bài giảng mạch điện chương 4 ppsx

MẠCH ĐIỆN


CHƯƠNG 4

MẠCH BA PHA


§4.1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MẠCH ĐIỆN
XOAY CHIỀU BA PHA
1.Định nghĩa:
Nguồn điện xoay chiều ba pha là một hệ thống gồm 3 sức
điện động một pha có cùng biên độ, cùng tần số, nhưng lệch
pha nhau 120o hay 1/3 chu kỳ. Mạch điện ba pha gồm nguồn
điện 3 pha, đường dây truyền tải và tải 3 pha.


§ 4.2. Cách tạo ra dòng điện xoay chiều ba pha:

Để tạo ra dòng điện xoay chiều 3 pha người ta dùng
máy phát điện đồng bộ 3 pha, cấu tạo gồm:

Hình 4-2


§ 4.2. Cách tạo ra dòng điện xoay chiều ba pha:
•Phần tĩnh (stator) gồm có 3 cuộn dâyAX, BY, CZ đặt lệch
nhau 120o trong không gian, gọi là dây quấn pha A, B, C.
•Phần quay (rotor) là một nam châm điện có cực N – S.
•Khi quay, từ trường của rotor lần lượt quét qua các cuộn
dây

trên stator và cảm ứng thành các sức điện động sin cùng tần
số, cùng biên độ, lệch pha nhau 120o.
•Biểu thức tức thời của 3 sức điện động:
Pha A: eA  E. 2.Sint

ea

eb

ec

Pha B: eB  E. 2.Sin(t  23 )
Pha C: e  E. 2.Sin(t  2 )  E. 2.Sin(t  2 )
3
3
C


Chuyển sang hiệu dụng phức:
0
E&  E.e j0  E�00
A
 j 2
3  E�1200
E&  E.e
B

E&  E.e
C

j 2

3  E�1200


§ .4.3. Cách nối mạch ba pha
1. Cách nối hình sao đối xứng (Y)
Ba điểm cuối XYZ nối chung lại thành điểm trung tính O. Ba
điểm đầu A,B,C nối với dây pha để nối với tải. Dây nối điểm
trung tính O và O’ của tải gọi là dây trung tính.


§ .4.3. Cách nối mạch ba pha

Mạch ba pha đối xứng nên ZA = ZB= ZC. Điện áp trên dây
trung
tính bằng 0 và ta có mối quan hệ:

I I
d P
U  3.U
P
d


§ .4.3. Cách nối mạch ba pha
2.Cách nối tam giác đối xứng (∆) ta nối đầu pha này với cuối
pha kia Mạch ba pha đối xứng nên ZA = ZB= ZC.

U U

P
d
I  3.I
P
d


4.3 Phương pháp phân tích mạch 3 pha, tải
cân bằng (The Methode Three Phase Circuit
With Balanced Load)
- Mạch 3 pha đối xứng là mạch 3 pha có nguồn 3 pha
đối xứng và tải 3 pha đối xứng.
- Nguồn 3 pha đối xứng là nguồn 3 pha có cùng
biên độ và lệch pha 1200.
- Tải 3 pha đối xứng (cân bằng – balance) là tải trên
từng pha giống nhau.
- Tính chất mạch 3 pha đối xứng:

 pA U p
U

 pB U p  1200
Do nguồn
đối
xứng
:U

 pC U p  2400
 U

 pA Z
p
Z

 pB Z
p
Vàtải
cân
bằng
:Z

p
 ZpC Z


 pA
U
Neân
: I pA 
I p
p
Z

&
U
I&pB  pB  I p � 1200
Z&p

&
U

pC
0
&
I pC 
 I p � 240
Z&
p

 Khi phân tích mạch 3 pha đối xứng ta chỉ
cần phân tích trên 1 pha.


4.3.1 Taûi noái sao (Wye-Connected Load)
A

A

Z R  jX
p

p

O
C

Up 

p

I d I p 

O
C

B

Ud
3

B

cos 

Up
Zp

Rp
Zp

Coâng suaát 1 pha

Coâng suaát 3 pha

P1p U pI p cos R pI 2p

P 3U pI p cos 3R pI 2p

Q1p U pI p sin X pI 2p

Q 3U pI p sin 3X pI 2p

S1p U pI p ZpI 2p

S 3U pI p 3ZpI 2p  3U dI d  P 2  Q2


4.3.2 Tải nối sao có ảnh hưởng tổng trở
đường dây Zd
A

A

Up 

 d R d  jX d
Z
 p R p  jX p
Z

O
C

B
d
Z

Công suất 1 pha

C

p
Z
d
Z

Ud
3

Id  I p 

O Z
p
B

cos  

Up
Z p'

Rp
Zp

Z p'  ( Rd  R p ) 2  ( X d �X p ) 2
Công suất 3 pha

P1 p  Rp I p2

P  3Rp I p2

Q1 p  �X p I p2

Q  �3 X p I p2

S1 p  Z p I p2

S  3Z p I p2  P 2  Q 2


4.3.3 Tải nối tam giác không xét tổng
trở đường dây

U p U d

A

A
Up

C

B

Ip 
B

C
 p R p  jX p
Z

Up

Zp

I d  3I p
cos 

Rp
Zp

Công suất 1 pha

Công suất 3 pha

P1p U pI p cos R pI 2p

P 3U pI p cos 3R pI 2p

Q1p U pI p sin X pI 2p

Q 3U pI p sin 3X pI 2p

S1p U pI p ZpI 2p

S 3U pI p 3ZpI 2p  3U dI d  P 2  Q2


Khi có xét đến tổng trở đường dây pha:
Biến đổi tương đương từ  Y rồi giải tương tự
A

A

Tổng trở mỗi pha khi nối
tam giác: Z  R p  j.X p

 Biến đổi sang Y:

Z d R d  jX d
Up
C

I 
d

U

Z d

Z p

B

Z d
A

A
Z d R d  jX d

d

Rp

Xp
2
3. (R  )  ( X 
)2
d 3
d 3
I
Dòng điện pha của tải I p  d
3

C

B

Z
Rp
Xp
Z  
 j.
3
3
Y 3
Dòng điện dây của tải:

Z p

Z p

Z /p R /p  jX /p

O
C

B
Z d

C

Z /p
Z d

O Z /
p
B


4.5.Cách giải mạch ba pha không đối xứng:
Khi tải không đối xứng, Z A �Z B �ZC dòng điện và điện áp
trên các pha không đối xứng.
Tải nối hình Y, có dây trung tính tổng trở Zo:
Điện áp giữa 2 nút O và O’:
U& .Y U& .Y U& .Y
U&  A A B B C C
O'O
Y Y Y Y
A B C O

Trường hợp nguồn đối xứng thì:
U& U&p
A

o

j
120
&
&
U U p.e
B

o
U& U&p.e j 240
C


Ta có:

o
o

j
120

j
240
Y  Y .e
 Y .e
&
B
A

C
U
U p.
O'O
Y Y Y Y
A B C O
Sau khi tính được U& như trên, ta tính điện áp trên các pha
OO
'
của tải như sau:

U&'
U&'

 U& _ U&
A
A
O 'O

 U& _ U&
B
B
O 'O
U&'  U& _ U&
C
C
O 'O


Dòng điện pha:

U&'

U&'
I&  A  U&' .Y
A Z
A A
A

I&  B  U&' .Y
B Z
B B
B
U&'
I&  C  U&' .Y
C Z
C C
C
U&'
I&  O 'O  U&'
.Y
O
O 'O O
Z
O

&  I&  I&  0
I&

I
o

B
A
C


Nếu xét đến tổng trở dây dẫn, phương pháp tính toán vẫn
như
trên, nhưng lúc đó tổng trở các pha phải gồm cả tổng trở dây
Z&
dẫn d
1
1
1
Y

Y 
Y 
C Z Z
B Z Z
A Z Z
C d
B
A
d
d
&
&
U
U
U

U
&
A
&
B
I 
B
I 
I  A
I

A Z
B Z
A Z
B Z
A
A
B
B
&
U
U
&
I  C
I  C
C Z
C Z
C
C

c)Tải nối hình  không đối xứng:
Nguồn điện có điện áp dây U& U& U&
AB BC CA
U&
U
&
AB
I 
� I  AB
AB Z
AB Z
AB
AB
U&
U
I&  BC � I
 BC
BC Z
BC Z
BC
BC
U&
U
&
I  CA � I  CA
CA Z
CA Z
CA
CA

I&  I&  I&
A AB CA

I&  I&  I&
B CA BC

I

I
C
B

A

C
I

B
Hình 4.15

I&  I&  I&
C BC AB


4.6. Công suất mạch ba pha không đối xứng:
Đối với mạch ba pha không đối xứng.
Hệ thống điện ba pha là tập hợp ba mạch điện một pha, nên
công suất chung của hệ thống là tổng công suất của các pha.
Công suất tác dụng của mỗi pha:

PA = UA.IA. cos

A
PB = UB.IB. cos
B
PC = UC.IC.. cos
C

Trong đó: UA, UB, UC là các điện áp pha.
IA, IB, IC là dòng điện các pha.
A, B, C là góc lệch pha giữa dòng điện và điện áp mỗi pha.


- Công suất tác dụng của ba
pha.
P3pha = PA + PB + PC
cos +UB.IB. cosB +UC.IC.cosC
= UA.IA. A
- Công suất phản kháng ba pha.
Q3 pha = QA + QB + QC
= UA.IA.Sin  + UB.IB.Sin B + UC.IC.Sin 
C
A
- Công suất biểu kiến ba pha.
S3 pha =

P2
 Q2
3 pha 3 pha

CHÚC CÁC EM HỌC TốT