xứng
22
* Khi kể Zd
BI ,
•
CI
•
Zd ≠ 0
AI ,
•
IABICA
IBC
ZABZCA
ZBC
Z tYAIA
IB
IC
Ud Zd
Zd
Zd
Zd + ZtYA = ZA
Zd + ZtYB = ZB
Zd + ZtYC = ZC
Thay thế :
Giải mạch không đối xứng, nối Y, không có dây trung tính
• Tính A B CU , U , U
• • •
• Tính
• Tính AB BC CAU , U , U
• • •
AB
AB
AB
UI
Z
•
•
=
BC
BC
BC
UI
Z
•
•
=
CA
CA
CA
UI
Z
•
•
=
23
Ví dụ 2:
Cho mạch 3 pha
đ/x như hình bên
Z2 = 18 – j24
Zd = 2 + j2
Ud = 380 V
Ω
Tìm: - Dòng điện : I1, I2 , I3, I
- P, Q, S và cosϕ toàn mạch
Z2
Ud
I3
I2
I1
Zd
Z1
I
Z1 = 12 + j16
Biết:
- Vẽ đồ thị véc tơ của A B CI , I , I
r r r
A B CU , U , U
ur ur ur
từ
24
1.Tìm dòng điện : I1, I2 , I3, I
Ud
I1
Z1
I
I2
Zd
Z2 = 18 – j24
Zd = 2 + j2
Ud = 380 V
Ω
Z1 = 12 + j16
Giải
f
1
1
UI =
Z
Z2
I3
Z 2Y
Chuyển Z2 về Y : Z2Y =
Thay : Zd2Y = Zd + Z2Y =
f
2
d2Y
UI =
Z
I2 =
2
3
II
3
=
Tải 2:
25
Ud
I1
Z1
I
I2
Zd
Z2 = 18 – j24
Zd = 2 + j2
Ud = 380 V
Ω
Z1 = 12 + j16
Z2
I3
Z 2Y
2. Tìm P, Q, S và cosϕ toàn mạch
2 2
1 1 d2Y 2P 3(R I R I )= + =
2 2
1 1 d2Y 2Q 3(X I X I )= − =
2 2S P Q= + = Pcos = Sϕ =
d
SI=
3U
=
26
AU
ur
BU
ur
CU
ur
3. Vẽ đồ thị véc tơ của A B CI , I , I
r r r
A B CU , U , U
ur ur ur
dựa vào
AI
r
BI
r
CI
r
- 11O 28 ’
VÌ Q = - 2904 VAr < 0
mang t/c điện dung
dòng vượt trước áp 1 góc ?
cosϕ = 0,98
ϕ = -11o 28’
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- bai_giang_ky_thuat_dien_chuong_4_mach_dien_xoay_chieu_3_pha.pdf