B. Quan Hệ Giữa đại Lượng Dây Và Pha - Tài Liệu Text - 123doc

1. Trang chủ >
2. Kỹ Thuật - Công Nghệ >
3. Điện - Điện tử >

b. Quan hệ giữa đại lượng dây và pha

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.41 MB, 129 trang )

Khi mạch ba pha đối xứng:- Điện áp pha hiệu dụng: UA = UB = UC = UP- Dòng điện pha hiệu dụng: IA = IB = IC = IPcos ϕ = cos ϕ A = cos ϕ B = cos ϕ C- Hệ số công suất:2P = 3U P I P cos ϕ = 3R.I P(1.49)(1.50)Công suất tác dụng ba pha viết theo đại lượng dây, áp dụng cho cả trường hợphình sao và tam giác đối xứng:P = 3U d I d cos ϕ(1.51)b. Công suất phản kháng của 3 phaCông suất phản kháng Q (đơn vị VAr)Q = Q A + QB + QC= U A I A sin ϕ A + U B I B sin ϕ B + U C I C sin ϕ CKhi đối xứng ta có:Q = 3U P I P sin ϕ = 3U d I d sin ϕc. Công suất biểu kiếnCông suất biểu kiến S (đơn vị VA) còn gọi là công suất danh định.Công suất biểu kiến của mỗi pha:222S A = PA2 + Q A ; S B = PB2 + QB ; S C = PC2 + QCCông suất biểu kiến của hệ thống ba pha đối xứng:SΣ = 3.Up.Ip =Hệ số công suất của hệ thống ba pha:3 .Ud .Idcos ϕ =PΣ3U d I d=PΣSΣ5.3. Giải mạch xoay chiều ba pha đối xứngĐối với mạch ba pha đối xứng, dòng điện, điện áp các pha có trị số bằng nhauvà lệch pha nhau góc 1200. Vì vậy khi giải mạch đối xứng ta tách ra một pha đểgiải. Trước hết ta xét nguồn điện.5.3.1. Nguồn nối sao đối xứng (trường hợp thường gặp nhất)Đối với mạch đối xứng ta có quan hệ:Vì thế dây trung tính không có tác dụng, có thể bỏ qua. Điện thế điểm trungtính của tải đối xứng bằng điện thế của điểm trung tính của nguồn.Giáo trình Điện Kỹ Thuật49Nếu gọi sức điện động pha của nguồn là Ep thì: Up = EpĐiện áp dây phía đầu nguồn là:5.3.2. Nguồn nối tam giác đối xứngĐiện áp pha phía đầu nguồn là: Up = EpĐiện áp dây phía đầu nguồn là: Ud = Up = EpTừ giá trị điện áp dây (hoặc điện áp pha) của mạch điện ba pha, xác định đượcđiện áp pha của tải. Dưới đây ta xét các trường hợp cụ thể:a. Khi không xét tổng trở dây dẫnĐiện áp đặt lên mỗi pha tải là:Tổng trở pha tải:Rp, Xp - là điện trở, điện kháng mỗi pha tải, đơn vị là Ôm (Ω);Ud - điện áp dây của mạch điện ba phaDòng điện pha của tải:Góc lệch pha ϕ giữa điện áp pha và dòng điện pha là:Vì tải nối hình sao nên dòng điện dây bằng dòng điện pha nên:b. Khi có tổng trở dây phaCách tính toán cũng tương tự, nhưng phải gộp tổng trở đường dây với tổng trởpha tải để tính dòng điện pha.Trong đó: Rd, Xd điện trở, điện kháng đường dây.5.3.3. Mạch ba pha tải nối tam giác đối xứngĐiện áp pha tải bằng điện áp dây (hình 4.8 )Góc lệch pha ϕ giữa điện áp pha và dòng điệnpha tương ứng:Giáo trình Điện Kỹ ThuậtHình 4.8 Mạch 3 pha tảinối tam giác đối xứng50Dòng điện dây Id và chậm sau dòng điện pha góc 300.a. Khi không có tổng trở đường dâyDòng điện pha là:b. Khi có tổng trở đường dâyBiến đổi mạch tam giác thành mạch sao.Tổng trở mỗi pha mạch tam giác:Hình 4.9. Mạch 3 pha tải nối tam giácđối xứng, có tổng trở đường dâyBiến đổi sang hình sao:Sau đó giải như bài toán mạch sao có Zd. Dòng điện dây khi nối tam giác là:Dòng điện pha của tải khi nối tam giác:Bài tập áp dụngVí dụ 1:Ba phụ tải giống nhau, mỗi cuộn có R = 30Ω, X = 40Ω, đấu hình tam giác,đặt vào điện áp ba pha cân bằng có Up = 220V. Tìm dòng điện trong mỗi tải vàtổng công suất mạch tiêu thụ.Giải:Tổng trở mỗi tải:Z = R 2 + X 2 = 30 2 + 40 2 = 50 (Ω)Mạch đấu tam giác nên U d bằng Up. Dòng điện trong mỗi pha của tải là nhưnhau và được tính:I=U 220== 4,4 (A)Z50Công suất tiêu thụ toàn mạch:SΣ = 3.Up. Ip = 3 . 220 . 4,4 = 2904 (VA)Kết luận: Dòng điện qua mỗi tải là 4,4A và công suất biểu kiến toànmạch là 2904VA.Ví dụ 2:Giáo trình Điện Kỹ Thuật51Động cơ ba pha đấu sao đặt vào lưới điện ba pha U d = 220V, tiêu thụcông suất P = 2kW, cosφ = 0.75. Xác định dòng điện dây, dòng điện pha vàtổng trở mỗi pha.Giải:Áp dụng công thức xác định công suất tác dụng:P = 3 .Ud.Id.CosφTừ đó ta xác định được dòng điện dây:Id =P3.U d .Cosϕ=20003.220.0,75≈ 7 (A)Mạch đấu hình sao nên Id bằng Ip.Tổng trở mỗi pha:Z = Up/IpTrong đó Up =13Ud = 127 (V)Ip = Id = 7 (A)Vậy Z =127≈ 18,1 (Ω)7CÂU HỎI ÔN TẬP1. Thế nào là hệ thống điện ba pha? Trình bày nguyên tắc tạo ra dòng điệnxoay chiều ba pha.2. Cho góc pha ban đầu điện áp pha A bằng 0, góc lệch pha giữa dòng điệnvà điện áp mỗi pha là φ, hệ ba pha là đối xứng. Viết biểu thức điện áp và dòng điệnba pha.3. Căn cứ vào số dây dẫn ta có mấy hệ thống ba pha? Tại sao có thể đấu bapha thành hình sao hay tam giác? So sánh hai cách đấu này về các mặt: Sơ đồ, cácđại lượng dây và pha, công suất cũng như ý nghĩa của chúng.4. Nêu ý nghĩa dây trung tính trong mạch ba pha đấu sao. Trong trường hợpnào có thể bỏ dây trung tính?BÀI TẬPGiáo trình Điện Kỹ Thuật521. Ba cuộn dây giống nhau, mỗi cuộn có R = 10Ω, X = 10Ω, đấu hình sao,đặt vào điện áp ba pha cân bằng có U d = 220V. Tìm dòng điện trong mỗi cuộn dâyvà công suất mạch tiêu thụ.2. Động cơ ba pha trên nhãn có ghi Y/Δ, 380/220V. Giải thcí ký hiệu đó.Nếu điện áp của nguồn cung cấp là Ud = 380V thì phải đấu như thế nào?3. Phụ tải ba pha đối xứng, trở kháng mỗi pha R = 5Ω, X = 5 3 Ω, đặt vàonguồn có Ud = 100V. Xác định dòng điện dây, công suất mạch tiêu thụ trong haitrường hợp tải đấu sao và đấu tam giác.4. Động cơ ba pha đấu tam giác đặt vào lưới điện ba pha U d = 220V, tiêu thụcông suất P = 5.28kW, cosφ = 0.8. Xác định dòng điện dây và dòng điện pha.5. Mạch ba pha có dây trung tính cung cấp cho bóng đèn, Ud=380V. Pha Acó 11 bóng đèn 40W; pha B và pha C mỗi pha có 2 bóng đèn 60W; 1bóng đèn100W. Tất cả các bóng đèn có điện áp định mức là 220V. Biết điện áp các pha làđối xứng. Tìm bóng điện trong dây trung tính?CHƯƠNG 2: MÁY BIẾN ÁPGiáo trình Điện Kỹ Thuật536. MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA6.1. Cấu tao, phân loại và nguyên lý làm việc của máy biến áp6.1.1. Khái niệm về máy biến ápĐể biến đổi điện áp (dòng điện) của dòng xoay chiều từ giá trị cao đến giá trịthấp hoặc ngược lại ta dùng máy biến áp.Máy biến áp một pha là thiết bị điện từ tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảmứng điện từ, dùng để biến đổi điện áp xoay chiều một pha từ điện áp này sang điệnáp khác có tần số không đổi.Trong các bản vẽ, máy biến áp ký hiệu như(hình vẽ 5.1).Đầu vào của máy biến áp nối với nguồn điện được gọi là sơ cấp. Đầu ra nốivới tải gọi là thứ cấp. Các đại lượng và các thông số sơ cấp có chỉ số 1. Các đạilượng và thông số thứ cấp có chỉ số 2.Nếu điện áp thứ cấp lớn hơn điện áp sơ cấp là máy tăng áp ngược lại làmáy giảm áp.Hình 5.1 Hệ thống điện đơn giản sử dụng máy biến ápHình 5.2. Cấu tạo củaMáy biến áp 1 pha6.1.2. Cấu tạo của máy biến áp một phaGồm hai bộ phận chính: Lõi thép vàdây quấn.- Lõi thép máy biến ápDùng để dẫn từ thông, được chế tạo từ vật liệu dẫn từ tốt, thường là các lá thépkỹ thuật điện có bề dày từ 0.35mm đến 1mm được ghép cách điện với nhau. Đểgiảm dòng điện xoáy trong lõi thép, người ta dùng lá thép kỹ thuật điện, hai mặt cóGiáo trình Điện Kỹ Thuật54sơn cách điện ghép lại với nhau thành lõi thép. Lõi thép gồm 2 phần là trụ và gong:trụ để đặt dây quấn; còn gông nối liền giữa các trụ để khép kín mạch từ.- Dây quấn máy biến ápĐược chế tạo bằng dây đồng hoặc nhôm có tiết diện tròn hoặc chữ nhật, bênngoài dây dẫn có bọc cách điện. Dây quấn được lồng vào trụ thép. Giữa các vòngdây, giữa các cuộn dây và giữa cuộn dây với vỏ đều có cách điện. Máy biến ápthường có hai hay nhiều cuộn dây:+ Dây quấn nối với nguồn (cuộn dây sơ cấp) thường có tiết diện dây nhỏ và sốvòng dây lớn.+ Dây quấn nối với tải (cuộn dây thứ cấp) thường có tiết diện dây lớn, sốvòng dây ít.Máy biến áp có công suất nhỏ thì làm mát bằng không khíMáy có công suất lớn thì làm mát bằng dầu, vỏ thùng có cánh tản nhiệt6.1.3. Phân loại máy biến áp- Tùy theo nhiệm vụ của máy biến áp ta có các loại máy: máy biến áp điệnlực, máy biến áp đo lường, máy biến áp hàn, máy biến áp chuyên dụng, máybiến áp thí nghiệm...;- Theo số cuộn dây quấn có: Máy biến áp một hay nhiều dây quấn;- Theo lõi thép có máy kiểu bọc, kiểu trụ, vừa bọc vừa trụ, kiểu hình xuyến.6.1.4. Nguyên lý hoạt động của máy biến ápHình vẽ sơ đồ nguyên lý của máy biến áp một pha có hai dây quấn W 1 vàW2. Khi nối cuộn dây sơ cấp vào điện áp xoay chiều u 1, trong dây quấn W1 sẽ códòng điện i1 chạy qua, sinh ra từ trường B biến thiên theo qui luật của dòng điệni1.Từ trường B có từ thông chính φ chạy trong lõi thép, móc vòng qua hai dây quấnW1 và W2 và biến thiên theo i1.Theo định luật cảmứng điện từ, sự biến thiêncủa từ thông Φ làm cảmứng trong dây quấn sơcấp sức điện động:e 1 = -W 1dΦdtvà trong dây quấn thứ cấpsức điện động:Giáo trình Điện Kỹ ThuậtHình 5.3 Nguyên lý hoạt độngcủa máy biến áp55e 2 = -W 2dΦdtTrong đó: W1, W2 là số vòng của dây quấn sơ cấp và thứ cấp.Khi máy biến áp không tải, dây quấn thứ cấp hở mạch, dòng điện i2 = 0, từthông chính φ trong lõi thép chỉ do dòng sơ cấp io sinh ra.Khi máy biến áp có tải Z t , trong mạch thứ cấp có dòng điện i 2, khi đó từ thôngchính do cả hai dòng sơ cấp i 1 và thứ cấp i2 sinh ra. Điện áp U1 hình sin nên từthông cũng biến thiên hình sin.Φ = Φ max sinωte 1 = -W1d (Φ max sin ωt )π= W1 . ω .Φ max sin(ωt- )dt2π2= E 1 2 sin(ωt- )e 2 = -w 2(2.1)d (Φ max sin ωt )π= W2 . ω .Φ max sin(ωt- )dt2π2= E 2 2 sin(ωt- )(2.2)E 1 = 4,44fw 1 Φ max(2.3)E 2 = 4,44fw 2 Φ maxTrong ®ã:(2.4)E1, E2 là trị số hiệu dụng của sức điện động sơ cấp, thứ cấp.Tỷ số E1/ E2 gọi là hệ số biến áp k:Nếu bỏ qua điện trở dây quấn và từ thông tản ra ngoài không khí, thì có thểcoi gần đúng U1 ≈ E1; U2 ≈ E2 nên:Kết luận: Tỷ số điện áp sơ cấp và thứ cấp gần đúng bằng tỷ số vòng dây sơ cấpvà thứ cấp.Đối với máy tăng áp thì: U2 > U1 và W2 > W1; với máy giảm áp thì:U2 < U1 và W2 < W1Như vậy, dây quấn sơ cấp và thứ cấp không trực tiếp liên hệ với nhau về điệnnhưng nhờ có từ thông chính, năng lượng đã được truyền từ mạch sơ cấp sangmạch thứ cấp.Nếu bỏ qua tổn hao trong máy biến áp, thì có thể coi gần đúnghoặc:Giáo trình Điện Kỹ Thuật566.2. Các chế độ làm việc của máy biến áp.* Chế độ không tảiKhái niệmφChế độ không tải là chế độ màphía thứ cấp hở mạch, phía sơ cấpđặt vào điện áp (hình 5.4)I2I1Đặc điểm của chế độ không tải:+ Dòng điện thứ cấp I 2 = 0U+ Dòng điện sơ cấp I 10 ≤ 10%I 1đm . ~ 1Dòng điện không tải gồm hai thànhphần: dòng điện kích từ và dòng điệntổn hao trong lõi thép. Dòng điệnH×nh 5.4kích từ là phần chính của dòng điệnkhông tải còn dòng điện tổn hao không đáng kể có thể bỏ qua.+ Dòng điện kích từ sinh ra từ thông chính, từ thông chính này sinh rasức điện động cảm ứng E 1 và E 2 . Do khi ở trạng thái không tải trị số củađiện áp của cuộn sơ cấp U 1 tương đương với sức điện động E 1U1 ≈ E1Điện áp không tải cuộn thứ cấp U 20 bằng sức điện động hỗ cảm E 2 trongcuộn thứ cấp:U 20 ≈ E 2(2.5)Tỷ số biến áp:UEw111k= U = E =w222(2.6)* Chế độ ngắn mạchKhái niệm: Chế độ ngắn mạchlà chế độ mà phía thứ cấp bị nối tắt,phía sơ cấp đặt vào điện áp (hình 5.5)φĐặc điểm của chế độ ngắn mạch:+ Máy biến áp bình thườngKhi điện áp sơ cấp U 1 ≈ U đm dòngđiện tăng lên rất lớn bằng (10÷25) lầndòng điện định mức. Dòng điện ngắnmạch lớn làm cho dây quấn nóng kịchGiáo trình Điện Kỹ Thuật57~U1Hình 5.5liệt và bị cháy đồng thời gây nên những lực cơ học lớn phá hỏng dâyquấn. Để bảo vệ máy biến áp người ta thường đặt những thiết bị cắtnhanh.Máy biến áp nhỏ dùng cầu chì. Bảo vệ ngắn mạch bên ngoài máy biếnáp thường dùng rơle tác động nhanh cắt chỗ có sự cố ra khỏi máy biến áp.Bảo vệ ngắn mạch bên trong giữa các vòng dây máy biến áp ta thườngdùng rơle hơi để cắt máy biến áp ra khỏi nguồn điện.+ Máy biến áp hàn: khi mồi hồ quang dòng điện ngắn mạch:I n =(1,3÷1,4)I đm .+ Khi đưa U 1