intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

BÀI GIẢNG Biến Đổi Năng Lượng Điện Cơ - TS. Hồ Phạm Huy

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:137

Thêm vào BST
Báo xấu
191
lượt xem 46
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Điện áp ba pha trong lưới điện xoay chiều ba pha cân bằng thứ tự thuận (kí hiệu a-b-c) được biểu diễn như sau: 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. Ba thành phần dòng ia, ib, và ic là ba dòng dây được cấp từ ba nguồn pha tương ứng. in là dòng dây trung tính.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: BÀI GIẢNG Biến Đổi Năng Lượng Điện Cơ - TS. Hồ Phạm Huy

  1. BÀI GIẢNG Biến Đổi Năng Lượng Điện Cơ TS. Hồ Phạm Huy Ánh March 2010 http://www4.hcmut.edu.vn/~hphanh/teach.html Lecture 2 1
  2. Hệ Thống Điện Xoay Chiều Ba Pha Điện áp ba pha trong lưới điện xoay chiều ba pha cân bằng thứ tự thuận (kí hiệu a-b-c) được biểu diễn như sau: ( ) ( ) v aa ' = Vm cos(ωt ) vbb ' = Vm cos ωt − 120 0 v cc ' = Vm cos ωt + 120 0 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
  3. Hệ Thống Điện Xoay Chiều Ba Pha (tt) 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. ia c’ a 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 ib a’ c + − 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 : Van = Vφ ∠0 0 Vbn = Vφ ∠ − 120 0 Vcn = Vφ ∠120 0 Lecture 2 3
  4. 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: Vca = Vcn − Van Vab = Van − Vbn Vbc = Vbn − Vcn Cụ thể độ lớn của áp dây V ab có thể xác định: () Vab = 2Vφ cos 30 0 = 3Vφ Vcn V ab Vca Từ đó, dùng giản đồ vector, ta xác định được: V an Vab = 3Vφ ∠30 0 Vbc = 3Vφ ∠ − 90 0 Vbn Vca = 3Vφ ∠150 0 Vbc Ta cũng dễ dàng chứng minh được, in = 0 (ba pha cân bằng không có dòng trung tính) Lecture 2 4
  5. Hệ Thống Điện Xoay Chiều Ba Pha (tt) • Xét tiếp trường hợp lưới điện xoay chiều ba pha cân bằng đấu Y-Δ : Không mất tính tổng quát, ta có: Vab = VL ∠00 Vbc = VL ∠ − 1200 Vca = VL ∠1200 Ba dòng pha I1, I2, và I3 chảy qua tải ba pha đấu Vca Δ sẽ có góc lệch pha θ so với áp dây tương ứng I3 với cùng giá trị dòng pha Iφ. Từ giản đồ vector ta xác định được 3 dòng dây: V ab I2 I1 I b = 3I φ ∠ − 150 − θ I a = 3I φ ∠ − 30 − θ 0 0 Ia I c = 3Iφ ∠900 − θ Vbc = 3Vφ và I L = I φ , đấu Δ - Δ cho :V L = Vφ Như vậy đấu Y-Y cho: V L và I L = 3I φ Lecture 2 5
  6. Tính công suất mạch ba pha cân bằng 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: Pφ = Vφ I φ cos(θ ) PT = 3Pφ = 3Vφ Iφ cos(θ ) = 3VL I L cos(θ ) Công suất tổng ba pha: Sφ = Vφ I φ* = Vφ I φ ∠θ Công suất phức từng pha: S T = 3S φ = 3Vφ I φ ∠θ = 3V L I L ∠θ Công suất phức ba pha: Lưu ý θ là góc lệch pha của dòng so với áp Lecture 2 6
  7. Tính công suất mạch ba pha cân bằng (tt) 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. PT = 3Pφ = 3Vφ Iφ cos(θ ) = 3VL I L cos(θ ) Tóm lại, các bài toán giải mạch ba pha cân bằng có thể đưa về mạch 1 pha. Ex. 2.12 và 2.13: xem GT Lecture 2 7
  8. Mạch Một Pha Tương Đương 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. 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
  9. Các ví dụ và BT: 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, 100 × 10 3 S φ = S φ ∠ cos −1 (0.6 ) = (0.6 + j 0.8) VA = 100 + j133.33 kVA 0.6 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
  10. Các ví dụ và BT: 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? Sφ = 100 + j133.33 kVA Với HSCS mới bằng 0.9 trễ, ta xác định được công suất phản kháng Q của tải Qnew = P (1 PF ) − 1 = 100 (1 0.9) − 1 = 48.43 kVAR sau khi bù: 2 2 133.33 Từ đó Qc dùng tụ cần bù bằng −133.33 + 48.43 = kVAR −84.9 kVAR, và như vậy công suất phản kháng tổng ba d pha cần dùng để bù sẽ bằng 3x(−84.9) = −254.7 kVAR. ol 48.43 new kVAR BT 2.17: xem GT 100 kW Lecture 2 10
  11. Các BT được gợi ý 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? 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
  12. BÀI GIẢNG Biến Đổi Năng Lượng Điện Cơ TS. Hồ Phạm Huy Ánh March 2010 http://www4.hcmut.edu.vn/~hphanh/teach.html Lecture 3 1
  13. Giới Thiệu Chung Cách vận hành của các hệ thống điện và cơ điện được giài thích dựa trên lý thuyết trường điện từ. Dựa trên nền tảng chung là các hệ thống điện trường và từ trường, ta vận dụng chủ yếu hệ thống từ trường. Đầu tiên ta khảo sát các phương trình Maxwell ∫ ∫ H • dl = • n da Ampere’s law J f C S ∂B ∫ ∫ Faraday’s law E • dl = − • n da ∂t C S ∫ • n da = 0 Luật bảo toàn điện tích J f S ∫ Gauss’s law B • n da = 0 S Lecture 3 2
  14. Mạch từ tĩnh Là mạch từ không có phần tử cơ nào di động. Hình vẽ minh họa lõi từ có dạng vòng xuyến với N vòng dây. r0 và r1 lần lượt là bán kính trong và ngoài của lõi từ. Gọi r là bán kính trung bình r = (r0 + r1) / 2, giả thiết cường độ từ trường Hc là đồng nhất trong lõi thép. Dùng định luật Ampere ta có: Hc(2πr) = Ni. Hay, H c l c = Ni Trong đó lc = 2πr là chiều dài đường sức trung bình trong lõi. Giả sử mật độ từ B trong lõi thay đổi tuyến tính theo H, ta có công thức: (Wb )/m 2 Ni Bc = μH c = μ lc Lecture 3 3
  15. Mạch từ tĩnh (tt) Ta xác định tiếp từ thông Φc μNi Ni φ c = Bc Ac = Ac = Wb l c μAc lc Với μ là giá trị từ thẩm của vật liệu từ, Ac là tiết diện cắt ngang của lõi. Ta định nghĩa Ni là sức từ động (magneto motive force-mmf), còn từ trễ được định nghĩa dựa trên định luật Ohm Từ: lc Ni mmf = = = R (At/Wb) φc flux μAc P = 1/R gọi là từ dẫn. Từ thông liên kết λ = Nφc = PN2i. Cũng từ định λ N2 L = = PN =2 nghĩa, tự cảm L của cuộn dây được xác đi6nh bỡi: R i Lecture 3 4
  16. Mạch từ tĩnh (tt) Như vậy có sự tương đồng rất lớn giữa mạch điện và mạch từ mmf ⇔ voltage flux ⇔ current reluctance ⇔ resistance permeance ⇔ conductance Xét mạch từ có khe hở không khí (bỏ qua từ tản): Cần tìm chính xác cường độ từ trường H trong lỏi thép cũng như H qua khe hở. Gọi lg – độ rộng khe hở không khí, lc – chiều dài đường sức trung bình qua lõi. Bg Bc Ta có kết quả: Ni = H g l g + H c lc = lg + lc μ0 μ r μ0 Trong đó μ0 = 4π x 10−7 H/m là từ thẩm tuyệt đối của không khí, còn μr là giá trị từ thẩm tương đối của vật liệu từ. Lecture 3 5
  17. Mạch từ tĩnh (tt) Áp dụng định luật Gauss’s cho mặt cắc cực từ lõi thép, BgAg = BcAc. Với, Ag = Ac. Nên, Bg = Bc. Chia sức từ động mmf cho từ thông ta xác định được từ trỡ tương đương: lg lc Ni = + = R g + Rc φ μ 0 Ag μAc Trong đó Rg và Rc lần lượt là từ trỡ của khe hở không khí và của lỏi thép. Chúng được thể hiện nối tiếp trong mạch từ tương đương. Trường hợp khe hở bị toe cạnh “fringing”, i.e., lúc này từ tản xuất hiện. Giả sử, Ag > Ac, i.e., phần diện tích khe hở hiệu dụng tăng lên. Lúc này ta có thể dùng công thức kinh nghiệm, Ac = ab, Ag = (a + l g )(b + l g ) Lecture 3 6
  18. Các Ví Dụ và Bài Tập: BT 3.1: Tìm sức từ động cần có để bảo đảm mật độ từ B mong muốn. Đã biệt tiết diện khe hở và tiết diện mặt cắt lõi thép. 0.06 Rc = = 47.7 ×103 At/Wb ( )( )( ) 10 4 4π ×10 −7 10 − 4 0.001 Rg = = 7.23 ×106 At/Wb ( )( ) 4π ×10 −7 1.1×10 − 4 φ = Bg Ag = (0.5)(1.1×10 − 4 ) = 5.5 ×10 − 4 Wb Cuối cùng ta được, Ni = (R c + R g )φ = (47.7 + 7230) × 10 3 × 5.5 × 10 −5 = 400 At Lecture 3 7
  19. Các Ví Dụ và Bài Tập (tt): BT 3.2: Vác định từ thông qua cuộn dây. Các khe hở không khí có cùng chiếu dài và tiết diện. Xem từ thẩm của thép bằng vô cùng cũng như bỏ qua từ tản và từ rò. (0.1× 10 ) = 1.989 × 10 −2 R1 = R 2 = R3 =R = 6 (4π × 10 )(4 × 10 ) At/Wb −7 −4 2500 Từ mạch tương đương ta xác định được R chiều của φ1, φ2, và φ3. Từ giá trĩ từ thông φ1 500 tổng của 3 từ thông tại nút a sẽ bằng zero. R b a φ2 Gọi F là sức từ động từ a đến b, ta được: 1500 R 2500 − F 500 − F F + 1500 + − =0 φ3 R R R Cuối cùng ta được, F = 500, φ1 = 10 −3 Wb, φ 2 = 0, φ 3 = −10 −3 Wb Lecture 3 8
  20. Các Ví Dụ và Bài Tập (tt): Bài Tập 1: Một lõi từ dạng xuyến có bán kính mạch từ trung bình 500 mm, mật độ từ thông trong khe hở là 0.6 Wb/m2, quấn cuộn dây 100 vòng. Độ rộng khe hở là 2mm. Cho a = 20 mm. Bỏ qua từ trỡ lỏi thép (=zero). a) Xác định dòng kích từ qua cuộn dây b) Xác định từ cảm L của cuộn dây Câu hỏi tự luận: SV được yêu cầu thiết kế cuộn cảm có tự cảm biến thiên tuyến tính. Hãy trình bày hướng thiết kế của mình, có xét đến từ rò và từ trỡ của lõi thép? Lecture 3 9
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2431 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
4=>1