intTypePromotion=1

Bài giảng Điện gia dụng: Chương 2 - ĐH SPKT TP. HCM

Chia sẻ: Hien Nguyen | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:14

0
145
lượt xem
42
download

Bài giảng Điện gia dụng: Chương 2 - ĐH SPKT TP. HCM

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Điện gia dụng - Chương 1: Dòng điện xoay chiều một pha trình bày về những khái niệm cơ bản, mạch điện nối tiếp, công suất của dòng điện hình sin, nâng cao hệ số công suất, phương pháp giải mạch điện xoay chiều hình sin,...Mời bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Điện gia dụng: Chương 2 - ĐH SPKT TP. HCM

  1. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT Chöông 2 Moân ÑIEÄN GIA DUÏNG Chöông 2 : DOØNG ÑIEÄN XOAY CHIEÀU MOÄT PHA NOÄI DUNG Chöông 2 DOØNG ÑIEÄN XOAY CHIEÀU MOÄT PHA 2.1.Moät soá khaùi nieäm cô baûn 1.Cöôøng ñoä doøng ñieän xoay Giaûn ñoà thôøi gian cuûa doøng ñieän xoay chieàu: i chieàu Im ωt ϕi 0 -Im - Doøng ñieän xoay chieàu hình sin laø doøng ñieän bieán ñoåi moät caùch chu kyø theo quy luaät hình sin vôùi thôøi gian, ñöôïc bieåu dieãn nhö hình veõ. - Cöôøng ñoä doøng ñieän töùc thôøi : laø trò soá doøng ñieän öùng vôùi moãi thôøi ñieåm t, noù phuï thuoäc vaøo giaù trò doøng ñieän cöïc ñaïi Im vaø goùc pha (ωt + ϕ i ) vaø ñöôïc bieåu dieãn nhö ai sau: Th i = I m .Sin(ωt + ϕ i ) Trong ñoù: n • Im : cöôøng ñoä doøng ñieän cöïc ñaïi [A] • ω = 2π f Va : vaän toác goùc [rad/s] • π = 3.14 : haèng soá n • Taàn soá f laø chu kyø cuûa cuûa doøng ñieän trong 1 gieây, ñôn vò laø [Hz] ye • Chu kyø T laø khoaûng thôøi gian ngaén nhaát ñeå doøng ñieän laëp laïi trò soá vaø chieàu bieán gu 1 thieân, T = [s]. Trong moät chu kyø doøng ñieän xoay chieàu ñoåi chieàu 2 laàn. f N • ϕi : ñöôïc goïi laø goùc pha ban ñaàu cuûa doøng ñieän. by - Cöôøng ñoä doøng ñieän hieäu duïng : trò soá hieäu duïng cuûa doøng ñieän laø moät ñaïi löôïng quan troïng cuûa maïch ñieän xoay chieàu, khi noùi ñeán trò soá cuûa doøng ñieän laø bao nhieâu ampe d töùc cuõng chính laø giaù trò hieäu duïng cuûa doøng ñieän ñoù, caùc thoâng soá doøng ñieän ghi treân le nhaõn caùc thieát bò ñieän chính laø trò hieäu duïng . Coâng thöùc tính trò hieäu duïng cuûa doøng pi ñieän nhö sau: I om I = m [A] 2 C 2.Hieäu ñieän theá xoay chieàu Giaûn ñoà thôøi gian cuûa hieäu ñieän theá xoay chieàu: u Um ωt ϕu 0 -Um - Hieäu ñieän theá töùc thôøi : u = U m .Sin(ωt + ϕ u ) Trong ñoù: • Um : hieäu ñieän theá cöïc ñaïi [V] • ϕu : ñöôïc goïi laø goùc pha ban ñaàu cuûa hieäu ñieän theá. U - Hieäu ñieän theá hieäu duïng : U = m [V] 2 - 10 -
  2. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT Chöông 2 Moân ÑIEÄN GIA DUÏNG NOÄI DUNG 3.Goùc leäch pha giöõa ñieän Ñieän aùp vaø doøng ñieän bieán thieân cuøng taàn soá, song phuï thuoäc vaøo tính chaát maïch ñieän, goùc aùp vaø doøng ñieän leäch pha cuûa chuùng coù theå khoâng truøng nhau, nhö vaäy giöõa chuùng coù söï leäch pha vaø ñöôïc kyù hieäu laø ϕ, coâng thöùc tính goùc leäch pha ϕ nhö sau: ϕ = ϕu −ϕi Khi: ϕ > 0 điện áp vượt trước dòng điện ai ϕ < 0 điện áp chậm sau dòng điện Th ϕ = 0 điện áp trùng pha dòng điện ϕ = ± π điện áp ngược pha với dòng điện n Va u,i u,i u n u ye i i gu t t 0 N 0 by ϕ0 le u,i u,i pi u u om i i C t t 0 0 ϕ=0 ϕ=±π Góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện - 11 -
  3. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT Chöông 2 Moân ÑIEÄN GIA DUÏNG NOÄI DUNG 4.Bieåu dieãn doøng ñieän vaø Giaû söû cho caùc giaù trò töùc thôøi cuûa doøng ñieän vaø ñieän aùp nhö sau: ñieän aùp xoay chieàu hình sin i = I 2 .Sin(ωt + ϕ i ) baèng vectô u = U 2 .Sin(ωt + ϕ u ) - Ñoä lôùn cuûa vectô doøng ñieän vaø ñieän aùp chính laø trò hieâu duïng I vaø U cuûa chuùng. - Goùc cuûa vectô vôùi truïc Ox laø goùc pha ñaàu. I I ⊕ ϕi O ϕu x U c U Ví duï: Haõy bieåu dieãn doøng ñieän, ñieän aùp baèng vectô vaø chæ ra goùc leäch pha ϕ giöõa u vaø i. Bieát : ( i = 20 2 sin ωt − 10 0 [A] ) ( u = 100 2 sin ωt + 40 0 [V ] ) ai Lôøi giaûi: Th Im 20 2 - Doøng ñieän hieäu duïng: I= = = 20 A 2 2 n Um 100 2 Hieäu ñieän theá hieäu duïng: U = = = 100V - Va 2 2 n Bieåu dieãn vectô giöõa u vaø i laø: U ⊕ ye 0 0 ϕ = 40 +10 gu 100V = 500 400 N 0 -100 x by 20A I d le - Goùc leäch pha giöõa u vaø i: ϕ = 40 0 + 10 0 = 50 0 pi Ví duï: Cho caùc doøng ñieän i1, i2 vaø i3 nhö hình veõ, bieát i1 = 16 2 sin ωt vaø om ( ) i2 = 12 2 sin ωt + 90 . Tính doøng ñieän i3. 0 C i1 i3 i2 Lôøi giaûi: AÙp duïng ñònh luaät Kieâcshoâp 1 taïi nuùt ta coù: i3 = i1 + i2 r r r => I3 = I1 + I2 I2 I3 ϕ 0 x I1 - 12 -
  4. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT Chöông 2 Moân ÑIEÄN GIA DUÏNG NOÄI DUNG I 1m 16 2 - Trò soá hieäu duïng cuûa doøng i1 laø: I 1 = = = 16 A 2 2 I 2m 12 2 - Trò soá hieäu duïng cuûa doøng i2 laø: I 2 = = = 12 A 2 2 - Trò soá hieäu duïng cuûa doøng i3 laø: I 3 = I 12 + I 22 = 16 2 + 12 2 = 20 A I 2 12 - Goùc leäch pha cuûa i3 so vôùi truïc ngang Ox : tgϕ = = = 0 ,75 ⇒ ϕ = 36 ,87 0 I 1 16 ( Nhö vaäy trò soá töùc thôøi cuûa doøng ñieän i3 laø: i 3 = 20 2 sin ωt + 36 ,87 0 ) 2.2..Maïch ñieän noái tieáp 1.Maïch ñieän thuaàn trôû R - Doøng ñieän chaïy qua R laø: i R = i = I m .Sinωt ai - Ñieän aùp giöõa hai ñaàu ñieän trôû laø: u R = U m .Sinωt Th - Hieäu ñieän theá cöïc ñaïi: U m = I m .R - Hieäu ñieän theá hieäu duïng: U = I .R n Nhö vaäy hieäu ñieän theá giöõa hai ñaàu ñieän trôû cuøng pha vôùi doøng ñieän chaïy qua ñieän trôû. Va Ñoà thò vectô giöõa doøng ñieän vaø ñieän aùp trong maïch thuaàn trôû nhö hình veõ: n I U ye Ví duï: Moät baøn uûi ñieän coù ñieän trôû R = 48,4Ω, ñieän aùp caáp cho baøn uûi ñieän laø ñieän aùp xoay chieàu gu coù U = 220V. Tính trò soá doøng ñieän hieäu duïng I vaø coâng suaát ñieän maø baøn uûi tieâu thuï. Veõ N ñoà thò vectô giöõa doøng ñieän i vaø ñieän aùp u. Lôøi giaûi: by U 220 Trò soá hieäu duïng cuûa doøng ñieän: I = = = 4 ,54 A R 48 ,4 d Coâng suaát ñieän maø baøn uûi tieâu thuï laø: P = R .I 2 = 48 ,4.4 ,54 2 = 1000W le Do baøn uûi ñieän laø moät thieát bò ñieän ñöôïc coi laø thuaàn trôû neân goùc leäch pha giöõa doøng ñieän pi ñi qua noù vaø ñieän aùp cung caáp cho noù laø baèng 0. Do ñoù ñoà thò vectô seõ ñöôïc veõ nhö sau: om Ibaøn uûi Ubaøn uûi C 2.Maïch ñieän thuaàn caûm L - Doøng ñieän chaïy qua cuoän daây laø: i L = i = I m .Sinωt ⎛ π⎞ - Ñieän aùp giöõa hai ñaàu cuoän daây laø: u L = U m .Sin⎜ ωt + ⎟ ⎝ 2⎠ - Hieäu ñieän theá cöïc ñaïi: U m = I m .Z L - Hieäu ñieän theá hieäu duïng: U = I .Z L - 13 -
  5. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT Chöông 2 Moân ÑIEÄN GIA DUÏNG NOÄI DUNG Trong ñoù : + ZL laø toång trôû cuûa cuoän daây, Z L = L .ω , ñôn vò laø Ω + L laø ñieän caûm cuûa cuoän daây, ñôn vò laø Henry, kyù hieäu laø H + ω laø vaän toác goùc, ñôn vò laø Rad/s Nhö vaäy hieäu ñieän theá giöõa hai ñaàu cuoän daây nhanh pha hôn so vôùi doøng ñieän chaïy qua cuoän daây moät goùc laø π/2. Ñoà thò vectô giöõa doøng ñieän vaø ñieän aùp trong maïch thuaàn caûm nhö hình veõ: UL IL Ví duï: Moät cuoän daây thuaàn ñieän caûm (boû qua giaù trò ñieän trôû cuûa cuoän daây) coù L = 0,015H ñoùng ⎛ π⎞ vaøo nguoàn ñieän coù ñieän aùp u = 100 2 sin⎜ 314 t + ⎟V . ⎝ 3⎠ Tìm giaù trò doøng ñieän töùc thôøi i. Veõ ñoà thò vectô cuûa doøng ñieän vaø ñieän aùp. Lôøi giaûi: ai Toång trôû cuûa cuoän daây: Z L = L .ω = 0 ,015.314 = 4 ,71Ω Th Um 100 2 Hieäu ñieän theá hieäu duïng: U = = = 100V 2 2 n U 100 Trò soá hieäu duïng cuûa doøng ñieän: I = Va = = 21 ,23 A Z L 4 ,71 Do laø maïch thuaàn caûm cho neân goùc leäch pha giöõa u vaø i laø +900, do ñoù goùc leäch pha cuûa n π π π π ye doøng ñieän so vôùi truïc ngang Ox: ϕ = ϕ u − ϕ i ⇒ ϕ i = ϕ u − = − = − 2 3 2 6 gu ⎛ π⎞ => i = 21 ,23 2 sin⎜ 314 t − ⎟ ⎝ 6⎠ N Ñoà thò vectô ñöôïc veõ nhö sau: U by π d 3 le 0 π π π x pi ϕi = − =− 3 2 6 om I C 3.Maïch ñieän thuaàn dung C - Doøng ñieän chaïy qua tuï ñieän laø: i C = i = I m .Sinωt ⎛ π⎞ - Ñieän aùp giöõa hai ñaàu tuï ñieän laø: uC = U m .Sin⎜ ωt − ⎟ ⎝ 2⎠ - Hieäu ñieän theá cöïc ñaïi: U m = I m .Z C - Hieäu ñieän theá hieäu duïng: U = I .Z C 1 Trong ñoù : + ZC laø toång trôû cuûa cuoän daây, Z C = , ñôn vò laø Ω C .ω + C laø ñieän dung cuûa tuï ñieän, ñôn vò laø Fara, kyù hieäu laø F. 1F = 106μF; 1F = 109nF; 1F = 1012pF - 14 -
  6. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT Chöông 2 Moân ÑIEÄN GIA DUÏNG NOÄI DUNG Nhö vaäy hieäu ñieän theá giöõa hai ñaàu tuï ñieän chaäm pha hôn so vôùi doøng ñieän chaïy qua tuï ñieän moät goùc laø π/2. Ñoà thò vectô giöõa doøng ñieän vaø ñieän aùp trong maïch thuaàn dung nhö hình veõ: IC UC Ví duï: Cho moät tuï ñieän coù giaù trò ñieän dung C = 2.10-3F, doøng ñieän chaïy qua tuï coù giaù trò töùc thôøi ⎛ π⎞ laø i = 100 2 sin⎜ 314 t + ⎟ A . ⎝ 4⎠ Tìm giaù trò ñieän aùp töùc thôøi u. Veõ ñoà thò vectô cuûa doøng ñieän vaø ñieän aùp. Lôøi giaûi: 1 1 Toång trôû cuûa tuï ñieän: Z C = = = 1 ,59Ω C .ω 2.10 − 3 .314 Im 100 2 Trò soá hieäu duïng cuûa doøng ñieän: I = = = 100 A 2 2 ai Trò soá hieäu duïng cuûa ñieän aùp: U = I .Z C = 100.1 ,59 = 159V Th Do laø maïch thuaàn dung cho neân goùc leäch pha giöõa u vaø i laø -900, do ñoù goùc leäch pha cuûa π π π π ñieän aùp so vôùi truïc ngang Ox: ϕ = ϕ u − ϕ i ⇒ ϕ u = ϕ i − = − =− n 2 4 2 4 => ⎛ π⎞ u = 159 2 sin⎜ 314 t − ⎟ Va ⎝ 4⎠ I n Ñoà thò vectô ñöôïc veõ nhö sau: ye π gu 4 0 x N π π π ϕi = − =− 4 2 4 by U d 4.Maïch ñieän coù R, L, C le maéc noái tieáp pi om C - Doøng ñieän chaïy maïch : i R = i L = i C = i = I m .Sinωt - Ñieän aùp giöõa hai ñaàu tuï ñieän laø: u = u R + u L + uC - Hieäu ñieän theá cöïc ñaïi: U m = I m .Z Ñoà thò vectô giöõa doøng ñieän vaø ñieän aùp trong maïch R,L,C maéc noái tieáp nhö hình veõ: UL U = UR + UL + UC UL + UC ϕ UR I UC - 15 -
  7. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT Chöông 2 Moân ÑIEÄN GIA DUÏNG NOÄI DUNG Trong ñoù : + Z laø toång trôû cuûa toaøn maïch, ñôn vò laø Ω Z= R 2 + (Z L − Z C )2 + ϕ laø goùc leäch pha giöõa u vaø i U L − UC Z .I − Z C .I Z L − Z C ⎛ Z − ZC ⎞ tgϕ = = L = ⇒ ϕ = arctg⎜ L ⎟ UR R .I R ⎝ R ⎠ Ví duï: Cho maïch ñieän nhö hình veõ, cho bieát ñieän aùp ñaàu cöïc cuûa nguoàn laø u = 10 2 sin ωt Tính trò hieäu duïng cuûa ñieän aùp treân caùc phaàn töû R, L vaø C. Tìm giaù trò doøng ñieän töùc thôøi i chaïy trong maïch chính. Veõ ñoà thò vectô cuûa doøng ñieän i vaø ñieän aùp u. ai Th Lôøi giaûi: n Toång trôû cuûa toaøn maïch: Z = R 2 + (Z L − Z C ) 2 = 75 2 + (25 − 60 ) 2 = 82 ,76 Ω Um Va 10 2 Trò hieäu duïng cuûa ñieän aùp: U = = = 10V n 2 2 ye U 10 Trò hieäu duïng cuûa doøng ñieän chaïy trong toaøn maïch: I = = = 0 ,12 A Z 82 ,76 gu Ñieän aùp treân phaàn töû ñieän trôû R: U R = R .I = 75.0 ,12 = 9V N Ñieän aùp treân phaàn töû cuoän daây L: U L = Z L .I = 25.0 ,12 = 3V by Ñieän aùp treân phaàn töû tuï ñieän C: U C = Z C .I = 60.0 ,12 = 7 ,2V Z − ZC 25 − 60 Goùc leäch pha giöõa u vaø i: tgϕ = L = = −0 ,46 ⇒ ϕ = −24 ,7 0 ≈ −25 0 d R 75 le Ñoà thò vectô cuûa doøng ñieän vaø ñieän aùp: pi om C ( Doøng ñieän töùc thôøi chaïy trong maïch chính: i = 0 ,121 2 sin ωt + 25 0 ) - 16 -
  8. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT Chöông 2 Moân ÑIEÄN GIA DUÏNG NOÄI DUNG Ví duï: Cho maïch ñieän nhö hình veõ. Ñieän aùp ñaàu cöïc cuûa nguoàn laø U = 20V. Tính doøng ñieän trong maïch khi taàn soá laø: a) f = 1kHz b) f = 2kHz Lôøi giaûi: a) Khi f = 1kHz Toång trôû cuûa cuoän daây: Z L = L .ω = L .2.π . f = 100.10 −3 .2.3 ,14.10 3 = 628Ω 1 1 1 Toång trôû cuûa tuï ñieän: ZC = = = = 7961 ,78 Ω C .ω C .2.π . f 0 ,02.10 .2.3 ,14.10 3 − 6 Toång trôû cuûa toaøn maïch: ai Z= R 2 + (Z L − Z C ) 2 = 3300 2 + (628 − 7961 ,78 ) 2 = 8042 ,03Ω Th U 20 Giaù trò hieäu duïng cuûa doøng ñieän: I = = = 2 ,48.10 − 3 A n Z 8042 ,03 b) Khi f = 2kHz Toång trôû cuûa cuoän daây: Va Z L = L .ω = L .2.π . f = 100.10 −3 .2.3 ,14.2.10 3 = 1256 Ω n 1 1 1 Toång trôû cuûa tuï ñieän: ZC = = = = 3980 ,89 Ω ye C .ω C .2.π . f 0 ,02.10 .2.3 ,14.2.10 3 − 6 Toång trôû cuûa toaøn maïch: gu Z = R 2 + (Z L − Z C ) 2 = 3300 2 + (1256 − 3980 ,89 ) 2 = 4279 ,6 Ω N U 20 Giaù trò hieäu duïng cuûa doøng ñieän: I = = = 4 ,67.10 − 3 A by Z 4279 ,6 Ví duï: Cho maïch ñieän nhö hình veõ, bieát I = 0,2mA, taàn soá doøng ñieän f = 10kHz. d a) Xaùc ñònh ñieän aùp U, UR vaø UL. Veõ ñoà thò vectô cuûa maïch. le b) Thay L baèng C, cho bieát doøng ñieän I coù trò soá khoâng ñoåi. Xaùc ñònh C vaø veõ ñoà thò pi vectô cuûa maïch trong tröôøng hôïp naøy. om C Lôøi giaûi: a) Maïch RL noái tieáp Toång trôû cuûa cuoän daây: Z L = L .ω = L .2.π . f = 100.10 −3 .2.3 ,14.10.10 3 = 6280 Ω Toång trôû cuûa toaøn maïch: Z= R2 + ZL2 = (10.10 ) 3 2 + 6280 2 = 11808 ,4 Ω Hieäu ñieän theá hieäu duïng cuûa toaøn maïch: U = I .Z = 0 ,2.10 −3 .11808 ,4 = 2 ,36V Hieäu ñieän theá hieäu duïng treân phaàn töû R: U R = I .R = 0 ,2.10 −3 .10.10 3 = 2V Hieäu ñieän theá hieäu duïng treân phaàn töû L: U L = I .Z L = 0 ,2.10 −3 .6280 = 1 ,256V Z − ZC 6280 Goùc leäch pha giöõa u vaø i: tgϕ = L = = 0 ,628 ⇒ ϕ = 32 ,12 0 R 10.10 3 - 17 -
  9. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT Chöông 2 Moân ÑIEÄN GIA DUÏNG NOÄI DUNG Ñoà thò vectô cuûa maïch: U ϕ = 32,120 UL I a) Maïch RC noái tieáp UR U Trò hieäu duïng cuûa doøng ñieän chaïy trong maïch laø: I = . Theo giaû thieát cuûa ñeà thì I khoâng Z ñoåi, do ñoù Z phaûi khoâng ñoåi ñeå ñaûm baûo I khoâng ñoåi. Vaäy Z = 11808,4Ω. Töø coâng thöùc tính toång trôû cuûa toaøn maïch: Z = R2 + ZC 2 ( ) ai 2 => Z C = Z 2 − R 2 = 11808 ,4 2 − 10.10 3 = 6279 ,99Ω Th 1 1 Töø coâng thöùc tính toång trôû cuûa tuï ñieän: ZC = = C .ω C .2.π . f n 1 1 => C= = Va Z C .2.π . f 6279 ,99.2.3 ,14.10.10 3 = 2 ,53.10 − 9 F = 2 ,53 nF Z − Z C − 6279 ,99 n Goùc leäch pha giöõa u vaø i: tgϕ = L = = 0 ,628 ⇒ ϕ = −32 ,12 0 10.10 3 ye R Ñoà thò vectô cuûa maïch: gu UR N I ϕ = -32,120 by UC U d le 2.3.Coâng suaát cuûa doøng ñieän hình sin pi 1.Coâng suaát taùc duïng P Laø coâng suaát ñieän trôû R tieâu thuï, ñaëc tröng cho quaù trình bieán ñoåi naêng löôïng ñieän thaønh om caùc daïng naêng löôïng khaùc nhö nhieät naêng, quang naêng, cô naêng, … Coâng thöùc tính coâng suaát taùc duïng P: C P = UI cos ϕ hoaëc P = I 2 R - Ñôn vò cuûa U laø [V] - Ñôn vò cuûa I laø [A] - Ñôn vò cuûa P laø Watt, kyù hieäu laø W, 1kW = 1000W Vôùi cos ϕ laø heä soá coâng suaát. Coù 2 caùch tính cos ϕ : R - Caùch 1: cos ϕ = , Z laø toång trôû cuûa toaøn maïch. Z - Caùch 2: duøng ñoà thò vectô xaùc ñònh goùc leäch ϕ pha giöõa u vaø i, töø ñoù tính ñöôïc cos ϕ 2.Coâng suaát phaûn khaùng Q Ñeå ñaëc tröng cho cöôøng ñoä quaù trình trao ñoåi, tích luõy naêng löôïng ñieän töø tröôøng trong maïch ñieän ngöôøi ta ñöa ra khaùi nieäm coâng suaát phaûn khaùng Q. Q seõ goàm coù coâng suaát phaûn khaùng cuûa cuoän daây QL vaø coâng suaát phaûn khaùng cuûa tuï ñieän QC. Coâng thöùc tính coâng suaát phaûn khaùng Q: Q = UI sin ϕ Vôùi sin ϕ = ± 1 − cos 2 ϕ hoaëc Q = Q L + QC = I 2 .Z L − I 2 .Z C - Ñôn vò cuûa Q laø [VAR], 1kVAR = 1000VAR - 18 -
  10. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT Chöông 2 Moân ÑIEÄN GIA DUÏNG NOÄI DUNG 3.Coâng suaát bieåu kieán S Ñeå ñaëc tröng cho caû 2 quaù trình tieâu thuï vaø bieán ñoåi naêng löôïng ñieän sang caùc daïng naêng löôïng khaùc (coâng suaát taùc duïng) vaø quaù trình trao ñoåi, tích luõy naêng löôïng ñieän töø tröôøng trong maïch (coâng suaát phaûn khaùng) ngöôøi ta ñöa ra khaùi nieäm coâng suaát bieåu kieán S. Coâng thöùc tính coâng suaát bieåu kieán S: S= P2 +Q2 = (UI cos ϕ ) 2 + (UI sin ϕ )2 = (UI )2 .(cos 2 ϕ + sin 2 ϕ ) = UI - Ñôn vò cuûa S laø [VA], 1kVA = 1000VA 4.Ño coâng suaát taùc duïng P Ñeå ño coâng suaát taùc duïng P, ngöôøi ta thöôøng duøng oaùt keá. 2.4.Naâng cao heä soá coâng Heä soá coâng suaát laø chæ tieâu kyõ thuaät quan troïng, coù yù nghóa raát lôùn veà maët kinh teá. Ví duï: suaát moät maùy phaùt ñieän coù coâng suaát ñònh möùc Sñm = 10.000kVA, neáu heä soá coâng suaát cuûa taûi cosϕ = 0,5, coâng suaát taùc duïng cuûa maùy phaùt cho taûi P = Sñmcosϕ = 10000.0,5 = 5000kW. Neáu cosϕ = 0,9, coâng suaát taùc duïng cuûa maùy phaùt cho taûi P = Sñmcosϕ = 10000.0,9 = 9000kW. Nhö vaäy heä soá coâng suaát cosϕ aûnh höôûng raát lôùn ñeán coâng suaát taùc duïng. Ñeå naâng cao heä soá coâng suaát duøng tuï ñieän maéc song song vôùi taûi nhö hình veõ: ai Th n Va Khi chöa buø heä soá coâng suaát cuûa maïch laø cosϕ1. n Khi ñaõ buø heä soá coâng suaát cuûa maïch laø cosϕ. ye Coâng thöùc tính giaù trò tuï C: P (tgϕ 1 − tgϕ ) gu C= ωU 2 N Ví duï: Moät taûi goàm R = 6Ω, ZL = 8Ω maéc noái tieáp, nguoàn caáp cho maïch coù U = 220V, taàn soá löôùi f = 50Hz. by d le pi om C a) Tính doøng ñieän I1, coâng suaát P, Q, S vaø heä soá coâng suaát cosϕ1 cuûa taûi. b) Tính giaù trò tuï ñieän C maéc song song vôùi taûi ñeå naâng cao heä soá coâng suaát cosϕ leân 0,93. Lôøi giaûi: a) Toång trôû cuûa taûi: Z = R 2 + Z L2 = 6 2 + 8 2 = 10 Ω R 6 Heä soá coâng suaát cosϕ1: cos ϕ 1 = = = 0 ,6 Z 10 U 220 Doøng ñieän taûi: I 1 = = = 22 A Z 10 Coâng suaát taùc duïng cuûa taûi: P = U .I 1 . cos ϕ 1 = 220.22.0 ,6 = 2904W Coâng suaát phaûn khaùng cuûa taûi: sin ϕ 1 = 1 − cos 2 ϕ 1 = 1 − 0 ,6 2 = 0 ,8 => Q = U .I 1 . sin ϕ 1 = 220.22.0 ,8 = 3872VAR Coâng suaát bieåu kieán cuûa taûi: S = U .I 1 = 220.22 = 4840VA - 19 -
  11. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT Chöông 2 Moân ÑIEÄN GIA DUÏNG NOÄI DUNG b)Tính C cos ϕ 1 = 0 ,6 ⇒ tgϕ 1 = 1 ,33 cos ϕ = 0 ,93 ⇒ tgϕ = 0 ,39 P P C= 2 (tgϕ 1 − tgϕ ) = (tgϕ 1 − tgϕ ) ω .U 2.π . f .U 2 => 2904 = (1 ,33 − 0 ,39 ) = 1 ,79.10 −4 F 2.3 ,14.50.220 2 2.5.Phöông phaùp giaûi maïch ñieän xoay chieàu hình sin Ví duï: Cho maïch ñieän nhö hình veõ. Haõy tính doøng ñieän caùc nhaùnh, coâng suaát P, Q, S vaø heä soá coâng suaát cosϕ cuûa maïch. ai Th Lôøi giaûi: 1.Giaûi baèng phöông phaùp Doøng ñieän trong caùc nhaùnh: n ñoà thò vectô U 100 IR = = R 10 = 10 A Va U 100 n IL = = = 20 A ye ZL 5 U 100 gu IC = = = 10 A ZC 10 N Veõ ñoà thò vectô cuûa maïch nhö sau: by d le pi om C AÙp duïng ñònh luaät Kieâcshoâp 1 taïi nuùt A: r r r r I − I R − I L − IC = 0 r r r r => I = I R + I L + IC r r Moñun cuûa 2 vectô I L + I C laø: 20 A − 10 A = 10 A r Töø ñoà thò vectô tô tính ñöôïc moâñun cuûa vectô I : I = 10 2 + 10 2 = 14 ,14 A Coâng suaát taùc duïng cuûa taûi: P = U .I . cos ϕ = 100.14 ,14. cos 45 0 = 1000W Coâng suaát phaûn khaùng cuûa taûi: Q = U .I . sin ϕ = 100.14 ,14. sin 45 0 = 1000VAR Coâng suaát bieåu kieán cuûa taûi: S = U .I = 100.14 ,14 = 1414VA - 20 -
  12. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT Chöông 2 Moân ÑIEÄN GIA DUÏNG NOÄI DUNG 2.Giaûi baèng phöông phaùp Doøng ñieän trong caùc nhaùnh: coâng suaát U 100 IR = = = 10 A R 10 U 100 IL = = = 20 A ZL 5 U 100 IC = = = 10 A ZC 10 Coâng suaát taùc duïng cuûa taûi: P = R .I 2 = 10.10 2 = 1000W Coâng suaát phaûn khaùng cuûa taûi: Q = Q L + QC = Z L .I L2 − Z C .I C2 = 5.20 2 − 10.10 2 = 1000VAR Coâng suaát bieåu kieán cuûa taûi: S = P 2 + Q 2 = 1000 2 + 1000 2 = 1414VA Heä soá coâng suaát: P = U .I . cos ϕ ai S = U .I Th => P = S . cos ϕ P 1000 => cos ϕ = = = 0 ,707 n S 1414 Doøng ñieän chaïy trong maïch chính: Va S = U .I n S 1414 I= = = 14 ,14 A ye => U 100 gu N by d le pi om C - 21 -
  13. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT Chöông 2 Moân ÑIEÄN GIA DUÏNG NOÄI DUNG CAÂU HOÛI OÂN TAÄP 2.1. Doøng ñieän xoay chieàu hình sin laø gì? Bieåu thöùc trò soá töùc thôøi, trò soá hieäu duïng cuûa doøng ñieän? YÙ nghóa cuûa trò soá hieäu duïng? 2.2. Ñònh nghóa goùc pha ñaàu ϕi, ϕu, goùc leäch pha ϕ. Ñaïi löôïng naøo phuï thuoäc vaøo vieäc choïn goác toïa ñoä? Ñaïi löôïng naøo phuï thuoäc vaøo caùc thoâng soá R, X cuûa maïch? 2.3. Haõy vieát bieåu thöùc ñieän aùp u vaø veõ ñoà thò vectô cho caùc maïch sau: - Maïch chæ coù R. - Maïch chæ coù L. - Maïch chæ coù C. - Maïch RL noái tieáp. - Maïch RC noái tieáp. - Maïch LC noái tieáp. - Maïch RLC noái tieáp. 2.4. Bieåu thöùc tính coâng suaát taùc duïng P? P laø coâng suaát tieâu thuï cuûa phaàn töû naøo trong maïch ñieän? YÙ nghóa cuûa coâng suaát taùc duïng P? Ñôn vò cuûa P? 2.5. Bieåu thöùc tính coâng suaát phaûn khaùng Q? Q laø coâng suaát tieâu thuï cuûa phaàn töû naøo trong maïch ñieän? YÙ nghóa cuûa coâng suaát phaûn khaùng Q? Ñôn vò cuûa Q? 2.6. Bieåu thöùc tính coâng suaát bieåu kieán S? YÙ nghóa cuûa coâng suaát bieåu kieán S? Ñôn vò ai cuûa S? Th 2.7. Neâu caùch bieåu dieãn doøng ñieän vaø ñieän aùp xoay chieàu hình sin baèng vectô. 2.8. Bieåu thöùc töùc thôøi cuûa doøng ñieän vaø ñieän aùp cuûa moät nhaùnh maïch ñieän laø ( ) ( ) n i = 10 2 sin ωt − 15 0 vaø u = 200 2 sin ωt + 25 0 . Va Haõy xaùc ñònh giaù trò cöïc ñaïi vaø hieäu duïng cuûa doøng ñieän vaø ñieän aùp cuûa nhaùnh maïch treân. n Xaùc ñònh goùc pha ñaàu cuûa doøng ñieän vaø ñieän aùp. ye Xaùc ñònh goùc leäch pha giöõa doøng ñieän vaø ñieän aùp. Cho bieát nhaùnh maïch treân coù tính chaát caûm khaùng hay dung khaùng? gu Haõy bieåu dieãn doøng ñieän vaø ñieän aùp treân baèng vectô. 2.9. Cho moät maïch ñieän RL noái tieáp, R = 57Ω; ZL = 100Ω. Nguoàn ñieän caáp cho maïch N coù U = 230V. by Tính I, UR , UL , cosϕ, P, Q cuûa maïch. Xaùc ñònh goùc leäch pha giöõa u vaø i. 2.10. Moät nguoàn ñieän coù taàn soá f = 10kHz cung caáp ñieän cho moät maïch RL maéc noái d tieáp coù R = 10kΩ vaø L = 100mH. le Xaùc ñònh giaù trò ñieän aùp nguoàn ñeå doøng ñieän chaïy trong maïch laø 0,2mA. 2.11. Moät nguoàn ñieän U = 15V, taàn soá f = 10kHz cung caáp ñieän cho moät maïch RC maéc pi noái tieáp coù R = 1kΩ vaø C = 0,005μF. om Tính I, cosϕ, UR, UC, P, Q. Xaùc ñònh goùc leäch pha giöõa u vaø i. 2.12. Moät nguoàn ñieän coù ñieän aùp U, cung caáp ñieän cho moät maïch RC noái tieáp coù C R = 15Ω vaø ZC = 20Ω. Bieát coâng suaát taùc duïng cuûa maïch ñieän P = 240W. Tính I, UR , UC , U, cosϕ, Q. Xaùc ñònh goùc leäch pha giöõa u vaø i. 2.13. Cho moät maïch ñieän nhö hình veõ, bieát UL = 150V. Tính I1, I2, I3, I, P, Q , cosϕ cuûa maïch ñieän. - 22 -
  14. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT Chöông 2 Moân ÑIEÄN GIA DUÏNG NOÄI DUNG CAÂU HOÛI OÂN TAÄP 2.14. Cho moät maïch ñieän nhö hình veõ, bieát I3 = 50A. a) Tính UAB; I1; I2; I4; P; Q; S; cosϕ; U cuûa maïch. b) Xaùc ñònh phaàn töû naøo cuûa (R, ZL hoaëc ZC) maéc noái tieáp vaøo nhaùnh 2 ñeå cho doøng ñieän I4 = 0. Tính trò soá phaàn töû aáy vaø doøng ñieän I,U,P,Q ,S, cosϕ trong tröôøng hôïp naøy. 2.15. Cho moät cuoän daây coù R = 4Ω, ZL = 25 maéc noái tieáp vôùi tuï ñieän coù ZC = 22Ω ñaáu vaøo nguoàn U = 220V a) Tính I, QL , QC , Q , cosϕ cuûa maïch. ai b) Tính ñieän aùp ñaët leân cuoän daây vaø ñieän aùp ñaët leân tuï ñieän. Th 2.16. Cho maïch ñieän nhö hình veõ. Tính doøng ñieän I1, I2, I, UAB cuûa maïch. n Va n ye gu 2.17. Moät taûi coù R = 6Ω, ZL = 8Ω. N a) Tính heä soá coâng suaát cuûa taûi. Taûi ñöôïc ñaáu vaøo nguoàn coù U = 120V. by b) Tính coâng suaát P, Q cuûa taûi. Ñeå naâng cosϕ cuûa maïch ñieän leân baèng 1 ngöôøi ta maéc theâm tuï song song vôùi taûi. Tính coâng suaát phaûn khaùng QC cuûa tuï ñieän. Tính giaù trò ñieän dung C cuûa tuï ñieän, d le bieát taàn soá nguoàn ñieän f = 50Hz. pi om C - 23 -
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2