Giáo trình kỹ thuật điện điện tử công nghiệp

BỘ LAO ĐỘNG THƯƠNG BÌNH VÀ XÃ HƠI
TRƯỜNG CAO ĐẲNG QUỐC TẾ LILAMA

BÀI GIẢNG MÔN HỌC

KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP
DÙNG CHO NGHỀ CÔNG NGHỆ HÀN

ĐỒNG NAI NĂM 2023
1


LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay, cùng với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật, đặc
biệt là trong kỹ thuật điện, đã phát triển rất mạnh và được ứng dụng rộng rãi
trong mọi lĩnh vực khoa học côn nghệ và đời sống trong đó có cơng nghệ hàn.
Mơn học Kỹ thuật điện – điện tử công nghiệp ra đời đã đáp ứng được một
phần của yêu cầu cơ bản cho học sinh, sinh viên ngành cơ khí nói chung và nghề
hàn nói riêng.
Nội dung của giáo trình biên soạn được dựa trên sự kế thừa nhiều tài liệu
của các trường đại học và cao đẳng, kết hợp với yêu cầu nâng cao chất lượng
đào tạo cho sinh viên các trường dạy nghề trong cả nước. Để giúp cho sinh viên
có thể nắm được những kiến thức cơ bản nhất điện kỹ thuật - điện tử công
nghiệp trong công nghệ hàn. Nội dung giáo trình bao gồm :
Chương 1: Khái niệm về dòng điện, các định luật cơ bản để giải mạch
điện xoay chiều
Chương 2: Mạch điện xoay chiều ba pha
Chương 3: Máy phát điện một chiều
Chương 4: Máy phát điện xoay chiều
Chương 5: Máy biến áp

``

Chương 6: Điện tử cơng nghiệp

Kiến thức trong giáo trình được biên soạn theo chương trình dạy nghề đã
được Tổng cục Dạy nghề phê duyệt, sắp xếp logic khoa học. Sau mỗi bài học
đều có các câu hỏi, bài tập đi kèm để sinh viên có thể nâng cao tính thực hành
của mơn học. Do đó, người đọc có thể hiểu một cách dễ dàng các nội dung trong
chương trình.
Mặc dù đã rất cố gắng nhưng chắc chắn khơng tránh khỏi sai sót, tác giả
rất mong nhận được ý kiến đóng góp của người đọc để lần xuất bản sau giáo
trình được hồn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!

2


CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ DÒNG ĐIỆN, CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN
ĐỂ GIẢI MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU
Mục tiêu:
-

Trình bày được các khái niệm về dòng điện một chiều, xoay chiều,
định luật ôm và các đại lượng đặc trưng.
Giải đúng các bài toán mạch điện xoay chiều một pha bằng định luật
ơm.
Rèn luyện tính tự giác, ý thức trong khi tham gia học tập.
A. Nội dung:
1. Khái niệm về dòng điện một chiều, xoay chiều.
1.1. Khái niệm về dòng điện một chiều.

1.1.1. Dịng điện.
D
D

A

B
A

B

Hình 1.1.

 Khi ta nối vật A tích điện với vật B khơng tích điện bằng vật dẫn D thỡ
cỏc điện tích sẽ chuyển dời từ A qua D sang B tạo thành dòng điện.
* Định nghĩa: Dòng điện tích chuyển dời có hướng dưới tác dụng của lực điện
trường gọi là dòng điện.
1.1.2. Dòng điện một chiều.
Dòng điện một chiều là dịng điện có chiều và trị số không thay đổi theo thời
gian. Ký hiệu là DC.
1.2. Khái niệm về dòng điện xoay chiều
1.2.1. Khái niệm
Dòng điện xoay chiều hình sin được sử dụng phổ biến trong sản xuất và
đời sống xã hội, ...
1.2.2. Nguyên lý sản sinh ra dòng điện xoay chiều
3


Nguyên lý như ở hình 1.1 người ta tác dụng lực cơ học vào trục
làm cho khung dây quay, cắt đường sức từ trường của nam châm NS, trong

khung dây sẽ cảm ứng sức điện động xoay chiều hình sin.

Hình 1: Nguyên lý sinh ra dòng điện xoay chiều

Vành
trượt Chổi than Nam châm Cực bắc, Cực Nam
Hình 1: Nguyên lý sinh ra dòng điện xoay chiều
Tải

Khung dây Truc quay

Dòng điện cung cấp cho tải thơng qua vịng trượt và chổi than (hình 1.28). Khi
cơng suất điện lớn, cách lấy điện như vậy gặp nhiều khó khăn ở chỗ tiếp xúc
giữa vành trượt và chổi than.Trong công nghiệp, máy phát điện xoay chiều được
chế tạo như sau: Dây quấn đứng yên trong các rãnh của lõi thép là phần tĩnh và
nam châm NS là phần quay.

Hình 2: Mơ hình máy phát điện xoay chiều
1.2.3. Các đại lượng đặc trưng của dòng điện xoay chiều
4


Dịng điện xoay chiều hình sin là dịng điện có chiều và trị số biến đổi
một cách tuần hoàn liên tục theo quy luật hình sin với thời gian, được biểu diễn
dưới dạng tổng quát bằng
Hình 3: Đồ thị hình sin

a. Biên độ
hình sin Xm:

của đại lượng

Giá trị cực đại của đại lượng hình sin, nó nói lên đại lượng hình sin đó lớn hay
bé. Để phân biệt trị số tức thời, được ký hiệu bằng chữ in thường x(i,u,...). Biên độ
được ký hiệu bằng chữ in hoa Xm (Im, Um, ...)
b. Góc pha (t + x)
Là xác định chiều và trị số của đại lượng hình sin ở thời điểm t nào đó
c. Pha ban đầu
Pha ban đầu x : Xác định chiều và trị số của đại lượng hình sin ở thời điểm t
= 0. (Hình 1.30) vẽ đại lượng hình sin với pha ban đầu bằng 0.
d. Chu kỳ T, tần số f, tần số góc 
- Chu kỳ T là khoảng thời gian ngắn nhất để dòng điện lặp lại trị số và chiều
biến thiên. Từ hình 2.4 ta có T = 2. Vậy chu kỳ T là: T = 2/ (1-2)
- Tần số f là số chu kỳ của dòng điện trong một giây: f = 1/T

(1-3)

Đơn vị của tần số f là héc, ký hiệu là Hz.Tần số góc  là tốc độ
- Tần số góc  (rad/s): Là tốc độ biến thiên của góc pha trong một giây.
 = 2f (rad/s) (1-4)
Lưới điện cơng nghiệp của nước ta có tần số là f = 50 Hz.

5


Vậy chu kỳ T = 0,02s và tần số góc  = 2f = 2.50 = 100 (rad/s).

Hình 1.4a

Hình 1.4b

Hình 1.4. Đồ thị véc tơ
1.2.4. Biểu diễn các đại lượng xoay chiều bằng đờ thị vectơ
Đại lượng hình sin tổng quát X( t ) = Xm sin(t + ). Gồm 3 thơng số biên
độ Xm, tần số góc  và pha ban đầu . Các thơng số được trình bày trên (hình
Xm có độ lớn Xm, hình thành góc pha (t + ) với
1.31a) bằng véc tơ quay ⃗
trục hoành, hình chiếu véc tơ trên trục tung cho ta trị số tức thời của đại lượng
hình sin.
Véc tơ ở trên có thể biểu diễn bằng véc tơ đứng yên (tức là thời điểm t = 0) như
(hình 1.31b)
Véc tơ này chỉ có hai thơng số biên độ và pha ban đầu và được ký hiệu:

⃗
Xm = Xm  
( 1-5)
Xm chỉ rõ véc tơ tương ứng với đại lượng hình sin:
Ký hiệu ⃗
Xm có biên
X( t ) = Xm sin(t + ) và ký hiệu Xm   có nghĩa là véc tơ ⃗
độ Xm và pha ban đầu . Vậy nếu  cho trước thì đại lượng hình sin hoàn toàn
xác định khi ta biết biên độ (hay trị số hiệu dụng X) và pha ban đầu. Như vậy
đại lượng hình sin cũng có thể biểu diễn bằng đại lượng véc tơ có độ lớn bằng trị
X = X  .
số hiệu dụng X và pha ban đầu , như ⃗
1.2.5. Ý nghĩa hệ số công suất và cách nâng cao hệ số cơng suất
a. Cơng suất của dịng điện hình sin

6

Trong mạch điện xoay chiều R, L, C nối tiếp có 2 q trình năng lượng
sau:
Q trình tiêu thụ điện năng và biến đổi sang dạng năng lượng khác (tiêu tán,
khơng cịn trong mạch điện). Thơng số đặc trưng cho quá trình này là điện trở R.
Quá trình trao đổi, tích luỹ năng lượng điện từ trường trong mạch. Thơng số đặc
trưng cho quá trình này là điện cảm L và điện dung C.
Tương ứng với 2 quá trình ấy, người ta đưa ra khái niệm công suất tác
dụng P và công suất phản kháng Q.
- Công suất tác dụng P
Công suất tác dụng P là công suất điện trở R tiêu thụ, đặc trưng cho quá trình
biến đổi điện năng sang dạng năng lượng khác như nhiệt năng, quang năng, ...
P = RI2

(1-6)

Từ đồ thị vectơ ta có:
UR = RI = Ucos.
Thay vào (2-6) ta được:
P = RI2 = URI = UIcos

(1-7)

Công suất tác dụng là công suất trung bình trong một chu kỳ.
- Cơng suất phản kháng Q
Để đặc trưng cho cường độ q trình trao đổi tích luỹ năng lượng điện từ
trường, người ta đưa ra khái niệm công suất phản kháng Q.
Q = X.I2 = (XL - XC)I2
Từ đồ thị vectơ ta có:

(1-8)
UX = X.I = U.sin

Thay vào (2-8) ta được: Q = X.I2 = UXI = U.I.sin

(1-9)

Nhìn (2-8) thấy rõ cơng suất phản kháng gồm:
Cơng suất phản kháng của điện cảm QL:

QL = XLI2 (1-10)

Công suất phản kháng của điện dung QC:

QC = XCI2 (1-11)

- `Công suất biểu kiến S

7


Để đặc trưng cho khả năng của thiết bị và nguồn thực hiện 2 quá trình
năng lượng xét ở trên, người ta đưa ra khái niệm công suất biểu kiến S được
định nghĩa như sau:
S = U.I =

√ Q2+P2

(1-12)

Biểu thức của P, Q có thể viết như sau:
P = U.I.cos = S.cos

(1-13)

Q = U.I.sin = S.sin

(1-14)

P

Hình 1.5. Quan hệ giữa P và Q

Từ 2 công thức này thấy rõ, cực đại của công suất tác dụng P (khi cos = 1), cực
đại của công suất phản kháng Q (khi sin = 1) là cơng suất biểu kiến S. Vậy S
nói lên khả năng của thiết bị. Trên nhãn của máy phát điện, máy biến áp người
ta ghi công suất biểu kiến S định mức.
Quan hệ giữa P, Q, S được mơ tả bằng một tam giác vng (hình 1.5)
trong đó S là cạnh huyền, còn P và Q là 2 cạnh góc vng.
P = Scos
Q = Ssin
S=

√ Q 2 + P2

P, Q, S có cùng thứ nguyên, song để phân biệt ta cho các đơn vị khác nhau:
Đơn vị của P: W, kW, MW
Đơn vị của Q: VAr, kVAr, MVAr
Đơn vị của S: VA, kVA, MVA
b. Nâng cao hệ số công suất

8


Trong biểu thức công suất tác dụng P = UIcos, cos được coi là hệ số
công suất.
Hệ số công suất phụ thuộc vào thông số của mạch điện. Trong nhánh R, L, C nối tiếp:
cos =

R
√ R +( X L -XC )2
2

P

hoặc cos =

√ P2 +Q2

Hệ số công suất là chỉ tiêu kỹ thuật quan trọng, có ý nghĩa rất lớn về mặt kinh tế
như sau:
- Nâng cao hệ số công suất sẽ tận dụng tốt công suất nguồn (máy phát
điện, máy biến áp, ...) cung cấp cho tải. Ví dụ: một máy phát điện có cơng suất
định mức Sđm = 10000 kVA, nếu hệ số công suất của tải cos = 0,5 công suất
tác dụng của máy phát cho tải P = S đm cos = 10000 . 0,5 = 5000 kW. Nếu cos
= 0,9 thì P = 10000 . 0,9 = 9000 kW. Rõ ràng là khi cos cao máy phát ra nhiều
công suất hơn.
- Khi cần truyền tải một công suất P nhất định trên đường dây, thì dịng điện
chạy trên đường dây là:

P
I = Ucos ϕ

Nếu cos cao thì dịng điện I sẽ giảm , dẫn đến giảm tổn hao điện năng,
giảm điện áp rơi trên đường dây và có thể chọn dây dẫn tiết diện nhỏ hơn.
Các tải trong nghiệp và sinh hoạt thường có tính điện cảm (cuộn dây
động cơ điện, máy biến áp, chấn lưu, ...) nên cos thấp. Để nâng cao cos ta
thường dùng tụ điện nối song song với tải (hình 1.6a).
Khi chưa bù (chưa có nhánh tụ điện) dịng điện sẽ chạy trên đường dây
bằng I, hệ số công suất của mạch (của tải) là cos1.
⃗ ⃗ ⃗
Khi có bù (có nhánh tụ điện) dịng điện chạy trên dây là: I = I 1 + I C
Và hệ số công suất của mạch là cos.
Từ đồ thị (hình 1.6b) ta thấy: I  Il ;   1 và cos  cos1

9

Hình 1.6: Sơ đồ và đồ thị cách đấu tụ song song với tải


Như vậy hệ số cos đã được nâng cao.
Điện dung C cần thiết để nâng hệ số công suất từ cos1 lên cos được tính như sau:
Vì cơng suất tác dụng của tải không đổi nên công suất phản kháng của mạch là:
Khi chưa bù :
Q1 = P.tg1
Khi có bù bằng tụ điện (tụ điện cung cấp QC):
Q = Q1 + QC = p.tg1 + QC = P.tg
Từ đó rút ra công suất QC của tụ điện là:
QC = -P(tg1 - tg)

(1-15)

Mặt khác công suất QC của tụ điện được tính là:
QC = - UCIC = - U.U.C = - U2C

(1-16)

So sánh (2-15) và (2-16) ta tính được điện dung C của bộ tụ điện là:
C=

P
ωUU 2 (tg1 - tg)

(2-17)

2. Các đại lượng đặc trưng cho mạch điện.
2.1. Dòng điện.
Dòng điện i về trị số bằng tốc độ biến thiên của lượng điện tích q qua tiết diện
ngang Một vật dẫn: i = dq/d

Hình 1.7. Sơ đồ mạch điện
Chiều dịng điện quy ước là chiều chuyển động của điện tích dương trong
điện trường.
2.2. Điện áp.
Hiệu điện thế (hiệu thế) giữa hai điểm gọi là điện áp. Điện áp giữa hai
điểm A và B:
uAB = uA – uB
10

Chiều điện áp quy ước là chiều từ điểm có điện thế cao đến điểM có điện
thế thấp
2.3. Chiều dương dịng điện và điện áp.

Hình 1.8. Chiều đi của dịng điện
Khi giải Mạch điện, ta tùy ý vẽ chiều dòng điện và điện áp trong các
nhánh gọi là chiều dương. Kết quả tính tốn nếu có trị số dương, chiều dòng
điện (điện áp) trong nhánh ấy trùng với chiều đã vẽ, ngược lại, nếu dịng điện
(điện áp) có trị số âM, chiều của chúng ngược với chiều đã vẽ.
2.4. Công suất
Trong Mạch điện, Một nhánh, Một phần tử có thể nhận năng lượng hoặc
phát năng lượng.
p = u.i > 0 nhánh nhận năng lượng
p = u.i < 0 nhánh phát nănglượng
Đơn vị đo của công suất là W (Oát) hoặc KW
3. Định luật Ôm và các đại lượng đặc trưng.
3.1 Định luật Ơm.
Đoạn mạch điện chỉ có điện trở R; tụ điện C hoặc cuộn cảm L:
Đoạn mạch chỉ có
điện trở thuần

Đoạn mạch chỉ có
cuộn cảm

Đoạn mạch chỉ có tụ
điện

- Điện trở R
- Điện áp giữa hai
đầu đoạn mạch

biến thiên điều

- Cảm
kháng: ZL=ωL=2ΠfLL=2ΠfLfL
ZL=ωL=2ΠfLL=2ΠfLfL
- Điện áp giữa hai đầu

- Dung
kháng: Zc=1ωL=2ΠfLC=12ΠfLf
CZc=1ωL=2ΠfLC=12ΠfLfC
- Điện áp giữa hai đầu

Sơ
đồ
mạch
điện
Đặc
điểm

11


Định
luật
Ơm

hịa cùng pha với
dịng điện.

đoạn mạch biến thiên

điều hịa sớm pha hơn
dịng điện góc ΠfL2ΠfL2

I=URI=UR

I=UZLI=UZL

đoạn mạch biến thiên
điều hịa trễ pha so
với dịng điện
góc ΠfL2ΠfL2
I=UZCI=UZC

2. Dịng điện xoay chiều trong đoạn mạch RLC. Cơng suất của dịng điện
xoay chiều:

Hình 1.9. Sơ đồ mạch điện
Giả sử giữa hai đầu đoạn mạch RLC có điện áp
U0cosωL=2ΠfLtU0cosωL=2ΠfLt thì trong mạch có dịng điện xoay
chiềui=I0cos(ωL=2ΠfLt−φ)i=I0cos⁡(ωt−φ)φ)i=I0cos⁡(ωt−φ))i=I0cos(ωL=2ΠfLt−φ)i=I0cos⁡(ωt−φ)φ)i=I0cos⁡(ωt−φ)); trong đó:
I 0=

U0
;
Z

2
Z=√ R 2+( Z L + Z C )2 ; Z= R 2+(ωUL− 1 )
cωωU

√

Z gọi là tổng trở của đoạn mạch RLC.
tag φ=

Z L −Z C
(φ=φcω−φL) là góc lệch pha giữa điện áp giữa hai đầu đoạn mạch
R

với cường độ dòng điện chạy qua mạch).
3. Hiện tượng cộng hưởng trong đoạn mạch RLC nối tiếp:
Khi hiện tượng cộng hưởng xảy ra: I=Imax⇒Z=Zmin=R↔ZL–
ZC=0⇒ωL=2ΠfL2=1LC↔LCωL=2ΠfL2=1I=Imax⇒Z=Zmin=R↔ZL–
ZC=0⇒ωL=2ΠfL2=1LC↔LCωL=2ΠfL2=1
Cường độ dòng điện cực đại là: Imax=URImax=UR
Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dịng điện cùng pha.
4. Cơng suất của dịng điện xoay chiều:
P=UIcosφ)i=I0cos⁡(ωt−φ)P=UIcosφ)i=I0cos⁡(ωt−φ)
cosφ)i=I0cos⁡(ωt−φ)=R/ Z ; cosφ)i=I0cos⁡(ωt−φ)=R/Zgọi là hệ số công suất.
Cơng suất có thể tính bằng nhiều cơng thức khác nếu ta liên hệ giữa các đại
lượng trong biểu thức với các cơng thức liên quan.
3.2. Các đại lượng có trong định luật Ôm: I, R, U.
4. Giải các mạch điện xoay chiều một pha bằng định luật Ôm.
12


b. Bài tập áp dụng
Bài tập 1: Biểu diễn sức điện động hình sin sau bằng đồ thị véc tơ: e = 200
Π
√ 2 sin( + 4 )

Giải:
- Vẽ hệ trục x0y
- Lấy véc tơ ⃗E có độ dài 200 và làm với trục ox một góc
dương ngược chiều kim đồng hồ

Π
4

(450) theo chiều

y
E

200

+
/4

x

Hình 1.10. Đồ thị véc tơ

Bài tập 2: Hãy biểu diễn các dòng điện, điện áp sau bằng đồ thị véc tơ và chỉ ra
góc lệch pha giữa dòng điện và điện áp ():
i = 20 √ 2 sin(t – 100) (A)

√

u = 100 √ 2 sin(t + 400) (A)

0

y

400

-100

U

+
x

Hình 1.11. Đồ thị véc tơ
Giải:
- Vẽ hệ trục x0y
13


- Lấy véc tơ dịng điện ⃗U có độ dài 100 và làm với trục
ox một góc 400 theo chiều dương ngược chiều kim đồng hồ
- Lấy véc tơ dòng điện ⃗I có độ dài 20 và làm với trục ox
một góc -100 (ngược chiều dương)
 Góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện:
 = u - i = 400 – (- 100) = 500
Bài tập 3: Tính dịng điện i3 trong hình 1.7
Cho biết trị số tức thời i1 = 16 √ 2 sint (A)
I2 = 12 √ 2 sin(t + 900) (A)

I1

I3

A

I2

Hìnnh 1.12. Đường đi của dịng điện

Giải:
- Áp dụng định luật Kiêckhôp 1 tại nút A, ta có: i3 = i1 + i2
Ta khơng cộng trực tiếp trị số tức thời đã cho, mà biểu diễn chúng thành véc tơ:
i1 = 1600
i2 = 12900
y

+
0

3

x

Hình 1.13. Đồ thị véc tơ

⃗
Véc tơ I1  ox, có độ dài I1 = 16
⃗
Véc tơ I 2  ox ( oy), có độ dài I2 = 12
14

⃗
I3 = ⃗
I1 + ⃗
I2
- Trị số hiệu dụng của I3:
2

2
2

I3 = √ I + I =√ 16 +12 =20( A )
- Góc pha đầu của dịng điện i3 là 3, ta có:
1

2

2

12
=0 ,75
tg3 = 16
 3 = 36,870

Vậy trị số tức thời của dòng điện i3 là: i3 = 20 √ 2 sin(t + 36,870) (A)
B. Câu hỏi và bài tập thực hành
Câu 1: Trình bày khái niệm về dòng điện một chiều, xoay chiều?
Câu 2: Nêu các đại lượng đặc trưng cho mạch điện?
Câu 3: Trình bày định luật Ôm và các đại lượng đặc trưng?

Câu 4: Giải các mạch điện xoay chiều một pha bằng định luật Ơm?
Câu 5: Cho mạch điện xoay chiều như hình. Dịng hiệu dụng qua các
nhánh có giá trị lần lượt là:
IT= 30A ; I1= 18A ; I2= 15A. Xác định giá trị R và XL?

Hình 1.14. Sơ đồ mạch điện
Câu 6: Cho mạch điện xoay chiều như hình. Biết tổng cơng suất tác
dụng tiêu thụ trên các tải là 1100W. Xác định:

a. Áp hiệu dụng U cấp ngang qua hai đầu tải.
b. Dòng hiệu dụng I từ nguồn cấp đến tải.
c. Hệ số công suất của tải tổng hợp. Biết R1=3Ω, R2=10Ω , XL1=4Ω.
15


16


CHƯƠNG 2: MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU 3 PHA
Mục tiêu:
- Trình bày được khái niệm về mạch điện xoay chiều 3 pha,
- Giải thích đúng cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy phát điện một
chiều, động cơ điện một chiều.
- Rèn luyện tính tự giác, ý thức trong khi tham gia học tập.
A. Nội dung:
1. Khái niệm chung về mạch điện xoay chiều 3 pha.
1.1. Khái niệm chung.
1.1.1. Khái niệm
Mạch điện ba pha là mạch điện mà nguồn điện năng của nó gồm 3 suất điện
động hình sin cùng tần số nhưng lệch nhau một góc  nào đó. Trong thực tế thường

dùng điện năng ba pha gồm ba suất điện động hình sin cùng tần số, cùng biên độ, và
lệch nhau một góc 1200. Nguồn ba pha như vậy được gọi là nguồn ba pha đối xứng.
Mỗi mạch một pha được gọi là pha của mạch ba pha. Mạch ba pha bao gồm nguồn
điện ba pha, đường dây truyền tải và các phụ tải ba pha.
Ngày nay dòng điện xoay chiều 3 pha được sử dụng rộng rãi trong các ngành
sản xuất vì:
- Động cơ điện ba pha có cấu tạo đơn giản và đặc tính tốt hơn động cơ điện một pha.
- Truyền tải điện năng bằng mạch điện ba pha tiết kiệm được dây dẫn, giảm bớt tổn thất điện
năng và tổn thất điện áp so với truyền tải điện năng bằng dòng điện một pha.
1.1.2 Nguyên lý sản sinh ra dòng điện xoay chiều ba pha
a. Sơ đồ cấu tạo
Để tạo ra dòng điện ba pha, người ta dùng các máy phát điện xoay chiều
ba pha. Loại máy phát điện trong các nhà máy điện hiện nay là máy phát điện
đồng bộ (hình 2.1) gồm:
- Ba dây cuốn ba pha đặt trong các rãnh của lõi thép stator (phần tĩnh).
Các dây cuốn này thường ký hiệu là AX (dây cuốn pha A), BY (dây cuốn pha
B), CY (dây cuốn pha C).Các dây cuốn của các pha có cùng số vịng dây
và lệch nhau một góc 1200 trong không gian.
17


- Phần quay (còn gọi là rotor) là nam châm điện N-S.

Hình 2. 1. Cấu tạo máy phát điện
Khi quay rotor, từ trường sẽ lần lượt quét qua các dây cuốn pha A, pha B,
pha C của stator và trong dây cuốn pha stator xuất hiện sức điện động cảm ứng,
sức điện động này có dạng hình sin cùng biên độ, cùng tần số góc  và lệch pha
nhau một góc 2/3.
b. Ngun lý làm việc
Khi làm việc rơ to quay với tốc độ , từ trường rô to lần lượt quét qua dây

quấn stator làm cho mỗi dây quấn stator cảm ứng một suất điện động xoay chiều
hình sin, các suất điện động này hoàn toàn giống nhau và lệch nhau 1200 ứng với
1/3 chu kỳ.
Nếu chọn pha đầu của sức điện động e A của dây cuốn AX bằng khơng thì
biểu thức sức điện động tức thời của các pha là:
Sức điện động pha A:
eA = E

√2

sint

(2-1)

Sức điện động pha B:
eB = E

√2

sin(t - 1200)

(2-2)

Sức điện động pha C:
eC = E

√2

sin(t - 2400)

(2-3)

hoặc biểu diễn bằng số phức:
¿

E

A

= E.ej0

B

= E.e-j

.⋅¿

E¿

2π
3

18


.⋅¿

E¿

C = E.ej

2π
3

(Hình 2.2.a) vẽ đồ thị tức thời hình sin, (hình 2.2b) vẽ đồ véc tơ của suất điện
động 3 pha

Hình 2.2 Đồ

thị
a: Đồ thị tức thời hình sin; b: Đồ thị véc tơ

Cách nối đấu dây
Nếu mỗi pha của nguồn điện ba pha nối riêng rẽ với mỗi pha của tải thì
ta có hệ thống ba pha khơng liên hệ nhau (hình 2.3).

Hình 2.3.
Mỗi mạch điện như vậy gọi là một pha của mạch điện ba pha.Mạch
điện ba pha không liên hệ nhau cần 6 dây dẫn, không tiết kiệm nên thực tế không
dùng.Thường ba pha của nguồn điện nối với nhau và có đường dây ba pha nối
nguồn với tải, dẫn điện năng từ nguồn tới tải. Thơng thường dùng 2 cách nối:
Nối hình sao ký hiệu là Y và nối hình tam giác ký hiệu là 
Sức điện động, điện áp, dòng điện mỗi pha của nguồn điện (hoặc tải) gọi
là sức điện động pha ký hiệu là EP, điện áp pha ký hiệu là UP, dòng điện pha ký
hiệu là IP.
19


Dòng điện chạy trên đường dây pha từ nguồn điện đến tải gọi là dòng điện
dây ký hiệu là Id, điện áp giữa các đường dây gọi là điện áp dây ký hiệu là Ud.

Các quan hệ giữa đại lượng pha và đại lượng dây phụ thuộc vào cách nối
hình sao hay tam giác sẽ được xét kỹ ở các tiết tiếp theo.
Mạch điện ba pha đối xứng:
Nguồn điện gồm a sức điện động hình sin cùng biên độ, cùng tần số
nhưng lệch pha nhau về pha 2/3, gọi là nguồn ba pha đối xứng. Đối với nguồn
đối xứng, ta có:
eA + eB + eC  0
EA + EB + EC = 0
Tải ba pha có tổng trở phức của các pha bằng nhau ZA = ZB = ZC = Z gọi là tải ba pha
đối xứng.
Mạch điện ba pha gồm nguồn, tải và đường dây đối xứng nên gọi là mạch
điện ba pha đối xứng (còn gọi là mạch ba pha cân bằng). Nếu không thoả mãn
điều kiện đã nêu gọi là mạch ba pha không đối xứng.
Ở mạch ba pha đối xứng, các đại lượng điện áp, dòng điện của các pha
sẽ đối xứng, có trị số hiệu dụng bằng nhau và lệch pha nhau 120 0, tạo
thành các hình sao đối xứng và tổng của chúng bằng khơng.
.

.

I

A +

.

U

.

B +

I

I

.

A +

U

C

0

.

B +

U

C

0

Từ hình 3.3 ta thấy: Nối 6 dây đến 3 phụ tải nên không kinh tế, vì vậy ta
có cách nối hình sao (Y) và hình tam giác ()
1.2. Các thông số đặc trưng.
1.3. Cách nối mạch ba pha.

1.3.1 Cách dấu dây theo sơ đờ hình sao
a. Sơ đồ đấu dây
Mỗi pha của nguồn (hoặc tải) có đầu và cuối. Thường quen ký hiệu
đầu pha là A, B, C, cuối pha là X, Y, Z. Muốn nối hình sao ta nối ba điểm cuối
của pha với nhau tạo thành điểm trung tính (hình 2.4).

20