Mạch điện xoay chiều ba pha – Phép cộng, trừ: c1 c2 (a1 a2) j(b1 2) – 123docz.net

– Phép cộng, trừ: c1 c2 (a1 a2) j(b1 2)

2. Mạch điện xoay chiều ba pha

Mục tiêu:

– Trình bày được khái niệm dòng điện xoay chiều 3 pha.

– Trình bày được các kiểu đấu dây mạch điện 3 pha, quan hệ giữa điện áp pha,
điện áp dây, cường độ dòng điện pha, cường độ dòng điện dây.

– Nêu đúng công thức tính công suất 3 pha.

– Tính toán đúng các giá trị điện áp dây, điện áp pha, cường độ dòng điện dây,
cường độ dòng điện pha trong mạch điện xoay chiều 3 pha.

Nội dung:

2.1. Khái niệm dòng điện xoay chiều ba pha

Mạch điện ba pha bao gồm nguồn điện ba pha, đường dây truyền tải và các
phụ tải ba pha. Để tạo ra nguồn điện ba pha, ta dùng máy phát điện đồng bộ ba
pha (hình 3.12).

Hình 3.12: Cấu tạo cơ bản của máy phát điện đồng bộ 3 pha.

I R1 X1

I1 I2

X2

X3

Cấu tạo của máy phát điện đồng bộ 3 pha gồm:

– Phần tĩnh (còn gọi là stato) gồm lõi thép có xẻ rãnh, trong các rãnh đặt

ba bộ dây quấn AX, BY, CZ có cùng số vòng dây và lệch nhau một góc 2 /3

trong không gian. Mỗi bộ dây quấn được gọi là một pha. Bộ dây quấn AX gọi là
pha A, BY gọi là pha B, CZ là pha C.

– Phần quay (còn gọi là rôto) là nam châm điện N – S (hình 3.12).

Nguyên lý làm việc như sau: Khi quay rôto, từ trường sẽ lần lượt quét các dây
quấn stato làm sinh ra trên các bộ dây quấn stato các sức điện động sin cùng
biên độ, cùng tần số và lệch nhau một góc 2 /3. Nếu chọn góc pha ban đầu của
sức điện động eA(t) của dây quấn AX bằng không thì biểu thức tức thời hoặc
dạng phức sức điện động ba pha khi nguồn 3 pha cung cấp thứ tự thuận là:

Tương ứng với việc biểu diễn bằng đồ thị dạng sóng (đồ thị thời gian) và đồ thị
véc tơ như ở hình 3.13.

Hình 3.13: Đồ thị thời gian và đồ thị véc tơ của nguồn xoay chiều 3 pha.
Nguồn xoay chiều 3 pha biểu diễn ở trên được gọi là nguồn xoay chiều 3 pha
cân bằng (hay 3 pha đối xứng). Trên thực tế, nguồn xoay chiều 3 pha luôn là
nguồn xoay chiều 3 pha cân bằng; nếu phụ tải trên cả 3 pha của mạch điện xoay
chiều 3 pha lại bằng nhau (tổng trở pha bằng nhau ZA = ZB = ZC) và đường dây
truyền tải đối xứng thì mạch điện đó được gọi là mạch điện 3 pha cân bằng (hay
3 pha đối xứng).

2.2. Các đại lượng trong mạch điện ba pha
2.2.1. Đại lượng pha

1. Điện áp pha: Là điện áp đặt trên mỗi cuộn dây pha của nguồn hoặc trên
hai đầu mỗi pha của tải. Điện áp pha được ký hiệu up(t).

2. Dòng điện pha: Là dòng điện chạy qua mỗi cuộn dây pha của nguồn
hoặc qua tải của một pha. Dòng điện pha được ký hiệu ip(t).

2.2.2. Đại lượng dây

1. Điện áp dây: Là điện áp đặt trên hai đầu hai cuộn dây pha của nguồn
hoặc trên hai đầu pha của hai pha tải. Hay có thể nói một cách khác: Điện áp dây
là điện áp đặt trên hai dây pha nối giữa nguồn và tải. Điện áp dây được ký hiệu
ud(t).

2. Dòng điện dây: Là dòng điện chạy trên dây dẫn nối giữa nguồn và tải.
Dòng điện dây được ký hiệu id(t).

2.3.Đấu dây mạch điện xoay chiều ba pha

2.3.1. Nối riêng rẽ tải từng pha với nguồn tạo thành mạng 6 dây như ở hình 3.14.

Hình 3.14: Mạng 3 pha 6 dây.
2.3.2. Đấu dây hình sao (Y)

1. Cách nối

– Mỗi pha nguồn (tải) có:
+ Đầu pha là A,B,C
+ Cuối pha là X, Y, Z

– Giữ nguyên 3 điểm đầu pha, nối 3 điểm cuối pha tạo thành điểm trung tính O.

– Nối các điểm đầu của pha nguồn với tải, nối điểm trung tính nguồn với tải(như
trên hình 3.15).

Hình 3.15: Mạng 3 pha 4 dây.
2. Các quan hệ giữa các đại lượng dây và pha

– Điện áp dây là điện áp giữa các dây pha với nhau Ud, điện áp pha là điện áp
trong một pha Up.

– Dòng điện pha Ip là dòng chảy trong mỗi pha của nguồn (tải), dòng điện dây Id

là dòng chạy trong các dây dẫn nối giữa tải vớinguồn.

Mối quan hệ giữa các đại lượng dây và pha được thể hiện bằng đồ thị véc tơ như
trên hình 3.16.

Hình 3.16: Đồ thị véc tơ mạng 3 pha 4 dây.
-Dựa vào hình vẽ ta có Id = Ip; Ud = Up

– Điện áp dây cũng lần lượt lệch pha nhau một góc 1200 và vượt trước điện áp
pha tương ứng một góc 300.

– Tải đối xứng có IA + IB + IC = IO = 0 A, do đó có thể bỏ dây trung tính như trên
hình 3.17.

Hình 3.17: Mạng 3 pha 4 dây không trung tính (3 dây).
2.3.3. Đấu dây hình tam giác ( )

1. Cách nối

– Nối lần lượt đầu pha này nối với cuối pha kế tiếp: A với Z, B với X, C (như
trên hình 3.18) với Y hoặc A với Y, B với Z, C với X.

-Không có dây trung tính.

2. Quan hệ giữa các đại lượng dây và pha

Ta biểu diễn dòng điện các pha bằng đồ thị véc tơ (hình 3.19).

Hình 3.19: Đồ thị véc tơ mạng 3 pha 3 dây.

Từ sơ đồ đấu nối mạch điện 3 pha 3 dây và đồ thị véc tơ của mạch điện 3 pha
nguồn – tảiđấu ta có: Ud = Up; Id = Ip

– Dòng điện dây cũng lần lượt lệch nhau một góc 1200

và chậm sau dòng điện

pha tương ứng một góc 300.

2.3.4. Công suất trong mạng ba pha cân bằng

Công suất của mạng ba pha bằng tổng công suất của các pha cộng lại. Trong
mạng 3 pha cân bằng, vì tải và nguồn các pha giống như nhau nên có thể tính
công suất toàn mạng 3 pha cân bằng là 3 lần công suất tương ứng của một pha.

1. Công suất tácdụng P

– P = PA + PB + PC = 3PA = 3PB = 3PC = 3PP

Với PP = UP.IP.cosj – Là công suất tiêu thụcủamột pha.
Do vậy, trong mạng 3 pha đối xứng:

P = 3.UP.IP.cosj
P = 3R P.I 2
P =
cosj =
Ud.Id. cosj
Rp
2. Công suất phản kháng Q
Q = QA + QB + QC = 3QA = 3QB = 3QC = 3QP

Với QP = UP.IP.sinj – Là công suất phản kháng củamột pha.
Do vậy, trong mạng 3 pha đối xứng:

Q = 3.UP.IP.sinj
Q = 3X P.I 2

Q = Ud.Id. sinj

3. Công suất biểu kiến S

S = SA+SB+SC = 3SA = 3SB = 3SC = 3SP

Với SP = UP.IP – Là công suất biểu kiến của một pha.
Do vậy, trong mạng 3 pha đối xứng:

S = 3.UP.IP
S = Ud.Id

R X

2.4. Giải mạch điện ba pha

2.4.1. Phương pháp giải mạng ba pha đối xứng
1. Khi tải nối sao

Bài 1:

Một nguồn điện điện ba pha nối sao, Upn=120V cung cấp cho tải nối sao có

dây trung tính, tải có điện trở pha Rp=180 . Tính Ud, Id, Ip, Io, P của mạch ba
pha.

Bài 2:

Một nguồn điện ba pha đối xứng sao cung cấp cho tải ba pha đối xứng đấu
hình tam giác. Biết dòng điện pha của nguồn Ipn=17,32A, điện trở mỗi pha của
tải Rp=38 . Tính điện áp pha và công suất Pcủa nguồn cung cấp cho tải ba pha.

Bài 3:

Một tải ba pha đối xứng đấu hình tam giác, biết Rp=15 , Xp=6 đấu vào
mạng điện ba pha Ud=380V. Tính Id, Ip, P, Q của tải.

Bài 4:

Một động cơ điện ba pha đấu sao, đấu vào mạng ba pha Ud=380V. Biết dòng
điện dây Id=26,81A, hệ số công suất

cơ, công suất điện động cơ tiêu thụ.

Bài 5:

cosj 0,85 . Tính dòng điện pha của động

Một động cơ điện đấu hình sao, làm việc với mạng điện có Ud=380V, độngcơ
tiêu thụ công suất 20kW, cosj 0,885 . Tính công suất phản kháng của động cơ
tiêu thụ, dòng điện dây Idvà dòng điện pha của động cơ.