Bài giảng Mạch điện ba pha

Chương I : mạch điện ba pha I- dòng điện xoay chiều 1. Khái niệm : Cho một khung dây quay trong từ trường : * Hai cạnh dài cuả khung dây cắt qua đường sức của từ trường nên cảm ứng SĐĐ E = 2BLVsin * Nếu khung có n vòng dây , SĐĐ cảm ứng là : e = n.2.B.L.V.sin * Đặt Em = n .B.L.V.  e = Em . sin = Em . sin t Trong đó  là vận tốc góc ; t là khoảng thời gian quay Cách tạo ra dòng điện xoay chiều 1 pha Cho một nam châm quay đều để từ thông của nó biến thiên qua một cuộn dây : Trong cuộn dây suất hiện một S Đ Đ xoay chiều hình sin , Khi nối hai đầu cuộn dây với phụ tải R , thì hai đầu của tải sẽ có một điện áp xoay chiều U= Um.sin  hay U= Um. sin t Trong đó : U là ...  là ... t là ... Um là ... Dòng điện qua tải cũng biến thiên tuần hoàn theo hàm số hình sin và có trị số cực đại là Im Từ biểu thức U= Um.sin  , có thể vẽ đồ thị của điện áp U như sau : Trong đó :  = t = 2.t T gọi là chu kỳ....(tính bằng giây )  là số chu kỳ thực hiện được trong 1 giây gọi là tần số (tính bằng Hz ) Các trị số hiệu dụng được đo bằng đồng hồ đo điện và chúng được xấc định bằng các công thức : 2. Tổng trở của mạch xoay chiều: a, Đoạn mạch thuần điện trở (h.1.3): Định luật ôm được viết : Dòng điện i trong mạch trùng pha với điện áp u. Điện năng biến đổi thành nhiệt năng , công suất của điện trở tiêu thụ là: P = R I2 * Từ công thức P = U.I .Vì U , I đồng pha P > 0 Mạch thuần điện trở luôn tiêu thụ công suất dương ở dạng nhiệt b, Đoạn mạch thuần điện cảm (h.1.4) Cuộn dây điện cảm (cuộn cảm) trong mạch xoay chiều có cảm kháng XL. Cảm kháng tỉ lệ với tần số dòng điện và điện cảm của cuộn dây XL=2ƒL L đo bằng H (hen ri ) XLđo bằng  (ôm) Đối với đoạn mạch thuần điện cảm định luật Ôm được viết: ; Nêu nhận xét về pha của dòng điện và điện áp ? Nêu nhận xét về công suất tiêu thụ P trong mạch? b, Đoạn mạch thuần điện dung (h.1.5) Tụ điện trong mạch xoay chiều có dung kháng ký hiệu là Xc . Dung kháng tỉ lệ với tần số dòng điện và điện dung của tụ. C đo bằng F(fa ra) Xc đo bằng  (ôm) Đối với đoạn mạch thuần điện cảm định luật Ôm được viết : ; Nêu nhận xét về pha của dòng điện và điện áp ? Nêu nhận xét về công suất tiêu thụ P trong mạch? Ví dụ2 : tìm dung kháng của điện có C =1F khi tần số dòng điện là 50Hz . Giải – Tính dung kháng theo công thức : C =1F =10 – 6 F Vídụ 1: tìm cảm kháng của cuộn dây có điện cảm L= 1mH.tần số dòng điện là 50Hz . Giải – Tính cảm kháng theo công thức : XL=2ƒL L =1mH=10-3H XL = 2.3,14.50.10-3 = 0.31 d, Đoạn mạch có R-L-C ghép nối tiếp (h. 1.6) Tổng trở của mạch R,L,C nối tiếp được tính bằng công thức: X=XL-XC gọi là cảm kháng Z,X đo bằng  * Khi XL>XC mạch có tính điện cảm, I chậm pha hơn u * Khi XL<XC mạch có tính điện dung, I nhanh pha hơn u * Goc lệch pha  giữa i và u được xác định bởi công thức : Định luật ôm cho đoạn mạch R,L,C nối tiếp được viết : Ví dụ 3: mắc nối tiếp điện trở R=110  , cuộn dây có điện cảm L=0,318 H và tụ C=31,8 F vào nguồn điện U=220V và tần số f= 50 Hz Xác định tổng trở và dòng điện trong mạch . Giải : Sơ đò mạch điện vẽ trên hình 1.6 Cảm kháng : XL=2f L = 100  Dung kháng : = 100  Tổng trở được tính bằng công thức: = 110  Dòng điện trong mạch tính theo định luật ôm II .dòng điện ba pha 1. Khái niệm : Để tạo ra dòng điện ba pha, ta dùng máy phát điện ba pha gồm ba cuộn dây AX , BY, CZ . Mỗi cuộn là một pha. Sơ đồ nguyên lý máy phát điện ba pha * Khi nam châm quay đều, trong mỗi cuộn dây xuất hiện một s.đ.đ xoay chiều một pha. S.đ.đ trong các cuộn dây. Bằng nhau về biên độ và tần số, nhưng lệch pha vơí nhau 1200 (13 chu kỳ). * Mỗi S.đ.đ đó sinh ra trên mỗi tải dòng điện một pha bằng nhau về tần số , lệch nhau 1200 gọi là dòng điện ba pha . * Mạch điện ba pha gồm : pha A, pha B, pha C. 2. Nối hình sao và tam giác a. Nối hình sao : * Nối hình sao là cách nối chụm 3 điểm cuối của ba pha (X,Y,Z) để tạo thành một điểm trung tính (O) ; * Các đầu A,B,C của 3 pha nối với các dây dẫn điện đến nơi tiêu thụ –gọi là các dây pha (dây nóng ) , dây nôi từ điểm trung tính đến nơi tiêu thụ gọi là dây trung tính (dây nguội) * Biểu thức và đồ thị của điện áp xoay chiều ba pha : UA = Um sint a. Giản đồ véc tơ b. Đồ thị hình sin * Mối qua hệ giữa các đại lượng Ud , Up , Id , Ip : Giải thích : … Id = Ip Ví dụ : Một nhà máy phát điện ba pha nối hình sao có diện áp pha 127V. Tải là bóng đèn 127V và bàn là 220V . Hỏi phải dùng điện áp của máy phát như thế nào cho hợp lí ? Vậy bóng đèn dùng Up (nối giữa dây trung tính và dây pha) ; bàn là dùng Ud( nối vào hai dây pha) b. Nối tam giác : *Cách nối điểm đầu của pha này với điểm cuối của pha kia . Hình 1.9. Sơ đồ phụ tải nối tam giác * Giải Thích các đại lượng : Ud , Up , Id , Ip : …. * Mối quan hệ giữa các đại lượng Ud , Up , Id , Ip : Kết luận : Ud = Up Căn cứ vào điện áp tải và của nguồn để người ta nối tải thành hình tam giác hoặc hình sao cho phù hợp : III. công suất của mạch xoay chiều 1. Công suất của mạch xoay chiều một pha. ( Tam giác tổng trở) Công suất biểu kiến : S = U . I ( giải thích ....đơn vị là V.A) Công suất tác dụng P : P = U . I .cos ( giải thích....đơn vị là w) Công suất phản kháng Q : Q = U . I .sin ( giải thích....đơn vị là VAR) 1. Công suất của mạch xoay chiều ba pha. Khi tải 3 pha đối xứng : Ví dụ : Ba cuộn dây giống nhau có R = 8 ; X l = 6  nối hình tam giác đặt vào mạng ba pha đối xứng có Ud=220v . Tính công suất tác dụng và công suất biểu kiến . Giẩi : -Tải nối tam giác nên ta có : Up = Ud = 220v Tổng trở của tải Cos = R/ Z = 8 / 10 = 0,8 Tính dòng điện : Ip =Up / Z = 220 / 10 = 22 A Tính công suất : - Công suất tác dụng : - Công suất biểu kiến : S N R 