Biến đổi lượng điện -Giới thiệu môn học -Giới thiệu hệ thống điện -Vector pha mạch công suất pha Biến đổi lượng điện Bộ môn Thiết bị điện Giới thiệu môn học Tên môn học: Biến đổi lượng điện Phân phối giờ: 42LT Số tín chỉ: Đánh giá: • • • Điểm thứ (30%) Kiểm tra viết kỳ (60') Điểm thứ (10%) Bài tập – Thảo luận lớp Điểm thứ (60%) Thi viết cuối kỳ (90') Trang web cá nhân: www4.hcmut.edu.vn/~nntu Biến đổi lượng điện Bộ môn Thiết bị điện Tài liệu tham khảo • [1] Power Circuits and Electromechanics; M.A Pai, Stipes Publishing, Champaign- 2004 Mã số Thư viện: 907 796 • [2] Electric Machinery; A E Fitzgerald_ Mc Graw Hill Editions - 2003 • [3] Electrical Machinery Fundamentals ; S J Chapman, McGraw-Hill, 4th Edition • [4] ElectroMechanical Motion Devices; Paul C Krause, Oleg Wasynczuk; Mc Graw Hill Editions 2002 Biến đổi lượng điện Bộ môn Thiết bị điện Nội dung Chương 1: Giới thiệu hệ thống điện- hệ thống điện Chương 2: Vectơ pha mạch công suất pha Chương 3: Mạch từ- Hỗ cảm- Máy biến áp Chương 4: Giải tích hệ thống điện dùng phương pháp lượng Chương 5: Ổn định hệ thống điện Chương 6: Máy điện đồng Kiểm Tra Giữa Học Kì Chương 7: Máy không đồng Chương 8: Máy chiều Chương 9: Các máy điện - cấu chấp hành công suất nhỏ Chương 10: Các máy điện công suất nhỏ Chương 11: Các vấn đề kĩ thuật vận hành máy điện Biến đổi lượng điện Bộ môn Thiết bị điện Giới thiệu hệ thống điện Power System Các phận hỗ trợ Measurement & Monitoring System Generation Transmission Protection System Distribution Các phận Biến đổi lượng điện Bộ môn Thiết bị điện Load Power System Components (Truyền tải) Máy cắt (Circuit Breaker) Biến đổi lượng điện Bộ môn Thiết bị điện Power System Components (Truyền tải) Máy biến áp công suất Biến đổi lượng điện Bộ môn Thiết bị điện Power System Components (Phân phối) Giảm áp từ 11kV tới mức điện áp (415/240V) Biến đổi lượng điện Bộ môn Thiết bị điện Giới thiệu hệ thống điện • Hệ thống chuyển động tuyến tính: relay, pittông, • Hệ thống chuyển động quay: loại máy điện Biến đổi lượng điện Bộ môn Thiết bị điện Vector phase mạch công suất pha (1) Ôn tập công suất  Xét mạch điện cửa có dòng áp dạng sine vt   Vm coswt  q v  i t   I m coswt  q i   Công suất tức thời (i = Im thời điểm t = 0) pt   vt i t   Vm I m coswt  q v  q i  coswt   Công suất trung bình chu kỳ T = 2p/w Vm I m P cosq v  q i   Vrms I rms cosq v  q i  Trong Vrms Irms trị hiệu dụng (rms) áp dòng q = qv  qi góc hệ số công suất, cos(q) gọi hệ số công suất (PF) Biến đổi lượng điện Bộ môn Thiết bị điện Vector phase mạch công suất pha (3) Ôn tập công suất phức  Công suất phản kháng Vm I m Q sin q v  q i   Vrms I rms sin q v  q i   Công suất tức thời viết dạng pt   P  P cos2wt   Q sin 2wt   P1  cos2wt   Q sin 2wt  jq v V  V e  Với I  I rms e jq i, ta rms   Q  Im V  I   V I sin q  q   Ta công suất phức S  V  I   P  jQ P  Re V  I *  Vrms I rms cos q v  q i  * rms rms v i * Biến đổi lượng điện Bộ môn Thiết bị điện Vector phase mạch công suất pha (3) Ôn tập công suất phức (tt)  Ta mặc định V, I giá trị hiệu dụng P  VI cosq v  q i  Q  VI sin q v  q i  S  VI  Độ lớn công suất phức  Phân biệt S, P, Q dựa vào đơn vị chúng voltamperes (VA), watts (W), voltampere reactive (VAR)  Công suất phức viết dạng khác Z  R  jX Do Biến đổi lượng điện V  ZI P  I 2R S  ZII *  I Z  I R  jX   P  jQ Q  I2X Bộ môn Thiết bị điện Ví dụ  Vdụ 2.4: Tìm công suất phức với v(t) i(t) cho trước   v t   210 cos wt  10  V  1010   i t   20 sin wt  70  I  20  20      S  V I *  10100 20200  20030  173.2  j100 VA P  173.2 W Q  100 VAR  Vdụ 2.5 2.6: trang 17-19 Biến đổi lượng điện Bộ môn Thiết bị điện Vector phase mạch công suất pha (4) Ôn tập bảo toàn công suất phức  Mạch nối tiếp S  V  I *  V1  V2   Vn I *  S1  S   S n  Mạch song song S  V  I  V I1  I   I n   S1  S   S n * *  Công suất phức tổng tổng công suất phức thành phần Nếu tải nối song song Bảo toàn công suất phức P  P1  P2   Pn Q  Q1  Q2   Qn  Góc công suất: ví dụ 2.7 Biến đổi lượng điện Bộ môn Thiết bị điện Ví dụ  Vdụ 2.7: Tìm công suất phức dựa vào phương pháp góc công suất S  VI  10010 * 0  10  26.8   100036.80  800  j 600 VA Suy P  800 W Q  600 VAR VI  1000 VA Vì q > 0, dòng chậm pha điện áp tải có tính cảm Q = 600 VAR 36.80 P = 800 W  Vdụ 2.8, 2.9 2.10: xem sách Biến đổi lượng điện Bộ môn Thiết bị điện Vector phase mạch công suất pha (5) Xác định công suất tải  Công suất tiêu thụ tải xác định dựa vào đại lượng: V, I, PF (sớm hay trễ), S, P, Q  Nếu biết V I ta xác định V, I, PF  Có thể xác định dựa vào V, PF, P P I V cos q Q  VI sin q S  P  jQ  Xác định dựa vào V, PF, S: I tính từ V S, sau Q tính từ S PF  Dựa vào V, P, Q: S tính từ P Q, sau PF tính từ P S Biến đổi lượng điện Bộ môn Thiết bị điện Vector phase mạch công suất pha (6) Hệ thống pha  Điện áp pha lệch 1200 Nếu thứ tự pha thuận (a-b-c), điện áp pha v aa '  Vm coswt   vbb '  Vm cos wt  120   v cc '  Vm cos wt  120  Nối dây: nối Y Δ Khi nối Y, cổng a’, b’, c’ nối chung gọi cổng trung tính n a ia +  ia, ib, ic dòng điện dây (cũng dòng pha) in dòng trung tính n in c ib b Biến đổi lượng điện Bộ môn Thiết bị điện ic  Vector phase mạch công suất pha (6) Hệ thống pha (tt) Khi nối Δ, cổng a’ nối với b, b’ với c Bởi vac’ = vaa’(t) + vbb’(t) + vcc’(t) = 0, nên c’ phải nối với a  Các đại lượng dây pha ia c’ a Vì nguồn tải nối Y hay Δ, nên có kiểu nối dây: Y-Y, Y-Δ, b’ +  c Δ-Y, Δ-Δ (nguồn-tải) a’ b ic • Nối Y-Y, trạng thái cân bằng: Van  Vf 0 Biến đổi lượng điện Vbn  Vf   120 ib Vcn  Vf 120 Bộ môn Thiết bị điện Vector phase mạch công suất pha (6) Hệ thống pha (tt) Với Vf điện áp hiệu dụng pha-trung tính Điện áp dây Vab  Van  Vbn Vbc  Vbn  Vcn Vca  Vcn  Van VD, độ lớn V ab tính   Vab  2Vf cos 30  3Vf V cn V ab Vca Từ giản đồ vector Vab  3Vf 30 V an Vbc  3Vf   90 Vbn Vca  3Vf 150 Vbc Ở trạng thái cân bằng, in = (không có dòng trung tính) Biến đổi lượng điện Bộ môn Thiết bị điện Vector phase mạch công suất pha (6) Hệ thống pha (tt) • Nối Y-Δ, trạng thái cân bằng: Giả sử điện áp dây-dây Vab  VL 00 Vbc  VL   1200 Vca  VL 1200 Các dòng điện pha tải I1, I2, I3 có độ lớn V ca IФ góc lệch với điện áp q, I a  3I f   30  q I3 I b  3I f   150  q I c  3I f 90  q I2 I1 Vbc  Nối Y: V L  3Vf I L  I f , nối Δ : V L  Vf and I L  3I f Biến đổi lượng điện V ab Bộ môn Thiết bị điện Ia Vector phase mạch công suất pha (7) Công suất mạch điện pha cân Trong hệ thống cân bằng, độ lớn điện áp pha Gọi độ lớn Vf If Khi công suất pha Pf  Vf I f cos q  Công suất tổng PT  3Pf  3Vf If cosq   3VL I L cosq  Công suất phức pha Công suất phức tổng Sf  Vf I f*  Vf I f q S T  3S f  3Vf I f q  3VL I L q q góc pha điện áp pha dòng pha Biến đổi lượng điện Bộ môn Thiết bị điện Vector phase mạch công suất pha (8) Mạch tương đương pha  Biến đổi D - Y Tải nối Δ có tổng trở pha ZD, mạch tương đương mạch Y có tổng trở pha ZY = ZD/3 (chứng minh?) Thay phân tích mạch điện nối Δ, mạch tương đương pha áp dụng sau biến đổi D-Y  Vdụ 2.14: Vẽ mạch tương đương pha Chuyển tụ nối D nôi Y với trở kháng pha –j15/3 = -j5 W Biến đổi lượng điện Bộ môn Thiết bị điện Ví dụ  Vdụ 2.15: 10 động không đồng nối song song, động tiêu thụ 30KW 0.6 PF trễ pha Tìm giá trị kVAR định mức (3 pha) tụ để cải thiện PF lên 1? Công suất thực pha 30 x 10 / = 100 kW, PF = 0.6 trễ Công suất biểu kiến pha kVA 100/0.6 100  10 S f  S f  cos 1 0.6   0.6  j 0.8 VA  100  j133.33 kVA 0.6 Bộ tụ nối song song với tải để cải thiện PF tổng Bộ tụ cần cung cấp công suất phản kháng để PF = Do giá trị phản kháng pha tụ Qcap = 133.33 kVAR, hay giá trị kVAR pha cần thiết 3(133.33) = 400 kVAR Biến đổi lượng điện Bộ môn Thiết bị điện Ví dụ  Vdụ 2.16: Giống Vdụ 2.15, PF cần cải thiện lên 0.9 trễ pha, tính giá trị kVAR cần thiết? Sf  100  j133.33 kVA Giá trị phản kháng pha Qnew  P tan(25.84o )  48.43 kVAR 133.33 kVAR Bộ tụ cần cung cấp 133.33 + 48.43 = 84.9 kVAR , pha kVAR 3(84.9) = 254.7 kVAR  Vdụ 2.17: xem sách Biến đổi lượng điện 48.43 kVAR 25.840 100 kW Bộ môn Thiết bị điện Bài tập  Bài 2.21: Một tải pha 15 kVA có PF 0.8 trễ pha nối song song với tải pha 36 kW 0.6 PF sớm pha Điện áp dây 2000 V a) Tính công suất phức tổng PF b) Tính kVAR cần thiết để PF = 1? Biến đổi lượng điện Bộ môn Thiết bị điện [...]... thiết? Sf  100  j133.33 kVA Giá trị phản kháng pha là Qnew  P tan(25 .84 o )  48. 43 kVAR 133.33 kVAR Bộ tụ cần cung cấp 133.33 + 48. 43 = 84 .9 kVAR , và 3 pha kVAR là 3( 84 .9) = 254.7 kVAR  Vdụ 2.17: xem sách Biến đổi năng lượng điện cơ 48. 43 kVAR 25 .84 0 100 kW Bộ môn Thiết bị điện Bài tập  Bài 2.21: Một tải 3 pha 15 kVA có PF là 0 .8 trễ pha được nối song song với tải 3 pha 36 kW 0.6 PF sớm pha Điện... Thiết bị điện Ví dụ  Vdụ 2.7: Tìm công suất phức dựa vào phương pháp góc công suất S  VI  10010 * 0 0  10  26 .8   100036 .80  80 0  j 600 VA Suy ra P  80 0 W Q  600 VAR VI  1000 VA Vì q > 0, dòng chậm pha hơn điện áp và tải có tính cảm Q = 600 VAR 36 .80 P = 80 0 W  Vdụ 2 .8, 2.9 và 2.10: xem sách Biến đổi năng lượng điện cơ Bộ môn Thiết bị điện Vector phase và mạch công suất 3 pha (5) Xác... pha) của bộ tụ để cải thiện PF lên 1? Công suất thực mỗi pha 30 x 10 / 3 = 100 kW, tại PF = 0.6 trễ Công suất biểu kiến mỗi pha kVA vì thế bằng 100/0.6 3 100  10 S f  S f  cos 1 0.6   0.6  j 0 .8 VA  100  j133.33 kVA 0.6 Bộ tụ có thể được nối song song với tải để cải thiện PF tổng Bộ tụ cần cung cấp công suất phản kháng để PF = 1 Do đó giá trị phản kháng pha của bộ tụ Qcap = 133.33 kVAR,... phức tổng Sf  Vf I f*  Vf I f q S T  3S f  3Vf I f q  3VL I L q q là góc pha giữa điện áp pha và dòng pha Biến đổi năng lượng điện cơ Bộ môn Thiết bị điện Vector phase và mạch công suất 3 pha (8) Mạch tương đương pha  Biến đổi D - Y Tải nối Δ có tổng trở mỗi pha là ZD, mạch tương đương mạch Y có tổng trở pha ZY = ZD/3 (chứng minh?) Thay vì phân tích mạch điện nối Δ, mạch tương đương pha có ... * 0  10  26 .8   100036 .80  80 0  j 600 VA Suy P  80 0 W Q  600 VAR VI  1000 VA Vì q > 0, dòng chậm pha điện áp tải có tính cảm Q = 600 VAR 36 .80 P = 80 0 W  Vdụ 2 .8, 2.9 2.10: xem...  P tan(25 .84 o )  48. 43 kVAR 133.33 kVAR Bộ tụ cần cung cấp 133.33 + 48. 43 = 84 .9 kVAR , pha kVAR 3( 84 .9) = 254.7 kVAR  Vdụ 2.17: xem sách Biến đổi lượng điện 48. 43 kVAR 25 .84 0 100 kW Bộ... lượng dây pha ia c’ a Vì nguồn tải nối Y hay Δ, nên có kiểu nối dây: Y-Y, Y-Δ, b’ +  c Δ-Y, - (nguồn-tải) a’ b ic • Nối Y-Y, trạng thái cân bằng: Van  Vf 0 Biến đổi lượng điện Vbn  Vf  