Kỹ thuật điện đại cương - Chương 2

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

Thêm vào BST

Báo xấu

116
lượt xem 29
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mạch điện ba pha Mục tiêu: Các khái niệm và các mạch sao và mạch ? trong mạch 3 pha Khái niệm chung 1. Mạch điện 3 pha. Hiện nay con người sử dụng dòng điện ba pha là chủ yếu, vì dòng điện ba pha có nhiều ưu điểm: máy điện ba pha cấu tạo đơn giản, có đặc tính tốt hơn máy điện một pha;Việc truyền tải điện năng của dòng điện ba pha tiết kiệm hơn việc truyền tải điện năng bằng dòng điện một pha. Mạch điện ba pha bao gồm nguồn điện ba pha, đường dây truyền...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Kỹ thuật điện đại cương - Chương 2

Ch−¬ng 2. M¹ch ®iÖn ba pha Môc tiªu: C¸c kh¸i niÖm vµ c¸c m¹ch sao vµ m¹ch ∆ trong m¹ch 3 pha §2-1. Kh¸i niÖm chung 1. M¹ch ®iÖn 3 pha. HiÖn nay con ng−êi sö dông dßng ®iÖn ba pha lµ chñ yÕu, v× dßng ®iÖn ba pha cã nhiÒu −u ®iÓm: m¸y ®iÖn ba pha cÊu t¹o ®¬n gi¶n, cã ®Æc tÝnh tèt h¬n m¸y ®iÖn mét pha;ViÖc truyÒn t¶i ®iÖn n¨ng cña dßng ®iÖn ba pha tiÕt kiÖm h¬n viÖc truyÒn t¶i ®iÖn n¨ng b»ng dßng ®iÖn mét pha. M¹ch ®iÖn ba pha bao gåm nguån ®iÖn ba pha, ®−êng d©y truyÒn t¶i vµ c¸c phô t¶i ba pha. T¹o ra dßng ®iÖn ba pha A A lµ m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé ba X pha. M¸y ph¸t 3 pha cã 2 Z Y N phÇn chÝnh lµ phÇn øng vµ + phÇn c¶m (S¬ ®å nguyªn B - S B lýcÊu t¹o nh− h×nh 2-1). C Y PhÇn øng (stato) cã lâi thÐp vµ d©y quÊn. Lâi thÐp X C d¹ng h×nh trô bªn trong cã H2-1 r·nh ®Ó dÆt 3 d©y quÊn Z gièng nhau AX, BY, CZ vµ 0 ®Æt lÖch nhau gãc 120 . Mçi d©y quÊn ®−îc gäi lµ mét pha. D©y quÊn AX gäi lµ pha A, d©y quÊn BY gäi lµ pha B, d©y quÊn CZ lµ pha C. PhÇn c¶m (r« to) lµ nam ch©m ®iÖn ®Ó t¹o ra tõ tr−êng cho m¸y. Khi quay r« t« cña m¸y ph¸t ®iÖn víi tèc ®é kh«ng ®æi, tõ tr−êng phÇn c¶m sÏ lÇn l−ît quÐt qua c¸c d©y quÊn stato, vµ lµm c¶m øng trong d©y quÊn stato c¸c søc ®iÖn ®éng h×nh sin cïng biªn ®é, cïng tÇn sè vµ lÖch pha nhau mét gãc 1200. NÕu chän pha ®Çu cña s®® eA trong d©y quÊn AX b»ng kh«ng, th× biÓu thøc søc ®iÖn ®éng ba pha lµ: Søc ®iÖn ®éng pha A: e A = E 2sin ωt (2-1a) ⎛ 2π ⎞ Søc ®iÖn ®éng pha B: e B = E 2sin ⎜ ωt − ⎟ (2-1b) ⎝ 3⎠ ⎛ 2π ⎞ Søc ®iÖn ®éng pha C: e C = E 2sin ⎜ ωt + ⎟ (2-1c) ⎝ 3⎠ Vµ s®® viÕt b»ng sè phøc lµ: 0 & E A = Ee j0 (2-2a) 0 & E B = Ee - j120 (2-2b) http://www.ebook.edu.vn Lª B¸ Tø 2008 27
0 & E C = Ee j120 (2-2c) H×nh 2-2a vÏ ®å thÞ theo thêi gian t vµ ®å thÞ vÐct¬ cña søc ®iÖn ®éng ba pha . Nguån ®iÖn ba pha cã 3 søc ®iÖn ®éng h×nh sin cïng biªn ®é, cïng tÇn sè, lÖch pha 1200 gäi lµ nguån ba pha ®èi xøng. §èi víi nguån ®èi xøng th×: e eA eB eC IA A' X' eA + eB + eC = 0 A X & & & hoÆc: E A + E B + E C = 0 (2-3) ZA EA t Nèi c¸c cuén d©y AX, BY, o IB B' B Y Y' CZ cña nguån ®iÖn lÇn l−ît víi ZB EB c¸c t¶i cã tæng trë pha ZA, ZB, ZC ta ®−îc hÖ thèng ba pha kh«ng EC IC C' C Z Z' liªn hÖ (h×nh 2-2b), mçi m¹ch 0 120 ZC ®iÖn lµ mét pha cña m¹ch ®iÖn EC EA O 0 ba pha. 120 Søc ®iÖn ®éng, ®iÖn ¸p, dßng 1200 H2-2a H2-2b ®iÖn mçi pha gäi lµ søc ®iÖn EB ®éng pha ký hiÖu lµ Ep; ®iÖn ¸p pha ký hiÖu lµ Up; dßng ®iÖn pha ký hiÖu lµ Ip. Mçi pha cã c¸c ®iÓm ®Çu lµ A, B, C vµ c¸c ®iÓm cuèi X, Y, Z. NÕu tæng trë Z A = Z B = ZC th× ta cã t¶i ®èi xøng. M¹ch ®iÖn ba pha cã nguån, t¶i vµ ®−êng d©y gièng nhau gäi lµ m¹ch ®iÖn ba pha ®èi xøng. NÕu m¹ch ba pha kh«ng tho¶ m·n 1 trong c¸c ®iÒu kiÖn trªn lµ m¹ch 3 pha kh«ng ®èi xøng. M¹ch ba pha kh«ng liªn hÖ (h×nh 2-2b) Ýt ®−îc sö dông, v× cÇn tíi 6 d©y dÉn nªn kh«ng kinh tÕ.Trong thùc tÕ m¹ch ®iÖn 3 pha cã c¸ch nèi sao (Y) vµ nèi tam gi¸c (∆), ®Ó tiÕt kiÖm d©y dÉn vµ cho 2 ®iÖn ¸p kh¸c nhau. §2-2. Ph−¬ng ph¸p nèi Y vµ ∆ Trong m¹ch ®iÖn 3 pha. I/ Nèi sao. Z EA A IA A' B X' X EA ZB 1. C¸ch nèi ( h×nh 2-3) A IA A' PhÝa nguån, nèi ba EB B IB B' ZB Y' Y ®iÓm cuèi X, Y, Z víi EB IB B' ZB B nhau thµnh ®iÓm trung tÝnh O O' Z EC C IC C' C Z' O cña nguån. Z EC IC C' ZC C PhÝa t¶i, nèi ba ®iÓm I0 O O' cuèi X', Y', Z' víi nhau t¹o thµnh ®iÓm trung tÝnh O’ M¹ch Yo M¹chY H2-3 cña t¶i . Nèi AA’; BB’; CC’, http://www.ebook.edu.vn Lª B¸ Tø 2008 28
®−îc ba d©y pha AA’; BB’; CC’ NÕu nèi O víi O' ®−îc d©y trung tÝnh vµ m¹ch sao 4 d©y, ký hiÖu lµ Y0. NÕu kh«ng cã d©y OO' lµ m¹ch sao 3 d©y, ký hiÖu Y. 2. C¸c ®¹i l−îng d©y vµ pha trong m¹ch sao. a) §Þnh nghÜa. + Dßng ®iÖn d©y lµ dßng ®iªn ch¹y trªn d©y pha cã chiÒu tõ nguån ®Õn t¶i vµ ký hiÖu lµ Id. Cã 3 dßng ®iÖn d©y lµ : IA, IB, IC. + Dßng ®iÖn pha lµ dßng ch¹y trong c¸c pha, ë bªn t¶i IP ch¹y tõ ®iÓm ®Çu ®Õn ®iÓm cuèi, bªn nguån IP ch¹y tõ ®iÓm cuèi ®Õn ®iÓm ®Çu. + §iÖn ¸p d©y lµ ®iÖn ¸p gi÷a hai ®iÓm ®Çu hoÆc gi÷a hai d©y pha, ký hiÖu lµ Ud. Cã 3 ®iÖn ¸p d©y UAB ; UBC ; UCA. + §iÖn ¸p pha lµ ®iÖn gi÷a ®iÓm ®Çu vµ ®iÓm cuèi cña 1 pha, ký hiÖu lµ Up. Cã 3 ®iÖn ¸p pha UAX , UBY , UCZ .Th−êng viÕt ba ®iÖn ¸p nµy lµ UA , UB , UC. + Dßng ®iÖn Io lµ dßng ®iÖn ch¹y trªn d©y OO'. b) Quan hÖ gi÷a ®¹i l−îng d©y vµ pha trong m¹ch nèi sao. + Quan hÖ gi÷a dßng ®iÖn d©y vµ dßng ®iÖn pha. &d = &p II Theo c¸ch nèi sao th× : (2- 4) + Quan hÖ gi÷a Ud vµ Up. & & & Theo ®Þnh nghÜa ®iÖn ¸p d©y Ud vµ Up cã quan hÖ sau: U AB = U A − U B ; & & & & & & U BC = U B − U C ; U CA = U C − U A (2-5) UA c) M¹ch sao c©n b»ng. Tõ biÓu thøc 2-5 cã ®å thÞ vÐct¬ (h×nh 2-4) . XÐt UCA tam gi¸c c©n OUAUB th× : UAB 3 O U AB = 2.U A .cos30 0 = 2.U A . = 3U A 2 UC nªn: Ud = 3U p (2-6) UB UBC & & & VÒ pha, ®iÖn ¸p d©y U AB , U BC , U CA nhanh pha so H2- 4 & víi ®iÖn ¸p pha t−¬ng øng mét gãc 30 (vÝ dô U AB v−ît 0 & tr−íc U A mét gãc 300...). II/ C¸ch nèi h×nh tam gi¸c ZB EA IA X X' A A' 1. C¸ch nèi. Nèi ®iÓm ®Çu pha nµy víi ®iÓm cuèi pha IAB kia t¹o thµnh m¹ch kÝn sao cho EB ZB IB & & & UA + UB + UC = 0 . Y Y' B B' VÝ dô: A nèi víi Z, B nèi víi X, C nèi víi IBC ICA Y (h×nh 2-5). EC ZC 2. C¸c ®¹i l−îng d©y vµ pha trong m¹ch ∆. IC Z C' Z' C H2- 5 http://www.ebook.edu.vn Lª B¸ Tø 2008 29
C¸c ®¹i l−îng d©y vµ pha ®−îc ®Þnh nghÜa vµ ký hiÖu nh− trong m¹ch sao. a) Quan hÖ gi÷a dßng ®iÖn d©y vµ pha. Theo ®Þnh luËt Kiªchèp 1 cã ph−¬ng tr×nh: T¹i nót A: & A = & AB − & CA I I I (2-7) T¹i nót B: & B = & BC − & AB I I I T¹i nót C: & C = & CA − & BC I I I b) §Æc ®iÓm cña m¹ch tam gi¸c c©n b»ng. + §å thÞ vÐct¬ cña dßng ®iÖn d©y & A , & B , & C vµ dßng ®iÖn pha & AB , & BC , & CA vÏ III III trªn h×nh 2- 6. IA + VÒ trÞ sè I d = 3.I p . (2-8) IAB ThËt vËy xÐt tam gi¸c c©n O IABIA. φ I A = 2.I AB .cos30 = 3I AB 0 IC O & A , & B , & C chËm sau dßng ®iÖn + VÒ pha, dßng ®iÖn d©y I I I pha gãc 300(vÝ dô: & A chËm sau & mét gãc 300...). IBC I I ICA AB IB H2-6 §2-3. C«ng suÊt cña m¹ch ®iÖn ba pha M¹ch 3 pha lµ 3 m¹ch 1 pha kÕt hîp l¹i nªn c«ng suÊt cña m¹ch 3 pha lµ c«ng suÊt cña 3 m¹ch 1 pha . 1. C«ng suÊt t¸c dông. C«ng suÊt t¸c dông P cña m¹ch ba pha b»ng tæng c«ng suÊt t¸c dông cña c¸c pha. Gäi PA, PB, PC lµ c«ng suÊt t¸c dông cña pha A, B, C th×: P = PA + PB + PC = U A I PA cosϕ A + U B I PB cosϕ B + U C I PC cosϕC (2-9) 2. C«ng suÊt ph¶n kh¸ng C«ng suÊt ph¶n kh¸ng Q cña ba pha lµ: Q = QA+ QB+ QC = U A I PA sinϕ A + U B I PBsinϕ B + U C I PC sinϕ C (2-10) 3. C«ng suÊt biÓu kiÕn S = P2 + Q2 (2-11) 4. M¹ch 3 pha ®èi xøng. Khi m¹ch ba pha ®èi xøng cã: UA = UB = UC ; UAB = UBC = UCA ; IA = IB = IC ; IPA = IPB = IPC ; cosϕA = cosϕB = cosϕC = cosϕ. a) C«ng suÊt t¸c dông. P = 3UPIPcosϕ, hoÆc P = 3R P I 2 (2-12) P víi RP lµ ®iÖn trë cña 1 pha. TÝnh theo ®¹i l−îng d©y. U §èi víi m¹ch sao: IP = Id; U P = d (2-13) 3 http://www.ebook.edu.vn Lª B¸ Tø 2008 30
Id §èi víi m¹ch tam gi¸c: I P = ; UP = Ud (2-14) 3 P = 3U d I d cosϕ Nªn: (2-15) Trong ®ã ϕ lµ gãc lÖch pha gi÷a ®iÖn ¸p pha vµ dßng ®iÖn pha t−¬ng øng. b) C«ng suÊt ph¶n kh¸ng: Q = 3U P I P sinϕ = P = 3R P I 2 , hoÆc Q = 3X P I 2 (2-16) P P Trong ®ã XP lµ ®iÖn kh¸ng cña 1 pha. hoÆc Q = 3U d I d sinϕ (2-17) c) C«ng suÊt biÓu kiÕn. S = 3U P I P , hoÆc S = 3U d I d . (2-18) §2-4. C¸c bµi to¸n trong m¹ch ®iÖn ba pha . I. M¹ch ®iÖn ba pha ®èi xøng §èi víi m¹ch ba pha ®èi xøng, dßng ®iÖn (®iÖn ¸p) c¸c pha cã trÞ sè b»ng nhau vµ lÖch pha nhau gãc 1200. V× vËy khi gi¶i m¹ch ®èi xøng ta t¸ch ra mét pha ®Ó gi¶i. Tr−íc hÕt ta xÐt nguån ®iÖn. 1. Nguån nèi sao ®èi xøng.(tr−êng hîp th−êng gÆp nhÊt). §èi víi m¹ch ®èi xøng cã quan hÖ: & O = & A + & B + & C = 0 I I I I V× thÕ d©y trung tÝnh kh«ng cã t¸c dông, cã thÓ bá qua. §iÖn thÕ ®iÓm trung tÝnh cña t¶i ®èi xøng b»ng ®iÖn thÕ cña ®iÓm trung tÝnh cña nguån. NÕu gäi søc ®iÖn ®éng pha cña nguån lµ Ep th×: Up = Ep §iÖn ¸p d©y phÝa ®Çu nguån lµ: U d = 3E p 2. Nguån nèi tam gi¸c ®èi xøng §iÖn ¸p pha phÝa ®Çu nguån lµ: Up = Ep §iÖn ¸p d©y phÝa ®Çu nguån lµ: Ud = Up = Ep Tõ gi¸ trÞ ®iÖn ¸p d©y (hoÆc ®iÖn ¸p pha) cña m¹ch ®iÖn ba pha, x¸c ®Þnh ®−îc ®iÖn ¸p pha cña t¶i. D−íi ®©y ta xÐt c¸c tr−êng hîp cô thÓ: 3. Gi¶i m¹ch ®iÖn ba pha t¶i nèi h×nh sao ®èi xøng a) Khi kh«ng xÐt tæng trë d©y dÉn. (h×nh 2-3). U §iÖn ¸p ®Æt lªn mçi pha t¶i lµ: U P = d . 3 Tæng trë pha t¶i: Z p = R p + X p ; Z p = R p + jX p . 2 2 Rp, Xp - lµ ®iÖn trë, ®iÖn kh¸ng mçi pha t¶i Ud - ®iÖn ¸p d©y cña m¹ch ®iÖn ba pha http://www.ebook.edu.vn Lª B¸ Tø 2008 31
& & Up Up Up Ud ; &P = Dßng ®iÖn pha cña t¶i: I P = = = I . R p + jX p Zp Zp 3 R 2 + X2 p p Xp Gãc lÖch pha ϕ gi÷a ®iÖn ¸p pha vµ dßng ®iÖn pha lµ: ϕ = arctg . Rp V× t¶i nèi h×nh sao nªn dßng ®iÖn d©y b»ng dßng ®iÖn pha nªn: & p = & d II b) Khi cã tæng trë d©y pha. C¸ch tÝnh to¸n còng t−¬ng tù, nh−ng ph¶i gép tæng trë ®−êng d©y víi tæng trë pha t¶i ®Ó tÝnh dßng ®iÖn pha. & & U Up Ud & = p= ; Id = Ip = IP 3 (R d + R p ) + (X d + X p ) Z p (R d + R p ) + j(X d + X p ) 2 2 Trong ®ã: Rd, Xd ®iÖn trë, ®iÖn kh¸ng ®−êng d©y (h×nh 2-7) 4. M¹ch ba pha t¶i nèi tam gi¸c ®èi xøng. & & §iÖn ¸p pha t¶i b»ng ®iÖn ¸p d©y U 'p = U d E Zd A ZA IA Gãc lÖch pha ϕ gi÷a ®iÖn ¸p pha vµ dßng ®iÖn pha A' A Xp t−¬ng øng: ϕ = arctg EB B' ZB Zd IB Rp B Dßng ®iÖn d©y I d = 3I p vµ chËm sau dßng ®iÖn pha EC C ' ZC Zd IC gãc 300. C a) Khi kh«ng cã tæng trë ®−êng d©y. H2-7 & & Up Ud Dßng ®iÖn pha lµ: & P = = I ; R p + jX p Zp EA ZA Zd A' IA X X' Up Ud Ip = = A . IAB Zp R +X 2 2 p p ICA EB Zd ZB IB Y b) Khi cã tæng trë ®−êng d©y (h×nh 2-8.) B' Y' BiÕn ®æi m¹ch tam gi¸c thµnh m¹ch sao. B IBC Tæng trë mçi pha m¹ch tam gi¸c: Z∆ = R p + jX p EC ZC Zd IC Z Z' C' C BiÕn ®æi sang h×nh sao : H2- 8 Rp Xp Z Z= ∆ = +j 3 3 3 http://www.ebook.edu.vn Lª B¸ Tø 2008 32
Sau ®ã gi¶i nh− bµi to¸n m¹ch sao cã Zd. Dßng ®iÖn d©y khi nèi tam gi¸c lµ: & Up &= Id Xp Rp (R d + ) + j(X d + ) 3 3 & I 0 Dßng ®iÖn pha cña t¶i khi nèi tam gi¸c: & p = d e − j30 I 3 II. M¹ch ®iÖn ba pha kh«ng ®èi xøng. Khi t¶i ba pha kh«ng ®èi xøng (Z A ≠ Z B ≠ Z C ) th× dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p trªn c¸c pha t¶i sÏ kh«ng ®èi xøng. Lóc ®ã coi m¹ch ®iÖn nh− mét m¹ch phøc t¹p cã nhiÒu nguån vµ gi¶i theo ph−¬ng ph¸p ®· tr×nh bµy ë ch−¬ng 1. 1. T¶i nèi sao. Ta xÐt mét sè tr−êng hîp sau: a) T¶i nèi h×nh sao cã Zd = 0 vµ d©y trung tÝnh cã tæng trë Z 0 ≠ 0 (h×nh 2-9) ¸p dông ph−¬ng ph¸p ®iÖn ¸p hai nót ®Ó gi¶i bµi to¸n. TÝnh ®iÖn ¸p U00'. & & & & O'O = U A YA + U B YB + U C YC U (2-19) YA + YB + YC + YO 1 1 1 1 Trong ®ã: YA = ; YB = ; YC = ; YO = lµ tæng dÉn phøc c¸c t¶i vµ ZA ZB ZC ZO d©y trung tÝnh ZB EA IA A A' Tr−êng hîp nguån ®èi xøng th×: 0 0 & && & U A = U P ; U B = U P e − j120 ; U C = U P e − j240 , thay vµo EB B' ZB IB B c«ng thøc (2-19) ta cã: 0 0 YA + YB e − j120 + YC e − j240 EC ZC & U O'O = U P IC C' (2-20) C YA + YB + YC + YO O O' ZO & TÝnh ®−îc U O'O th× ®iÖn ¸p trªn c¸c pha t¶i lµ: & & & & & & U' A = U A − U O'O ; U' B = U B − U O'O ; H2-9 EA & & & U'C = U C − U O'O ZA Zd A IA A' Dßng ®iÖn : & & EB & A = U'A = U'A .YA ; & B = U'B = U'B .YB ; B' ZB Zd & & B IB I I ZA ZB & & & C = U'C = U'C .YC ; & O = U'O'O = U'O'O .YO EC C' ZC Zd & & C IC I I ZC ZO O' O vµ & O = & A + & B + & C . Z0 I I I I Io b) Khi tæng trë cña c¸c d©y pha Z d ≠ 0 (h×nh2-10) H2-10 Ph−¬ng ph¸p vÉn nh− trªn, nh−ng lóc ®ã tæng dÉn http://www.ebook.edu.vn Lª B¸ Tø 2008 33
1 1 1 c¸c pha lµ: YA = ; YB = ; YC = Z A + Zd ZB + Zd ZC + Zd c) Khi tæng trë d©y trung tÝnh ZO = 0 . §iÓm trung tÝnh O' trïng víi ®iÓm trung tÝnh O vµ ®iÖn ¸p trªn c¸c pha cña t¶i b»ng ®iÖn ¸p pha t−¬ng øng cña nguån. Râ rµng lµ nhê cã d©y trung tÝnh ®iÖn ¸p pha trªn t¶i vÉn ®èi xøng. ¸p dông ®Þnh luËt ¤m tÝnh dßng ®iÖn trong c¸c pha: & & & &A = U A ; &B = U B ; &C = UC I I I ZA ZB ZC U U U IA = A ; IB = B ; IC = C . ZA ZB ZC d) Khi d©y trung tÝnh bÞ ®øt hoÆc kh«ng cã d©y trung tÝnh ( ZO = ∞; YO = 0 ) & §iÖn ¸p U O'O cã thÓ lín, nÕu t¶i mÊt c©n b»ng nhiÒu th× ®iÖn ¸p trªn c¸c pha t¶i sÏ mÊt c©n b»ng lín g©y nªn qu¸ ®iÖn ¸p ë mét pha nµo ®ã lµm ch¸y thiÕt bÞ. VÝ dô: Cã t¶i ba pha kh«ng ®èi xøng: Pha A lµ mét tô ®iÖn thuÇn ®iÖn dung 1 cã tæng dÉn phøc lµ: YA = = jb . Pha B vµ C lµ hai bãng ®Ìn cã tæng dÉn − jX c 1 YB = YC = = g . Nguån ®iÖn ba pha ®èi xøng, cã ®iÖn ¸p pha lµ Up (h×nh 2-11). R TÝnh ®iÖn ¸p ®Æt lªn mçi bãng ®Ìn. ¸p dông ph−¬ng ph¸p ®iÖn ¸p hai nót, v× ®iÖn ¸p nguån ®èi xøng, theo c«ng 0 0 jb + ge − j120 + ge j120 C EA A IA A' & thøc (2-20) th×: U O'O = U p jb + g + g EB § IB B' Trong ®ã: B e − j120 = cos(− 120 0 ) + jsin (− 120 0 ) = −0,5 − j0,866 0 EC § IC C' C j1200 = cos120 + jsin120 = −0,5 + j0,866 0 0 e H2-11 & & UA = Up & UC U B = U p e − j120 = U p (− 0,5 − j0,866 ) 0 & O' & U 'C U C = U p e = U p (− 0,5 + j0,866 ) & j120 & U 'A Thay vµo c«ng thøc trªn ta cã: & U 00' jb + g(− 0,5 − j0,866 ) + g(− 0,5 + j0,866 ) & ' & U O'O = U p UB O & UA jb + g + g NÕu chän g = b th×: & UB H2-12 http://www.ebook.edu.vn Lª B¸ Tø 2008 34
U O'O = U p (− 0,2 + j0,6 ) & Ta suy ra ®iÖn ¸p ®Æt lªn bãng ®Ìn ë pha B lµ: U' B = U B − U O'O = U p (− 0,5 − j0,866 ) − U p (− 0,2 + j0,6 ) & & & = U p (− 0,3 − j1,466 ) VÒ trÞ sè th×: U'B = U p 0,32 + 1,466 2 ≈ 1,5U p T−¬ng tù ta cã ®iÖn ¸p ®Æt lªn bãng ®Ìn ë pha C: U'C = U C − U O'O = U p (− 0,5 + j0,866 ) − U p (− 0,2 + j0,6 ) & & & = U p (− 0,3 + j0,266 ) Vµ trÞ sè cña U'C lµ: U'C = U p 0,32 + 0,266 2 ≈ 0,4U p §å thÞ vÐct¬ ®iÖn ¸p c¸c pha t¶i vÏ trªn h×nh 2-12. NhËn xÐt: ®iÖn ¸p ®Æt lªn bãng ®Ìn pha B b»ng 1,5Up, ®iÖn ¸p ®Æt lªn bãng ®Ìn pha C b»nh 0,4 Up, cho nªn bãng ®Ìn ë pha B s¸ng h¬n vµ cã thÓ bÞ ch¸y cßn bãng ®Ìn ë pha C tèi h¬n b×nh th−êng. Ng−êi ta cã thÓ dïng thiÕt bÞ nµy ®Ó lµm c¸i chØ thø tù pha. III. M¹ch tam gi¸c kh«ng ®èi xøng Tr−êng hîp t¶i kh«ng ®èi xøng nèi tam gi¸c, nguån ®iÖn cã ®iÖn ¸p d©y lµ & AB , U BC , U CA (h×nh 2-13). & & U + NÕu kh«ng xÐt tæng trë c¸c d©y dÉn th× ®iÖn A' ZA IA Zd X' ¸p ®Æt lªn c¸c pha t¶i lµ ®iÖn ¸p nguån, do ®ã ta A tÝnh dßng ®iÖn trong c¸c pha t¶i theo c«ng thøc: IAB & & & U BC & U CA U AB & Ud & AB = ; I BC = ; I CA = I ; B' ZB IB Zd Y' B ZA ZB ZC ICA IBC ¸p dông ®Þnh luËt Kiªchèp 1 t¹i c¸c nót ta cã Ud dßng ®iÖn d©y: IC Zd C' ZC Z' & A = & AB − & CA ; & B = & BC − & AB ; & C = & CA − & BC C I I I I I I I I I + NÕu tr−êng hîp cã xÐt tæng trë Z d cña c¸c H2-13 d©y pha ta nªn biÕn ®æi t¶i nèi tam gi¸c thµnh t¶i nèi sao, bµi to¸n trë thµnh bµi to¸n sao kh«ng c©n b»ng cã tæng trë d©y dÉn. §2-5. C¸ch nèi nguån vµ t¶i trong m¹ch ba pha Nguån ®iÖn vµ t¶i ba pha ®Òu cã thÓ nèi h×nh sao hoÆc h×nh tam gi¸c, tuú theo ®iÖn ¸p quy ®Þnh cña thiÕt bÞ, ®iÖn ¸p cña m¹ng ®iÖn vµ mét sè yªu cÇu kü thuËt kh¸c. D−íi ®©y ta xÐt vµi tr−êng hîp th−êng gÆp. http://www.ebook.edu.vn Lª B¸ Tø 2008 35
1. C¸ch nèi nguån ®iÖn 3 pha C¸c nguån ®iÖn dïng trong sinh ho¹t th−êng nèi thµnh h×nh sao cã d©y trung tÝnh. Nèi nh− vËy cã −u ®iÓm lµ cã thÓ cung cÊp hai ®iÖn ¸p kh¸c nhau: ®iÖn ¸p pha vµ ®iÖn ¸p d©y. HiÖn t¹i th−êng tån t¹i hai m¹ng ®iÖn: m¹ng ®iÖn 380V/220V (Ud = 380V, Up = 220V), vµ m¹ng ®iÖn 220V/127V (Ud = 220V, Up = 127V). 2. C¸ch nèi ®éng c¬ ®iÖn ba pha Mçi ®éng c¬ ba pha cã ba d©y quÊn. Khi thiÕt kÕ ng−êi ta ®· quy ®Þnh ®iÖn ¸p ®Þnh møc cho mçi d©y quÊn nµy. Lóc ®éng c¬ lµm viÖc, yªu cÇu ®iÖn ¸p ®Æt vµo mçi pha ph¶i ®óng b»ng ®iÖn ¸p quy ®Þnh Êy. VÝ dô ®éng c¬ ba pha cã ®iÖn ¸p quy ®Þnh cho mçi d©y quÊn lµ 220V (nghÜa lµ Up = 220V), do ®ã trªn nh·n hiÖu cña ®éng c¬ ghi lµ: ∆/Y - 220/380V. NÕu nèi ®éng c¬ vµo m¹ng ®iÖn cã ®iÖn ¸p d©y 380V th× ®éng c¬ ph¶i ®−îc nèi h×nh sao, v× lóc ®ã ®iÖn ¸p ®Æt lªn 380 mçi d©y quÊn pha cña ®éng c¬ sÏ lµ U p = = 220V , ®óng b»ng ®iÖn ¸p ®Þnh 3 møc. NÕu l−íi 220/127V th× ®éng c¬ ph¶i ®−îc nèi tam gi¸c, lóc ®ã ®iÖn ¸p ®Æt lªn mçi d©y quÊn b»ng ®iÖn ¸p d©y 220V b»ng ®iÖn ¸p ®Þnh møc. 3. C¸ch nèi c¸c t¶i mét pha Tuú theo ®iÖn ¸p ®Þnh møc ghi trªn thiÕt bÞ hoÆc trong Catalo, lóc thiÕt bÞ lµm viÖc ®iÖn ¸p ®Æt vµo ph¶i ®óng ®iÖn ¸p ®Þnh møc. VÝ dô ®éng c¬ mét pha ®iÖn ¸p 220V, lóc lµm viÖc ë m¹ng ®iÖn 380V/220V th× ph¶i nèi thiÕt bÞ víi d©y pha vµ d©y trung tÝnh, nÕu lµm viÖc ë m¹ng 220/127V th× ph¶i nèi vµo hai d©y pha, ®Ó ®iÖn ¸p ®Æt vµo thiÕt bÞ ®óng 220V. Tuy nhiªn lóc chän thiÕt bÞ 1 pha, cÇn chän ®iÖn ¸p thiÕt bÞ b»ng ®iÖn ¸p pha cña l−íi ®iÖn. Nhê cã d©y trung tÝnh, mÆc dï t¶i kh«ng ®èi xøng, ®iÖn ¸p ®Æt lªn c¸c t¶i còng kh«ng v−ît qu¸ ®iÖn ¸p pha, vµ khi cÇu ch× pha nµo ch¸y, vÝ dô pha A bÞ ®øt th× chØ cã thiÕt bÞ cña pha A kh«ng lµm viÖc, cßn c¸c thiÕt bÞ kh¸c vÉn ho¹t ®éng b×nh th−êng. Bµi tËp ch−¬ng 2 1. Cã 2 t¶i 3 pha, t¶i 1 mçi pha cã Z1 = 45Ω, R1 = 20Ω vµ U®m= 380 V; t¶i 2 mçi pha cã: X2 = 15Ω, ϕ2 = 600 vµ U®m=220 V. C¸c t¶i lµm viÖc b×nh th−êng. a) T×m Id vµ c«ng xuÊt tiªu thô trong m¹ch. b) NÕu d©y dÉn cã tæng trë Z d = 1+j Ω, t×m ®iÖn ¸p ®Æt trªn c¸c t¶i. 2. Mét tr−êng häc cã 120 bãng ®Ìn sîi ®èt mçi bãng ghi: 100W – 220V; 210 ®Ìn nª «ng mçi bãng ghi 40W – 220V- 0,43A - cosϕ = 0,7071; 150 ®éng c¬ mét pha trªn mçi ®éng c¬ ghi 80W-220V- cosϕ = 0,7071- η = 0,75. L−íi ®iÖn cã Ud= 380V. T×m c¸ch m¾c hîp lý vµ dßng ®iÖn qua d©y chÝnh http://www.ebook.edu.vn Lª B¸ Tø 2008 36
3. Cã 3 tæng trë: Z1 = 5 + 5 3 jΩ cã U®m= 220V; Z2 = 5 − 5jΩ cã U®m= 220V. Z3 = 5 3 + 5 jΩ cã U®m=220V. C¸c t¶i m¾c thµnh m¹ch 3 pha vµ lµm viÖc b×nh th−êng. T×m dßng ®iÖn, ®iÖn ¸p, c«ng xuÊt trªn t¶i. 4. M¹ch ba pha bèn d©y cã Ud=380V, cung cÊp cho 1 ®éng c¬ 3 pha vµ t¶i ¸nh s¸ng. §éng c¬ ghi: 12kW; η = 0,87; cosϕ = 0,866; U®m=220V.T¶i ¸nh s¸ng cã cosϕ = 1 vµ PA =2,2kW; PB = 4,4kW; PC = 6,6kW’. TÝnh dßng ®iÖn d©y vµ dßng ®iÖn ch¹y trong d©y trung tÝnh. 5. Mét phßng häc cã: 4 qu¹t trÇn, trªn qu¹t ghi: 80W- 220V- cosϕ = 0,8- η = 0,9; 1 qu¹t t−êng ghi 45W- 220V- cosϕ = 0,7071 - η = 0,8; 20 bé ®Ìn nª«ng, mçi ®Ìn ghi 40W-220V- 0.43A- cosϕ = 0,6. H·y vÏ m¹ch ®iÖn.T×m dßng ®iÖn trong m¹ch chÝnh vµ ®iÖn ¸p ®Æt vµo hai ®Çu ®Ìn. 6. M¹ch 3 pha c©n b»ng m¾c tam gi¸c cã tæng trë d©y dÉn Z d = 2 − 2 jΩ vµ tæng trë c¸c pha lµ Z p = 9 + 21jΩ . L−íi ®iÖn cã Ud = 380V. TÝnh dßng ®iÖn, ®iÖn ¸p vµ c«ng suÊt t¶i tiªu thô, khi b×nh th−êng vµ mÊt ®iÖn 1 pha. 7. M¹ch 3 pha m¾c Y0 c©n b»ng cã tæng trë d©y dÉn Z d = 2 − 2 jΩ ; vµ tæng trë c¸c pha lµ Z p = 6 + 10 jΩ . L−íi ®iÖn cã Ud = 220V. TÝnh dßng ®iÖn vµ c«ng suÊt t¶i tiªu thô lóc b×nh th−êng, lóc mÊt ®iÖn 1 pha cã vµ kh«ng cã d©y trung tÝnh. 8. M¹ch ®iÖn h×nh 2.14 cã : Z1 = 5 − 5 jΩ , Z3 = 5 + 5 jΩ ; Z2 Z1 Z4 = 4 + 3 jΩ ; Z 2 = 1Ω ; e1=50 2 sinωt( V), E1 e3=50 2 sin(ωt-2π/3)( V); e4=50 2 sin(ωt +2π/3)( V) E3 Z3 T×m c«ng suÊt trong m¹ch, vµ ®iÖn ¸p trªn Z3 9. M¹ch 3 pha cã: T¶i 1 mçi pha cã tæng trë Z1 = 4 + 4 jΩ vµ E4 Z4 U®m =220V; t¶i 2 mçi pha cã tæng trë Z2 = 12 + 12 jΩ vµ H2.14 U®m=380V. T×m c«ng xuÊt vµ dßng ®iÖn cña t¶i khi l−íi cã Ud = 380V. - VÏ ®å thÞ vÐc t¬ cña m¹ch 3 pha. - NÕu Zd = 1Ω tÝnh ®iÖn ¸p ®Æt lªn t¶i 10. M¹ch 3 pha cã Ud = 380V, f = 50Hz. T¶i Z A = Z B = Z C ë h×nh 2.15 vµ cã: L=319mH, C= 63.5µF, R=50Ω. - VÏ ®å thÞ vÐc t¬ c¸c ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn khi m¹ch nèi L RC sao vµ tam gi¸c. - Bá L vµ R ë pha A tÝnh ®iÖn ¸p vµ c«ng suÊt trªn c¸c pha. H2.15 http://www.ebook.edu.vn Lª B¸ Tø 2008 37