Bài giảng Giải tích mạch - Chương 4: Mạch ba pha
Chương 4:Mạch ba pha
➢ 4.1.Điện á p 3 pha câ n bằng
➢ 4.2.Nguồn phá 3 pha câ n bằng
➢ 4.3.Phâ n tí ch mạch Y
➢ 4.4.Phâ n tí ch mạch Δ
➢ 4.5.Cô ng suấmạch 3 pha câ n bằng
4.1. Điện áp 3 pha cân bằng(đối xứng)
Đó là tập hợp 3 điện áp sin cùng biên độ, cùng tần số nhưng lệch
pha nhau 1200. Ba pha được ký hiệu là a,b,c trong đó pha a được
xem là pha chuẩn. Có 2 trường hợp:
*Hệ thống 3 pha thứ tự thuận (ký hiệu abc) khi:
0
0
0
Va
V
V
= V /0 ; = V /-120 ; = V /+120 ;
b
c
m
m
m
*Hệ thống 3 pha thứ tự nghịch (ký hiệu acb) khi:
0
0
0
V
V
V
a = V /0 ; = V /+120 ; = V /-120 ;
b
c
m
m
m
Ta luôn có:
→ va + vb + vc = 0
Va +Vb +Vc = 0
Va
Va
Vb
Vc
Vb
Vc
3 pha thứ tự thuận (abc) 3 pha thứ tự nghịch (acb)
4.2.Nguồn phát 3 pha cân bằng
a
a
Va
Vc
Va
Vc
Vb
b
c
Vb
b
c
➢ Nguồn phát 3 pha cân bằng chính là các máy phát đồng bộ 3
pha , phát ra điện áp 3 pha cân bằng, có phần đứng gồm 3
cuộn dây quấn riêng biệt. Mỗi cuộn dây tạo nên 1 điện áp pha
của máy phát. Các cuộn dây có thể nối theo hình Y hoặc Δ,
nếu trở kháng của các cuộn dây xem như bằng 0, điện áp pha
của các cuộn dây trong trường hợp này được xem như nguồn
áp lý tưởng như hình. Trong cách nối Y, điểm nối chung của 3
cuộn dây gọi là trung tính của nguồn.
4.2.Nguồn phát 3 pha
a
Rw
jXw
Rw
a
b
Va
jXw
jXw
Rw
Va
Vc
Vc
jXw
jXw
Rw
Vb
Rw
Vb
jXw
b
c
c
Rw
➢ Nếu trở kháng của mỗi pha đáng kể (trở kháng cuộn dây quấn
mỗi pha) ta có sơ đồ như hình trên. Do tải 3 pha có thể nối Y
hoặc Δ nên ta có 4 trường hợp sau:
Nguồn
Tải
Nguồn
Tải
Y
Y
Δ
Y
Y
Δ
Δ
Δ
4.3.phân tích mạch Y - Y
Zla
a
A
IaA
Zga
I0
Zo
ZA
n
N
Va'n
Zlb
Zgb
ZB
b
B
IbB
Vb'n
Vc'n
ZC
IcC
Zgc
C
c
Zlc
➢ Chọn trung tính nguồn làm điện áp gốc. Phương trình điện áp nút:
VN −Va'n
VN −Vb'n
VN −Vc'n
VN
+
+
+
= 0 (1)
Z0 ZA + Zla + Zga ZB + Zlb + Zgb ZC + Zlc + Zgc
4.3.phân tích mạch Y - Y
Phương trình (1) được rút gọn khi áp dụng cho mạch 3 pha cân
bằng (nguồn phát 3 pha cân bằng và tải 3 pha cân bằng):
1.Điện áp 3 pha cân bằng ; ;
Va'n Vb'n Vc'n
2.Trở kháng nội mỗi pha của nguồn phát bằng nhau:
Zga = Zgb = Zgc
3.Trở kháng mỗi pha của dây dẩn thì bằng nhau:
Zla = Zlb = Zlc
4.Trở kháng mỗi pha của tải thì bằng nhau:
ZA = ZB = ZC
1 3 Va'n +Vb'n +Vc'n
VN + =
(2)
Z0 Z
Z
Với: ZФ = ZA + Zla + Zga = ZB + Zlb + Zgb = ZC + Zlc + Zgc
4.3.phân tích mạch Y - Y
VN
Vế phải của ph. tr. (2) = 0 → = 0, như vây trung tính của
nguồn và trung tính của tải thì đẳng áp, hệ quả dòng điện trong
dây trung tính thì bằng 0. Ta có thể tháo bỏ dây trung tính trong
I
cách nối Y-Y cân bằng ( = 0) hoặc thay dây trung tính bằng
0
V
ngắn mạch giữa 2 nút n và N ( = 0). Dòng điện trong 3 dây dẩn:
N
Va'n −VN
ZA + Zla + Zga Z
Va'n
IaA =
=
Vb'n −VN
ZB + Zlb + Zgb Z
Vb'n
IbB =
=
Vc'n −VN
ZC + Zlc + Zgc Z
Vc'n
IcC =
=
Điện áp dây, Dòng điện dây
A
+
-
VAN
+
-
VAB
ZA
ZC
-
VBN
B
+
-
VCA
ZB
N
+
+
VBC
VCN
- +
-
C
VAB =VAN −VBN ; VBC =VBN −VCN ; VCA =VCN −VAN
➢ *Trường hợp 3 pha thứ tự thuận abc:
0
0
= VФ /+1200
VAN
V
V
➢
➢
➢
➢
= V /0 ; = V /-120 ;
BN
CN
Ф
Ф
= VФ /00 - VФ /-1200 = √3VФ /300
= VФ /-1200 - VФ /1200 = √3VФ /-900
= VФ /1200 - VФ /00 = √3VФ /1500
VAB
VBC
VCA
➢ Điện áp dây lớn gấp √3 lần và sớm pha 300 so với điện áp pha
Điện áp dây, Dòng điện dây
VCN
VBC
VAB
VCA
300
VBN
300
Thứ tự
nghịch
300
VAN
VAN
VBN
Thứ tự
thuận
300
300
300
VCA
VAB
VBC
VCN
➢ *Trường hợp 3 pha thứ tự nghịch acb:
➢ Điện áp dây lớn gấp √3 lần và trể pha 300 so với điện áp pha
➢ *Điện áp dây: Điện áp giữa 2 dây dẩn.
➢ *Điện áp pha: Điện áp trên mỗi pha.
➢ *Dòng điện dây là dòng chạy trên dây dẩn
➢ *Dòng điện pha là dòng chạy trên mỗi pha
Ví dụ về mạch nối Y-Y
a
A
a’
j0,5Ω+
0,8Ω j1,5Ω
IaA
0,2Ω
+
39Ω
120/00 V
VAN
Van
j28Ω
-
-
n
N
➢ 1 nguồn phát 3 pha cân bằng được nối Y thứ tự thuận, có trở
kháng nội mỗi pha 0,2 + j0,5 (Ω), sức điện động mỗi pha 120V
cung cấp cho tải 3 pha cân bằng nối Y có trở kháng 39 + j28
Ω/1Ф. Trở kháng của dây dẩn 0,8 + j1,5 Ω/1Ф. Pha a của
nguồn phát được chọn làm pha gốc.
➢ A) Vẽ sơ đồ mạch 1 pha tương đương của hệ thống. B)Tính
các dòng điện dây ; ; . C)Tính các điện áp pha tại tải:
IaA IbB IcC
VAN
;
; . D)Tính các điện áp dây tại tải: ; ;
VBC VCA
VAB
VBN VCN
V V V
.E)Tính điện áp pha tại đầu ra của nguồn: ; ; . F) Tính
bn
cn
an
V V V
điện áp dây tại đầu ra của nguồn: ; ;
ab
bc
ca
Ví dụ về mạch nối Y-Y
Giải: A) Ta có sơ đồ như hình
12000
= 2,4−36,870 A
B) IaA =
(0,2+0,8+39) + j(0,5+1,5+ 28)
0
0
I
I
→ = 2,4 /-156,87 A; = 2,4 /83,13 A
bB
cC
0
0
C)VAN = (39 + j28)(2,4−36,87 ) =115,22−1,19 V
0
V
VCN
→ = 115,2 2/-121,19 V;
= 115,22 /118,810 V
BN
0
0
V
V
D) = (√3 /30 ) = 199,58 /28,81 V
AN
AB
0
→ = 199,58 /-91,19 V;
= 199,58 /148,810 V
VBC
VCA
0
0
E) = 120 – (0,2 + j0,5)(2,4 /-36,87 ) = 118,90 /-0,32 V
Van
0
→ = 118,90 /-120,32 V;
= 118,90 /119,680 V
V
Vcn
bn
0
0
V
V
F) = (√3 /30 ) = 205,94 /29,68 V
ab
an
0
0
V
V
→ = 205,94 /-90,32 V; = 205,94 /149,68 V
bc
ca
Ví dụ về mạch nối Y-Y
*Điện áp từ điểm A đến điểm N trong mạch 3 pha cân bằng là
0
240 /-30 V. Nếu các pha theo thứ tự thuận tính ?
VBC
Trả lời: 415,69 /-1200 V
*Điện áp pha c của hệ thống 3 pha cân bằng nối Y là 450 /-250 V.
V
Nếu các pha theo thứ tự nghịch tính ?
AB
Trả lời: 779,42 /650 V
*Điện áp pha tại đầu tải 3 pha cân bằng nối Y là 2400 V. Tải có
trở kháng 16 + j12 Ω/Ф và được cung cấp bởi đường dây có trở
kháng 0,10 + j0,80 Ω/Ф. Nguồn phát nối Y và có pha theo thứ tự
nghịch. Dùng điện áp pha a tại đầu tải làm pha gốc. A)Tính các
dòng dây ; ; . B)Tính các điện áp dây tại đầu nguồn ;
IaA IbB IcC
Vab
;
C)Tính các điện áp pha của nguồn ; ;
Vbc Vca
Va'n Vb'n Vc'n
.
Trả lời: A) 120 /-36,870 A; 120 /83,130 A; 120 /-156,870 A;
B) 4275,02 /-28,380 V; 4275,02 /91,620 V; 4275,02 /-148,380 V;
C) 2482,05 /1,930 V; 2482,05 /121,930 V; 2482,05 /-118,070 V;
4.4.phân tích mạch Y - Δ
A
A
a’
a
Zga
Zla
IaA
ICA
IaA
IAB
IBC
ZA
Va'n
IbB
N
C
n
ZΔ
IcC
B
➢ *Khi tải 3 pha cân bằng nối Δ, ta dùng biến đổi Δ → Y, ta có:
➢ ZY = ZΔ /3. Như vậy pha a có sơ đồ tương đương như hình, từ
sơ đồ này ta tính ra dòng dây, rồi suy ra dòng pha của tải trong
cách mắc Δ như hình trên.
➢ *Để tìm mối quan hệ giữa dòng dây và dòng pha trong cách
mắc Δ của tải, ta giả sử pha có thứ tự thuận.
0
0
0
I
I
➢ = I /0 ; = I /-120 ; = I /120 ;
ICA
BC
AB
Ф
Ф
Ф
0
0
0
I
I
I
➢ = √3I /-30 ; = √3I /-150 ; = √3I /90 ;
aA
bB
cC
Ф
Ф
Ф
Dòng điện dây, dòng điện pha
IBC
IaA
IcC
IbB
300
300
ICA
Thứ tự
thuận
300
IAB
IAB
ICA
Thứ tự
nghịch
300
300
300
IbB
IcC
IaA
IBC
➢ *Trường hợp 3 pha thứ tự thuận abc:
➢ Dòng điện dây lớn gấp √3 lần và trể pha 300 so với dòng điện
pha
➢ * Trường hợp 3 pha thứ tự nghịch acb:
➢ Dòng điện dây lớn gấp √3 lần và sớm pha 300 so với dòng điện
pha
Ví dụ về mạch nối Y-Δ
a
A
a’
j0,5Ω
0,3Ω j0,9Ω
IaA
0,2Ω
+
+
39,5Ω
120/00 V
Van
VAN
j28,6Ω
-
-
n
N
➢ 1 nguồn phát 3 pha cân bằng được nối Y thứ tự thuận, có trở
kháng nội 0,2 + j0,5 Ω/1Ф, sức điện động 120V/1Ф cung cấp
cho tải 3 pha cân bằng nối Δ có trở kháng 118,5 + j85,8 Ω/1Ф.
Trở kháng của dây dẩn 0,3 + j0,9 Ω/1Ф. Pha a của nguồn phát
được chọn làm pha gốc.
➢ A) Vẽ sơ đồ mạch 1 pha tương đương của hệ thống. B)Tính
các dòng điện dây ; ; .
IaA IbB IcC
➢ C)Tính các điện áp pha tại tải.
➢ D)Tính các dòng điện pha của tải.
➢ E)Tính các điện áp dây tại đầu ra của nguồn.
Ví dụ về mạch nối Y-Δ
A)Ta có sơ đồ 1 pha tương đương như hình. Trở kháng tải nối Y
tương đương: (118,5 + j85,8)/3 = 39,5 + j28,6 Ω/Ф
B) Dòng điện dây a:
12000
= 2,4−36,870 A
IaA =
(0,2+0,3+39,5) + j(0,5+0,9+ 28,6)
0
= 2,4 /83,130 A
I
IcC
→ = 2,4 /-156,87 A;
bB
C)Do tải nối Δ nên điện áp pha bằng điện áp dây . Để tính điện áp
V
dây , trước tiên ta tính
AN
= (39,5 + j28,6)(2,4 /-36,870 ) = 117,04 /-0,960 V
VAN
0
0
V
→ = (√3 /30 ) = 202,72 /29,04 V
VAN
AB
= 202,72 /-90,960 V;
= 202,72 /149,040 V
VBC
VCA
D)Dòng điện pha của tải có thể tính từ dòng điện dây:
Ví dụ về mạch nối Y-Δ
1
0
0
I = 30 I =1,39−6,87 A
0
AB
aA
3
0
I
I
→ = 1,39 /-126,87 A; = 1,39 /113,13 A
Ta có thể kiểm tra lại từ
BC
CA
I
VAB
và trở kháng Δ của tải:
AB
0
VAB 202,7229,04
=1,39− 6,870 A
IAB = =
Z 118,5+ j85,8
E)Để tính điện áp dây tại đầu ra của nguồn, trước tiên ta đi tính
V
điện áp pha chính là điện áp rơi trên đường dây + điện áp trên
an
tải
= (39,8 + j29,5)(2,4/-36,870 ) = 118,90/-0,320 V
Van
0
V
V
→ = (√3 /30 )
= 205,94 /29,680 V
ab
an
0
0
Vbc
V
= 205,94 /-90,32 V; = 205,94 /149,68 V
ca
Ví dụ về mạch nối Y-Δ
ICA
của tải 3 pha cân bằng nối Δ là 8 /-150 A;
*Dòng điện pha
Biết pha có thứ tự thuận tính dòng điện dây
IcC
Trả lời: 13,86 /-450 A
*1 tải 3 pha cân bằng nối Δ được cung cấp từ mạch 3 pha cân
bằng . Biết dòng điện trong dây b là 12 /650 A. Nếu pha có thứ
tự nghịch, tính dòng điện pha IAB
?
Trả lời: 6,93 /-850 A
0
V
•*Điện áp dây tại đầu tải 3 pha cân bằng nối Δ là 4160 /0 V
AB
0
I
Dòng điện dây là 69,28 /-10 A
aA
•A) Tính trở kháng của tải mỗi pha nếu pha có thứ tự thuận?
•B) Tính trở kháng của tải mỗi pha nếu pha có thứ tự nghịch?
•Trả lời: A) 104 /-200 Ω
•
B) 104 /+400 Ω
Ví dụ về mạch nối Y-Δ
*Điện áp dây tại đầu tải 3 pha cân bằng nối Δ là
110 V. Trở kháng tải mỗi pha gồm điện trở 3,677 Ω
nối song song với cảm kháng 2,75 Ω . Tính cường độ
dòng điện trên dây dẩn cung cấp cho tải?
Trả lời: 86,60 A
(P.11.5).Ví dụ về phân tích mạch Y - Y
Zla
= j2Ω
a
A
Zga =3Ω
I0
ZA = 7+ j28 Ω
n
240/00
V
N
240/1200
V
Zlb
Zgb
ZB
= 17+ j18 Ω
b
B
C
= j2Ω
=3Ω
240/-1200
V
ZC =17 -j42 Ω
Zgc =3Ω
= j2Ω
Zlc
c
➢ A) Mạch cho trên cân bằng hay không cân bằng? Giải thích.
➢ B) Tính dòng ?
I0
➢ Trả lời: 7,56 –j3,48 = 8,32/-24,750 A
Tải về để xem bản đầy đủ
30 trang
14100
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Giải tích mạch - Chương 4: Mạch ba pha", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_giai_tich_mach_chuong_4_mach_ba_pha.ppt
