Tài liệu Thí nghiệm máy điện P1 docx

Thê nghiãûm Mạy âiãûn Trang 9
BI THÊ NGHIÃÛM SÄÚ 1
MẠY BIÃÚN ẠP BA PHA


I. MỦC ÂÊCH V U CÁƯU THÊ NGHIÃÛM:
1. Mủc âêch:
- Tçm hiãøu cáúu tảo v ngun l lm viãûc ca mạy biãún ạp 3 pha.(täø mba 3 pha).
- Xạc âënh cạc thäng säú ca mạy biãún ạp 3 pha.
- Xạc âënh mäüt vi âỉåìng âàûc tênh ca mạy biãún ạp.
2. u cáưu :
- Xem k pháưn phủ lủc âãø biãút âỉåüc cạc thiãút bë, cạch ghẹp näúi, cạc tỉì v thût ngỉỵ
måïi cáưn thiãút cho bi thê nghiãûm.
- Xem lải cạc âàûc âiãøm chênh ca mảch âiãûn 3pha.
II. TỌM TÀÕT L THUÚT
1. Ngun l lm viãûc cå bn MBA
Hçnh 1.1 v så âäư ngun l ca mba mäüt pha hai dáy qún. Dáy qún 1 cọ W
1
vng
dáy âỉåüc näúi våïi ngưn âiãûn ạp xoay chiãưu u
1
, gi l dáy qún så cáúp. Dáy qún 2 cọ W
2
vng
dáy cung cáúp âiãûn cho phủ ti Z
t
, gi l dáy qún thỉï cáúp.
Âàût âiãûn ạp xoay chiãưu u
1

vo dáy qún så, trong dáy qún så s cọ dng i
1
. Trong li
thẹp s cọ tỉì thäng Φ mọc vng våïi c hai dáy qún gi l tỉì thäng chênh, tỉì thäng chênh cm
ỉïng trong dáy qún så sââ e
1
v trong dáy qún thỉï sââ e
2
. Khi mba cọ ti, trong dáy qún
thỉï s cọ dng âiãûn i
2
âỉa ra ti våïi âiãûn ạp l u
2
.
Gi thỉí âiãûn ạp u
1
sin nãn tỉì thäng Φ cng biãún thiãn sin v cọ dảng:

tsin
m
ωΦ=Φ

Sââ cm ỉïng e
1
, e
2
sinh ra trong dáy qún så cáúp v thỉï cáúp mba l:

)90tsin(E2)90tsin(N
d

t
d
We
0
1
0
m111
−ω=−ωΦω=
Φ
−=


)90tsin(E2)90tsin(N
dt
d
We
0
2
0
m222
−ω=−ωΦω=
Φ
−=

trong âọ, E
1
, E
2
l trë säú hiãûu dủng ca sââ så cáúp v thỉï cáúp, cho båíi:
m1m1

m1
1
fN44,4fN2
2
N
E Φ=Φπ=
Φω
=

Hçnh 1-1. Så âäư ngun l ca
mba mäüt pha hai dáy qún

u
2
∼
u
1
i
1
i
2
Z
t
Φ

m2m2
m2
2
fN44,4fN2
2

N
E Φ=Φπ=
Φω
=

Tè säú biãún ạp k ca mba:
2
1
2
1
N
N
E
E
k ==

Nãúu b qua sủt ạp gáy ra do âiãûn tråí v tỉì
thäng tn ca dáy qún thç E
1
≈ U
1
v E
2
≈ U
2

k
N
N
E

E
U
U
2
1
2
1
2
1
==≈




Thê nghiãûm Mạy âiãûn Trang 10
2. Phỉång trçnh cán bàòng
Ngoi tỉì thäng chênh Φ chảy trong li thẹp, trong mba cạc stâ i
1
N
1
v i
2
N
2
cn sinh ra tỉì
thäng tn Φ
t1
v Φ
t2
. Tỉì thäng tn khäng chảy trong li thẹp m mọc vng våïi khäng gian

khäng phi váût liãûu sàõt tỉì nhỉ dáưu biãún ạp, váût liãûu cạch âiãûn ... Váût liãûu náưy cọ âäü tỉì tháøm bẹ,
do âọ tỉì thäng tn nh hån ráút nhiãưu so våïi tỉì thäng chênh v tỉì thäng tn mọc vng våïi dáy
qún sinh ra nọ. Cạc tỉì thäng tn Φ
t1
v Φ
t2
biãún thiãn theo thåìi gian nãn cng cm ỉïng trong
dáy qún så cáúp sââ tn e
t1
v thỉï cáúp sââ tn e
t2
, m trë säú tỉïc thåìi l:
dt
d
dt
d
Ne
1t1t
11t
Ψ
−=
Φ
−=
;
dt
d
dt
d
Ne
2t2t

22t
Ψ
−=
Φ
−=
.
Trong âọ: l tỉì thäng tn mọc vng våïi dáy qún så cáúp;
1t11t
N Φ=Ψ
l tỉì thäng tn mọc vng våïi dáy qún thỉï cáúp.
2t22t
N Φ=Ψ
Do tỉì thäng tn mọc vng thç tè lãû våïi dng âiãûn sinh ra nọ :
;
11t1t
iL=Ψ
22t2t
iL=Ψ
Trong âọ: L
t1
v L
t2
l âiãûn cm tn ca dáy qún så cáúp v thỉï cáúp.
Ta cọ sââ tn sau khi thãú tỉì thäng mọc vng vo:

dt
di
Le
tt
1

11
−=
;
dt
di
Le
tt
2
22
−=

Biãùu diãùn sââ tn dỉåïi dảng phỉïc säú :

11111
IjxILjE
tt
&&&
−=ω−=
;
22222
IjxILjE
tt
&&&
−=ω−=

trong âọ: x
1
= ωL
t1
l âiãûn khạng tn ca dáy qún så cáúp,

x
2
= ωL
t2
l âiãûn khạng tn ca dáy qún thỉï cáúp.
Phỉång trçnh cán bàòng âiãûn ạp dáy qún så cáúp v thỉï cáúp:

Xẹt mảch âiãûn så cáúp gäưm ngưn âiãûn ạp u
1
, sââ e
1
, âiãûn tråí dáy qún så cáúp r
1
, sââ tn
så cáúp e
t1
. Mảch âiãûn thỉï cáúp gäưm sââ e
2
, âiãûn tråí dáy qún thỉï cáúp r
2
, sââ tn thỉï cáúp e
t2
, âiãûn
ạp åí hai âáưu ca dáy qún thỉï cáúp l u
2
. Ạp dủng âënh lût Kirchhoff 2 ta cọ phỉång trçnh âiãûn
ạp så cáúp v thỉï cáúp viãút dỉåïi dảng trë säú tỉïc thåìi l:
u
1
+ e

1
+ e
t1
= r
1
i
1
; e
2
+ e
t2
= u
2
+ r
2
i
2
.
hồûc u
1
= - e
1
- e
t1
+ r
1
i
1
: u
2

= e
2
+ e
t2
- r
2
i
2
.
Biãøu diãùn dỉåïi dảng säú phỉïc v thay sââ tn vo cạc phỉång trçnh, ta cọ:

111t11
IrEEU
&&&&
+−−=
11111
IrIjxE
&&&
++−=


222t22
IrEEU
&&&&
−+=
22222
IrIjxE
&&&
−−=

Váûy phỉång trçnh âiãûn ạp så cáúp v thỉï cáúp viãút dỉåïi dảng phỉïc l:
(1-1)

11111111
IZEI)jxr(EU
&&&&&
+−=++−=
22222222
IZEI)jxr(EU
&&&&&
−=+−=
trong âọ: Z
1
= r
1
+ jx
1
l täøng tråí phỉïc ca dáy qún så cáúp.
Z
2
= r
2
+ jx
2
l täøng tråí phỉïc ca dáy qún thỉï cáúp.



Thờ nghióỷm Maùy õióỷn Trang 11
11

IZ
&
laỡ õióỷn aùp rồi trón dỏy quỏỳn sồ cỏỳp.
laỡ õióỷn aùp rồi trón dỏy quỏỳn thổù cỏỳp.
22
IZ
&
Phổồng trỗnh cỏn bũng std

ởnh luỏỷt Ohm tổỡ aùp duỷng vaỡo maỷch tổỡ (hỗnh 1.1) cho ta:
W
1
i
1
+ W
2
i
2
= R

(1-2)
Thổồỡng nón tổỡ (1-1), ta coù E
111
EIZ
&&
<<
1
U
1
. Vỏỷy tổỡ thọng cổỷc õaỷi trong loợi theùp:

1
1
m
fN44,4
U
=

õỏy U
1
= U
1õm
,tổùc laỡ U
1
khọng õọứi, vỏỷy tổỡ thọng
m
cuợng khọng õọứi. Do õoù vóỳ phaới
cuớa (1-2) khọng phuỷ thuọỹc doỡng i
1
vaỡ i
2
, nghộa laỡ khọng phuỷ thuọỹc chóỳ õọỹ laỡm vióỷc cuớa mba.
ỷc bióỷt trong chóỳ õọỹ khọng taới, doỡng i
2
= 0 vaỡ i
1
= i
0
laỡ doỡng õióỷn khọng taới sồ cỏỳp. Ta suy ra:
N

1
i
1
+ N
2
i
2
= N
1
i
0

Hay:
012211
INININ
&&&
=+
Chia hai vóỳ cho W
1
vaỡ chuyóứn vóỳ, ta coù:

)I(I)
N
N
I(II
'
20
1
2
201

&&&&&
+=+=

trong õoù:
k
I
I
'
2
2
&
&
=
laỡ doỡng õióỷn thổù cỏỳp qui õọứi vóử phờa sồ cỏỳp, coỡn k =
2
1
N
N
.
Doỡng õióỷn gọửm hai thaỡnh phỏửn, thaỡnh phỏửn doỡng õióỷn khọng õọứi duỡng õóứ taỷo ra tổỡ
thọng chờnh trong loợi theùp mba, thaỡnh phỏửn doỡng õióỷn duỡng õóứ buỡ laỷi doỡng õióỷn thổù
cỏỳp , tổùc laỡ cung cỏỳp cho taới.
1
I
&
0
I
&
2
I

&

2
I
&
Toùm laỷi mọ hỗnh toaùn cuớa mba nhổ sau:
(1.3a)
1111
IZEU
&&&
+=
(1.3b)
2222
IZEU
&&&
=
)I(II
'
201
&&&
+=
(1.3c)
3. Maỷch õióỷn thay thóỳ MBA
óứ õỷc trổng vaỡ tờnh toaùn caùc quaù trỗnh nng lổồỹng xaớy ra trong mba, ngổồỡi ta thay
maỷch õióỷn vaỡ maỷch tổỡ cuớa mba bũng mọỹt maỷch õióỷn tổồng õổồng gọửm caùc õiióỷn trồớ vaỡ õióỷn
khaùng õỷc trổng cho mba goỹi laỡ maỷch õióỷn thay thóỳ mba.
Qui õọứi caùc õaỷi lổồỹng thổù cỏỳp vóử sồ cỏỳp.
Nhỏn phổồng trỗnh (1.3b) vồùi k, ta coù:

k

I
)Zk(
k
I
)Zk(EkUk
2
t
2
2
2
2
22
&&
&&
==
ỷt : ; ;
2
'
2
EkE
&&
=
2
'
2
UkU
&&
= k/II
2
'

2
&&
=



Thờ nghióỷm Maùy õióỷn Trang 12
; ;
2
2'
2
ZkZ =
2
2'
2
rkr =
2
2'
2
xkx =
; ;
t
2'
t
ZkZ =
t
2'
t
rkr =
t

2'
t
xkx =
Phổồng trỗnh (1.3b) vióỳt laỷi thaỡnh:

'
2
'
t
'
2
'
2
'
2
'
2
IZIZEU
&&&&
==
Trong õoù: , , , , tổồng ổùng laỡ sõõ, õióỷn aùp, doỡng õióỷn, tọứng trồớ dỏy quỏỳn vaỡ
tọứng trồớ taới thổù cỏỳp qui õọứi vóử sồ cỏỳp.
'
2
E
&
'
2
U
&

'
2
I
&
'
2
Z
'
t
Z
Toùm laỷi mọ hỗnh toaùn mba sau khi qui õọứi laỡ :

1111
IZEU
&&&
+=

2
'
t
'
2
'
2
'
2
'
2
IZIZEU
&&&&

==
)I(II
'
201
&&&
+=

Maỷch õióỷn thay thóỳ cuớa mba.
Dổỷa vaỡo hóỷ phổồng trỗnh qui õọứi, ta suy ra mọỹt maỷch õióỷn tổồng ổùng goỹi laỡ maỷch õióỷn
thay thóỳ cuớa mba (hỗnh 1-2).
Sõõ laỡ õióỷn aùp rồi trón
tọứng trồớ Z
1
E
&

m
, õỷc trổng cho tổỡ thọng
chờnh vaỡ tọứn hao sừt tổỡ. Tổỡ thọng
chờnh do doỡng õióỷn khọng taới sinh ra,
do õoù ta coù thóứ vióỳt :
0m0mm1
IZI)jxr(E
&&&
=+=

x

2
r

1
r

2
x
1
Z

t
1
U
&
1
E
&
r
m
x
m
'
2
I
&

'
2
U
&

1

I
&
o
I
&
Hỗnh 1-2 Maỷch õióỷn thay thóỳ maùy bióỳn aùp
trong õoù: Z
m
= r
m
+ jx
m
laỡ tọứng trồớ tổỡ hoùa õỷc trổng cho maỷch tổỡ.
r
m
laỡ õióỷn trồớ tổỡ hoùa õỷc trổng cho tọứn hao sừt tổỡ. p
Fe
= r
m
2
0
I

x
m
laỡ õióỷn khaùng tổỡ hoùa õỷc trổng cho tổỡ thọng chờnh .
Maỷch õióỷn thay thóỳ õồn giaớn cuớa mba
Thọng thổồỡng tọứng trồớ nhaùnh tổỡ hoùa rỏỳt lồùn (Z
m
>> Z

1
vaỡ Z
2
), do õoù coù thóứ boớ qua
nhaùnh tổỡ hoùa (Z
m
= ) vaỡ thaỡnh lỏỷp laỷi sồ õọử thay thóỳ gỏửn õuùng (Hỗnh 1.3).
1
U
&
r
n
x
n
'
21
II
&&
=
'
2
U
&

Z
t
Hỗnh 1-3 Maỷch õióỷn thay thóỳ
õồn giaớn cuớa mba

Khi boớ qua tọứng trồớ nhaùnh tổỡ hoùa, ta coù:

Z
n
= Z
1
+ Z
2
= r
n
+ jx
n
(1.4)
Trong õoù: Z
n
= r
n
+ jx
n
laỡ tọứng trồớ ngừn maỷch cuớa mba;
r
n
= r
1
+ r
2
laỡ õióỷn trồớ ngừn maỷch cuớa mba; x
n
= x
1
+ x
2

laỡ õióỷn khaùng ngừn maỷch cuớa mba.
4. Chóỳ õọỹ khọng taới MBA
Chóỳ õọỹ khọng taới mba laỡ chóỳ õọỹ maỡ thổù cỏỳp hồớ maỷch (I
2
= 0), coỡn sồ cỏỳp õổồỹc cung cỏỳp
bồới mọỹt õióỷn aùp U
1
.



Thê nghiãûm Mạy âiãûn Trang 13
Phỉång trçnh v mảch âiãûn thay thãú MBA khi khäng ti.
Khi khäng ti (Hììçnh 1.4) dng âiãûn thỉï cáúp I
2
= 0, ta cọ phỉång trçnh l:

1011
ZIEU
&&&
+−=
hồûc (1.5)
00101
ZI)ZZ(IU
m
&&&
=+=
trong âọ: Z
0

= Z
1
+ Z
m
= r
0
+ jx
0
l täøng tråí khäng ca ti mba.
Thê nghiãûm khäng ti MBA
Thê nghiãûm khäng ti l âãø xạc âënh hãû säú biãún ạp k, täøn hao sàõt tỉì trong li thẹp p
Fe
, v
cạc thäng säú ca mba åí chãú âäü khäng ti.

r
1







Så âäư näúi dáy thê nghiãûm khäng ti (hçnh 1.4). Âàût âiãûn ạp U
1
= U
1âm
vo dáy qún så
cáúp, thỉï cáúp håí mảch, cạc dủng củ âo cho ta cạc säú liãûu sau: P

0
l cäng sút täøn hao khäng ti;
I
0
l dng âiãûn khäng ti; cn U
1âm


v U
20
l âiãûn ạp så cáúp v thỉï cáúp. Tỉì âọ ta tênh âỉåüc:
a) Hãû säú biãún ạp k:
20
1
U
U
=k
âm

b) Dng âiãûn khäng ti pháưn tràm :
%10%1100
I
I
%i
dm1
0
0
÷==

c) Täøn hao trong li thẹp : p

Fe
= P
0
- r
1
I
0
2
≈ P
0

d) Täøng tråí khäng ti
+ Âiãûn tråí khäng ti: r
0
= r
1
+ r
m
=
2
0
0
I
P

Do r
m
>> r
1
nãn gáưn âụng láúy bàòng: r

m
= r
0
- r
1

+ Täøng tråí khäng ti :
0
dm1
0
I
U
Z =

+ Âiãûn khạng khäng ti.
2
0
2
0m10
rzxxx −=+=

Âiãûn khạng tỉì họa x
m
>> x
1
nãn láúy gáưn âụng bàòng: x
m
= x
0

e) Hãû säú cäng sút khäng ti.:
0dm1
0
0
IU
P
cos =ϕ

x
’
2
r
’
2
x
1
V
W A
V
Hçnh 1.4 Så âäư thay thãú mba khi khäng ti v
Så âäư näúi dáy thê nghiãûm khäng ti

1
U
&

1
E
&
−

r
m
x
m
01
II
&&
=
0
I
&



Thê nghiãûm Mạy âiãûn Trang 14
5. Chãú âäü ngàõn mảch MBA
Chãú âäü ngàõn mảch mba l chãú âäü m phêa thỉï cáúp bë näúi tàõt, så cáúp âàût vo mäüt âiãûn
ạp. Trong váûn hnh, nhiãưu ngun nhán lm mạy biãún ạp bë ngàõn mảch nhỉ hai dáy dáùn phêa
thỉï cáúp cháûp vo nhau, råi xúng âáút hồûc näúi våïi nhau bàòng täøng tråí ráút nh. Âáúy l tçnh
trảng sỉû cäú.
Phỉång trçnh v mảch âiãûn thay thãú mba khi ngàõn mảch
Khi m.b.a ngàõn mảch U
2
= 0, mảch âiãûn thay thãú m.b.a v trãn hçnh 1.5. Dng âiãûn så
cáúp l dng âiãûn ngàõn mảch I
n
.
Phỉång trçnh âiãûn ạp ca mba ngàõn mảch:

nnnnnn
ZII)jxr(IU
&&&&
=+=
1
(1.6)
Thê nghiãûm ngàõn mảch.
Thê nghiãûm ngàõn mảch l âãø xạc âënh âiãûn ạp ngàõn mảch pháưn tràm U
n
%, täøn hao
âäưng âënh mỉïc P
â âm
, hãû säú cäng sút cosϕ
n
, âiãûn tråí ngàõn mảch r
n
v âiãûn khạng ngàõïn mảch x
n

ca mảch âiãûn thay thãú mba. Så âäư thê nghiãûm ngàõn mảch v trãn hçnh 1.5.
Tiãún hnh thê nghiãûm nhỉ sau: Dáy qún thỉï cáúp näúi ngàõn mảch, dáy qún så cáúp näúi våïi
ngưn qua bäü âiãưu chènh âiãûn ạp. Ta âiãưu chènh âiãûn ạp vo dáy qún så cáúp bàòng U
n
sao cho
dng âiãûn trong cạc dáy qún bàòng âënh mỉïc. Âiãûn ạp U
n
gi l âiãûn ạp ngàõn mảch. Lục âọ
cạc dủng củ âo cho ta cạc säú liãûu sau: U
n
l âiãûn ạp ngàõn mảch; P

n
l täøn hao ngàõn mảch; I
1âm

v I
2âm
l dng âiãûn så cáúp v thỉï cáúp âënh mỉïc.






a) Täøn hao ngàõn mảch
1
U
&

r
n
x
n
n
II
&&
=
1
Hçnh 1.5 Mảch âiãûn thay thãú m.b.a khi ngàõn mảch v
Så âäư thê nghiãûm ngàõn mảch

A
W
A
V
I
2âm
I
1âm
U
n
P
n
Bä
ü âiãưu
chènh
âiãûn
ạp

U
1
Lục thê nghiãûm ngàõn mảch, âiãûn ạp ngàõn mảch U
n
nh nãn tỉì thäng Φ nh, cọ thãø b qua
täøn hao sàõt tỉì. Cäng sút âo âỉåüc trong thê nghiãûm ngàõn mảch P
n
chênh l täøn hao trãn âiãûn tråí
hai dáy qún khi mba lm viãûc åí chãú âäü âënh mỉïc. Ta cọ:
P
n
= r

1
I
2
1âm
+ r
2
I
2
2âm
= r
n
I
n
2

(1.7)
b) Täøng tråí, âiãûn tråí v âiãûn khạng ngàõn mảch.
+ Täøng tråí ngàõn mảch: Z
n
=
âm1
n
I
U
(1.8)
+ Âiãûn tråí ngàõn mảch: r
n
= r
1
+ r’

2
=
2
1âm
I
P
n
(1.9)
+ Âiãûn khạng ngàõn mảch: x
n
=
22
nn
rZ −
(1.10)
Trong m.b.a thỉåìng r
1
= r’
2
v x
1
= x’
2
. Váûy âiãûn tråí v âiãûn khạng tn ca dáy qún så cáúp: