Xem mẫu
- Chương IV. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU 3 PHA
4.1 Khái niệm chung về mạch điện xoay chiều 3 pha
4. 2 Quan hệ giữa các đại lượng dây và pha trong mạch
3 pha đối xứng
4.3 Công suất mạch xoay chiều 3 pha
4.4. Cách giải mạch 3 pha
4.1 Khái niệm chung về mạch xoay chiều 3 pha
1. Phương pháp tạo nguồn 3 pha : Máy phát đồng bộ
2. Biểu diễn nguồn 3 pha:
a. Dạng tức thời :
e eA eB eC
1
eA = 2Esin ω t 0.5
120o 240o 360o
eB = 2Esin(ωt −120 ) o
0
t
eC = 2Esin(ωt − 240o )
-0.5
-1
0 1 2 3 4 5 6
- r
b. Dạng số phức : c. Dạng véc tơ : EC
•
r
E A = Ee j0 o 120o
EA
•
− j120 o
E B = Ee
• •
− j2 4 0 o
E C = Ee hoặc E C = E e + j1 2 0
o
r
Với nguồn 3 pha đối xứng : EB
e A + e B + eC =
r r r nguồn tải
EA + EB + EC = 0
• • • Y Y
EA + EB + EC =
Y ∆
3. Cách nối: Sao (Y) và tam giác (∆ - D) ∆ ∆
4. Mạch 3 pha đối xứng Nguồn đ/x ∆ Y
Tải đ/x
Đường dây đ/x
5. Các đại lượng dây và pha
IA
UAB Tải
Nguồn IB UCA
(nối Y - ∆) (nối Y - ∆)
UBC IC
• Dòng điện dây Id (IA, IB, IC)
• Điện áp dây Ud (UAB, UBC, UCA)
phụ thuộc
• Dòng điện pha Ip cách nối
• Điện áp pha Up
4
- 4. 2 Quan hệ giữa các đại lượng dây và pha trong mạch 3 pha
đối xứng
IA
UA ZA UAB
1. M¹ch nèi sao EA UCA
O O’
UB
Uo’o ZC
UAB
ZB
EC EB IB UC
UBC IC
• • • • • •
•
E A YA + E B YB + E C YC Y(E A + E B + E C )
U O'O = = = 0
YA + YB + YC 3Y
• •
Vì ZA = ZB = ZC = Z UA = EA
• •
1 UB = EB
YA = YB = YC = Y = •
UC = EC
•
5
Z
ur ur ur ur
Ur AB = Ur A − UrB ur UCA
U BC = U B − U C UC
ur
30O
r r r ur UA
U CA = U C − U A
UBC
ur ur
UB
Trong mạch nối Y: UAB
+ Trị hiệu dụng : U d = 3U f
•
Id = Ip
U B = Ue j0
o
Ví dụ:
+ Góc pha : •
U A = U e j120
o
r ur
•
U AB vượt trước U A góc 30o
U C = U e − j120
o
r ur •
j150o
U BC vượt trước U B góc 30o U AB = 3 U e
r ur •
U CA vượt trước UC góc 30o U BC = 3 U e j30o
•
U CA = 3 U e − j90 6
o
- 2. M¹ch nèi tam gi¸c A IA A
ICA IAB
E AB ZCA
ECA UCA ZAB
UAB
UAB
ZBC
B
IB C B
IBC
EBC
UBC IC
Vòng AABB
ur ur
U AB = E AB r r r
r r I A = I AB − ICA
r r r
U BC = E BC Tại A, B, C : I B = I BC − I AB
ur ur r r r
U CA = E CA IC = ICA − I BC
7
r r r
I A = I AB − I CA ur
r r r r
I B = I BC − I AB UCA ICA ϕ
r r r
I C = I CA − I BC r r
ur
IC IA
VÒ trÞ hiÖu dông : UAB
r
IBC r
IAB
r
Ud = Up ur IB
UBC
I d = 3I p
r r
I A chËm sau I AB góc 30o
r r
Về góc pha : I B chËm sau I BC góc 30o
r r
IC chËm sau ICA góc 30o
8
- • •
− j90 o
Ví dụ: IC = 17,3e j0o
I AB = 10 e
• •
− j120o
I A = 17,3 e I BC = 10e j150o
•
•
I B = 17,3e j120o
ICA = 10e j30o
4.3 C«ng suÊt trong m¹ch ®iÖn xoay chiÒu 3 pha
1. C«ng suÊt t¸c dông :
PA, PB, PC P = PA + PB+ PC
Khi t¶i ®èi xøng : P = 3Pp = 3Up Ip cosϕp = 3RIp2
T¶i nèi Y : Up =
Ud
Ip = Id P= 3U d I d cos ϕ p
3
Khi t¶i nèi ∆ : U p = U d
I
Ip = d P = 3U d Id cos ϕ p
3
9
Đo công suất mạch 3 pha : Pp
a. 1 Oát kế : ∗
∗ W
Đối xứng: P = 3 Pp
Không đối xứng: P = PA + PB + PC
b. 2 Oát kế : ∗
∗ W1
Tải 3 pha
P = P1 ± P 2
(đối xứng hoặc
không, nối Y hoặc
W2 W2 ∆)
W1 ∗
∗
+ −
cùng chiều ngược chiều 10
- 2. C«ng suÊt ph¶n kh¸ng:
QA , QB, QC Q = QA + QB+ QC
Khi tải đối xứng : Q = 3Qp = 3UpIpsinϕp = 3XIp2
T¶i nèi Y hay ∆: Q = 3 U d I d s in ϕ p
3. C«ng suÊt biÓu kiÕn (toµn phÇn):
S = P2 + Q2 = 3U dId
11
EA Zd Z Zt
4.4. Gi¶i m¹ch 3 pha IA
1. T¶i nèi Y EB IB
a. Đối xứng: O’
O Ud
Nguồn đối xứng: IC
• • •
EA + EB + EC = 0 EC
IN
Tải đối xứng:
ZA = ZB = ZC = Zt Uo’o
Đường dây đối xứng: ZdA = ZdB = ZdC = Zd
Thay Zd nối tiếp Zt bằng Z = Zd + Zt •
• j( −ϕ−120o )
• U A Ue j0o
IB = I e
Do o’o = 0 IA = = jϕ
= Ie j( −ϕ) •
I C = Ie j( − ϕ + 1 2 0
o
Z Ze )
Chú ý: 1. UA = U = Up = Ud/ 3
2. IA + IB + IC = IN = 0 Có thể bỏ dây trung tính
12
- ur
b. Kh«ng ®èi xøng: EA UA ZA
• • •
IA
Nguån ĐX : E A + E B + E C = 0
EB IB ZB
Tải không ĐX : ZA ≠ ZB ≠ ZC O O’
• • • IC ZC
• E A YA + E B YB + E C YC
U O 'O =
YA + YB + YC + YN EC ZN
IN
* Bỏ qua tổng trở dây trung tính
•
ZN = 0 YN = U O 'O = 0 Uo’o
• • • • • •
UA = EA , UB = EB , UC = EC Điện áp pha đối xứng
Tính dòng điện trong từng pha riêng biệt
• • •
• • • • • • •
UA UB UC I N = I A + I B + IC ≠ 0
IA = IB = IC =
ZA ZB ZC •
I N = I N e jψ N 13
• • •
• E A Y A + E B Y B + E C YC
* Khi ZN 0 U O 'O = ≠ 0
YA + Y B + YC + Y N
• ur
U o 'o = U o e Jψ O EA UA
IA ZA
• • •
U A = E A − U O'O
• • • EB IB ZB
U B = E B − U O'O Kh«ng O O’
• • • §X ZC
U C = E C − U O'O IC
ur EC ZN
UC IN
ur
EC
ur O’ ur Uo’o
U O'O UA
ψo
O ur
EA
ur
ur UB
EB Kết luận: Điện áp pha không đối xứng
14
- • • •
• • UB • UC
UA IB = IC =
IA = ZC
ZA ZB
EA ZA
IA UA
EB IB UB ZB
O’
Ví dụ : Cho mạch hình bên O Ud IC UC ZC
EC
Nguồn đối xứng: Ud = 220 V k IN
Tải không đối xứng : ZA = 20 Ω; Z B = j 20 Ω ; ZC = -j 20 Ω
T×m dßng ®iÖn IA, IB, IC , IN khi k ®ãng (có dây trung tính, ZN = 0)
vµ k më (không có dây trung tính)
15
Khi k đóng : UO’O = 0 EA IA UA ZA
• o EB
• UA 127e j0 IB UB ZB
IA = = j0o
= 6,35e A
j0o
O’
ZA 20e O EC
•
Ud IC UC ZC
U B 127e − j120
o
•
− j210o
IB = = = 6,35e A
ZB j20 k IN
•
• j120o
U C = 127e
= 6,35e j210 A r r r r
o
IC =
ZC -j20 I N = IA + IB + IC = ?
r
IB
1500 Đồ thị véc tơ IN = 0,73.6,35 = 4,64 A
300
r r r r •
IA Số phức : I N = 4, 64 e j180 = −4, 64 A
o
IB + IC IN
r 1500
IC 16
- EA IA ZA
b. Khi k mở : U OO' ≠ 0 UA
•
EB ZB
IB UB
I N = 4, 64e = −4, 64 A
o
j180
O’
O EC ZC
• • • IC UC
• E A YA + E B YB + E C YC
U O'O =
YA + YB + YC
k
1 1
YA = = = 0, 05S
ZA 20
1 1 Y = YA + YB + YC = 0,05 S
YB = = = − j0, 05S
ZB j20
1 1 • −4, 64
YC = = = j0, 05S U O 'O = = −92,8 V
ZC − j20 0, 05
17
•
U O ' O = −92,8 V
• • • •
U A = E A − U O'O = 127 + 92,8 ≈ 220 V U A ≈ 220e V J 0o
• • •
U B = E B − U O 'O = 127e− J120 + 92,8 = − 63,5 − j110 + 92,8
o
•
= 29, 3 − j110 V U B = 113, 8e − J 75 5 ' V
o
• • •
= 127eJ120 + 92,8
o
U C = E C − U O'O = −63,5 + j110 + 92,8
•
= 2 9, 3 + j1 1 0 V U C = 113, 8e J 75 o 5 '
V
ur ur
UC EC dòng điện trong các nhánh
•
ur • UA
UA IA = = 11A
ZA
O’ ur ur •
• UB
U O'O O EA IB = = 5, 69 ∠ − 165 0 5 ' A
ur ur Z• B
UB EB • UC
IC = = 5, 69 ∠165 0 5 ' A 18
ZC
- 2. T¶i nèi ∆ A
Zd IA
a. Đối xứng: ICA IAB
Ud Zd
IB ZCA ZAB
B
Zd IC
C
ZBC IBC
• Tải đối xứng: ZAB = ZBC = ZCA = Zt
• Đường dây đối xứng : ZdA = ZdB = ZdC = Zd
•
* Không kể Zd Zd = 0
I A = 3I p e j( −ϕ−30 )
o
•
• j0o
U AB Ud e •
I AB = = •
j( −ϕ−120 ) I B = 3I p e j( −ϕ−150 )
o
Zt e jϕ I BC = I p e
o
Zt
= I p e j( −ϕ) •
•
IC = 3I p e j( −ϕ+90 )
o
j( −ϕ+120 )
ICA = I p e
o
19
Zd IA Z tY
* Khi kể Zd
Ud ICA IAB
Zd IB
Zd ≠ 0 Zt Zt
Zd IC
Zt IBC
•
thay Zd + ZtY = Z IA = Id e j( −ϕ )
• I d j( −ϕ+ 30o )
•
I AB = e
j( −ϕ−120o ) 3
IB = Id e
•
• I d j( −ϕ−90o )
IC = Id e j( −ϕ+120 )
o
I BC = e
3
• I d j( −ϕ+150o )
ICA = e
3 20
- b. Không đối xứng : IA
A
* Không kể Zd ICA IAB
Ud
IB ZCA ZAB
B
IC
C
ZBC IBC
• Tải không đối xứng ZAB ≠ ZBC ≠ ZCA
• Điện áp pha đối xứng
• •
• • • • •
U AB U BC
I AB = I BC = I A = I AB − I C A
Z ZBC • • •
•
• AB I B = I BC − I AB KĐX
U CA
I CA = KĐX • • •
ZCA I C = I C A − I BC
• • • • • •
I AB + I BC + I C A ≠ 0 IA + IB + IC = 0 21
Zd IA Z tYA
* Khi kể Zd ICA
Ud IAB
Zd IB
Zd ≠ 0 ZCA ZAB
Zd IC
Thay thế : Zd + ZtYA = ZA ZBC IBC
Zd + ZtYB = ZB
Zd + ZtYC = ZC
Giải mạch không đối xứng, nối Y, không có dây trung tính
• • •
• Tính U A , U B , U C • • •
• • • • • •
U AB U BC U CA
• Tính I A , I B , IC I AB = I BC = ICA =
• • • ZAB ZBC ZCA
• Tính U AB , U BC , U CA
22
- I2 Zd
I3
Ví dụ 2: I Ud
Cho mạch 3 pha
đ/x như hình bên
I1 Z2
Z1
Biết:
Z1 = 12 + j16
Tìm: - Dòng điện : I1, I2 , I3, I
Z2 = 18 – j24 Ω
- P, Q, S và cosϕ toàn mạch
Zd = 2 + j2 r r r
- Vẽ đồ thị véc tơ của I A , I B , I C
ur ur ur
Ud = 380 V từ U A , U B , U C
23
I2 Zd Z 2Y
Z1 = 12 + j16 I3
I Ud
Z2 = 18 – j24 Ω
Zd = 2 + j2
Ud = 380 V I1 Z2
Giải
Z1
1.Tìm dòng điện : I1, I2 , I3, I
Uf Uf
I1 = I2 =
Z1 Zd2Y
Tải 2: I2 =
Chuyển Z2 về Y : Z2Y = I2
I3 =
3
Thay : Zd2Y = Zd + Z2Y = 24
- I2 Zd Z 2Y
Z1 = 12 + j16 I3
I Ud
Z2 = 18 – j24 Ω
Zd = 2 + j2
Ud = 380 V I1 Z2
Z1
2. Tìm P, Q, S và cosϕ toàn mạch
P = 3(R1I12 + R d 2Y I 2 2 ) =
Q = 3(X1I12 − X d 2Y I 2 2 ) =
P
S= P +Q =
2 2
cos ϕ = =
S
S
I= = 25
3U d
r r r ur ur ur
3. Vẽ đồ thị véc tơ của I A , I B , I C dựa vào U A , U B , U C
ur
VÌ Q = - 2904 VAr < 0 UC
r
mang t/c điện dung IC r
IA
ur
dòng vượt trước áp 1 góc ? - 11O 28 ’
UA
r
cosϕ = 0,98 IB
ur
UB
ϕ = -11o 28’
26
nguon tai.lieu . vn
