Bài giảng mạch điện 3 pha

DÀN BÀI CHI TIẾT
4.1. TỔNG QUAN VỀ NGUỒN ÁP 3 PHA CÂN BẰNG:
4.1.1. ĐỊNH NGHĨA.
4.1.2. NGUỒN ÁP 3 PHA ĐẤU Y.
KHÁI NIỆM VỀ ÁP DÂY , ÁP PHA
4.1.3. NGUỒN ÁP 3 PHA ĐẤU ∆ .
4.2. PHƯƠNG PHÁP GIẢI MẠCH 3 PHA.
4.2.1. TRƯỜNG HỢP NGUỒN Y – TẢI Y.
4.2.1.1. TRƯỜNG HỢP TỔNG QUÁT.
4.2.1.2. TRƯỜNG HỢP ĐẶC BIỆT.
4.2.2. TRƯỜNG HỢP NGUỒN Y – TẢI ∆ .
KHÁI NIỆM VỀ DÒNG DÂY VÀ DÒNG PHA
4.2.3. TRƯỜNG HỢP NGUỒN ∆ – TẢI Y.
4.2.4. TRƯỜNG HỢP NGUỒN ∆ – TẢI ∆ .

02


4.1. TỔNG QUAN VỀ NGUỒN ÁP 3 PHA CÂN BẰNG:
4.1.1. ĐỊNH NGHĨA:.
NGUỒN ÁP 3 PHA CÂN BẰNG (HAY ĐỐI XỨNG)
LÀ TẬP HỢP 3 NGUỒN ÁP XOAY CHIỀU HÌNH SIN:
 CÙNG BIÊN ĐỘ.
 CÙNG TẦN SỐ.
 LỆCH PHA THỜI GIAN TỪNG ĐƠI 120°
•

- +=
ua ( t ) Up 2 sin ( ωt )

Ua= Up∠ 0o

)
(
•
2 sin ( ωt − 240 ) U =
o

ub ( t ) Up 2 sin ωt − 120
- + =
t ) Up
=
u
(
c
- +

.

o

•

Ub= Up∠ − 120o
c

Up∠ − 240o
03

PHÂN LOẠI :
NGUỒN ÁP 3 PHA CÂN BẰNG GỒM HAI DẠNG
 THỨ TỰ THUẬN.
 THỨ TỰ NGHỊCH.

NGUỒN ÁP 3 PHA CÂN BẰNG THỨ TỰ THUẬN
ua ( t )

Up 2 sin ( ωt )

ub ( t )

Up 2 sin ωt − 120o

uc ( t )

Up
•

)
(
2 sin ( ωt − 240 )

c

o

a

Ua= Up∠ 0o

•

Ub= Up∠ − 120o
•

Uc= Up∠ − 240o

b

04


NGUỒN ÁP 3 PHA CÂN BẰNG THỨ TỰ NGHỊCH
ua ( t )

Up 2 sin ( ωt )

ub ( t )

Up 2 sin ωt + 120o

uc ( t )

Up

)
(
2 sin ( ωt + 240 )

b

o

a

•

Ua= Up∠ 0o
•

Ub= Up∠ + 120o
•

Uc= Up∠ + 240o

c

Up được gọi là Áp Pha Hiệu Dụng của mỗi Nguồn Áp
05


c

PHÂN BIỆT NGUỒN ÁP 3 PHA
THỨ TỰ THUẬN VÀ THỨ TỰ NGHỊCH
a
•

Ua= Up∠ 0o
•

b

Ub= Up∠ − 120o
•

Uc= Up∠ − 240o

Nguồn 3 pha THỨ TỰ THUẬN
b

a
•

Ua= Up∠ 0o
•

c

Ub= Up∠ + 120o
•

Uc= Up∠ + 240o

Nguồn 3 pha THỨ TỰ NGHỊCH

 Ba nguồn áp Ua, Ub, Uc

chậm pha theo thứ tự từng
đôi 120o trong hệ thống

thứ tự thuận.
 Ba nguồn áp Ua, Ub, Uc

nhanh pha theo thứ tự từng
đôi 120o trong hệ thống thứ
tự nghịch.
 Nếu chọn nguồn áp Ua

trong cả hai hệ thống thứ
tự thuận và nghịch làm
chuẩn thì hai nguồn áp Ub
và Uc trong hai hệ thống
hoán vị thứ tự với nhau. 06


4.2. NGUỒN ÁP 3 PHA ĐẤU Y
QUI TẮC KẾT NỐI:
 TẠO ĐIỂM CHUNG (TRUNG TÍNH) CHO 3 NGUỒN ÁP
 ĐIỂM CHUNG LÀ GIAO ĐIỂM 3 ĐẦU CỦA 3 NGUỒN
ÁP CÙNG TÍNH CHẤT (CĨ CÙNG DẤU).
a
a

n

- +

Ua
•

- +

Ub
•

- +

+

•

b
c

•

Uc

c

n

-

•

Ub

•

Ua

b

Uc

Hai dạng sơ đồ biểu diễn cho nguồn áp 3 pha đấu Y

07


NGUỒN ÁP 3 PHA CÂN BẰNG ĐẤU Y CÓ HAI DẠNG ÁP
 ÁP PHA
 ÁP DÂY

c

a

DÂY PHA

+

ÁP PHA LÀ ÁP CHÊNH LỆCH GIỮA MỘT TRONG 3 DÂY
PHA ĐẾN DÂY TRUNG TÍNH.

ÁP PHA

n

DÂY TRUNG TÍNH

-

ÁP PHA

b

DÂY PHA

CÁC ÁP PHA
TRONG NGUỒN ÁP 3 PHA
THỨ TỰ THUẬN

DÂY PHA

•

•

•

•

•

Ua Uan = Up∠ 0o
=
=
Ub Ubn = Up∠ − 120o

ÁP PHA
01 /

•

=
Uc Ucn = Up∠ − 240o
08


ÁP DÂY LÀ ÁP CHÊNH LỆCH GIỮA HAI TRONG 3 DÂY PHA

- +
n

- +
- +

CÁC ÁP DÂY
DÂY PHA TRONG NGUỒN ÁP 3 PHA
THỨ TỰ THUẬN

a
b
c

ÁP DÂY
DÂY PHA
ÁP DÂY

ÁP DÂY
DÂY PHA

DÂY TRUNG TÍNH

•

•

•

•

•

•

•

•

•

U=
ab Uan − Ubn
U=
bc Ubn − Ucn
U=
ca Ucn − Uan

(CHỈ SỐ ÁP DÂY ĐƯỢC ĐÁNH SỐ THEO THỨ TỰ HỐN VỊ VỊNG a,b,c)
09


QUAN HỆ GIỮA ÁP DÂY VÀ ÁP PHA TRONG SƠ ĐỒ Y:
VỚI NGUỒN ÁP 3 PHA THỨ TỰ THUẬN TA CĨ:
 ÁP DÂY HIỆU DỤNG =

3 • ÁP PHA HIỆU DỤNG.

 ÁP DÂY NHANH PHA HƠN ÁP PHA TƯƠNG ỨNG 30o
•

c

b

Uan = Up∠ 0o

•
o U ∠ 30o
=
Uab U=
p 3∠ 30
d
•
Ubn = Up∠ − 120o
•
Ubc= Up 3∠ − 90o= Ud∠ − 90o
•

Ucn = Up∠ − 240o
•
Uca= Up 3∠ − 210o= Ud∠ − 210o

Ud được gọi là Áp Dây Hiệu Dụng

10


CHÚ Ý:
Với Nguồn Áp 3 pha cân bằng, đấu Y , ta có:
 Áp Dây và Áp Pha được

Áp Pha

Áp Dây

•
Tương ứng •
U an
U ab

•
Ubn

•
Ubc

•
U cn

•
U ca

gọi là tương ứng với nhau khi
ký tự đầu tiên của các chỉ số
Áp Dây và Áp pha giống nhau,
 Trong hệ thống nguồn áp 3

pha cân bằng thứ tự thuận,
Áp Dây sớm pha hơn Áp Pha
tương ứng 30o
 Trong hệ thống nguồn áp 3
pha cân bằng thứ tự nghịch,
Áp Dây chậm pha hơn Áp Pha
tương ứng 30o
11


CHÚ Ý:
Mỗi Nguồn Áp 3 pha cân bằng, đấu Y có 3 giá trị Áp
Dây và 3 giá trị Áp Pha. Vì các giá trị này tương quan
với nhau, do đó chỉ cần biết 1 trong 6 giá trị sẽ suy ra
được 5 giá trị cịn lại.
THÍ DỤ 4.1
Cho Nguồn Áp 3 pha cân bằng, thứ tự thuận, đấu Y:
•
o
U=
an 220 ∠ 0 [V] .Suy ra các mức áp còn lại của Nguồn Áp.

GIẢI Từ tính chất thứ tự thuận, suy ra:
•

•

=
Uab 220 3 ∠ 30 o [V]

o
U=
an 220 ∠ 0 [V]

ÁP PHA

ÁP DÂY
•

U=
bn
•

•

=
Ubc 220 3 ∠ − 90 o [V]
•

220 ∠ − 120 o

o [V]

=
U
220
3
∠
−
210
ca
[V]

o
U=
cn 220 ∠ − 240 [V]

12


4.3. NGUỒN ÁP 3 PHA ĐẤU ∆
QUI TẮC KẾT NỐI:

+

 TẠO (DỰNG) CÁC ĐỈNH CHO SƠ ĐỒ TAM GIÁC.
 ĐỈNH CỦA TAM GIÁC LÀ GIAO ĐIỂM HAI ĐẦU CỦA
HAI NGUỒN ÁP KHƠNG CÙNG TÍNH CHẤT.
a
DÂY PHA
a
DÂY PHA

b

DÂY PHA

+

-

-

+
c

DÂY PHA

+

-

-

c

b

DÂY PHA

DÂY PHA

Hai dạng sơ đồ biểu diễn cho nguồn áp 3 pha đấu ∆

13


NGUỒN ÁP 3 PHA ĐẤU ∆ CHỈ CÓ DUY NHẤT ÁP DÂY
NGUỒN ÁP 3 PHA ĐẤU ∆ LÀ NGUỒN 3 PHA 3 DÂY

+

ÁP PHA NGUỒN = ÁP DÂY CẤP ĐẾN TẢI
a
DÂY PHA
CÁC ÁP DÂY
TRONG NGUỒN ÁP 3 PHA
ÁP DÂY
THỨ TỰ THUẬN
-

b

ÁP DÂY

DÂY PHA

+

+

-

-

ÁP DÂY

c

DÂY PHA

•

•

•

•

•

•

=
Ua Uab = Ud∠ 0o
=
Ub Ubc = Ud∠ − 120o
=
Uc Uca = Ud∠ − 240o

Ud được gọi là Áp Dây Hiệu Dụng nguồn cấp đến Tải và
Ud cũng chính là Áp Hiệu Dụng của mỗi Nguồn Áp

14


4.2. PHƯƠNG PHÁP GIẢI MẠCH 3 PHA:
4.2.1. MẠCH 3 PHA NGUỒN Y TẢI Y:
4.2.1.1. TRƯỜNG HỢP TỔNG QUÁT :
ĐẶC ĐIỂM:  NGUỒN ÁP 3 PHA CÂN BẰNG
 TỔNG TRỜ ĐƯỜNG DÂY KHÔNG CÂN BẰNG
 TẢI 3 PHA ĐẤU Y KHÔNG CÂN BẰNG
•

- +

Uan

n

•

- +

Ubn
•

- +

Ucn

a

ZdA

ZAN

b

ZdB

ZBN

Trung tính nguồn
n nối đến Trung Tính
Tải N bằng dây dẫn
có Tổng Trở.

c

ZdC

ZCN

ZdA ≠ ZdB ≠ ZdC ≠ ZdN

ZdN

ZAN ≠ ZBN ≠ ZCN
15


PHƯƠNG PHÁP GIẢI:

 ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN THẾ NÚT.
 CHỌN TRUNG TÍNH NGUỒN LÀM NÚT CHUẨN.
•
•
•


Uan
Ubn
Ucn


+
+
 ZdA + Z AN ZdB + ZBN ZdC + ZCN 


•


UN =

1
1
1
1 
+
+
+



+
+
+
Z
Z
Z
Z
Z
Z
Z
AN
dB
BN
dC
CN
dN 
 dA

- +
n

- +
- +

a

A

b

B

c

C

N

01 /

16


•

- +

V an

n

•

- +

Vbn
•

- +

a

ZdA

ZAN

b

ZdB

ZBN

c

ZdC

ZCN

V cn

THÍ DỤ 4.2
Cho mạch 3 pha gồm:
 Nguồn áp 3 pha cân bằng,
thứ tự thuận, đấu Y , áp pha
•

=
V an

( 220 ∠ 0 ) V
o

 Tải 3 pha không cân bằng
đấu Y, Tổng Trở mỗi pha Tải

ZdN

Z AN =( 2,4 + 3,2 j) Ω

ZBN =( 3,2 + 2,4 j) Ω

ZCN
= 3,5 Ω

 Tổng Trở đường dây không cân bằng, gồm:
Z=
0,4 Ω
dA

Z=
0,5 Ω
dB

Z=
0,4 Ω
dC

Z=
0,8 Ω

dN

Xác định Dịng hiệu dụng INn qua dây trung tính
GIẢI

Các Áp Pha Phức của nguồn
•

V bn =
•

V cn =

( 220 ∠ − 120 ) V =
( 220 ∠ − 240 ) V =
o

( −110 − 190,526 j) V

o

( −110 + 190,526 j) V

17


•

a

- +

•

- +

Vbn
•

ZAN

•

•

V an = 220 V V bn =
( −110 − 190,526 j) V
•

V an

n

ZdA

- +

b

ZdB

c

ZdC

V cn

ZdN

ZBN
ZCN

V cn =
( −110 + 190,526 j) V
Z AN =( 2,4 + 3,2 j) Ω ZBN =( 3,2 + 2,4 j) Ω

= 3,5 Ω
ZCN

Z=
0,8 Ω
dN

Z=
0,4 Ω
dA

Z=
0,5 Ω Z=
0,4 Ω

dB
dC

 Chọn n làm nút chuẩn, phương trình điện thế nút tại N là :
•
•
•


V an
Vbn
V cn


+
+
 ZdA + Z AN ZdB + ZBN ZdC + ZCN 


•


VNn =

1
1
1
1 
+
+

+


Z
Z
Z
Z
Z
Z
Z
+
+
+
AN
dB
BN
dC
CN
dN 
 dA

 Thay thế các giá trị bằng số, tìm được:
•

V Nn =

( −19,208 − 10,006 j) V =

( 21,658 ∠ − 152 484 ) V
o

18


•

- +

V an

n

•

- +

Vbn
•

- +

•

ZAN

ZdA

a

•

V an = 220 V V bn =
( −110 − 190,526 j) V
•

b

ZdB

c

ZdC

V cn

V cn =
( −110 + 190,526 j) V

ZBN

Z AN =( 2,4 + 3,2 j) Ω ZBN =( 3,2 + 2,4 j) Ω

ZCN

ZdN

•

V Nn =

= 3,5 Ω
ZCN

Z=
0,8 Ω
dN

Z=
0,4 Ω
dA

Z=
0,5 Ω Z=
0,4 Ω
dB
dC

( −19,208 − 10,006 j) V =

( 21,658 ∠ − 152 484 ) V
o

 Từ phương trình điện thế nút tại N suy ra các Dịng Dây Phức
từ nguồn cấp đến Tải:
•

•

•

•

•

•

•

V Nn − V an V Nn − V bn V Nn − V cn V Nn
+
+
+
=
0
ZdA + Z AN ZdB + ZBN ZdC + ZCN ZdN
•

I Aa

•

•

I aA =
− I Aa

•

•

V an − V Nn
=
ZdA + Z AN

19


•

- +

V an

n

•

b

- +

Vbn
•

c

- +

•
IaA

•

•

V an = 220 V V bn =
( −110 − 190,526 j) V
•

ZdB

•
IbB

ZBN

ZdC

•
IcC

V cn

ZAN

ZdA

a

ZCN

•
INn

ZdN

•

V Nn =

V cn =
( −110 + 190,526 j) V
Z AN =( 2,4 + 3,2 j) Ω ZBN =( 3,2 + 2,4 j) Ω

= 3,5 Ω
ZCN

Z=
0,8 Ω
dN

Z=
0,4 Ω
dA

Z=
0,5 Ω Z=
0,4 Ω
dB
dC

( −19,208 − 10,006 j) V =

( 21,658 ∠ − 152 484 ) V
o

 Các Dịng Dây Phức nguồn cấp đến Tải:
•

•

I aA

•
IbB

•

V an − V Nn
=
ZdA + Z AN

=
 j) A
( 38,816 − 40,788

V bn − V Nn
=
=
ZdB + ZBN

( −39,546 − 23,137 j) A =

•

•

•

•

( 56,306 ∠ − 46 419 ) A
o

(

)

45,818 ∠ − 149o669 A

V cn − V Nn
I cC =
=
56,443 ∠ 114o359 A
( −23,28 + 51,418 j) A =
ZdC + ZCN

•

(

)

20


•

- +

V an

n

•

- +

Vbn
•

- +

V cn

b
c

•
IaA

•

ZAN

ZdA

a

•

V an = 220 V V bn =
( −110 − 190,526 j) V
•

ZdB

•
IbB

ZdC

•
IcC

Z AN =( 2,4 + 3,2 j) Ω ZBN =( 3,2 + 2,4 j) Ω

ZCN
•
INn

ZdN

•

V Nn =
•

V cn =
( −110 + 190,526 j) V

ZBN

= 3,5 Ω
ZCN

Z=
0,8 Ω
dN

Z=
0,4 Ω
dA

Z=
0,5 Ω Z=
0,4 Ω
dB
dC

( −19,208 − 10,006 j) V =

( 38,816 − 40,788 j) A

I aA
=

 Dịng phức qua dây trung tính
•
INn
•
INn

•

=
I aA +
=

•
•
IbB + I cC

•
IbB
•
I cC

( 21,658 ∠ − 152 484 ) V
o

=
( −39,546 − 23,137 j) A
=
( −23,28 + 51,418 j) A

•

V Nn
=
=−
( 24,01 − 12,507 j) A
ZdN

( −24,01 − 12,507 j) A =

( 27,072 ∠ − 152 484 ) A
o

21


•

- +

V an

n

•

- +

Vbn
•

- +

V cn

a
b
c

•
IaA

•
IbB

•
IcC

ZdA

ZAN

ZdB

ZBN

ZdC

ZCN
•
INn

ZdN

•

V Nn =

Z AN =( 2,4 + 3,2 j) Ω ZBN =( 3,2 + 2,4 j) Ω

ZCN
= 3,5 Ω
•

=
I aA
•
IbB

( 38,816 − 40,788 j) A
=
( −39,546 − 23,137 j) A

•

I cC =
( −23,28 + 51,418 j) A

( −19,208 − 10,006 j) V =

( 21,658 ∠ − 152 484 ) V
o

 Các Áp Pha phức trên mỗi pha Tải
•

•

•

•

(

)

V AN =
Z AN  I aA =
225,225 ∠ 6o711 V
( 233 + 26,321 j) V =
V BN = ZBN  I aA =
•

•

V CN =
ZCN  I cC

(
)
=
( −81,48 + 179,964 j) V =
( 197,55 ∠ 114 359 ) V
( −71,019 − 168,951 j) V =

183,271∠ − 112o8 V
o

 Áp hiệu dụng cấp đến mỗi pha tải không bằng nhau.
22


c

C

→

V cn

→

V CN

→

V Nn

N

n

→

A

→

a

V AN
V an

→
V bn
→

V BN

b

B
23

4.2.1.1. TRƯỜNG HỢP ĐẶC BIỆT 1:
ĐẶC ĐIỂM:
 NGUỒN ÁP 3 PHA CÂN BẰNG
 TỔNG TRỞ ĐƯỜNG DÂY CÂN BẰNG

Z=
dA Z=
dB Z=
dC Z d

ZdN ≠ Zd

 TẢI 3 PHA ĐẤU Y CÂN BẰNG

Z=
AN Z=
BN Z=
CN Zp

- +
n

- +
- +

a

A

b

B

c

C

N

01 /

24


ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN THẾ NÚT SUY RA:
•

UN
KẾT LUẬN:

•
•


 •
1

 •  Uan + Ubn + Ucn 
 Z d + ZP  
 0

=

3
1 
+


 Zd + ZP ZdN 

 TRUNG TÍNH NGUỒN ĐẲNG THẾ VỚI TRUNG TÍNH TẢI.
 DỊNG QUA DÂY NỐI HAI TRUNG TÍNH BẰNG 0.
 TRONG MẠCH 3 PHA CÂN BẰNG KHÔNG CẦN NỒI DÂY
LIÊN LẠC GIỮA CÁC TRUNG TÍNH.
 KHI XEM CÁC TRUNG TÍNH NGUỒN VÀ TRUNG TÍNH TẢI
TRÙNG NHAU, CĨ THỂ THAY THẾ MẠCH 3 PHA CÂN
BẰNG BẰNG 3 MẠCH 1 PHA TƯƠNG ĐƯƠNG.
25