Cấu tạo đồng bộ 3 pha - Chương I: Mạch điện ba pha

Ch­¬ng I : m¹ch ®iÖn ba pha I- dßng ®iÖn xoay chiÒu 1. Kh¸i niÖm : Cho mét khung d©y quay trong tõ tr­êng : * Hai c¹nh dµi cu¶ khung d©y c¾t qua ®­êng søc cña tõ tr­êng nªn c¶m øng S§§ E = 2BLVsin * NÕu khung cã n vßng d©y , S§§ c¶m øng lµ : e = n.2.B.L.V.sin * §Æt Em = n .B.L.V.  e = Em . sin = Em . sin t Trong ®ã  lµ vËn tèc gãc ; t lµ kho¶ng thêi gian quay C¸ch t¹o ra dßng ®iÖn xoay chiÒu 1 pha Cho mét nam ch©m quay ®Òu ®Ó tõ th«ng cña nã biÕn thiªn qua mét cuén d©y : Trong cuén d©y suÊt hiÖn mét S § § xoay chiÒu h×nh sin , Khi nèi hai ®Çu cuén d©y víi phô t¶i R , th× hai ®Çu cña t¶i sÏ cã mét ®iÖn ¸p xoay chiÒu U= Um.sin  hay U= Um. sin t Trong ®ã : U lµ ...  lµ ... t lµ ... Um lµ ... Dßng ®iÖn qua t¶i còng biÕn thiªn tuÇn hoµn theo hµm sè h×nh sin vµ cã trÞ sè cùc ®¹i lµ Im Tõ biÓu thøc U= Um.sin  , cã thÓ vÏ ®å thÞ cña ®iÖn ¸p U nh­ sau : Trong ®ã :  = t = 2.t T gäi lµ chu kú....(tÝnh b»ng gi©y )  lµ sè chu kú thùc hiÖn ®­îc trong 1 gi©y gäi lµ tÇn sè (tÝnh b»ng Hz ) C¸c trÞ sè hiÖu dông ®­îc ®o b»ng ®ång hå ®o ®iÖn vµ chóng ®­îc xÊc ®Þnh b»ng c¸c c«ng thøc : 2. Tæng trë cña m¹ch xoay chiÒu: a, §o¹n m¹ch thuÇn ®iÖn trë (h.1.3): §Þnh luËt «m ®­îc viÕt : Dßng ®iÖn i trong m¹ch trïng pha víi ®iÖn ¸p u. §iÖn n¨ng biÕn ®æi thµnh nhiÖt n¨ng , c«ng suÊt cña ®iÖn trë tiªu thô lµ: P = R I2 * Tõ c«ng thøc P = U.I .V× U , I ®ång pha P > 0 M¹ch thuÇn ®iÖn trë lu«n tiªu thô c«ng suÊt d­¬ng ë d¹ng nhiÖt b, §o¹n m¹ch thuÇn ®iÖn c¶m (h.1.4) Cuén d©y ®iÖn c¶m (cuén c¶m) trong m¹ch xoay chiÒu cã c¶m kh¸ng XL. C¶m kh¸ng tØ lÖ víi tÇn sè dßng ®iÖn vµ ®iÖn c¶m cña cuén d©y XL=2ƒL L ®o b»ng H (hen ri ) XL®o b»ng  («m) §èi víi ®o¹n m¹ch thuÇn ®iÖn c¶m ®Þnh luËt ¤m ®­îc viÕt: ; Nªu nhËn xÐt vÒ pha cña dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p ? Nªu nhËn xÐt vÒ c«ng suÊt tiªu thô P trong m¹ch? b, §o¹n m¹ch thuÇn ®iÖn dung (h.1.5) Tô ®iÖn trong m¹ch xoay chiÒu cã dung kh¸ng ký hiÖu lµ Xc . Dung kh¸ng tØ lÖ víi tÇn sè dßng ®iÖn vµ ®iÖn dung cña tô. C ®o b»ng F(fa ra) Xc ®o b»ng  («m) §èi víi ®o¹n m¹ch thuÇn ®iÖn c¶m ®Þnh luËt ¤m ®­îc viÕt : ; Nªu nhËn xÐt vÒ pha cña dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p ? Nªu nhËn xÐt vÒ c«ng suÊt tiªu thô P trong m¹ch? VÝ dô2 : t×m dung kh¸ng cña ®iÖn cã C =1F khi tÇn sè dßng ®iÖn lµ 50Hz . Gi¶i – TÝnh dung kh¸ng theo c«ng thøc : C =1F =10 – 6 F VÝdô 1: t×m c¶m kh¸ng cña cuén d©y cã ®iÖn c¶m L= 1mH.tÇn sè dßng ®iÖn lµ 50Hz . Gi¶i – TÝnh c¶m kh¸ng theo c«ng thøc : XL=2ƒL L =1mH=10-3H XL = 2.3,14.50.10-3 = 0.31 d, §o¹n m¹ch cã R-L-C ghÐp nèi tiÕp (h. 1.6) Tæng trë cña m¹ch R,L,C nèi tiÕp ®­îc tÝnh b»ng c«ng thøc: X=XL-XC gäi lµ c¶m kh¸ng Z,X ®o b»ng  * Khi XL>XC m¹ch cã tÝnh ®iÖn c¶m, I chËm pha h¬n u * Khi XL<XC m¹ch cã tÝnh ®iÖn dung, I nhanh pha h¬n u * Goc lÖch pha  gi÷a i vµ u ®­îc x¸c ®Þnh bëi c«ng thøc : §Þnh luËt «m cho ®o¹n m¹ch R,L,C nèi tiÕp ®­îc viÕt : VÝ dô 3: m¾c nèi tiÕp ®iÖn trë R=110  , cuén d©y cã ®iÖn c¶m L=0,318 H vµ tô C=31,8 F vµo nguån ®iÖn U=220V vµ tÇn sè f= 50 Hz X¸c ®Þnh tæng trë vµ dßng ®iÖn trong m¹ch . Gi¶i : S¬ ®ß m¹ch ®iÖn vÏ trªn h×nh 1.6 C¶m kh¸ng : XL=2f L = 100  Dung kh¸ng : = 100  Tæng trë ®­îc tÝnh b»ng c«ng thøc: = 110  Dßng ®iÖn trong m¹ch tÝnh theo ®Þnh luËt «m II .dßng ®iÖn ba pha 1. Kh¸i niÖm : §Ó t¹o ra dßng ®iÖn ba pha, ta dïng m¸y ph¸t ®iÖn ba pha gåm ba cuén d©y AX , BY, CZ . Mçi cuén lµ mét pha. S¬ ®å nguyªn lý m¸y ph¸t ®iÖn ba pha * Khi nam ch©m quay ®Òu, trong mçi cuén d©y xuÊt hiÖn mét s.®.® xoay chiÒu mét pha. S.®.® trong c¸c cuén d©y. B»ng nhau vÒ biªn ®é vµ tÇn sè, nh­ng lÖch pha v¬Ý nhau 1200 (13 chu kú). * Mçi S.®.® ®ã sinh ra trªn mçi t¶i dßng ®iÖn mét pha b»ng nhau vÒ tÇn sè , lÖch nhau 1200 gäi lµ dßng ®iÖn ba pha . * M¹ch ®iÖn ba pha gåm : pha A, pha B, pha C. 2. Nèi h×nh sao vµ tam gi¸c a. Nèi h×nh sao : * Nèi h×nh sao lµ c¸ch nèi chôm 3 ®iÓm cuèi cña ba pha (X,Y,Z) ®Ó t¹o thµnh mét ®iÓm trung tÝnh (O) ; * C¸c ®Çu A,B,C cña 3 pha nèi víi c¸c d©y dÉn ®iÖn ®Õn n¬i tiªu thô –gäi lµ c¸c d©y pha (d©y nãng ) , d©y n«i tõ ®iÓm trung tÝnh ®Õn n¬i tiªu thô gäi lµ d©y trung tÝnh (d©y nguéi) * BiÓu thøc vµ ®å thÞ cña ®iÖn ¸p xoay chiÒu ba pha : UA = Um sint a. Gi¶n ®å vÐc t¬ b. §å thÞ h×nh sin * Mèi qua hÖ gi÷a c¸c ®¹i l­îng Ud , Up , Id , Ip : Gi¶i thÝch : … Id = Ip VÝ dô : Mét nhµ m¸y ph¸t ®iÖn ba pha nèi h×nh sao cã diÖn ¸p pha 127V. T¶i lµ bãng ®Ìn 127V vµ bµn lµ 220V . Hái ph¶i dïng ®iÖn ¸p cña m¸y ph¸t nh­ thÕ nµo cho hîp lÝ ? VËy bãng ®Ìn dïng Up (nèi gi÷a d©y trung tÝnh vµ d©y pha) ; bµn lµ dïng Ud( nèi vµo hai d©y pha) b. Nèi tam gi¸c : *C¸ch nèi ®iÓm ®Çu cña pha nµy víi ®iÓm cuèi cña pha kia . H×nh 1.9. S¬ ®å phô t¶i nèi tam gi¸c * Gi¶i ThÝch c¸c ®¹i l­îng : Ud , Up , Id , Ip : …. * Mèi quan hÖ gi÷a c¸c ®¹i l­îng Ud , Up , Id , Ip : KÕt luËn : Ud = Up C¨n cø vµo ®iÖn ¸p t¶i vµ cña nguån ®Ó ng­êi ta nèi t¶i thµnh h×nh tam gi¸c hoÆc h×nh sao cho phï hîp : III. c«ng suÊt cña m¹ch xoay chiÒu 1. C«ng suÊt cña m¹ch xoay chiÒu mét pha. ( Tam gi¸c tæng trë) C«ng suÊt biÓu kiÕn : S = U . I ( gi¶i thÝch ....®¬n vÞ lµ V.A) C«ng suÊt t¸c dông P : P = U . I .cos ( gi¶i thÝch....®¬n vÞ lµ w) C«ng suÊt ph¶n kh¸ng Q : Q = U . I .sin ( gi¶i thÝch....®¬n vÞ lµ VAR) 1. C«ng suÊt cña m¹ch xoay chiÒu ba pha. Khi t¶i 3 pha ®èi xøng : VÝ dô : Ba cuén d©y gièng nhau cã R = 8 ; X l = 6  nèi h×nh tam gi¸c ®Æt vµo m¹ng ba pha ®èi xøng cã Ud=220v . TÝnh c«ng suÊt t¸c dông vµ c«ng suÊt biÓu kiÕn . GiÈi : -T¶i nèi tam gi¸c nªn ta cã : Up = Ud = 220v Tæng trë cña t¶i Cos = R/ Z = 8 / 10 = 0,8 TÝnh dßng ®iÖn : Ip =Up / Z = 220 / 10 = 22 A TÝnh c«ng suÊt : - C«ng suÊt t¸c dông : - C«ng suÊt biÓu kiÕn : S N R 