BÀI GIẢNG

Biến Đổi Năng Lượng Điện Cơ

TS. Hồ Phạm Huy Ánh

March 2010

Lecture 2

1

http://www4.hcmut.edu.vn/~hphanh/teach.html

(cid:190) Điện áp ba pha trong lưới điện xoay chiều ba pha cân bằng thứ tự

Hệ Thống Điện Xoay Chiều Ba Pha

120

cos

V

v

v

V

cos

120

−

=

=

+

( )t ωcos

' =

aa

m

thuận (kí hiệu a-b-c) được biểu diễn như sau: )0

V v

( t ω

( t ω

)0

bb

m

cc

m

'

'

(cid:190) Điện xoay chiều ba pha có hai cách mắc : Đấu Y và Đấu Δ

Với đấu Y, 3 ngõ a’, b’, và c’ được chập chung cho ta đầu ra trung tính n.

a

ia

Ba thành phần dòng ia, ib, và ic là ba

+ −

dòng dây được cấp từ ba nguồn pha

n

in

−

−

tương ứng. in là dòng dây trung tính.

+

+

c

ib

b

ic

Lecture 2

2

Với đấu Δ, a’ được đấu với b, b’ được đấu với c. Vì vac’ = vaa’(t) + vbb’(t) +

vcc’(t) = 0, như đã kiểm chứng qua biểu thức lượng giác, nên c’ được đấu

với a.

c’

a

ia

(cid:190) Các đại lượng DÂY và PHA

−

+

+

Vì cả nguồn và tải ba pha đều có thể

−

được Đấu Y hay Đấu Δ , lưới điện xoay

a’

c

ib

+−

b’

b

chiều ba pha có tổng cộng bốn kiểu kết

ic

nối (nguồn-tải): Y-Y; Y-Δ; Δ-Y và Δ-Δ.

• Lưới điện xoay chiều ba pha cân bằng thứ tự thuận Y-Y :

0

0

Van

Vbn

Vcn

00∠= φV

120−∠= φV

120∠= φV

Lecture 2

3

Hệ Thống Điện Xoay Chiều Ba Pha (tt)

Với Vφ là giá trị điện áp pha hiệu dụng giữa pha và trung tính.

Điện áp giữa hai pha gọi là áp dây được xác định như sau:

V

V

V

=

−

V

V

V

V

V

V

=

−

=

−

ca

cn

an

ab

an

bn

bc

bn

cn

Cụ thể độ lớn của áp dây

có thể xác định:

cnV

Hệ Thống Điện Xoay Chiều Ba Pha (tt)

abV ) 0 =

cos =

( 30

abV

caV

Từ đó, dùng giản đồ vector, ta xác định được:

anV

030

=

090

Vab 2 V φ 3 V φ

Vab

φV 3 ∠

φV 3

bnV

0

= −∠ Vbc

φV 3 ∠

bcV

Ta cũng dễ dàng chứng minh được, in = 0 (ba pha cân

bằng không có dòng trung tính)

Lecture 2

4

150 = Vca

• Xét tiếp trường hợp lưới điện xoay chiều ba pha cân bằng đấu Y-Δ :

Không mất tính tổng quát, ta có:

0

0

V

ab V

00∠= L

V bc V

120−∠= L

V ca V

120∠= L

caV

Ba dòng pha I1, I2, và I3 chảy qua tải ba pha đấu Δ sẽ có góc lệch pha θ so với áp dây tương ứng

3I

với cùng giá trị dòng pha Iφ. Từ giản đồ vector ta xác định được 3 dòng dây:

abV

2I

1I

0

3I

150

=

−

θ

3I

030

=

−

θ

I b

−∠ φ

I a

−∠ φ

aI

090

=

−

θ

bcV

I c

3I ∠ φ

(cid:190) Như vậy đấu Y-Y cho: và

Hệ Thống Điện Xoay Chiều Ba Pha (tt)

VL =

φV , đấu Δ - Δ cho :

I L =

φI

φV

và

3=

I L

φI

Lecture 2

5

3= VL

(cid:190) Trường hợp Tải ba pha đấu Y cân bằng:

Giá trị độ lớn áp và dòng ba pha là như nhau. Kí hiệu áp và dòng pha là

Vφ và Iφ. Công suất từng pha:

P = φ

( )θφφ IV cos

Tính công suất mạch ba pha cân bằng

Công suất tổng ba pha:

( )θ

( ) IV 3 cos θφφ

Công suất phức từng pha:

IV

=

=

S φ

* φφ

IV ∠ θφφ

Công suất phức ba pha:

3 cos = = = P T IV 3 LL P φ

T

S 3 = = =∠ ∠ θ 3 IV LL S φ 3 IV θφφ

Lưu ý θ là góc lệch pha của dòng so với áp

Lecture 2

6

(cid:190) Trường hợp Tải ba pha đấu Δ cân bằng:

Kết quả tương tự cho trường hợp Tải ba pha đấu Y cân bằng, để xác định

công suất từng pha và công suất tổng ba pha.

Ta thấy rằng với Tải ba pha cân bằng, biểu thức tính công suất phức là như

nhau cho cả hai kiểu đấu Y và đấu Δ, cho cùng giá trị áp dây và dòng dây

dùng trong công thức.

3

cos

=

=

=

( )θ

P T

IV 3 LL

P φ

( ) IV 3 cos θφφ

Tóm lại, các bài toán giải mạch ba pha cân bằng có thể đưa về mạch 1 pha.

(cid:190) Ex. 2.12 và 2.13: xem GT

Lecture 2

7

Tính công suất mạch ba pha cân bằng (tt)

(cid:190) Biến đổi Δ-Y conversion

Cho tải 3 pha đấu Δ với tổng trở pha là ZΔ, tải Y tương đương sẽ có tổng trở pha là ZY = ZΔ/3. Kết quả này dễ dàng được chứng minh bằng cách dùng định luật Ohm quen thuộc.

Như vậy thay vì khảo sát tải 3 pha đấu Δ, ta chuyển đổi về Mạch ba pha đấu Y-Y

để dễ dàng qui về mạch tương đương một pha để giải.

(cid:190) BT 2.14: Dựng mạch một pha tương đương cho mạch điện sau.

Ta chuyển tụ 3 pha đấu Δ về tụ 3 pha đấu Y với dung kháng tương đương –

j15/3 = -j5 Ω. Mạch ba pha nay có dạng Y-Y nên dễ dàng qui về mạch tương

đương một pha để giải.

Lecture 2

8

Mạch Một Pha Tương Đương

(cid:190) Ex. 2.15: mắc song song 10 mô tơ ba pha kiểu cảm ứng, hãy tìm

công suất phản kháng Qc dùng tụ cần bù để cải thiện HSCS bằng 1?

Công suất tác dụng tổng bằng 30 x 10 / 3 = 100 kW, với HSCS trễ PF =

0.6. Công suất biểu kiến tổng bằng 100/0.6 kVA. Ta tính được,

3

Các ví dụ và BT:

1 −

100 10

( 6.0

)

( 6.0

) VA 8.0

Tụ ba pha được mắc song song với Tải để cải thiện HSCS. Vai trò tụ bù

nhằm bù công suất phản kháng cho tải cảm. Như vậy công suất phản kháng

Qcap mà tụ mỗi pha cần bù là Qcap = −133.33 kVAR, và như vậy công suất

phản kháng tổng ba pha cần dùng để bù sẽ bằng 3(−133.33) = −400 kVAR.

Lecture 2

9

cos j 100 j133.33 kVA = + = + S φ S ∠= φ × 6.0

(cid:190) BT 2.16: Vẫn BT 2.15, tìm công suất phản kháng Qc dùng tụ cần bù để

cải thiện HSCS bằng 0.9 trễ?

j133.33

kVA

100 +

=φS

Với HSCS mới bằng 0.9 trễ, ta xác định được công suất phản kháng Q của tải

sau khi bù:

2

2

P

PF

100

43.48

kVAR

=

1 =−

1 =−

( 1

)

( 9.01

)

Qnew

Từ đó Qc dùng tụ cần bù bằng −133.33 + 48.43 =

133.33 kVAR

−84.9 kVAR, và như vậy công suất phản kháng tổng ba

old

pha cần dùng để bù sẽ bằng 3x(−84.9) = −254.7 kVAR.

w

e

n

48.43 kVAR

(cid:190) BT 2.17: xem GT

100 kW

Lecture 2

10

Các ví dụ và BT:

(cid:190) BT 2.21: Tải ba pha 15 kVA có HSCS là 0.8 trễ mắc song

song với Tải ba pha 36 kW có HSCS là 0.6 sớm. Cho biết áp

dây 2000 V.

a) Xác định công suất phức tổng và HSCS phức tổng

b) Cần dùng tụ để cấp bao nhiêu kVAR nhằm nâng HSCS là 1?

(cid:190) Câu hỏi suy luận: Nguồn ba pha cân bằng cấp điện cho tải

đấu Y có HSCS bằng 1. Công suất tải ba pha sẽ là bao nhiêu

nếu chuyển tải về đấu Δ?

Lecture 2

11

Các BT được gợi ý