Giáo trình kỹ thuật mạch điện- Chương 4: Mạch điện ba pha pot

GIÁO TRÌNH
KỸ THUẬT MẠCH ĐIỆN

Chương 4: Mạch điện ba pha











Ch ng 4ươ
M ch đi n ba phaạ ệ
§ 4-1. Khái ni m chung ệ
§ 4-2. Đ c đi m c a m ch 3 pha đ i x ngặ ể ủ ạ ố ứ
§ 4-3. Cách phân tích m ch 3 phaạ
§ 4-4. Công su t trong m ch 3 pha ấ ạ

Ch ng 4ươ
M ch đi n ba phaạ ệ

§ 4-1. Khái ni m chung ệ
§ 4-2. Đ c đi m c a m ch 3 pha đ i x ngặ ể ủ ạ ố ứ
§ 4-3. Cách phân tích m ch 3 phaạ
§ 4-4. Công su t trong m ch 3 pha ấ ạ

Ch ng 4ươ
M ch đi n ba phaạ ệ
§ 4-1. Khái ni m chung ệ
1. Đ nh nghĩa ị
2. Cách t o ra h s c đi n đ ng ba pha ạ ệ ứ ệ ộ
3. Cách n i ngu n và t i ố ồ ả
4. Đ nh nghĩa pha ị
5. Các l ng dây và pha ượ
6. M ch 3 pha đ i x ng ạ ố ứ
Đ u ch ngầ ươ

Ch ng 4ươ
M ch đi n ba phaạ ệ
§ 4-1. Khái ni m chung ệ
1. Đ nh nghĩa ị
2. Cách t o ra h s c đi n đ ng ba pha ạ ệ ứ ệ ộ
3. Cách n i ngu n và t i ố ồ ả
4. Đ nh nghĩa pha ị
5. Các l ng dây và pha ượ
6. M ch 3 pha đ i x ng ạ ố ứ
Đ u ch ngầ ươ

1. Đ nh nghĩa ị
M ch đi n ba pha là m ch đi n có ngu n tác đ ng là h th ng s c ạ ệ ạ ệ ồ ộ ệ ố ứ
đi n đ ng ba pha.ệ ộ

Trong th c t h th ng s c đi n đ ng ba pha là 3 s c đi n đ ng ự ế ệ ố ứ ệ ộ ứ ệ ộ
có cùng t n s , cùng đ l n, m i s c đi n đ ng l ch pha nhau m t góc ầ ố ộ ớ ỗ ứ ệ ộ ệ ộ
120
0
(g i là h th ng s c đi n đ ng ba pha đ i x ng).ọ ệ ố ứ ệ ộ ố ứ
Ch ng 4ươ M ch đi n ba phaạ ệ
Đ u ch ngầ ươ

2. Cách t o ra h s c đi n đ ng ba pha ạ ệ ứ ệ ộ
Trong th c t đ t o ra h th ng s c đi n đ ng ba pha ng i ta ự ế ể ạ ệ ố ứ ệ ộ ườ
dùng máy phát đi n đ ng b 3 pha đ i x ng. ệ ồ ộ ố ứ
C u t o c a máy: g m 2 ph n chính ấ ạ ủ ồ ầ
là ph n tĩnh và ph n đ ng. Hình 4-1 v ầ ầ ộ ẽ
m t c t ngang c a máy phát. ặ ắ ủ
N
S
Hình 4-1
A
n
X
B
Y
C
Z
•
•
•
•
•
+

+
+
+
+
Stato
Rôto
+ Ph n tĩnh (còn g i là stato): Là m t hình tr tròn r ng g n trên thân ầ ọ ộ ụ ỗ ắ
máy, trong có rãnh đ đ t dây qu n. Trong các rãnh đ t 3 dây qu n gi ng ể ặ ấ ặ ấ ố
h t nhau: AX, BY, CZ, m i dây qu n đ t l ch nhau m t góc 120ệ ỗ ấ ặ ệ ộ
0
.
+ Ph n quay (còn g i là rôto): Là m t nam châm đi n, đ c t hoá ầ ọ ộ ệ ượ ừ
b ng ngu n đi n m t chi u bên ngoài, nó đ c đ t trong stato và có th ằ ồ ệ ộ ề ượ ặ ể
quay quanh tr c.ụ
Ch ng 4ươ M ch đi n ba phaạ ệ
Đ u ch ngầ ươ

2. Cách t o ra h s c đi n đ ng ba pha ạ ệ ứ ệ ộ
Gi a stato và rôto có m t kho ng cách nh . Khi làm vi c rôto đ c ữ ộ ả ỏ ệ ượ
đ ng c s c p kéo quay v i t c đ không đ i ộ ơ ơ ấ ớ ố ộ ổ ω (ho c n), t tr ng c a ặ ừ ườ ủ
rôto quét qua các thanh d n phía stato, t o nên trong đó các s c đi n đ ng ẫ ạ ứ ệ ộ
c m ng xoay chi u hình sin. Các s c đi n đ ng này hoàn toàn gi ng ả ứ ề ứ ệ ộ ố
nhau và l ch nhau m t góc 120ệ ộ
0
ng v i th i gian 1/3 chu kỳ g i là h ứ ớ ờ ọ ệ
th ng s c đi n đ ng ba pha đ i x ng). ố ứ ệ ộ ố ứ
N u gi thi t góc pha đ u c a s c đi n đ ng trong dây qu n AX ế ả ế ầ ủ ứ ệ ộ ấ
b ng 0, ta có bi u th c các s c đi n đ ng đó: ằ ể ứ ứ ệ ộ
Ch ng 4ươ M ch đi n ba phaạ ệ
Đ u ch ngầ ươ

2. Cách t o ra h s c đi n đ ng ba pha ạ ệ ứ ệ ộ
Đ th t c th i và véc t nh hình 4-2 và hình 4-3ồ ị ứ ờ ơ ư
( )
( )
( )
ο
ο
ο
+ω=
−ω=
−ω=
ω=
120tsin2E
240tsin2Ee
120tsin2Ee
tsin2Ee
C
B
A
)1.4(
120EE
120EE
0EE
C
B
A








∠=
−∠=
∠=
⇔
ο
ο
ο



e
0
t
e
A
e
C
e
B
Hình 4-2
120
0
ωt
+1
j
120

0
Hình 4-3
N u m i dây qu n stato n i v i m t t i ta s đ c m t m ch 3 pha ế ỗ ấ ố ớ ộ ả ẽ ượ ộ ạ
6 dây, gi a các pha không liên h v i nhau. Trong th c t không dùng ữ ệ ớ ự ế
cách này vì không kinh t .ế
Ch ng 4ươ M ch đi n ba phaạ ệ
Đ u ch ngầ ươ

3. Cách n i ngu n và t i ố ồ ả
+ N i ngu n: Ngu n có th n i sao Y, ho c n i tam giác (ố ồ ồ ể ố ặ ố ∆):
- N i sao: Là n i ba đi m cu i X, Y, Z ch m thành m t đi m chung-ố ố ể ố ụ ộ ể
g i là đi m trung tính 0, ba đ u còn l i A, B, C n i đ n t i, hình 4-4. ọ ể ầ ạ ố ế ả
N u t đi m trung tính có dây n i ra - đ c g i là n i sao không (Yế ừ ể ố ượ ọ ố
0
),
dây n i ra g i là dây trung tính.ố ọ A
B
C
0
eA
eB
eC
Đ n t iế ả
Đ n t iế ả
Đ n t iế ả
Hình 4-4
Ch ng 4ươ M ch đi n ba phaạ ệ
Đ u ch ngầ ươ

3. Cách n i ngu n và t i ố ồ ả

- N i tam giác: Đem 3 dây qu n AX, BY, CZ n i v i nhau thành m t ố ấ ố ớ ộ
vòng khép kín, t i các ch n i n i đ n t i, hình 4-5 ạ ỗ ố ố ế ả
Đ n t iế ả
Đ n t iế ả
Đ n t iế ả
Hình 4-5
A
B
C
eA
eB
eC
+ N i t i: T i có th n i sao ho c n i ố ả ả ể ố ặ ố
tam giác tùy theo yêu c u c a t i.ầ ủ ả
Vi c n i ngu n và t i là đ c l p nhau.ệ ố ồ ả ộ ậ
Dây pha
T i n i Yả ố
0
T i n i Yả ố
T i n i ả ố
∆
Dây trung tính
A
B
C
0
eA
eB
eC
Hình 4-6

Đ ng dâyườ
Ch ng 4ươ M ch đi n ba phaạ ệ
Đ u ch ngầ ươ

4. Đ nh nghĩa pha ị
Ta th y m i b ph n (ngu n, đ ng dây, t i ) c a m ch 3 pha đ u ấ ỗ ộ ậ ồ ườ ả ủ ạ ề
g m 3 ph n h p l i, m i ph n đ c g i là m t pha, 3 pha đ t tên là pha: ồ ầ ợ ạ ỗ ầ ượ ọ ộ ặ
A, B, C.
5. Các l ng dây và pha ượ
+ Dòng đi n dây, đi n áp dây: Dòng đi n ch y trên dây d n t ngu n ệ ệ ệ ạ ẫ ừ ồ
đ n t i g i là dòng đi n dây, đi n áp gi a các đây có dòng đi n dây g i ế ả ọ ệ ệ ữ ệ ọ
là đi n áp dây, ký hi u: Id, Ud.ệ ệ
+ Dòng đi n pha, đi n áp pha: Dòng đ ên ch y trong các pha, đi n áp ệ ệ ị ạ ệ
trên các pha c a ngu n và t i g i là dòng đi n pha, đi n áp pha, ký hi u: ủ ồ ả ọ ệ ệ ệ
If

, Uf.
Ch ng 4ươ M ch đi n ba phaạ ệ
Đ u ch ngầ ươ

6. M ch 3 pha đ i x ng ạ ố ứ
Là m ch 3 pha có ngu n đ i x ng, t i đ i x ng ( ZA = ZBạ ồ ố ứ ả ố ứ = ZC

) và
đ ng dây đ i x ng (có t ng tr các pha đ ng dây và hoàn c nh các pha ườ ố ứ ổ ở ườ ả
đ ng dây nh nhau). ườ ư
M ch 3 pha không đ m b o m t trong 3 y u t trên là m ch 3 pha ạ ả ả ộ ế ố ạ
không đ i x ng. ố ứ
*Trong th c t ngu n 3 pha th ng n i sao không (Yự ế ồ ườ ố
0

) – M ch 3 pha ạ
4 dây, h th ng này kinh t , l i cung c p đ c nhi u c p đi n áp.ệ ố ế ạ ấ ượ ề ấ ệ
Ch ng 4ươ M ch đi n ba phaạ ệ
Đ u ch ngầ ươ

§ 4-2. Đ c đi m c a m ch 3 pha đ i x ngặ ể ủ ạ ố ứ
1- M ch 3 pha đ i x ng n i sao ạ ố ứ ố
2. M ch 3 pha đ i x ng n i tam giác ạ ố ứ ố
+ Các đi m trung tính c a ngu n và t i (n u có) đ ng th v i nhauể ủ ồ ả ế ẳ ế ớ
+ Các h th ng dòng đi n, đi n áp trên m i b ph n c a m ch đ u ệ ố ệ ệ ọ ộ ậ ủ ạ ề
đ i x ng.ố ứ
Ch ng 4ươ M ch đi n ba phaạ ệ
Đ u ch ngầ ươ

§ 4-2. Đ c đi m c a m ch 3 pha đ i x ngặ ể ủ ạ ố ứ
1- M ch 3 pha đ i x ng n i sao ạ ố ứ ố
2. M ch 3 pha đ i x ng n i tam giác ạ ố ứ ố
+ Các đi m trung tính c a ngu n và t i (n u có) đ ng th v i nhauể ủ ồ ả ế ẳ ế ớ
+ Các h th ng dòng đi n, đi n áp trên m i b ph n c a m ch đ u ệ ố ệ ệ ọ ộ ậ ủ ạ ề
đ i x ng.ố ứ
Ch ng 4ươ M ch đi n ba phaạ ệ
Đ u ch ngầ ươ

1. M ch 3 pha đ i x ng n i sao ạ ố ứ ố
Xét m ch 3 pha đ i x ng nh hình 4-7aạ ố ứ ư
A
B
C
0
Hình 4-7a

A
’
B
’
C
’
0
’
Z
A
Z
B
Z
C
dA
II

=
B
I

C
I

A
E

C
E


B
E

AB
U

CA
U

BC
U

A
U

B
U

C
U

pha
I

- H th ng đi n áp dây:ệ ố ệ
CABCAB
U,U,U

- H th ng dòng đi n dây: ệ ố ệ
CBA

I,I,I

- H th ng đi n áp pha ngu n và t i: ệ ố ệ ồ ả
CBACBA
U,U,U,E,E,E

Ch ng 4ươ M ch đi n ba phaạ ệ
Đ u ch ngầ ươ

1- M ch 3 pha đ i x ng n i sao ạ ố ứ ố
- Tính đi n áp gi a hai đi m trung tính c a t i và ngu n (gi thi t ệ ữ ể ủ ả ồ ả ế
):
(4.3)
V y 2 đi m trung tính c a ngu n và t i đ ng th v i nhau.ậ ể ủ ồ ả ẳ ế ớ
0
3
EEE
YYY
YEYEYE
U
CBA
CBA
CCBBAA
000
=
++
=
++
+/+
=ϕ=

′′



0
0
=ϕ

- H th ng áp pha t i: Vi t ph ng trình theo lu t Kirhof 2 cho các ệ ố ả ế ươ ậ
vòng:
C00CC
B00BB
A00AA
UUUE
UUUE
UUUE



=+=
=+=
=+=
′
′
′
(4.4)
Ta th y đi n áp pha trên t i b ng đi n áp pha ngu n t ng ng và h ấ ệ ả ằ ệ ồ ươ ứ ệ
th ng đi n áp pha trên t i đ i x ng. ố ệ ả ố ứ
Ch ng 4ươ M ch đi n ba phaạ ệ
Đ u ch ngầ ươ

1. M ch 3 pha đ i x ng n i sao ạ ố ứ ố
- Xét quan h gi a đi n áp dây và đi n áp pha: Ta cóệ ữ ệ ệ
(4.5)
ACCA
CBBC
BAAB
UUU
UUU
UUU



−=
−=
−=
Đ th véc t c a đi n áp dây và pha v trên ồ ị ơ ủ ệ ẽ
hình 4-7b
Hình 4-7b
+1
0
H
B
C
j
CA
U

AB
U


BC
U

AA
UE

=
BB
UE

=
CC
UE

=
A
+ V tr s : ề ị ố
ff
d
U3
2
3
U230OA.2AH2UAB
cos.
=====
°
fd
U3U
=⇒

+ V tr s : ề ị ố
+ V pha: T đ th véc t ta còn th y đi n áp dây v t tr c áp pha ề ừ ồ ị ơ ấ ệ ượ ướ
t ng ng m t góc 30ươ ứ ộ
0
Ch ng 4ươ M ch đi n ba phaạ ệ
Đ u ch ngầ ươ

1. M ch 3 pha đ i x ng n i sao ạ ố ứ ố
T đó có quan h : ừ ệ
Từ sơ đồ mạch ta thấy dòng điện dây bằng dòng điện pha tương
ứng:







=
=
=
ο
ο
ο
30j
CCA
30j
BBC
30j
AAB

e.U3U
e.U3U
e.U3U



(4.8)
fd
II

=
(4.9)
Ch ng 4ươ M ch đi n ba phaạ ệ
Đ u ch ngầ ươ

2. M ch 3 pha n i tam giác ạ ố
Xét m ch 3 pha n i tam giác nh hình 4-8a ạ ố ư
Từ sơ đồ mạch ta thấy điện dây bằngđiện áp pha tương ứng:
Ch ng 4ươ M ch đi n ba phaạ ệ
Hình 4-8a
A
B
C
Z
AB
A
’
C
’
Z

BC
Z
CA
B
’
dA
II

=
B
I

C
I

AB
U

CA
U

BC
U

C
E

A
E


B
E

f
U

CA
I

AB
I

BC
I

fd
UU

=
Đ u ch ngầ ươ

2. M ch 3 pha n i tam giác ạ ố
Theo K
1
tại các nút:
Ch ng 4ươ M ch đi n ba phaạ ệ
)12.4(
III
III
III

BCCAC
ABBCB
CAABA





−=
−=
−=



+ Về trị số: Tương tự như ở mạch hình Y ta
có
fd
I3I
=
+ Về góc pha: Dòng đi n dây ch m sau dòng đi n pha t ng ngm t góc ệ ậ ệ ươ ứ ộ
30
0
)144(
e.I3I
e.I3I
e.I3I
30j
CAC
30j
BCB

30j
ABA
−







=
=
=
⇒
ο
ο
ο



- Xét quan h gi a dòng đi n dây và dòng đi n pha: (Ta có đ th véc ệ ữ ệ ệ ồ ị
t hình 4-8b):ơ
Hình 4-
8b
+1
0
j
AB
I


BC
I

CA
I

A
I

B
I

C
I

Đ u ch ngầ ươ

Ch ng 4ươ
M ch đi n ba phaạ ệ
§ 4-3. Cách phân tích m ch 3 pha ạ
1. M ch 3 pha đ i x ng ạ ố ứ
2. M ch 3 pha không đ i x ng ạ ố ứ
Đ u ch ngầ ươ

Ch ng 4ươ
M ch đi n ba phaạ ệ
§ 4-3. Cách phân tích m ch 3 pha ạ
1. M ch 3 pha đ i x ng ạ ố ứ
2. M ch 3 pha không đ i x ng ạ ố ứ
Đ u ch ngầ ươ

1. M ch 3 pha đ i x ng ạ ố ứ
Từ đó ta thấy muốn phân tích mạch 3 pha, không cần phân tích
cả 3 pha cùng một lúc mà tìm cách đưa về bài toán một pha giản
tiện hơn.
Ch ng 4ươ M ch đi n ba phaạ ệ
T đ c đi m th 2 c a m ch m ch 3 pha đ i x ng ta th y: n u bi t ừ ặ ể ứ ủ ạ ạ ố ứ ấ ế ế
dòng đi n ho c đi n áp trên m t pha nào đó ta có th suy ra ngay dòng ệ ặ ệ ộ ể
đi n, đi n áp trên 2 pha còn l i mà không c n ph i tính toán. Gi gi bi t ệ ệ ạ ầ ả ả ử ế
dòng đi n pha A c a b ph n th k là:ệ ủ ộ ậ ứ ho c ta ặ
có th suy ra ngay dòng đi n trên b ph n th k 2 pha B và C còn l i: ể ệ ộ ậ ứ ở ạ
tsin2Ii
kkA
ω=
°
∠=
0II
kkA

( )
( )
°
°
+ω=
−ω=
120tsin2Ii
120tsin2Ii
kkC
kkB
ho cặ

°
°
+∠=
−∠=
120II
120II
kkC
kkB


Đ u ch ngầ ươ

1. M ch 3 pha đ i x ng ạ ố ứ
Ch ng 4ươ M ch đi n ba phaạ ệ
+ V i m ch 3 pha n i sao (Y): do các đi m trung tính c a ngu n và ớ ạ ố ể ủ ồ
t i đ ng th v i nhau nên ta có th n i t t chúng l i v i nhau. Nh ng ả ẳ ế ớ ể ố ắ ạ ớ ư
làm nh v y là ta đã tách h 3 pha đ i x ng thành t ng pha riêng r ư ậ ệ ố ứ ừ ẽ
không nh h ng l n nhau n a. V y khi phân tích m ch 3 pha đ i x ng ả ưở ẫ ữ ậ ạ ố ứ
n i hình sao, ta ch c n tách s đ pha A đ xét dòng đi n, đi n áp, ố ỉ ầ ơ ồ ể ệ ệ
công su t. Sau đó s suy ra các l ng 2 pha còn l i. ấ ẽ ượ ở ạ
+ V i m ch 3 pha n i hình tam giác: Ta bi n đ i v hình sao t ng ớ ạ ố ế ổ ề ươ
t ng, r i tách s đ pha A nh tr ng h p n i sao. ươ ồ ơ ồ ư ườ ợ ố
Đ u ch ngầ ươ