10
Bộ môn Kỹ thuật ñiện, Khoa Điện – Điện tử
Taøi lieäu höôùng daãn thí
nghieäm h
ệ
th
ố
ng
ñ
i
ệ
n
Hoï vaø teân : ………………………………………
Lôùp : …………………………………………………
MSSV : ……………………………………………
BAØI 3
A - CAÙC YEÁU TOÁ AÛNH HÖÔÛNG ÑEÁN COÂNG SUAÁT THÖÏC
VAØ COÂNG SUAÁT PHAÛN KHAÙNG
I. MUÏC ÑÍCH :
♦ Quan saùt doøng coâng suaát thöïc vaø coâng suaát phaûn khaùng khi ñieän aùp ñaàu nguoàn vaø ñaàu
taûi laø khaùc nhau, vaø khaùc goùc pha.
II. DUÏNG CUÏ THÍ NGHIEÄM :
Boä nguoàn (220/380V 3 pha, 0 – 220/380V 3 pha) EMS 8821
Boä ñieän trôû EMS 8311
Boä ñieän caûm EMS 8321
Boä ñöôøng daây truyeàn taûi 3 pha EMS 8329
Boä ñieän dung EMS 8331
Boä ño AC (250/500V) EMS 8426
Boä ño coâng suaát ba pha (300W/300Var) (2) EMS 8446
Ñoàng hoà ño goùc pha EMS 8451
Caùc daây keát noái EMS 9128
III. PHAÀN THÍ NGHIEÄM :
Trong thí nghieäm naøy, chuùng ta keát noái caùc taûi thuï ñoäng (taûi trôû, taûi khaùng vaø taûi dung)
taïi ñaàu taûi cuûa ñöôøng daây. Muïc ñích cuûa thí nghieäm laø chæ ra ñöôïc söï thay ñoåi goùc pha giöõa ñaàu
vaø cuoái cuûa ñöôøng daây chæ xaûy ra khi coù taûi thöïc ñöôïc phaân phoái cho hoä tieâu thuï.
Böôùc 1: Duøng moät boä nguoàn, laép thieát bò theo hình 1, chænh E
1
=380V vaø duøng taûi trôû noái
sao 1100Ω moãi pha, ñöôøng daây truyeàn taûi laø 200Ω. Ñoïc vaø ghi caùc keát quaû vaøo baûng 1
Hình 1
Taûi E
1
(V) P
1
(W) Q
1
(Var) E
2
(V) P
2
(W) Q
2
(W) Goùc pha
Trôû
Caûm
Dung
Baûng 1
Böôùc 2: Laëp laïi böôùc 1 vaø duøng taûi caûm 1100Ω moãi pha. Ñoïc vaø ghi keát quaû vaøo baûng 1.
Böôùc 3: Laëp laïi böôùc 1 vaø duøng taûi dung 1100Ω moãi pha. Ñoïc vaø ghi keát quaû vaøo baûng
1. Veõ bieåu ñoà vectô, xaùc ñònh doøng ñieän trong moãi tröôøng hôïp.
11
Bộ môn Kỹ thuật ñiện, Khoa Điện – Điện tử
Taøi lieäu höôùng daãn thí
nghieäm h
ệ
th
ố
ng
ñ
i
ệ
n
B – ÑÖÔØNG DAÂY LAØM VIEÄC SONG SONG, MAÙY BIEÁN AÙP VAØ
KHAÛ NAÊNG TAÛI
I.MUÏC ÑÍCH:
♦ Nghieân cöùu moái quan heä giöõa coâng suaát thöïc vôùi ñöôøng cong goùc pha cuûa ñöôøng daây
truyeàn taûi.
♦ Duøng maùy bieán aùp taêng khaû naêng taûi cuûa ñöôøng daây.
♦ Caùc ñöôøng daây truyeàn taûi song song.
II.TOÙM TAÉT LYÙ THUYEÁT:
Coâng suaát thöïc do ñöôøng daây phaùt ra phuï thuoäc vaøo ñieän aùp taïi ñaàu vaø cuoái cuûa ñöôøng
daây truyeàn taûi vaø goùc leäch pha giöõa hai ñieän aùp naøy. Coâng suaát thöïc P cuûa moät ñöôøng daây ba
pha ñöôïc tính baèng bieåu thöùc:
φ= sin
21
X
EE
P
Trong ñoù:
P – Toång coâng suaát nguoàn phaùt cho phuï taûi, ñôn vò laø [W]; E
1
– ñieän aùp ñaàu ñöôøng
daây[V]; E
2
– ñieän aùp cuoái ñöôøng daây[V]; X – ñieän khaùng moãi pha [Ω]; φ - goùc leäch pha giöõa
E
1
vaø E
2
.
Neáu E
2
treã pha so vôùi E
1
, φ coù giaù trò döông. Neáu E
2
sôùm pha hôn E
1
, φ coù giaù trò aâm.
Ñeå minh hoaï veà caùch söû duïng bieåu thöùc treân, ta haõy xeùt ví duï ñôn giaûn sau. Treân hình 2,
ñöôøng daây coù ñieän khaùng 100Ω, ñieän aùp nguoàn laø 120kV (ñieän aùp daây), ñieän aùp phuï taûi laø
150kV (ñieän aùp daây). Tính toång coâng suaát phaùt cuûa nguoàn, bieát ñieän aùp phuï taûi treã pha moät goùc
30° so vôùi nguoàn phaùt.
Hình 2
Hình 3
S
R
E
1
=120kV
E
2
=15
0kV
X=100
Ω
E
1
=120kV
E
2
=150kV
30
°
S
R
E
1
=120kV
E
2
=15
0kV
X=10
0
Ω
12
Bộ môn Kỹ thuật ñiện, Khoa Điện – Điện tử
Taøi lieäu höôùng daãn thí
nghieäm h
ệ
th
ố
ng
ñ
i
ệ
n
Vì ñieän aùp nguoàn phaùt sôùm pha hôn so vôùi ñieän aùp phuï taûi, goùc φ coù giaù trò döông, do ñoù:
φ= sin
21
X
EE
P
⇒
MW
kVkV
P90)30sin(
100
150
120
=+
×
=
Neáu ñieän aùp nguoàn phaùt vaø nguoàn thu ñöôïc giöõ khoâng ñoåi (ñaây laø tröôøng hôïp thöôøng gaëp
trong thöïc teá), coâng suaát phaùt ra seõ phuï thuoäc vaøo goùc leäch pha φ. Moái quan heä giöõa coâng suaát
P vaø goùc leäch pha φ ñöôïc cho treân hình 3.
Khi goùc leäch pha taêng daàn leân töø 0, coâng suaát taêng leân vaø ñaït giaù trò cöïc ñaïi taïi goùc leäch
90°. Khi E
2
treã pha moät goùc 30° so vôùi E
1
, coâng suaát seõ ñaït giaù trò ½ giaù trò coâng suaát cöïc ñaïi.
Töø hình treân chuùng ta nhaän thaáy raèng, neáu goùc leäch pha vöôït quaù 90°, coâng suaát seõ
truyeàn töø nguoàn phaùt ñeán nguoàn thu nhöng coù giaù trò giaûm daàn khi goùc leäch tieáp tuïc taêng leân.
Vaø coâng suaát baèng 0 khi goùc leäch pha baèng 180°.
Khi goùc leäch pha vöôït quaù 90°, ñöôøng daây truyeàn taûi seõ ôû trong tình traïng khoâng oån ñònh
vaø coâng suaát seõ giaûm daàn xuoáng 0 hoaëc laø noù coù theå di chuyeån qua moät ñieåm khaùc (giöõa 0 vaø
90°) treân ñöôøng bieåu dieãn coâng suaát theo goùc leäch pha.
Vì vaäy, coâng suaát oån ñònh vaø ñaùng tin caäy chæ coù theå truyeàn töø nguoàn phaùt ñeán nguoàn thu
khi goùc leäch pha coù giaù trò trong khoaûng töø 0 ñeán 90°. Coâng suaát cöïc ñaïi coù theå truyeàn ñöôïc laø:
X
EE
X
EE
P
2121
90sin =°=
Löu yù raèng, moät goùc leäch pha naøo ñoù coù theå coù giaù trò trong khoaûng töø 0 ñeán 360° hay
noùi caùch khaùc, noù coù giaù trò treã pha töø 0 ñeán 180° vaø coù giaù trò sôùm pha töø 0 ñeán 180°. Neáu
ñöôøng bieåu dieãn coâng suaát theo goùc leäch pha cho taát caû caùc giaù trò coù theå coù cuûa goùc leäch, ta coù
ñöôøng cong nhö treân hình 4.
Neáu goùc leäch pha coù giaù trò töø 0 ñeán +180°, nguoàn phaùt seõ phaùt coâng suaát ñeán nguoàn thu
nhöng neáu goùc leäch pha coù giaù trò töø 0 ñeán -180°, nguoàn thu seõ phaùt coâng suaát ñeán nguoàn phaùt.
Löu yù goùc leäch pha - 90° chuû yeáu chæ raèng E
2
sôùm pha hôn so vôùi E
1
. Vuøng oån ñònh laø vuøng coù
giaù trò naèm trong khoaûng -90° ñeán +90°; ñaây laø vuøng duy nhaát chuùng ta caàn quan taâm.
13
Bộ môn Kỹ thuật ñiện, Khoa Điện – Điện tử
Taøi lieäu höôùng daãn thí
nghieäm h
ệ
th
ố
ng
ñ
i
ệ
n
Hình 4
Trong haàu heát caùc tröôøng hôïp, ñieän aùp nguoàn phaùt vaø nguoàn thu coù ñoä lôùn baèng nhau, do
ñoù neáu ta cho E
1
=E
2
=E, trong ñoù E laø ñieän aùp cuûa ñöôøng daây truyeàn taûi, ta tìm ñöôïc coâng suaát
cöïc ñaïi
)(
2
max
W
X
E
P=
Ñieän aùp ñöôøng daây truyeàn taûi:
Vì coâng suaát cöïc ñaïi maø daây daãn phaùt ra phuï thuoäc vaøo ñoä lôùn ñieän aùp ñöôøng daây truyeàn
taûi, neân khi truyeàn taûi coâng suaát lôùn ngöôøi ta söû duïng ñieän aùp cao. Do ñoù, neáu ñieän aùp daây daãn
taêng gaáp ñoâi, coâng suaát cöïc ñaïi seõ taêng gaáp 4 laàn.
Ñieän aùp daây daãn coù theå ñöôïc taêng leân baèng caùch söû duïng moät maùy taêng theá taïi ñaàu phaùt
vaø moät maùy haï theá taïi ñaàu thu. Keát quaû laø, nhôø söû duïng caùc maùy bieán theá taïi ñaàu cuûa ñöôøng
daây truyeàn taûi, khaû naêng mang taûi cuûa ñöôøng daây taêng leân ñaùng keå.
Hình 5
Trong hình 5(a), moät nguoàn phaùt vaø moät nguoàn thu ñöôïc noái vôùi nhau baèng moät daây daãn
coù ñieän khaùng 100Ω. Coâng suaát cöïc ñaïi coù theå truyeàn ñi laø:
MW
kVkV
X
E
P100
100
100100
2
max
=
×
==
Nhöng neáu chuùng ta maéc caùc bieán theá vaøo caùc ñaàu sao cho ñieän aùp ñöôøng daây truyeàn taûi
taêng leân gaáp ñoâi 200kV (hình 5(b) ), coâng suaát cöïc ñaïi seõ laø:
MW
kVkV
X
E
P400
100
200200
2
max
=
×
==
Ñöôøng daây truyeàn taûi song song:
Moät caùch khaùc coù theå taêng coâng suaát truyeàn töø nguoàn phaùt ñeán nguoàn thu baèng caùch söû
duïng caùc ñöôøng daây truyeàn taûi ba pha maéc song song. Hai ñöôøng daây truyeàn taûi coù theå ñöôïc
treo treân xaø ngang cuûa cuøng moät truï, hoaëc coù theå söû duïng hai ñöôøng daây hoaøn toaøn rieâng bieät.
14
Bộ môn Kỹ thuật ñiện, Khoa Điện – Điện tử
Taøi lieäu höôùng daãn thí
nghieäm h
ệ
th
ố
ng
ñ
i
ệ
n
Hình 6
Hai ñöôøng daây gioáng nhau maéc song song coù theå truyeàn coâng suaát gaáp ñoâi moät ñöôøng
daây. Ñöôøng cong coâng suaát cuûa moät vaø hai ñöôøng daây ñöôïc trình baøy trong hình 7. Neáu caû hai
ñöôøng daây ñeàu hoaït ñoäng vaø coâng suaát truyeàn laø 0.5P
max
, goùc leäch pha giöõa ñieän aùp nguoàn phaùt
vaø nguoàn thu laø 30°, töông öùng ñieåm laøm vieäc oån ñònh nhaát. Lieân keát giöõa S vaø R ñöôïc xem laø
chaéc chaén.
Tuy nhieân, neáu moät trong hai ñöôøng daây ñoät nhieân bò ngaét (ñöùt), coâng suaát phaûi truyeàn
ñi treân ñöôøng daây coøn laïi. Nhöng nhö chuùng ta thaáy trong hình 7, töông öùng vôùi ñieåm 0.5P
max
,
neáu chæ coù moät ñöôøng daây, goùc leäch pha laø 90°( laø giôùi haïn chuyeån tieáp qua laïi giöõa vuøng oån
ñònh vaø khoâng oån ñònh). Nhö vaäy, ñöôøng daây coøn laïi khoâng theå mang heát taûi vaø noù coù theå bò
ngaén maïch, tröø khi ñöôøng daây coøn laïi nhanh choùng hoaït ñoäng laïi.
Hình 7
III.DUÏNG CUÏ THÍ NGHIEÄM:
Boä nguoàn (220/380V 3pha) EMS 8821
Maùy phaùt hay ñoäng cô ñoàng boä EMS 8241
Boä ñöôøng daây truyeàn taûi 3 pha EMS 8329
Maùy bieán aùp ba pha (2) EMS 8348
Boä ño AC (500/250V) EMS 8426
Boä ño coâng suaát ba pha EMS 8446
Baùnh ñaø EMS 8915
Caùc daây keát noái EMS 9128
IV.PHAÀN THÍ NGHIEÄM:
Böôùc 1: Noái tieáp ñöôøng daây truyeàn taûi 600Ω vôùi ñoàng hoà ño coâng suaát phaûn khaùng vaø
caùc ñaàu noái coá ñònh cuûa boä nguoàn treân hình 8. Ño E, P, Q khi hôû maïch.
E= ______ V; P=_____V; Q= ______Var