Mạch ba pha ở chế độ xác lập điều hòa

Chia sẻ: Nguyễn Thị Giỏi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:1

Thêm vào BST

Báo xấu

259
lượt xem 95
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Để truyền tải năng lượng từ nguồn đến tải cần phải có hai dây dẫn: một dây "đi" và một dây "về". Trong thực tế và nguồn và tải thường rất xa nhau nên dây nối có thể rất dài.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Mạch ba pha ở chế độ xác lập điều hòa

Giaïo trçnh Cåí såí Kyî thuáût âiãûn I Trang 137 CHÆÅNG 10 MAÛCH BA PHA ÅÍ CHÃÚ ÂÄÜ XAÏC LÁÛP ÂIÃÖU HOÌA Khaïi niãûm vãö maûch âiãûn 3 pha : Âãø truyãön taíi nàng læåüng tæì nguäön âãún taíi cáön phaíi coï hai dáy dáùn : mäüt dáy “âi” vaì mäüt dáy “vãö” . Trong thæûc tãú vç nguäön vaì taíi thæåìng ráút xa nhau nãn dáy näúi coï thãø ráút daìi. Nãúu liãn kãút mäüt säú maûch hoaìn toaìn giäúng nhau, trong mäùi maûch âãöu coï nguäön vaì phuû taíi vaì doìng âiãûn biãún thiãn cuìng táön säú nhæng láön læåüt lãûch pha nhau thç täøng caïc doìng trãn dáy “vãö” bàòng khäng. Nãúu nhæ váûy coï thãø boí âæåìng dáy “vãö “ maì váùn âaím baío cung cáúp âiãûn. Vaì roî raìng hãû thäúng naìy ráút kinh tãú. Âoï laì hãû thäúng nhiãöu pha - Maûch nhiãöu pha. Váûy táûp håüp caïc maûch âiãûn trong âoï coï sæû taïc duûng cuía Sââ hçnh sin cuìng táön säú vaì láön læåüt lãûch pha âäúi våïi nhau goüi laì hãû thäúng nhiãöu pha. Mäùi mäüt maûch âiãûn âoï ( goüi laì maûch mäüt pha ) tham gia hãû nhiãöu pha goüi laì mäüt pha cuía hãû nhiãöu pha. Maïy phaït âiãûn nhiãöu pha cå baín âæåüc cáúu taûo nhæ maïy phaït âiãûn mäüt pha, trong âoï Stato coï mäüt säú cuäün dáy âàût lãûch nhau trong khäng gian mäüt goïc naìo âoï, khi maïy phaït laìm viãûc (Roto quay) thç trong mäùi cuäün dáy caím æïng nãn Sââ hçnh sin lãûch pha nhau mäüt goïc phuû thuäüc vaìo säú âäi cæûc vaì goïc trong khäng gian giæîa truûc cuía caïc cuäün dáy. Hãû nhiãöu pha duìng ráút låüi khi biãún doìng xoay chiãöu thaình doìng mäüt chiãöu qua bäü chènh læu coï thãø coï säú læåüng pha laì 6, 12, 24, 48. Trãn thæûc tãú ta gàûp phäø biãún laì hãû thäúng ba pha - maûch ba pha. Maûch ba pha laì maûch âiãûn maì pháön tæí taïc âäüng laì nguäön âiãûn ba pha. Nguäön âiãûn ba pha thæåìng laì maïy phaït âiãûn xoay chiãöu âäöng bäü 3 pha âäúi xæïng. Noï gäöm Roto laì mäüt nam chám âiãûn âæåüc tæì hoïa bàòng doìng láúy tæì nguäön kêch thêch bãn ngoaìi. Roto âæåüc quay båíi âäüng cå så cáúp (âäüng cå âiezen, Tuabin håi, Tuabin næåïc ... ) vaì stato coï 3 cuäün dáy : AX, BY, CZ giäúng hãût nhau nhæng âàût lãûch nhau trong khäng gian goïc 1200 . Roto quay thç trong mäùi dáy quáún stato seî phaït sinh mäüt P P Sââ caím æïng xoay chiãöu hçnh sin. Caïc Sââ naìy hoaìn toaìn giäúng nhau nhæng lãûch pha nhau goïc 1200 æïng våïi thåìi gian 1/3 chu kyì ( T/3 ) ta coï biãøu thæïc caïc Sââ cuía maïy P P phaït âiãûn 3 pha âäúi xæïng: eA(t) = 2 Esinωt B B eB(t) = 2 Esin(ωt - 1200) B B P P ( 10-1 ) 0 eC(t) = 2 Esin(ωt - 240 ) B B P P Biãøu diãùn âäö thë thåìi gian vaì âäö thë vectå nhæ hçnh (h.10-1a,b) Tæì (10-1) vaì tæì caïc âäö thë tháúy åí moüi thåìi âiãøm täøng caïc Sââ 3 pha âãöu triãût tiãu. eA + eB + eC = 0 B B B B B B • • • EA + EB + EC = 0 (10-2) → → → EA + EB + EC = 0 Nãúu mäùi dáy quáún (mäùi pha) cuía nguäön âãöu näúi ra taíi ta seî âæåüc maûch ba pha khäng liãn hãû nhau. Noï nhæ 3 maïy mäüt pha gheïp laûi. Nhæ ta âaî phán têch åí trãn maûch naìy khäng duìng vç khäng kinh tãú. Træåìng Âaûi Hoüc Baïch Khoa - Khoa Âiãûn - Bäü män Thiãút bë âiãûn
Giaïo trçnh Cåí såí Kyî thuáût âiãûn I Trang 138 e(t) eA eB eC EA B B B B T t 1200 B ωt P EC B 1200 P EB B (a) (h.10-1) (b) Váûy phaíi näúi dáy quáún stato laûi våïi nhau sau âoï måïi näúi âãún taíi thç ta måïi âæåüc maûch ba pha ( hãû thäúng ba pha ). Coï hai caïch näúi cuäün dáy stato (näúi nguäön). Læu yï 3 cuäün dáy stato nàòm trong khäng gian gáön nhau nãn coï váún âãö häù caím nãn phaíi chuï yï âãún cæûc cuìng tênh khi näúi chuïng våïi nhau. Ta quy æåïc 3 âáöu dáy cuía 3 cuäün dáy cuìng tênh våïi nhau laì âáöu âáöu thæåìng kyï hiãûu A, B, C, thç caïc âáöu coìn laûi cuîng cuìng tênh våïi nhau goüi laì âáöu cuäúi kyï hiãûu X, Y, Z. + Caïch näúi hçnh (Y) laì âem 3 cæûc cuäúi X, Y, Z chuûm våïi nhau laûi taûi mäüt âiãøm O goüi laì âiãøm trung tênh (táút nhiãn coï thãø ngæåüc laûi láúy caïc âáöu A, B, C chuûm nhau cuîng âæåüc). + Caïch näúi hçnh (∆) laì láúy âáöu cuäúi cuía pha naìy (vê duû X) näúi våïi âáöu âáöu cuía pha kãú tiãúp (vê duû B) räöi Y näúi vaìo C vaì Z näúi vaìo A thaình voìng kên AX - BY - CZ -A. Såí dé näúi nguäön hçnh ∆ maì khäng taûo sæû ngàõn maûch vç trong voìng kên naìy coï eA + eB + eC = 0. B B B B B B Ba taíi cuía 3 pha cuîng coï thãø näúi Y hoàûc ∆ sau âoï näúi vaìo dáy dáùn cuía nguäön ra. Caïch näúi dáy cuía taíi vaì cuía nguäön khäng phuû thuäüc nhau vaì coï thãø khaïc nhau, caïch näúi dáy cuía taíi sao cho âaím baío aïp trãn mäüt pha cuía taíi bàòng aïp âënh mæïc cuía mäüt pha laì âæåüc. Ta goüi mäùi bäü pháûn (nguäön, âæåìng dáy, taíi) håüp thaình hãû thäúng ba pha laì mäüt pha cuía maûch âiãûn ba pha. Vê duû : mäüt pha cuía nguäön, mäüt pha cuía taíi... Maûng âiãûn 3 pha 3 dáy thæåìng duìng cung cáúp âiãûn âãø saín xuáút, coï taíi pháön låïn laì âäüng cå âiãûn 3 pha âãø keïo caïc maïy cäng cuû. Maûng âiãûn 3 pha 4 dáy (maûch naìy våïi nguäön vaì taíi âãöu näúi Y, coï thãm mäüt dáy trung tênh) thæåìng duìng âãø cung cáúp cho nhu cáöu sinh hoaüt, thàõp saïng. Læåïi âiãûn naìy coï aïp 380/220V hoàûc 220/127V. Trong maûch 3 pha cáön phán biãût hai loaûi âaûi læåüng laì caïc læåüng dáy vaì caïc læåüng pha. Caïc doìng, aïp trãn caïc pha cuía taíi hoàûc nguäön goüi laì caïc doìng pha, aïp pha If , Uf. B B B B Caïc læåüng dáy thäng duûng hån caïc læåüng pha vç maûch 3 pha coi laì mäüt hãû thäúng nháút vaì caïc læåüng dáy âàûc træng quaï trçnh nàng læåüng cuía toaìn hãû, khäng cáön biãút kãút cáúu pha nhæ thãú naìo. Træåìng Âaûi Hoüc Baïch Khoa - Khoa Âiãûn - Bäü män Thiãút bë âiãûn
Giaïo trçnh Cåí såí Kyî thuáût âiãûn I Trang 139 Maûch 3 pha coï nguäön âäúi xæïng, taíi âäúi xæïng, täøng tråí caïc pha cuía âæåìng dáy bàòng nhau goüi laì maûch ba pha âäúi xæïng. Ngæåüc laûi maûch khäng âaïp æïng âuí 3 âiãöu kiãûn trãn goüi laì maûch 3 pha khäng âäúi xæïng. Âàûc âiãøm cuía maûch ba pha âäúi xæïng : Maûch ba pha thæåìng laìm viãûc åí traûng thaïi âäúi xæïng : tæïc laì âaím baío nguäön âäúi xæïng nhæ daûng (10-1a,b) Sââ bàòng nhau vãö modul nhæng goïc pha láön læåüt lãûch nhau 1200. Täøng tråí dáy dáùn ba pha nhæ nhau vaì taíi ba pha âäúi xæïng tæïc laì : P P ZA = zA
Giaïo trçnh Cåí såí Kyî thuáût âiãûn I Trang 140 • • • • • • • U O 'O • = = ∑EY E A YA + E B YB + E C YC E A + E B + E C = =0 ∑ Y YA + YB + YC 3 Vç YA = YB = YC , hai âiãøm trung tênh nguäön O vaì trung taíi O’ âàóng thãú nhau, nãn nãúu B B B B B B näúi caïc âiãøm trung tênh bàòng mäüt dáy dáùn goüi laì dáy trung tênh thç doìng trong dáy trung tênh bàòng 0. Xaïc âënh âiãûn aïp trãn caïc pha cuía taíi : Viãút phæång trçnh luáût Kirhof 2 cho voìng OAO’A ta coï : . . . . . . . . . . . . E A = U A + U O 'O = U A E B = U B + U O 'O = U B E C = U C + U O 'O = U C Váûy hãû thäúng trãn taíi cuîng âäúi xæïng nhæ hçnh (h.10-3) . . . U A = U f < 0; U B = U f < −120 0 ; U C = U f < 120 0 ; A Tæì âäö thë täpä cuía maûch (h.10-3) tháúy hãû thäúng • • • IC B IA B âiãûn aïp dáy U AB , U BC , U CA cuîng âäúi xæïng. Ruït ra âæåüc UA ϕ B quan hãû giæîa âiãûn aïp dáy vaì âiãûn aïp pha, qua tam giaïc UCA B B UAB B B vuäng OHA coï : UC B UB B U AB = 2 U A cos 30 0 = 3U A → tæïc U d = 3U f C B vãö trë säú hiãûu duûng aïp dáy låïn hån aïp pha 3 láön. Vãö UBC IB B B B goïc pha ta tháúy UAB væåüt træåïc UA goïc 300. Nãn coï quan B B B B P P (h.10-3) hãû chung giæîa aïp dáy vaì aïp pha laì : . . U AB = 3 U A e j30 , aïp dáy væåüt træåïc aïp pha tæång æïng goïc 30 0 0 . . . . (10-4) U BC = 3 U B e j 30 0 , U CA = 3 U C e j30 0 . . . . . . Hãû thäúng doìng âiãûn trong maûch cuîng âäúi xæïng : I A = Y U A ; I B = Y U B ; I C = Y U C ; Trãn hçnh (h.10-3) veî hãû thäúng doìng pha âäúi xæïng våïi taíi caím. Trong maûch näúi Y doìng âiãûn pha bàòng doìng âiãûn dáy If = Id. B B B B Så âäö näúi tam giaïc - tam giaïc (∆-∆) : hçnh (h.10-4) U U . A IA B A . . . . UAB UCA B B ECA EAB UCA UAB B B B B B B B B B B . . IA ϕ IAB IB B UBC B B EBC B B B B B B C B C B . UBC ICA IBC B B B B . B B IC B IB B IC B (h.10-4) (h.10-5) • • • • • • Hãû thäúng âiãûn aïp trãn taíi cuîng âäúi xæïng : U AB = E AB , U BC = E BC , U CA = E CA ; Hãû thäúng doìng âiãûn pha trãn taíi cuîng âäúi xæïng nhæ hçnh (h.10-5) : IAB = YUBA; IBC = YUBC ; ICA = YUCA B B B B B B B B B B B B Træåìng Âaûi Hoüc Baïch Khoa - Khoa Âiãûn - Bäü män Thiãút bë âiãûn
Giaïo trçnh Cåí såí Kyî thuáût âiãûn I Trang 141 Dæûa vaìo luáût Kirhof 1 tênh âæåüc doìng âiãûn dáy theo caïc doìng âiãûn pha . . . ÅÍ nuït A coï : I A = I AB − I CA . . . ÅÍ nuït B coï : I B = I BC − I AB . . . ÅÍ nuït C coï : I C = I CA − I BC Tæì âäö thë vectå tháúy quan hãû giæîa caïc doìng âiãûn : . . 0 I A = 3 I AB e − j30 . . 0 I B = 3 I BC e − j30 . . 0 I C = 3 I CA e − j30 Trë säú doìng dáy låïn hån doìng pha 3 láön. Doìng dáy cháûm sau doìng pha tæång æïng goïc 300. P P Do quan hãû âån giaín giæîa caïc læåüng dáy vaì læåüng pha nãn coï thãø âo quaï trçnh maûch 3 pha âäúi xæïng bàòng caïc biãún traûng thaïi trãn mäüt pha laì âuí. Vaì chè cáön biãút doìng aïp trãn mäüt pha laì âuí. Coìn caïc pha kia âæåüc suy ra cuîng coï trë säú giäúng pha âaî biãút nhæng lãûch vãö pha1200. P P Váûy 3 pha âäúi xæïng näúi ∆ thç : Ud = Uf ; Id = 3 If B B B B B B B B Cäng suáút tæïc thåìi cuía maûch âäúi xæïng bàòng : PA = uAiA ; PB = uBiB ; PB = uCiC ; B B B B B B B B B B B B B B B B B B uA = Umsin(ωt + ψ) , iA = Imsin(ωt + ψ - ϕ ) B B B B B B B B uB = Umsin(ωt + ψ - 1200) , iB = Imsin(ωt + ψ - ϕ - 1200) B B B B P P B B B B P P uC = Umsin(ωt + ψ - 2400) , iC = Imsin(ωt + ψ - ϕ - 2400) B B B B P P B B B B P P P = PA + PB + PC= 3UIcosϕ - UI[cos{2(ωt + ψ) -ϕ} + cos{2(ωt + ψ - 1200) -ϕ} B B B B B B P P + cos{2(ωt + ψ - 2400) -ϕ}] P P Vç täøng cuía 3 haìm cos cuìng biãn âäü vaì lãûch pha nhau 1200 bàòng 0 nãn : P P P = PA + PB + PC = 3UIcosϕ = const B (10-6) B B B B B Hãû ba pha thoía maîn âiãöu kiãûn trãn goüi laì hãû ba pha cán bàòng. Tênh maûch ba pha âäúi xæïng : Do âàûc âiãøm cuía maûch ba pha âäúi xæïng nãn ta khäng cáön phán têch maûch âiãûn trãn caí ba pha maì tçm caïch âæa vãö baìi toaïn cho mäüt pha giaín tiãûn hån. UVåïi maûch näúi Y - Y : U Våïi maûch naìy caïc âiãøm trung tênh nguäön vaì taíi âàóng thãú nhau, nãn nãúu näúi chuïng laûi bàòng mäüt dáy dáùn coï täøng tråí bàòng khäng thç traûng thaïi maûch khäng âäøi. Tæì âáy tháúy coï thãø taïch mäüt pha ra thç khäng aính hæåíng gç âãún maûch. Vaì roî raìng coï thãø tênh toaïn cho mäüt pha räöi suy ra doìng, aïp, cäng suáút åí hai pha coìn laûi qua quan hãû âäúi xæïng trong hãû thäúng. Vê duû : Mäüt maûch 3 pha âäúi xæïng nhæ hçnh (h.10-6) coï Sââ E = 125V; taíi Z1 = B B 20Ω Taíi Z2 = 25
Giaïo trçnh Cåí såí Kyî thuáût âiãûn I Trang 142 Z2 EA A Z A' Z IA A' IA2 B A B B B B B B Z2 IA1 Z B B B O EB B B B B' O’ EA Z1 Z2 Z2 B B B EC C Z B B B C' (h.10-7) Z1 B B Z1 B B Z1 B B O” (h.10-6) Vç maûch âäúi xæïng ta näúi caïc âiãøm trung tênh laûi räöi taïch ra så âäö pha A âãø giaíi nhæ hçnh (h.10-7) . Âàût E A = E〈 0 = 125〈 0 . Tæì (h.10-7) tênh âæåüc doìng âiãûn dáy pha A : . . EA 125 < 0 I= = = 8,56 < −26 0 A ZZ 20.25 < 36 50' 0 Z+ 1 2 3,5 < 530 + Z1 + Z 2 20 + 25 < 36 0 50' . . Suût aïp trãn täøng tråí âæåìng dáy : ∆ U d A = I A Z = 8,56
Giaïo trçnh Cåí såí Kyî thuáût âiãûn I Trang 143 Våïi maûch näúi Y - ∆ : vç nguäön näúi Y nãn Ud = 3 Ef , aïp dáy naìy duìng cung B B B B cáúp cho taíi näúi ∆ cho nãn nãúu khäng coï täøng tråí caïc dáy pha thç thç aïp trãn pha cuía taíi C B C’ B Zd A A B IC B EC • • B ECA B B EAB B B Zt B Zt B • EA B B A EBC B B Zt B IB IA1 ∆UdA C B Zd C B B B B B B B IA2 B B U’A2 A’ B B Zd B B’ B IA EB B (h.10-9) B (h.10-8) B B chênh bàòng aïp dáy nguäön nãúu kãø caí täøng tråí caïc dáy pha thç ta phaíi biãn âäøi taíi ∆-Y räöi gäüp täøng tråí dáy våïi täøng tråí mäüt pha taíi vaì luïc naìy aïp trãn mäüt pha cuía taíi chênh bàòng aïp pha nguäön Ef. tæì âoï giaíi baìi toaïn tiãúp tuûc. B B Tênh maûch ba pha khäng âäúi xæïng : Maûch âiãûn khäng thoaí maîn mäüt trong nhæîng âiãöu kiãûn âäúi xæïng seî laì maûch âiãûn ba pha khäng âäúi xæïng. Maûch ba pha thæåìng gàûp cung cáúp âiãûn cho thàõp saïng, sinh hoaût, âäüng cå âiãûn mäüt pha, biãún aïp haìn, loì häö quang âiãûn... laì nhæîng maûch laìm viãûc thæåìng khäng âäúi xæïng. Trong muûc naìy ta xeït maûch ba pha khäng âäúi xæïng maì häù caím giæîa caïc pha khäng thay âäøi theo traûng thaïi doìng, aïp pha. Ta goüi laì khäng âäúi xæïng taíi ténh. Våïi maûch ba pha khäng âäúi xæïng taíi ténh - noï khäng coï tê âàûc âiãøm naìo cuía hãû thäúng âäúi xæïng nãn noï nhæ mäüt maûch coï nhiãöu nguäön phæïc taûp. Váûy tênh toaïn noï bàòng caïc phæång phaïp cuía maûch âaî hoüc nhæ phæång phaïp doìng nhaïnh, doìng voìng, thãú âènh, xãúp chäöng, maïy phaït âiãûn âàóng trë... Roî raìng phaíi tênh maûch ba pha khäng âäúi xæïng theo mäüt thãø thäúng nháút ; khäng thãø taïch ra mäüt pha âãø tênh nhæ maûch ba pha âäúi xæïng. Ta dáùn ra cäng thæïc tênh maûch ba pha khäng âäúi xæïng cho caïc træåìng håüp hay gàûp. Tênh maûch ba pha bäún dáy : Yo - Yo nhæ hçnh (h.10-10) U UB UB UB UB Luïc naìy ta coï maûch hai nuït, nãn aïp duûng phæång phaïp âiãûn thãú âènh âæåüc biãøu thæïc aïp giæîa trung tênh nguäön O vaì trung tênh taíi O' laì : . . . . . U O'O = ∑EY = E A YA + E B YB + E C YC ∑Y YA + YB + YC + YN Tæì âoï xaïc âënh aïp trãn tæìng pha cuía taíi theo luáût Kirhof 2 laì : . . . . . . . . . U A = E A − U o 'o , U B = E B − U o 'o , U C = E C − U o 'o , Âäö thë täpä nhæ hçnh (h.10-11) Træåìng Âaûi Hoüc Baïch Khoa - Khoa Âiãûn - Bäü män Thiãút bë âiãûn
Giaïo trçnh Cåí såí Kyî thuáût âiãûn I Trang 144 . . EA B B A IA B B YA B B A B UA B . . EA EB B B B IB B B YB B B O’ B B O O' . . UC Uo’o UB EC C IC YC B B B B B B B B B B O B . C EC EB B IN B YN B B B B B (h.10-10) (h.10-11) Sau khi coï aïp pha ta tênh âæåüc doìng âiãûn pha : . . . . . . . . I A = YA U A , I B = YB U B , I C = YC U C , I N = YN U o 'o Tæì âäö thë täpä tháúy khi maûch ba pha khäng âäúi xæïng âiãøm trung tênh nguäön vaì taíi khäng truìng nhau, âoaûn O’O chênh laì aïp giæîa hai âiãøm trung tênh ( våïi maûch ba pha âäúi xæïng thç O, O' truìng nhau ). . Tæì cäng thæïc tênh U o 'o åí (10-7) tháúy nãúu täøng tråí dáy trung tênh ráút nhoí ZN ≈ 0 B B 1 . thç täøng dáùn cuía noï YN = = ∞ luïc naìy U o 'o = 0 màûc duì maûch ba pha khäng âäúi ZN xæïng. U A = E A − 0⎫ . . ⎪ . . ⎪ Thç aïp trãn caïc pha taíi : U B = E B − 0 ⎬ (10 − 8) . . ⎪ U C= E C− 0 ⎪ ⎭ Thæåìng caïc nguäön cung cáúp âiãûn ba pha âäúi xæïng coìn taíi caïc pha khäng âäúi xæïng : nãn ZN ≈ 0 thç caïc aïp pha cuía taíi tæång æïng aïp pha nguäön âäúi xæïng. Váûy træåìng B B håüp naìy màûc duì taíi khäng âäúi xæïng nhæng aïp trãn chuïng váùn âäúi xæïng bàòng tæång æïng nguäön Sââ âäúi xæïng. Tæì âáy tháúy roî vai troì cuía dáy trung tênh, noï giuïp giæî cho aïp trãn caïc pha taíi khäng âäúi xæïng åí giaï trë tæång æïng aïp pha nguäön khäng tuìy thuäüc vaìo giaï trë cuía taíi. Nãn nãúu mäüt pha coï sæû cäú thç caïc pha khaïc khäng bë aính hæåíng. Vç váûy maûch ba pha bäún dáy duìng phäø biãún cho sinh hoaût . Tênh maûch ba pha ba dáy : U U Trong thæûc tãú thæåìng dãù biãút âiãûn aïp dáy khäng biãút aïp tæìng pha cuía nguäön, âoï laì maûch ba pha ba dáy. Ta cáön dáùn ra cäng thæïc âãø tênh toaïn trong træåìng håüp naìy nhæ hçnh (h.10-12) : . . . Biãút caïc aïp dáy nguäön U AB , U BC , U CA ,biãút YA, YB, YC cáön xaïc âënh B B B B B B . . . . . . U A , U B, U C , I A , I B, I C Træåìng Âaûi Hoüc Baïch Khoa - Khoa Âiãûn - Bäü män Thiãút bë âiãûn
Giaïo trçnh Cåí såí Kyî thuáût âiãûn I Trang 145 . . . Hãû thäúng âiãûn aïp dáy U AB , U BC , U CA coï thãø coi laì do mäüt hãû thäúng ba nguäön hoàûc hãû thäúng hai nguäön taûo ra (choün caïc nguäön sao cho âaím baío âiãûn aïp dáy âaî cho laì âæåüc). Tæïc laì ta âæa hãû thäúng nguäön näúi Y âãø taûo ra caïc âiãûn aïp dáy âaî cho. . . UA,YA . UA,YA IA B B B B B B A B . . . UAB . . UB ,YB UB ,YB B B IB EB B B B B B B UAC B B B O B B O’ O’ B . B . . B . UC ,YC . UC ,YC UBC IC EC B B B B B B B B B B C (h.10-12) (h.10-13) Âãø tênh âiãûn aïp pha A trãn taíi ta thay hãû thäúng âiãûn aïp dáy khäng âäúi xæïng bàòng . . . . 2 Sââ tæång âæång nhæ hçnh (h.10-13). Láúy E B = U AB , E C = U AC thç âaím baío hai nguäön tæång âæång naìy cáúp ra hãû thäúng aïp dáy âaî cho nhæ hçnh hçnh (h.10-14). Tæì så âäö 2 nuït hçnh (h.10-13) ta xaïc âënh âæåüc âiãûn aïp : . . . . . . E B YB + E C YC U AB YB + U AC YC U A = U O 'O = = (10 - 9a) YA + YB + YC YA + YB + YC . . . . - Tæång tæû nhæ váûy âãø tênh aïp pha B thay E A = U BA , E C = U BC . . .U BA YA + U BC YC UB = (10 - 9b) YA + YB + YC . . . . Tæång tæû cho pha C thay E A = U CA , E B = U CB ta coï biãøu thæïc : . . .U CA YA + U CB YB UC = (10 - 9c) YA + YB + YC Sau khi coï caïc aïp pha ta xaïc âënh caïc doìng qua taíi : . . . . . . I A = YA U A , I B = YB U B , I C = YC U C B Âäö thë täpä hçnh (h.10-15) A A UAB = EB A UA O’ UCA UA B B B B B B B • UB UAB B UBA B B B UCA B B UC UAB B B B B B B O' EC = UAC B B B B C UC B UBC B B C B UBC B B UB B UAC B B (h.10-14) (h.10-15) (h.10-16) Khi taíi âäúi xæïng YA = YB = YC = Y thç coï : B B B B B B Træåìng Âaûi Hoüc Baïch Khoa - Khoa Âiãûn - Bäü män Thiãút bë âiãûn
Giaïo trçnh Cåí såí Kyî thuáût âiãûn I Trang 146 . . . . . . U AB + U AC . U BA + U BC . . U CA + U CB UA = ; UB = ; UC = ; 3 3 3 Tæì âoï coï thãø xaïc âënh caïc aïp pha cuía taíi bàòng hçnh hoüc nhæ hçnh (h.10-16). Âiãøm trung tênh O’ cuía taíi nàòm åí giao âiãøm 3 âæåìng trung tuyãún tam giaïc âiãûn aïp dáy. Váûy khi veî âæåüc tam giaïc naìy thç ta xaïc âënh âæåüc âiãûn aïp pha cuía taíi. Læu yï khi taíi khäng âäúi xæïng thç âiãøm trung tênh nàòm chäù khaïc (h.10-15) Vê duû : mäüt maûch âiãûn 3 pha gäöm nguäön âäúi xæïng, taíi khäng âäúi xæïng näúi hçnh Y coï Ya = jbc ; Yb = Yc = g Haîy xaïc âënh quyî têch âiãøm trung tênh O cuía taíi khi bc biãún thiãn B B B B B B B B B B tæì O âãún ∞. Maûch âiãûn nhæ hçnh (h.10-17) : A C UC B B B YA B UA B UBC B O UCA B B B B B B H bC = 0 UB A (bC= ∞) YC YB B B B B B B UAC B B B UAB B B C B B B B B (h.10-17) (h.10-18) . Khi bC biãún thiãn thç âiãûn aïp U OA biãøu diãùn bàòng veïctå våïi gäúc A, muït O - cuîng B B biãún thiãn âáöu muït O seî veî nãn quyî têch âiãøm trung tênh cuía taíi. Biãøu thæïc âiãûn aïp pha . . U Y + U AC YC . cuía taíi : U A = AB B YA + YB + YC *. *. *. *. *. *. U AB + U AC U AB + U AC * . * . * . *. U AB g + U AC g U AB + U AC U AB g + U AC g U AB + U AC 22 *. U HA U HA * . U AB ++U AC U AB U AC U OA = UA = UA = = = == ;;U OA = U OA = ; ; U HA == U HA 2g + jb cc 2g + jb b b cc bb c bb c 22 2+ 2 + jj 11 +j j + c 11 +j j + c gg 22g g gg → → bàòng næîa täøng hçnh hoüc hai vectå U AB vaì U AC . Noï chênh laì vectå näúi tæì âènh A âãún . . . âiãøm H nàòm giæîa âoaûn BC. Ta tháúy khi bC = 0 thç U OA = U HA . Khi bC = ∞ thç U OA = 0 . B B B B → Váûy khi bC thay âäøi tæì 0 → ∞ thç U OA chaûy tæì H âãún A (tæïc âiãøm trung tênh O B B chaûy tæì H âãún A trãn mäüt næía âæåìng troìn âæåìng kênh UHA nhæ hçnh (h.10-18). B B Trãn hçnh veî láúy vë trê trung tênh O tæång æïng våïi mäüt giaï trë bC naìo âoï maì åí âoï B B UB > UC ; nãúu thay caïc âiãûn dáùn g bàòng hai boïng âeìn såüi âäút nhæ nhau, thç luïc naìy âeìn B B B B pha B coï aïp låïn seî saïng hån âeìn pha C. Træåìng Âaûi Hoüc Baïch Khoa - Khoa Âiãûn - Bäü män Thiãút bë âiãûn
Giaïo trçnh Cåí såí Kyî thuáût âiãûn I Trang 147 Tæì âoï tháúy ràòng nãúu chãú taûo mäüt thiãút bë gäöm mäüt pha laì tuû, coìn hai pha kia laì âeìn såüi âäút nhæ nhau näúi sao thç coï thãø qua âoï chè âæåüc thæï tæû caïc pha A laì pha coï tuû, pha B laì pha coï âeìn saïng, pha C laì pha coï âeìn täúi. Âoï laì thiãút bë chè thæï tæû pha. Tênh vaì âo cäng suáút maûch ba pha : Cäng suáút cuía maûch ba pha bàòng täøng cäng suáút tæìng pha : U U ~ ~ ~ ~ . ^ . ^ . ^ S = S A + S B + S C = U A I A + U B I B + U C I C = P + jQ Trong âoï : P = PA + PB + PC = UAIAcosϕA + UBIBcosϕB + UCICcosϕC B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B Q = QA + QB + QC = UAIAsinϕA + UBIBsinϕB + UCICsinϕC B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B Muäún âo cäng suáút maûch ba pha ta âo cäng suáút cuía tæìng pha räöi cäüng laûi. Duìng watmet âãø âo cäng suáút tæìng pha, thç näúi cuäün dáy aïp cuía watmet vaìo aïp pha cuía taíi, cuäün dáy doìng cuía watme láúy doìng cuía taíi. Phæång phaïp näúi watmet âo nhæ váûy goüi laì phæång phaïp mäüt watmet. Nhæ hçnh (h.10-19) ∗P ZA A w ∗ Ba pha ∗ B B A B B A w âäúi xæïng ∗ ∗P B B B ZB B B B khäng B w trung tênh ∗ ∗P ZC B B C C B B C w ∗ r ry B B r O (h.10-19) (h.10-20) Khi maûch ba pha âäúi xæïng khäng coï trung tênh ta duìng âiãøm trung tênh giaí nhæ hçnh (h.10-20) âo cäng suáút mäüt pha. Khi taíi näúi ∆ thç duìng phæång phaïp mäüt watmet âo cäng suáút tæìng pha nhæ hçnh (h.10-21) A A ∗ A * PC B B ∗ PA B w P1 B Taíi näúi Y w w * ∗ ∗ hoàûc ∆, âäúi B ZCA ZAB . . B * P w 2 B xæïng hoàûc E1 E2 B B B B * B B B B khäng âäúi PB ZBC C w B B B B xæïng C ∗ B ∗ B C (h.10-21) (h.10-22) Khi maûch ba pha âäúi xæïng : cäng suáút caïc pha bàòng nhau nãn chè cáön tênh vaì âo U U cäng suáút trãn mäüt pha räöi nhán ba láön âæåüc cäng suáút toaìn maûch. ~ ~ ~ ~ ~ . ^ S = S A + S B + S C = 3S A = 3 U A I A = P + jQ P = 3PA = 3UfIfcosϕfB B B B B B B B Q = 3QA = 3UfIfsinϕf B B B B B B B B Træåìng Âaûi Hoüc Baïch Khoa - Khoa Âiãûn - Bäü män Thiãút bë âiãûn
Giaïo trçnh Cåí såí Kyî thuáût âiãûn I Trang 148 Våïi ϕf laì argumen cuía täøng tråí pha hay goïc lãûch pha giæîa âiãûn aïp pha vaì doìng B B âiãûn pha. Tæì âoï tháúy våïi maûch ba pha âäúi xæïng chè cáön duìng mäüt watmet âo cäng suáút mäüt pha nhæ hçnh (h.10-19) nãúu coï trung tênh, nhæ hçnh (h.10-20) nãúu khäng coï trung tênh; sau âoï nhán 3 âæa ra cäng suáút caí maûch ba pha. Trong thæûc tãú thæåìng âo traûng thaïi maûch ba pha âäúi xæïng bàòng caïc læåüng dáy, nãn ta dáùn ra cäng thæïc tênh cäng suáút theo caïc læåüng dáy Ud, Id : B B B B + Våïi maûch näúi Y coï Ud = 3 Uf ; Id = If B B B B B B B + Våïi maûch näúi ∆ coï Ud = Uf ; Id = 3 If B B B B B B B B Nhæ váûy caí hai caïch näúi âãöu coï UdId = 3 UfIf nãn B B B B B B B B P = 3UfIfcosϕf = 3 UdIdcosϕf B B B B B B B B B B B B Q = 3UfIfsinϕf = 3 UdIdsinϕf (10-11) B B B B B B B B B B B B Âäúi våïi maûch ba pha ba dáy âäúi xæïng hoàûc khäng âäúi xæïng : ta coï thãø sæí duûng cäng U U thæïc tênh toaïn vaì âo cäng suáút tiãûn låüi sau âáy nhæ hçnh (h.10-22) : Ta tháúy thãú hãû thäúng âiãûn aïp dáy bàòng hai nguäön Sââ tæång âæång . . . . E 1 = U AC ; E 2 = U BC Caïc nguäön tæång âæång seî phaït ra cäng suáút bàòng cäng suáút tiãu thuû trãn taíi : Ptaíi = PE1 + PE 2 = R ⎧U AC , I A ⎫ + R C ⎧U BC , I B ⎫ (11 - 12) . ^ . ^ ⎨ ⎬ ⎨ ⎬ ⎩ ⎭ ⎩ ⎭ tæì âáy tháúy coï mäüt caïch âo cäng suáút næîa laì näúi watmet nhæ hçnh (h.10-22), doìng âiãûn qua watmet laì doìng âiãûn dáy, âiãûn aïp trãn watmet laì aïp dáy thç täøng chè säú cuía 2 watmet seî laì cäng suáút cuía caí maûch ba pha. Phæång phaïp âo cäng suáút nhæ váûy thæåìng goüi laì phæång phaïp 2 watmet. Cäng suáút cuía caí maûch ba pha bàòng : P = P1 + P2 B B B B ~ ~ ~ ~ Ta coï thãø chæïng minh âiãöu âoï tæì : S = S A + S B + S C = P + jQ ~ . ^ . ^ . ^ ^ S = U A I A + U B I B + U C (− I A − I B ) = P + jQ ~ . ^ . ^ . ^ . ^ . . ^ . . ^ S = U A I A + U B I B − U C I A − U C I B = (U A − U C ) I A + (U B − U C ) I B S = U AC I A + U BC I B = P + jQ nãn P = R E ⎧U AC I A ⎫ + R E ⎧U BC I B ⎫ ~ . ^ . ^ . ^ . ^ ⎨ ⎬ ⎨ ⎬ ⎩ ⎭ ⎩ ⎭ . . . Tæì âáy tháúy ràòng duìng phæång phaïp naìy khi thoía maîn quan hãû : I A + I B + I C = 0 Âo cäng suáút phaín khaïng maûch ba pha âäúi xæïng bàòng 1 watmet : nhæ hçnh (h.10- U U 23) A A * IA B w Ba pha ϕ B * âäúi 900 - ϕ P P xæïng C C B (h.10-23) UBC B B Træåìng Âaûi Hoüc Baïch Khoa - Khoa Âiãûn - Bäü män Thiãút bë âiãûn
Giaïo trçnh Cåí såí Kyî thuáût âiãûn I Trang 149 ∧ → → Q Chè säú âo = UBCIAcos( U BC , I A ) = UBCIAcos(900 - ϕ) = UdIdsinϕ = B B B B B B B B P P B B B B 3 Váûy Q : cäng suáút phaín khaïng cuía maûch ba pha âäúi xæïng bàòng chè säú duûng cuû âo nhán våïi 3 . Vê duû : cho maûch âiãûn ba pha âäúi xæïng nhæ hçnh (h.10-24) coï aïp dáy nguäön 220V, täøng tråí taíi 50
Giaïo trçnh Cåí såí Kyî thuáût âiãûn I Trang 150 doìng âiãûn ba pha âäúi xæïng lãûch nhau trong thåìi gian 1/3 chu kyì vaìo ba cuäün dáy cuía maïy âiãûn âàût lãûch nhau trong khäng gian goïc 1200 thç seî hçnh thaình mäüt tæì træåìng quay P P trong maïy âiãûn nhæ laì täø håüp caïc tæì træåìng âáûp maûch. Ta mä taí sæû hçnh thaình tæì træåìng quay bàòng viãûc xeït mäüt maïy âiãûn åí Stato coï 3 dáy quáún AX, BY, CZ giäúng hãût nhau âàût lãûch nhau trong khäng gian goïc 1200, caïc P P dáy quáún naìy âæåüc cung cáúp båíi hãû thäúng doìng âiãûn ba pha âäúi xæïng (tæïc caïc doìng lãûch nhau vãö thåìi gian 1/3T). Trong tæìng cuäün dáy seî taûo ra caïc tæì træåìng caïc pha BA, B B BB , BC ( laì caïc tæì træåìng âáûp maûch) B B B B Täøng håüp tæì træåìng caïc pha seî âæåüc tæì træåìng chung cuía maïy. Biãøu diãùn quan hãû giæîa caïc tæì træåìng nhæ hçnh veî (h.10-26) Âãø tiãûn ta coi mäùi cuäün dáy gäöm hai thanh dáùn - maïy gäöm 3 cuäün dáy 6 thanh dáùn : i iA iB ic Cung cáúp vaìo 3 cuäün dáy AX, B B B BY, CZ hãû thäúng caïc doìng âiãûn âäúi xæïng theo thæï tæû iA , iB, iC nhæ hçnh B B B B B B (h.10-25). Ta xeït tæì træåìng maïy åí T/3 2T/3 T caïc thåìi âiãøm : O t + Thåìi âiãøm t = 0 , doìng qua caïc pha laì : iA = Im sr1 doìng qua pha A B B B B âaût giaï trë Im → taûo trong cuäün dáy (h.10-25) B B pha A tæì caím pha âaût BA = Bm coï B B B B chiãöu vuäng goïc våïi truûc dáy quáún pha A. I I coìn iB = iC = - m → doìng qua pha B vaì C âaût giaï trë m → taûo trong pha B, pha C tæì B B B B 2 2 B caím BA = BC = m coï phæång vuäng goïc våïi truûc dáy quáún tæìng pha B,C. B B B B 2 → → → → Tæì træåìng täøng trong maïy luïc naìy laì B ∑ = B A + B B + B C : ta coï thãø cäüng ba → → → → vectå B A , B B , B C âãø âæåüc B ∑ nhæ hçnh (h.10-26a) Læu yï doìng pha A laì iA = Im quy æåïc chiãöu âi tæì X âãún A B B B B I iB = iC = - m nãn chiãöu ngæåüc laûi âi tæì B âãún Y, C âãún Z nhæ hçnh veî (h.10- B B B B 2 26a) → → → Cäüng caïc vectå B A , B B , B C ta âæåüc tæì træåìng täøng trong maïy taûi t = 0 laì → 3 B ∑ = B m coï phæång truìng phæång B A laì phæång coï doìng âang cæûc âaûi. 2 → Coï thãø xaïc âënh âæåüc chiãöu B Σ bàòng caïch coi maïy luïc naìy thaình hai cæûc tæì : tæì âoï duìng quy tàõc xaïc âënh âæåüc chiãöu tæì træåìng chung trong maïy. Tæång tæû nhæ váûy xeït åí t = T/3 : doìng pha B âaût cæûc âaûi iB = Im → taûo tæì træåìng B B B B pha B laì BB = Bm coï phæång vuäng goïc våïi truûc cuäün dáy pha B, doìng iB chaûy tæì Y âãún B B B B B B Træåìng Âaûi Hoüc Baïch Khoa - Khoa Âiãûn - Bäü män Thiãút bë âiãûn
Giaïo trçnh Cåí såí Kyî thuáût âiãûn I Trang 151 Im B. Doìng pha A, C âaût iA = iC = - B B chaûy tæì A âãún X, vaì tæì C âãún Z taûo nãn tæì træåìng B B 2 B pha A vaì C coï trë säú : BA = BC = m , coï phæång vuäng goï våïi truûc dáy quáún pha vaì B B B B 2 pha C, täøng håüp 3 tæì træåìng taûi thåìi âiãøm naìy âæåüc tæì træåìng täøng coï trë säú 3 B ∑ = B m vaì coï chiãöu truìng chiãöu tæì træåìng pha B laì pha âang coï doìng cæûc âaûi nhæ 2 hçnh (h.10-26b) BΣ B Z BA B + B Z B Z + + B BB B BCB BC B BB B A + X A + X A + X BB B BA B BΣ B BΣ B BC B BA B Y + C Y + + C Y C (h.10-26a) (h.10-26b) (h.10-26c) Xeït åí 2T/3 : doìng pha C âaût cæûc âaûi iC = Im → taûo ra tæì træåìng BC = Bm coïB B B B B B B B I phæång vuäng goïc truûc pha C. Doìng pha A, B âaût iA = iB = - m chaûy tæì A âãún X, vaì tæì B B B B 2 Bm B âãún Y taûo nãn tæì træåìng BA = BB = coï phæång vuäng goïc truûc pha A, B täøng B B B B 2 håüp 3 tæì træåìng taûi thåìi âiãøm naìy âæåüc tæì træåìng täøng trong maïy coï trë säú → 3 B ∑ = B m vaì coï phæång truìng phæång B C laì pha âang coï doìng cæûc âaûi nhæ hçnh 2 (h.10-26c) Nhæ váûy phæång cuía tæì træåìng täøng trong maïy luän luän thay âäøi trong khäng gian. Cæï sau thåìi gian t = T/3 thç tæì træåìng quay âæåüc mäüt goïc khäng gian 1200 , nhæ P P váûy sau mäùi chu kyì T thç tæì træåìng quay âæåüc 1 voìng, maì táön säú cuía doìng âiãûn laì f, 1 nãn täúc âäü quay cuía tæì træåìng laì n = = f voìng / sec = 60f voìng/phuït våïi maïy coï T mäüt âäi cæûc nhæ vê duû trãn. 60f Nãúu maïy coï p âäi cæûc thç n = voìng / phuït p Khi cung cáúp vaìo maïy hãû thäúng nguäön ba pha thæï tæû A, B, C thç ta âæåüc tæì træåìng quay theo chiãöu kim âäöng häö; nãúu ta thay âäøi thæï tæû hai pha thç seî taûo âæåüc tæì træåìng quay ngæåüc laûi. Âáy chênh laì caïch âaío chiãöu quay cuía âäüng cå âiãûn. 3 Ta tháúy trong vê duû trãn tæì træåìng quay coï trë säú B Σ = B m = const vaì quay våïi 2 täúc âäü n = 60f (v/p) = const ; tæì træåìng quay nhæ váûy goüi laì tæì træåìng quay troìn. Træåìng Âaûi Hoüc Baïch Khoa - Khoa Âiãûn - Bäü män Thiãút bë âiãûn
Giaïo trçnh Cåí såí Kyî thuáût âiãûn I Trang 152 Tæì vê duû ta cuîng ruït ra âæåüc âiãöu kiãûn âãø taûo nãn tæì træåìng quay laì phaíi coï êt nháút hai cuäün dáy âàût lãûch nhau trong khäng gian mäüt goïc naìo âoï vaì doìng chaíy qua chuïng phaíi lãûch nhau vãö thåìi gian. ÆÏng duûng viãûc taûo ra tæì træåìng quay ( maì khäng phaíi duìng âäüng cå så cáúp naìo âãø taûo ra ) ngæåìi ta chãú taûo ra caïc loaûi âäüng cå âiãûn - laì âäüng cå âæåüc duìng phäø biãún trong cuäüc säúng, trong cäng nghiãûp vaì saín xuáút... Maïy âiãûn våïi 3 cuäün dáy âàût lãûch nhau trong khäng gian goïc 1200 cung cáúp cho P P noï mäüt hãû thäúng doìng ba pha âäúi xæïng , trong maïy âæåüc taûo ra tæì træåìng quay laìm phaït sinh caïc doìng caím æïng trong cuäün dáy räto, taûo sæû quay roto våïi täúc âäü n1 < n goüi laì B B âäüng cå âiãûn khäng âäöng bäü. Ngæåìi ta cuîng váûn duûng sæû hçnh thaình tæì træåìng quay âãø laìm âäüng cå âiãûn 1 pha noï coï 2 cuäün dáy âàût lãûch nhau trong khäng gian nhæng hai cuäün dáy âãöu âæåüc cung cáúp tæì mäüt pha nãn muäún hai doìng lãûch nhau vãö thåìi gian thç mäüt cuäün dáy âæåüc näúi tiãúp thãm vaìo mäüt tuû âiãûn. Ta goüi cuäün näúi tuû laì cuäün khåíi âäüng. Våïi âäüng cå coï mäüt pha cæûc nhoí ngæåìi ta duìng voìng ngàõn maûch trãn mäùi cæûc âãø thay thãú tuû khåíi âäüng. Træåìng Âaûi Hoüc Baïch Khoa - Khoa Âiãûn - Bäü män Thiãút bë âiãûn