1. KỸ THUẬT ĐIỆN CHƯƠNG IV MẠCH ĐIỆN BA PHA
  2. CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA I. Khái niệm chung Điện năng sử dụng trong công nghiệp dưới dạng dòng điện sin ba pha vì những lý do sau: - Động cơ điện ba pha có cấu tạo đơn giản và đặc tính tốt hơn động cơ một pha - Truyền tải điện năng bằng mạch điện ba pha tiết kiệm được dây dẫn hơn việc truyền tải điện năng bằng dòng điện một pha. Mạch điện ba pha bao gồm nguồn điện ba pha, đường dây truyền tải và các phụ tải ba pha.
  3. CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Nguồn điện ba pha Để tạo ra nguồn điện ba pha, ta dùng máy phát điện đồng bộ ba pha có cấu tạo gồm: Phần tĩnh (Stato) gồm có lõi thép xẻ rãnh, trong các rãnh đặt ba dây quấn AX, BY, CZ có cùng số vòng dây và lệch nhau một góc 120o trong không gian. Mỗi dây quấn được gọi là một pha. Dây quấn AX gọi là pha A, dây quấn BY gọi là pha B, dây quấn CZ gọi là pha C. Phần quay (Rôto) là nam châm điện N-S
  4. CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Nguyên lý làm việc: Khi quay rôto, từ trường sẽ lần lượt quét các dây cuốn stato, và cảm ứng vào trong dây cuốn stato các sức điện động sin cùng biên độ, tần số và lệch nhau một góc 120o Nếu chọn pha đầu của sức điện động eA của dây quấn AX bằng không, thì biểu thức tức thời sức điện động ba pha: eA  2E sin t eB  2E sin(t  120 o ) eC  2E sin(t  240 o )  2E sin(t  120 o )
  5. CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Dưới dạng phức  E A  E.e j0  E B  E.e j120  E C  E.e j120 Nguồn điện gồm ba sức điện động sin cùng biên độ, cùng tần số, lệch nhau về pha 120o gọi là nguồn ba pha đối xứng e A  e B  eC  0    E A  E B  EC  0
  6. CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Nếu các dây quấn AX, BY, CZ của nguồn điện nối riêng rẽ với các tải có tổng trở ZA, ZB, ZC ta có mạch ba pha gồm ba mạch một pha không liên hệ. Mỗi mạch điện gọi là một pha của mạch điện ba pha Sức điện động, điện áp, dòng điện mỗi pha của nguồn (tải) gọi là sức điện động pha Ep; điện áp pha Up; dòng điện pha Ip Ký hiệu đầu pha là A, B, C cuối pha là X, Y, Z Các pha tải có tổng trở phức ZA= ZB= ZC gọi là tải đối xứng
  7. CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Mạch điện ba pha gồm nguồn, tải và đường dây đối xứng gọi là mạch điện ba pha đối xứng. Nếu không thoả mãn điều kiện đã nêu gọi là mạch ba pha không đối xứng Mạch ba pha không liên hệ ít dùng, vì cần tới 6 dây dẫn không kinh tế. Trong thực tế các pha của nguồn được nối liền với nhau, các pha của tải cũng được nối với nhau và có đường dây ba pha nối giữa nguồn với tải, dẫn điện năng từ nguồn điện đến tải. Dòng điện chạy trên đường dây pha từ nguồn đến tải gọi là dòng điện dây Id, điện áp giữa các đường dây pha ấy gọi là điện áp dây Ud. Thông thường dùng 2 cách nối: Nối hình sao (Y) Nối hình tam giác ()
  8. CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA II. Cách nối mạch điện ba pha 1. Cách nối hình sao (Y) a. Cách nối Muốn nối hình sao ta nối ba điểm cuối của pha với nhau tạo thành điểm trung tính. Đối với nguồn, ba điểm cuối X, Y, Z nối với nhau thành điểm trung tính O của nguồn. Đối với tải, ba điểm cuối X’, Y’, Z’ nối với nhau tạo thành trung tính của tải O’.
  9. CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA b) Quan hệ giữa đại lượng dây và pha - Dòng điện: Id  I p - Điện áp Quan hệ giữa điện áp dây UAB , UBC , UCA với điện áp pha UA, UB, UC như sau:    U AB  U A  U B    U BC  U B  UC    UCA  UC  U A
  10. CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Từ đồ thị véctơ điện áp ta thấy: Về trị số: Ud  3U p Về góc pha: Các điện áp dây UAB, UBC, UCA, lệch pha nhau góc 120o Điện áp dây (UAB) vượt trước điện áp pha tương ứng (UA) một góc 300
  11. CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA 1. Cách nối hình tam giác (Δ) a. Cách nối Muốn nối hình tam giác ta lấy đầu pha này nối với cuối pha kia. Ví dụ: A nối với Z; B nối với X; C nối với Y .
  12. CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA b) Quan hệ giữa đại lượng dây và pha - Điện áp Ud  U p - Dòng điện: Quan hệ giữa dòng điện IA, IB, IC dây với dòng điện pha IAB , IBC , ICA như sau:    I A  IAB  ICA    I B  IBC  IAB    IC  ICA  IBC
  13. CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Từ đồ thị véctơ điện áp ta thấy: Về trị số: Id  3I p Về góc pha: Các dòng điện dây IA, IB, IC, lệch pha nhau góc 120o Dòng điện dây (IA) chậm sau dòng điện pha tương ứng (IAB) một góc 300
  14. CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA III. Công suất mạch điện ba pha 1. Công suất tác dụng P Công suất tác dụng P của mạch ba pha bằng tổng công suất tác dụng của các pha. Gọi PA, PB, PC tương ứng là công suất tác dụng của pha A, B, C P  PA  PB  PC P  UA IA cosA  UBIB cosB  UCIC cosC Mạch ba pha đối xứng: U A  U B  UC  U p I A  I B  IC  I p cosA  cosB  cosC  cos
  15. CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA P  3Up Ip cos P  3I 2p R p Thay đại lượng pha bằng đại lượng dây: - Cách nối sao: Id  Ip ; Ud  3U p - Cách nối tam giác: Id  3Ip ; Ud  U p Công suất tác dụng ba pha viết theo đại lượng dây P  3Ud Id cos
  16. CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA 2. Công suất phản kháng Q Công suất phản kháng Q của mạch ba pha bằng tổng công suất phản kháng của các pha. Gọi QA, QB, QC là công suất phản kháng của pha A, B, C Q  Q A  Q B  QC Q  UA IA sin A  UBIB sin B  UCIC sin C Mạch ba pha đối xứng: U A  U B  UC  U p I A  I B  IC  I p sin A  sin B  sin C  sin 
  17. CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Q  3Up Ip sin  Q  3I2p X p Thay đại lượng pha bằng đại lượng dây: - Cách nối sao: Id  Ip ; Ud  3U p - Cách nối tam giác: Id  3Ip ; Ud  U p Công suất phản kháng ba pha viết theo đại lượng dây Q  3Ud Id sin 
  18. CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA 3. Công suất toàn phần S Công suất toàn phần S của mạch ba pha S  P 2  Q2 Mạch ba pha đối xứng S  3U p Ip S  3Ud Id
  19. CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA IV. Cách giải mạch điện ba pha đối xứng 1. Mạch ba pha đối xứng tổng quát Đối với mạch điện ba pha đối xứng, dòng điện, điện áp các pha có trị số bằng nhau và lệch pha nhau một góc 120o. Vì vậy khi giải mạch ba pha đối xứng, ta tách ra một pha để tính. Khi tách riêng một pha → mạch điện một pha thông thường với điện áp của mạch là Up. Thông số tính được cho một pha (dòng, áp) → suy ra các pha còn lại với góc lệch tương ứng là -120o và 120o. Công suất ba pha bằng 3 lần công suất một pha hoặc theo biểu thức công suất mạch điện ba pha.
  20. CHƯƠNG IV : MẠCH ĐIỆN BA PHA Tính được cho pha A, suy ra pha B và pha C   I B  I  120 I A  I  IC  I  120 Trong trường hợp các tải vừa nối sao, vừa nối tam giác, ta áp dụng phép biến đổi tương đương tam giác ↔ sao, đưa tải nối tam giác về sao, sau đó tách ra một pha để tính