Bài giảng Kỹ thuật điện: Chương 4 - Phạm Hùng Phi

Chia sẻ: Hoa Anh đào | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Thêm vào BST

Báo xấu

43
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Kỹ thuật điện: Chương 4 cung cấp cho người học những kiến thức như: Khái niệm chung về mạch điện xoay chiều 3 pha; Quan hệ giữa các đại lượng dây và pha trong mạch 3 pha đối xứng; Công suất mạch xoay chiều 3 pha; Cách giải mạch 3 pha. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kỹ thuật điện: Chương 4 - Phạm Hùng Phi

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 4.1 Khái niệm chung về mạch xoay chiều 3 pha 1. Phương pháp tạo nguồn 3 pha : Máy phát đồng bộ 2. Biểu diễn nguồn 3 pha: a. Dạng tức thời : e eA eB eC 1 eA = 2Esin ω t 0.5 120o 240o 360o eB = 2Esin(ωt −120 ) o 0 t eC = 2Esin(ωt − 240o ) -0.5 -1 0 1 2 3 4 5 6
r b. Dạng số phức : c. Dạng véc tơ : EC • r E A = Ee j0 o 120o EA • − j120 o E B = Ee • • − j2 4 0 o E C = Ee hoặc E C = E e + j1 2 0 o r Với nguồn 3 pha đối xứng : EB e A + e B + eC = r r r nguồn tải EA + EB + EC = 0 • • • Y Y EA + EB + EC = Y ∆ 3. Cách nối: Sao (Y) và tam giác (∆ - D) ∆ ∆ 4. Mạch 3 pha đối xứng Nguồn đ/x ∆ Y Tải đ/x Đường dây đ/x 5. Các đại lượng dây và pha IA UAB Tải Nguồn IB UCA (nối Y - ∆) (nối Y - ∆) UBC IC • Dòng điện dây Id (IA, IB, IC) • Điện áp dây Ud (UAB, UBC, UCA) phụ thuộc • Dòng điện pha Ip cách nối • Điện áp pha Up 4
4. 2 Quan hệ giữa các đại lượng dây và pha trong mạch 3 pha đối xứng IA UA ZA UAB 1. M¹ch nèi sao EA UCA O O’ UB Uo’o ZC UAB ZB EC EB IB UC UBC IC • • • • • • • E A YA + E B YB + E C YC Y(E A + E B + E C ) U O'O = = = 0 YA + YB + YC 3Y • • Vì ZA = ZB = ZC = Z UA = EA • • 1 UB = EB YA = YB = YC = Y = • UC = EC • 5 Z ur ur ur ur Ur AB = Ur A − UrB ur UCA U BC = U B − U C UC ur 30O r r r ur UA U CA = U C − U A UBC ur ur UB Trong mạch nối Y: UAB + Trị hiệu dụng : U d = 3U f • Id = Ip U B = Ue j0 o Ví dụ: + Góc pha : • U A = U e j120 o r ur • U AB vượt trước U A góc 30o U C = U e − j120 o r ur • j150o U BC vượt trước U B góc 30o U AB = 3 U e r ur • U CA vượt trước UC góc 30o U BC = 3 U e j30o • U CA = 3 U e − j90 6 o
2. M¹ch nèi tam gi¸c A IA A ICA IAB E AB ZCA ECA UCA ZAB UAB UAB ZBC B IB C B IBC EBC UBC IC Vòng AABB ur ur U AB = E AB r r r r r I A = I AB − ICA r r r U BC = E BC Tại A, B, C : I B = I BC − I AB ur ur r r r U CA = E CA IC = ICA − I BC 7 r r r I A = I AB − I CA ur r r r r I B = I BC − I AB UCA ICA ϕ r r r I C = I CA − I BC r r ur IC IA VÒ trÞ hiÖu dông : UAB r IBC r IAB r Ud = Up ur IB UBC I d = 3I p r r I A chËm sau I AB góc 30o r r Về góc pha : I B chËm sau I BC góc 30o r r IC chËm sau ICA góc 30o 8
• • − j90 o Ví dụ: IC = 17,3e j0o I AB = 10 e • • − j120o I A = 17,3 e I BC = 10e j150o • • I B = 17,3e j120o ICA = 10e j30o 4.3 C«ng suÊt trong m¹ch ®iÖn xoay chiÒu 3 pha 1. C«ng suÊt t¸c dông : PA, PB, PC P = PA + PB+ PC Khi t¶i ®èi xøng : P = 3Pp = 3Up Ip cosϕp = 3RIp2 T¶i nèi Y : Up = Ud Ip = Id P= 3U d I d cos ϕ p 3 Khi t¶i nèi ∆ : U p = U d I Ip = d P = 3U d Id cos ϕ p 3 9 Đo công suất mạch 3 pha : Pp a. 1 Oát kế : ∗ ∗ W Đối xứng: P = 3 Pp Không đối xứng: P = PA + PB + PC b. 2 Oát kế : ∗ ∗ W1 Tải 3 pha P = P1 ± P 2 (đối xứng hoặc không, nối Y hoặc W2 W2 ∆) W1 ∗ ∗ + − cùng chiều ngược chiều 10
2. C«ng suÊt ph¶n kh¸ng: QA , QB, QC Q = QA + QB+ QC Khi tải đối xứng : Q = 3Qp = 3UpIpsinϕp = 3XIp2 T¶i nèi Y hay ∆: Q = 3 U d I d s in ϕ p 3. C«ng suÊt biÓu kiÕn (toµn phÇn): S = P2 + Q2 = 3U dId 11 EA Zd Z Zt 4.4. Gi¶i m¹ch 3 pha IA 1. T¶i nèi Y EB IB a. Đối xứng: O’ O Ud Nguồn đối xứng: IC • • • EA + EB + EC = 0 EC IN Tải đối xứng: ZA = ZB = ZC = Zt Uo’o Đường dây đối xứng: ZdA = ZdB = ZdC = Zd Thay Zd nối tiếp Zt bằng Z = Zd + Zt • • j( −ϕ−120o ) • U A Ue j0o IB = I e Do o’o = 0 IA = = jϕ = Ie j( −ϕ) • I C = Ie j( − ϕ + 1 2 0 o Z Ze ) Chú ý: 1. UA = U = Up = Ud/ 3 2. IA + IB + IC = IN = 0 Có thể bỏ dây trung tính 12
ur b. Kh«ng ®èi xøng: EA UA ZA • • • IA Nguån ĐX : E A + E B + E C = 0 EB IB ZB Tải không ĐX : ZA ≠ ZB ≠ ZC O O’ • • • IC ZC • E A YA + E B YB + E C YC U O 'O = YA + YB + YC + YN EC ZN IN * Bỏ qua tổng trở dây trung tính • ZN = 0 YN = U O 'O = 0 Uo’o • • • • • • UA = EA , UB = EB , UC = EC Điện áp pha đối xứng Tính dòng điện trong từng pha riêng biệt • • • • • • • • • • UA UB UC I N = I A + I B + IC ≠ 0 IA = IB = IC = ZA ZB ZC • I N = I N e jψ N 13 • • • • E A Y A + E B Y B + E C YC * Khi ZN 0 U O 'O = ≠ 0 YA + Y B + YC + Y N • ur U o 'o = U o e Jψ O EA UA IA ZA • • • U A = E A − U O'O • • • EB IB ZB U B = E B − U O'O Kh«ng O O’ • • • §X ZC U C = E C − U O'O IC ur EC ZN UC IN ur EC ur O’ ur Uo’o U O'O UA ψo O ur EA ur ur UB EB Kết luận: Điện áp pha không đối xứng 14
• • • • • UB • UC UA IB = IC = IA = ZC ZA ZB EA ZA IA UA EB IB UB ZB O’ Ví dụ : Cho mạch hình bên O Ud IC UC ZC EC Nguồn đối xứng: Ud = 220 V k IN Tải không đối xứng : ZA = 20 Ω; Z B = j 20 Ω ; ZC = -j 20 Ω 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) 15 Khi k đóng : UO’O = 0 EA IA UA ZA • o EB • UA 127e j0 IB UB ZB IA = = j0o = 6,35e A j0o O’ ZA 20e O EC • Ud IC UC ZC U B 127e − j120 o • − j210o IB = = = 6,35e A ZB j20 k IN • • j120o U C = 127e = 6,35e j210 A r r r r o IC = ZC -j20 I N = IA + IB + IC = ? r IB 1500 Đồ thị véc tơ IN = 0,73.6,35 = 4,64 A 300 r r r r • IA Số phức : I N = 4, 64 e j180 = −4, 64 A o IB + IC IN r 1500 IC 16
EA IA ZA b. Khi k mở : U OO' ≠ 0 UA • EB ZB IB UB I N = 4, 64e = −4, 64 A o j180 O’ O EC ZC • • • IC UC • E A YA + E B YB + E C YC U O'O = YA + YB + YC k 1 1 YA = = = 0, 05S ZA 20 1 1 Y = YA + YB + YC = 0,05 S YB = = = − j0, 05S ZB j20 1 1 • −4, 64 YC = = = j0, 05S U O 'O = = −92,8 V ZC − j20 0, 05 17 • U O ' O = −92,8 V • • • • U A = E A − U O'O = 127 + 92,8 ≈ 220 V U A ≈ 220e V J 0o • • • U B = E B − U O 'O = 127e− J120 + 92,8 = − 63,5 − j110 + 92,8 o • = 29, 3 − j110 V U B = 113, 8e − J 75 5 ' V o • • • = 127eJ120 + 92,8 o U C = E C − U O'O = −63,5 + j110 + 92,8 • = 2 9, 3 + j1 1 0 V U C = 113, 8e J 75 o 5 ' V ur ur UC EC dòng điện trong các nhánh • ur • UA UA IA = = 11A ZA O’ ur ur • • UB U O'O O EA IB = = 5, 69 ∠ − 165 0 5 ' A ur ur Z• B UB EB • UC IC = = 5, 69 ∠165 0 5 ' A 18 ZC
2. T¶i nèi ∆ A Zd IA a. Đối xứng: ICA IAB Ud Zd IB ZCA ZAB B Zd IC C ZBC IBC • Tải đối xứng: ZAB = ZBC = ZCA = Zt • Đường dây đối xứng : ZdA = ZdB = ZdC = Zd • * Không kể Zd Zd = 0 I A = 3I p e j( −ϕ−30 ) o • • j0o U AB Ud e • I AB = = • j( −ϕ−120 ) I B = 3I p e j( −ϕ−150 ) o Zt e jϕ I BC = I p e o Zt = I p e j( −ϕ) • • IC = 3I p e j( −ϕ+90 ) o j( −ϕ+120 ) ICA = I p e o 19 Zd IA Z tY * Khi kể Zd Ud ICA IAB Zd IB Zd ≠ 0 Zt Zt Zd IC Zt IBC • thay Zd + ZtY = Z IA = Id e j( −ϕ ) • I d j( −ϕ+ 30o ) • I AB = e j( −ϕ−120o ) 3 IB = Id e • • I d j( −ϕ−90o ) IC = Id e j( −ϕ+120 ) o I BC = e 3 • I d j( −ϕ+150o ) ICA = e 3 20
b. Không đối xứng : IA A * Không kể Zd ICA IAB Ud IB ZCA ZAB B IC C ZBC IBC • Tải không đối xứng ZAB ≠ ZBC ≠ ZCA • Điện áp pha đối xứng • • • • • • • U AB U BC I AB = I BC = I A = I AB − I C A Z ZBC • • • • • AB I B = I BC − I AB KĐX U CA I CA = KĐX • • • ZCA I C = I C A − I BC • • • • • • I AB + I BC + I C A ≠ 0 IA + IB + IC = 0 21 Zd IA Z tYA * Khi kể Zd ICA Ud IAB Zd IB Zd ≠ 0 ZCA ZAB Zd IC Thay thế : Zd + ZtYA = ZA ZBC IBC Zd + ZtYB = ZB Zd + ZtYC = ZC Giải mạch không đối xứng, nối Y, không có dây trung tính • • • • Tính U A , U B , U C • • • • • • • • • U AB U BC U CA • Tính I A , I B , IC I AB = I BC = ICA = • • • ZAB ZBC ZCA • Tính U AB , U BC , U CA 22
I2 Zd I3 Ví dụ 2: I Ud Cho mạch 3 pha đ/x như hình bên I1 Z2 Z1 Biết: Z1 = 12 + j16 Tìm: - Dòng điện : I1, I2 , I3, I Z2 = 18 – j24 Ω - P, Q, S và cosϕ toàn mạch Zd = 2 + j2 r r r - Vẽ đồ thị véc tơ của I A , I B , I C ur ur ur Ud = 380 V từ U A , U B , U C 23 I2 Zd Z 2Y Z1 = 12 + j16 I3 I Ud Z2 = 18 – j24 Ω Zd = 2 + j2 Ud = 380 V I1 Z2 Giải Z1 1.Tìm dòng điện : I1, I2 , I3, I Uf Uf I1 = I2 = Z1 Zd2Y Tải 2: I2 = Chuyển Z2 về Y : Z2Y = I2 I3 = 3 Thay : Zd2Y = Zd + Z2Y = 24
I2 Zd Z 2Y Z1 = 12 + j16 I3 I Ud Z2 = 18 – j24 Ω Zd = 2 + j2 Ud = 380 V I1 Z2 Z1 2. Tìm P, Q, S và cosϕ toàn mạch P = 3(R1I12 + R d 2Y I 2 2 ) = Q = 3(X1I12 − X d 2Y I 2 2 ) = P S= P +Q = 2 2 cos ϕ = = S S I= = 25 3U d r r r ur ur ur 3. Vẽ đồ thị véc tơ của I A , I B , I C dựa vào U A , U B , U C ur VÌ Q = - 2904 VAr < 0 UC r mang t/c điện dung IC r IA ur dòng vượt trước áp 1 góc ? - 11O 28 ’ UA r cosϕ = 0,98 IB ur UB ϕ = -11o 28’ 26