Tài liệu Biến Đổi Năng Lượng Điện Cơ - Phần 4 pdf

1Lecture 2
BÀI GIẢNG
Biến Đổi Năng Lượng Điện Cơ
TS. Hồ Phạm Huy Ánh
March 2010
/>2Lecture 2
¾ Điện áp ba pha trong lưới điện xoay chiều ba pha cân bằng thứ tự
thuận (kí hiệu a-b-c) được biểu diễn như sau:
Hệ Thống Điện Xoay Chiều Ba Pha
¾ Điện xoay chiều ba pha có hai cách mắc: ĐấuY vàĐấu Δ
Với đấu Y, 3 ngõ a’, b’, và c’ đượcchập chung cho ta đầu ra trung tính n.
()
tVv
maa
ω
cos
'
=
(
)
0
'
120cos −= tVv
mbb
ω
(
)
0
'
120cos += tVv
mcc

ω
Ba thành phần dòng i
a
, i
b
, và i
c
là ba
dòng dây đượccấptừ ba nguồn pha
tương ứng. i
n
là dòng dây trung tính.
i
a
i
n
i
b
i
c
a
b
c
n
+
−
+
−
+
−

3Lecture 2
Với đấu Δ, a’ được đấuvới b, b’ được đấuvới c. Vì v
ac’
= v
aa’
(t) + v
bb’
(t) +
v
cc’
(t) = 0, nhưđãkiểmchứng qua biểuthứclượng giác, nên c’ được đấu
với a.
i
a
i
b
i
c
a
b
c
c’
a’
b’
+
−
+
−
+
−

¾ Các đạilượng DÂY và PHA
Vì cả nguồnvàtải ba pha đềucóthể
được Đấu Y hay Đấu Δ , lưới điện xoay
chiều ba pha có tổng cộng bốn kiểu kết
nối (nguồn-tải): Y-Y; Y-Δ; Δ-Y và Δ-Δ.
•
Lưới điện xoay chiều ba pha cân bằng thứ tự thuậnY-Y:
0
0∠=
φ
VV
an
0
120−∠=
φ
VV
bn
0
120∠=
φ
VV
cn
Hệ Thống Điện Xoay Chiều Ba Pha (tt)
4Lecture 2
Với V
φ
là giá trịđiện áp pha hiệudụng giữa pha và trung tính.
Điệnápgiữa hai pha gọilàápdâyđượcxácđịnh như sau:
bnanab
VVV −=

cnbnbc
VVV −=
ancnca
VVV −=
Cụ thểđộlớncủa áp dây có thể xác định:
ab
V
(
)
φφ
VVV
ab
330cos2
0
==
an
V
bn
V
cn
V
ab
V
bc
V
ca
V
Từđó, dùng giản đồ vector, ta xác định được:
0
303 ∠=

φ
VV
ab
0
903 −∠=
φ
VV
bc
0
1503 ∠=
φ
VV
ca
Ta cũng dễ dàng chứng minh được, i
n
= 0 (ba pha cân
bằng không có dòng trung tính)
Hệ Thống Điện Xoay Chiều Ba Pha (tt)
5Lecture 2
Không mấttínhtổng quát, ta có:
• Xét tiếptrường hợplưới điện xoay chiều ba pha cân bằng đấu Y-Δ :
0
0∠=
Lab
VV
0
120−∠=
Lbc
VV
0

120∠=
Lca
VV
ab
V
bc
V
ca
V
1
I
3
I
2
I
a
I
Ba dòng pha I
1
, I
2
, và I
3
chảy qua tải ba pha đấu
Δ sẽ có góc lệch pha θ so với áp dây tương ứng
với cùng giá trị dòng pha I
φ
. Từ giản đồ vector
ta xác định được 3 dòng dây:
θ

φ
−−∠=
0
303II
a
θ
φ
−−∠=
0
1503II
b
θ
φ
−∠=
0
903II
c
¾ Như vậy đấu Y-Y cho: và , đấu Δ - Δ cho :
và
φ
VV
L
3=
φ
II
L
=
φ
VV
L

=
φ
II
L
3=
Hệ Thống Điện Xoay Chiều Ba Pha (tt)
6Lecture 2
Tính công suất mạch ba pha cân bằng
¾ Trường hợpTải ba pha đấuY cânbằng:
Giá trịđộlớn áp và dòng ba pha là như nhau. Kí hiệu áp và dòng pha là
V
φ
và I
φ
. Công suấttừng pha:
(
)
θ
φφφ
cosIVP
=
Công suấttổng ba pha:
()
(
)
θθ
φφφ
cos3cos33
LLT
IVIVPP ===

Công suấtphứctừng pha:
θ
φφφφφ
∠== IVIVS
*
Công suấtphức ba pha:
θθ
φφφ
∠=∠==
LLT
IVIVSS 333
Lưuý
θ
là góc lệch pha của dòng so vớiáp
7Lecture 2
Kếtquả tương tự cho trường hợpTải ba pha đấuYcânbằng, để xác định
công suấttừng pha và công suấttổng ba pha.
Ta thấyrằng với
Tải ba pha cân bằng, biểuthức tính công suấtphứclànhư
nhau cho cả hai kiểu đấuY vàđấu
Δ, cho cùng giá trị áp dây và dòng dây
dùng trong công thức.
Tóm lại, các bài toán giảimạch ba pha cân bằng có thểđưavề mạch 1 pha.
¾ Ex. 2.12 và 2.13: xem GT
Tính công suất mạch ba pha cân bằng (tt)
¾ Trường hợpTải ba pha đấu Δ cân bằng:
(
)
(
)

θθ
φφφ
cos3cos33
LLT
IVIVPP ===
8Lecture 2
Mạch Một Pha Tương Đương
¾ Biến đổi Δ-Y conversion
Cho tải 3 pha đấu Δ vớitổng trở pha là Z
Δ
, tảiY tương đương sẽ có tổng trở
pha là Z
Y
= Z
Δ
/3. Kếtquả này dễ dàng đượcchứng minh bằng cách dùng
định luật Ohm quen thuộc.
Như vậythayvìkhảosát
tải3 phađấu Δ, ta chuyển đổivề Mạch ba pha đấuY-Y
để dễ dàng qui về mạch tương đương một pha để giải.
¾ BT 2.14: Dựng mạch một pha tương đương cho mạch điện sau.
Ta chuyểntụ 3 pha đấu Δ về tụ 3 pha đấuY với dung kháng tương đương –
j15/3 = -j5 Ω. Mạch ba pha nay có dạng Y-Y nên dễ dàng qui về mạch tương
đương một pha để giải.
9Lecture 2
Các ví dụ và BT:
¾ Ex. 2.15: mắc song song 10 mô tơ ba pha kiểucảm ứng, hãy tìm
công suấtphản kháng Qc dùng tụ cầnbùđể cảithiệnHSCS bằng 1?
Công suấttácdụng tổng bằng 30 x 10 / 3 = 100 kW, vớiHSCS trễ PF =
0.6. Công suấtbiểukiếntổng bằng 100/0.6 kVA. Ta tính được,

Tụ ba pha đượcmắc song song vớiTải để cảithiện HSCS. Vai trò tụ bù
nhằm bù công suấtphản kháng cho tảicảm. Như vậy
công suấtphản kháng
Q
cap
mà tụ mỗi pha cầnbùlàQ
cap
= −133.33 kVAR, và như vậy công suất
phản kháng tổng ba pha cần dùng để bù sẽ bằng 3(−133.33) = −400 kVAR.
() ()
kVA j133.33100VA 8.06.0
6.0
10100
6.0cos
3
1
+=+
×
=∠=
−
jSS
φφ
10Lecture 2
¾ BT 2.16: Vẫn BT 2.15, tìm công suấtphản kháng Qc dùng tụ cầnbùđể
cảithiện HSCS bằng 0.9 trễ?
Với HSCS mớibằng 0.9 trễ, ta xác định được công suấtphảnkhángQ củatải
sau khi bù:
Từđó Qc dùng tụ cầnbùbằng −133.33 + 48.43 =
−84.9 kVAR, và như vậy công suấtphản kháng tổng ba
pha cần dùng để bù sẽ bằng

3x(−84.9) = −254.7 kVAR.
kVA j133.33100+=
φ
S
() ()
kVAR 43.4819.0110011
22
=−=−= PFPQ
new
o
l
d
n
e
w
100 kW
48.43
kVAR
133.33
kVAR
¾ BT 2.17: xem GT
Các ví dụ và BT:
11Lecture 2
Các BT được gợi ý
¾ BT 2.21: Tải ba pha 15 kVA có HSCS là 0.8 trễ mắc song
song với
Tải ba pha 36 kW có HSCS là 0.6 sớm. Cho biếtáp
dây 2000 V.
a) Xác định công suấtphứctổng và HSCS phứctổng
b) Cần dùng tụđểcấp bao nhiêu kVAR nhằm nâng HSCS là 1?

¾ Câu hỏisuyluận: Nguồnbaphacânbằng cấp điệnchotải
đấu Y có HSCS bằng 1. Công suấttảibaphasẽ là bao nhiêu
nếu chuyểntảivềđấu Δ?