1 Âải Hc  Nàơng - Trỉåìng Âải hc Bạch Khoa Khoa Âiãûn - Nhọm Chun män Âiãûn Cäng Nghiãûp Giạo trçnh MẠY ÂIÃÛN 1 Biãn soản: Bi Táún Låüi Chỉång 5 M.B.A LM VIÃÛC ÅÍ TI KHÄNG ÂÄÚI XỈÏNG 5.1. ÂẢI CỈÅNG Ti khäng âäúi xỉïng ca mba l ti khäng phán phäúi âãưu cho c ba pha, lm cho dng âiãûn trong ba pha khäng bàòng nhau, gáy nh hỉåíng xáúu âãún tçnh trảng lm viãûc bçnh thỉåìng trong mba nhỉ: + Âiãûn ạp dáy v pha s khäng âäúi xỉïng. + Täøn hao phủ trong dáy qún v li thẹp tàng lãn. + Âäü chãnh nhiãût ca mba vỉåüt quạ qui âënh. Âãø nghiãn cỉïu tçnh trảng lm viãûc khäng âäúi xỉïng ca mba ta dng phỉång phạp phạp phán lỉåüng âäúi xỉïng. Hãû thäúng dng âiãûn khäng âäúi xỉïng ca mba , , âỉåüc phán têch thnh ba hãû thäúng dng âiãûn âäúi xỉïng: a I & b I & c I & + Thỉï tỉû thûn: , , a1 I & b1 I & c1 I & + Thỉï tỉû ngỉåüc: , , a2 I & b2 I & c2 I & + Thỉï tỉû khäng: , , a0 I & b0 I & c0 I & v quan hãû giỉỵa chụng ta â hc åí pháưn “l thuút mảch âiãûn” nhỉ sau : 021 aaaa IIII &&&& ++= 021 2 021 aaabbbb IIaIaIIII &&&&&&& ++=++= 02 2 1021 aaacccc IIaIaIIII &&&&&&& ++=++= Viãút lải åí dảng ma tráûn: 2 1 0 2 2 1 1 111 a a a c b a I I I aa aa I I I & & & & & & = (5.1) v c b a a a a I I I aa aa I I I & & & & & & 2 2 2 1 0 1 1 111 3 1 = (5.2) 2 Trong âọ: , v 1 + a + a 0 120j ea = 0 240j2 ea = 2 = 0. Chụ : • Khi ti mba khäng âäúi xỉïng, bao gåìi cng phán têch thnh cạc thnh pháưn: TT thûn, TT ngỉåüc v TT khäng. Riãng thnh pháưn TT khäng trong mba do cọ trë säú bàòng nhau v trng pha vãư thåìi gian nãn chè täưn tải khi mba näúi Y 0 v Δ • Phỉång phạp phán lỉåüng âäúi xỉïng dỉûa trãn cå såí ngun l xãúp chäưng, nãn khi ạp dủng ngun l âọ ta gi thiãút mảch tỉì mba khäng bo ha. • Khi phán têch ta xem nhỉ â qui âäøi tỉì phêa thỉï cáúp vãư phêa så cáúp v âãø âån gin ta b qua dáúu pháøy. 5.2. MẢCH ÂIÃÛN THAY THÃÚ V TÄØNG TRÅÍ CA MBA ÂÄÚI VÅÏI CẠC THNH PHÁƯN ÂÄÚI XỈÏNG. + Âäúi våïi hãû thäúng dng âiãûn thỉï tỉû thûn : Hãû thäúng dng âiãûn náưy âäúi xỉïng nãn mảch âiãûn thay thãú v cạc tham säú ca mba nhỉ â xẹt åí chỉång 3. I a0 I A0 I B0 I C0 3I A0 I A0 I a0 I B0 I C0 3I A0 I b0 I c0 3I A0 I b0 I c0 A C B 0 A C B 0 a b c 0 a b c Z 1 Z 2 Z m0 U A0 -U A0 I A0 I a0 I m0 Z 1 Z 2 Z m0 U A0 I A0 I a0 I m0 U & A0 Z n Z n I A0 = -I a0 I A0 = -I a0 -U & A0 U & A0 Hçnh 5.1 Mảch âiãûn thay thãú mạy biãún ạp âäúi våïi thnh pháưn thỉï tỉû khäng a. Näúi Y o /Y o ; b. Näúi Y o / Δ (a) (b) 3 + Âäúi våïi hãû thäúng dng âiãûn thỉï tỉû ngỉåüc : dng náưy cọ tạc dủng hon ton giäúng dng âiãûn thỉï tỉû thûn vç nãúu âäøi 2 trong ba pha phêa så v phêa thỉï thç hiãûn tỉåüng trong mba khäng cọ gç thay âäøi nãn mảch âiãûn thay thãú v cạc tham säú ca mba khäng khạc gç so våïi dng âiãûn thỉï tỉû thûn. + Âäúi våïi hãû thäúng dng âiãûn thỉï tỉû khäng : hãû thäúng dng âiãûn thỉï tỉû khäng 3 pha sinh ra trong mba tỉì thäng thỉï tỉû khäng Φ t 0 trng pha vãư thåìi gian. • Täø mba 3 pha: Tỉì thäng Φ t 0 khẹp mảch qua li thẹp nãn dng I a0 = I b0 = I c0 d nh cng â sinh ra Φ t 0 låïn vç tỉì tråí thẹp nh. • Mba 3 pha ba trủ: Φ t 0 khẹp mảch qua váût liãûu khäng phi sàõt tỉì nãn Φ to nh hån trãn. Tỉì thäng Φ t0 sinh ra trong dáy qún så cáúp v thỉï cáúp cạc sââ tỉû cm v häù cm v ta thnh láûp så âäư thay thãú hçnh T tỉång tỉû nhỉ âäúi våïi trỉåìng håüp dng âiãûn thỉï tỉû thûn. Xẹt trỉåìng håüp cọ dng âiãûn thỉï tỉû khäng nhỉ sau : - Khi mba näúi Y 0 /Y 0 hồûc Y 0 / Δ : Dng thỉï tỉû khäng täưn tải åí c dáy qún så cáúp v thỉï cáúp nãn mảch âiãûn thay thãú âäúi våïi phán lỉåüng thỉï tỉû khäng khäng cọ gç khạc dảng mảch âiãûn thay thãú ca phán lỉåüng thỉï tỉû thûn. - Khi mba näúi Y/Y 0 : A C B I a0 I b0 I c0 a b c 3I A0 0 Z 1 Z 2 Z m0 U A0 -U A0 I A0 I a0 I m0 -U A0 Z m0 + Z 2 I a0 Hçnh 5.2 Mảch âiãûn thay thãú mạy biãún ạp näúi Y/Y o âäúi våïi thnh pháưn thỉï tỉû khäng Så cáúp khäng cọ dáy trung tênh nãn I & A0 = 0 v phêa náưy xem nhỉ håí mảch. * Ta tháúy åí cạc mảch âiãûn thay thãú trãn: + Z 1 = r 1 + jx 1 v Z 2 = r 2 + jx 2 : nhỉ täøng tråí thỉï tỉû thûn v ngỉåüc. + Z m0 : täøng tråí tỉì họa thỉï tỉû khäng phủ thüc vo cáúu tảo mảch tỉì: _ Mảch tỉì täø mba 3 pha: Z m0 = Z m . _ Mảch tỉì mba 3 pha ba trủ: Z m0 nh (thỉåìng Z m0 = (7-15)Z n ) + Sââ thỉï tỉû khäng do tỉì thäng Φ t0 sinh ra nhỉ sau : 000 mmt IZE && −= (5.3) 4 + Khi mba nọỳi Y 0 /Y 0 hoỷc Y 0 / : caớ sồ cỏỳp vaỡ thổù cỏỳp õóửu coù doỡng TT K nón doỡng 00 aA II && vỏỷy 0m I & õóứ sinh ra t0 rỏỳt nhoớ. Trong trổồỡng hồỹp nỏửy Z m0 = 0 vaỡ Z n = Z 1 + Z 2 . Xaùc õởnh tọứng trồ thổù tổỷ khọngZ t0 bũng thờ nghióỷm : I t0 V A U W T Hỗnh 5.3 Sồ õọử nọỳi dỏy xaùc õởnh tọứng trồớ thổù tổỷ khọng maùy bióỳn aùp T: mồớ, nóỳu phờa thổù cỏỳp khọng coù doỡng thổù tổỷ khọng. T: õoùng, nóỳu phờa thổù cỏỳp coù doỡng thổù tổỷ khọng. Theo sọỳ lióỷu õo õổồỹc ta tờnh: I3 U Z 0t = ; (5.4) 2 0t I3 P r = (5.5) 2 0t 2 to0t rZx = . (5.6) 5.3. TAI KHNG I XặẽNG CUA MBA 5.3.1. Khi coù doỡng õióỷn thổù tổỷ khọng: 1. Trổồỡng hồỹp dỏy quỏỳn nọỳi Y/Y 0 : Khi taới khọng õọỳi xổùng ta coù: Sồ: 0III CBA =++ &&& (5.7) Thổù: dcba IIII &&&& =++ (5.8) Phỏn tờch doỡng õióỷn phờa sồ cỏỳp vaỡ thổù cỏỳp thaỡnh caùc thaỡnh phỏửn, ta coù: + Caùc doỡng õióỷn tổỡ hoùa TT thuỏỷn vaỡ ngổồỹc 1m I & , 2m I & cuớa caùc pha seợ sinh ra caùc sõõ . CBA E,E,E &&& + Coỡn doỡng õióỷn tổỡ hoùa TT khọng I a0 = I b0 = I c0 = I d /3 tọửn taỷi ồớ phờa thổù cỏỳp khọng õổồỹc cỏn bũng vỗ I a0 =I b0 =I c0 = 0 seợ sinh ra t 0 vaỡ sõõ tổồng õọỳi lồùn. 0m E Phổồng trỗnh cỏn bũng õióỷn aùp phờa sồ cỏỳp laỡ: 0mA1AA EEZIU &&&& = (5.9) 0mB1BB EEZIU &&&& = 0mC1CC EEZIU &&&& = do vaỡ nón: 0EEE CBA =++ &&& 0III CBA =++ &&& 5 (5.10) 0m0m0mCBA ZI3E3UUU &&&&& ==++ Khi dỏy quỏỳn nọỳi Y, ta coù: BAAB UUU &&& = CBBC UUU &&& = (5.11) ACCA UUU &&& = Tờnh: )UU()UU(UU BAACABCA &&&&&& = ACBA U3UUU &&&& ++= A BC ' A U & ' B U & moao ZI & ' C U & A U & B U & C U & Hỗnh 5-4 ióỷn aùp khọng õọỳi xổùng do õióứm trung tờnh bở xó dởch )UZI(3U3ZI3 A0m0AA0m0m &&&& == Vỏỷy: 0m0a ' A0m0a CAAB A ZIUZI 3 UU U &&& && & +=+ = 0m0b ' B0m0b ABBC B ZIUZI 3 UU U &&& && & +=+ = (5.12) moco ' Cmoco BCCA C ZIUZI 3 UU U &&& && & +=+ = Tổỡ õọử thở vectồ hỗnh 5.4 ta thỏỳy : Aớnh hổồớng cuớa doỡng õióỷn thổù tổỷ khọng laỡm cho õióứm trung tờnh cuớa õióỷn aùp sồ cỏỳp bở lóỷch õi mọỹt khoaớng bũng moao ZI Phổồng trỗnh cỏn bũng õióỷn aùp phờa thổù cỏỳp laỡ: 2a1AAa ZIZIUU &&&& += 2ao2a1a12A1AAomo ' A Z)III(Z)II(IZU &&&&&&& +++++= Vỗ ; vaỡ Z 11 aA II && = 22 aA II && = mo + Z o = Z to , cho nón : toaonA ' Aa ZIZIUU &&&& += (5.13a) Cuợng tổồng tổỷ , ta coù : tobonB ' Bb ZIZIUU &&&& += (5.13b) toconC ' Cc ZIZIUU &&&& += (5.13c) Ta thỏỳy, tổỡ caùc phổồng trỗnh trón chổùng toớ rũng, do coù doỡng õióỷn thổù tổỷ khọng nón õióứm trung tờnh thổù cỏỳp mba bở lóỷch mọỹt khoaớng lồùn hồn khoaớng lóỷch sồ cỏỳp . Thổỷc tóỳ, sổỷ khaùc nhau khọng õaùng kóứ, vi toao ZI & moao ZI & tomo ZZ . Nhổ vỏỷy : sổỷ xó dởch õióứm trung tờnh laỡm : ióỷn aùp pha khọng õọỳi xổùng bỏỳt lồỹi cho taới duỡng õióỷn aùp pha. óứ haỷn chóỳ xó dởch õióứm trung tờnh, qui õởnh : Doỡng trong dỏy trung tờng I d < 0,25I õm . Vồùi tọứ mba ba pha khọng nọỳi Y/Y o vỗ Z mo quaù lồùn. Coỡn mba ba pha ba truỷ nọỳi Y/Y vồùi S õm < 6000kVA. 6 2. Trỉåìng håüp dáy qún näúi Y 0 /Y 0 v Y 0 / Δ : Trong trỉåìng håüp náưy dng âiãûnh thỉï tỉû khäng täưn tải c hai phêa så v thỉï v cán bàòng nhau nãn khäng sinh ra tỉì thäng to Φ v nhỉ váûy phỉång trçnh âiãûn ạp thỉï cáúp s nhỉ sau: to E nA ' Aa ZIUU &&& −=− nB ' Bb ZIUU &&& −=− (5.14) nC ' Cc ZIUU &&& −=− Vç : dCBA IIII &&&& =++ Nãn tỉì (5.14) ta suy ra âỉåüc : (5.15) dncba IZUUU &&&& =++ Âiãøm trung tênh s bë lãûch mäüt khong ndnao ZIZI 3 1 = . Sỉû xã dëch ny l khäng âạng kãø vç Z n ráút nh. 5.3.2. Khi khäng cọ dng âiãûn thỉï tỉû khäng: Trỉåìng håüp ny ỉïng våïi cạc täø näúi dáy : Y/Y ; Δ/Y ; Y/Δ ; Δ/Δ. Vç khäng cọ dng âiãûn thỉï tỉû khäng, hån nỉỵa cạc dng âiãûn thỉï tỉû thûn v ngỉåüc phêa så cáúp v thỉï cáúp cán bàòng nhau nãn khäng cáưn thiãút phi phán têch thnh phán lỉåüng âäúi xỉïng m chè cáưn dng phỉång phạp thäng thỉåìng âãø phán têch âiãûn ạp tỉìng pha. Chụ : Khi ti khäng âäúi xỉïng, âiãûn ạp ΔU åí pha khäng bàòng nhau, nhỉng vç Z n nh nãn sỉû khäng cán bàòng vãư âiãûn ạp pha v dáy l khäng nghiãm trng. Trãn thỉûc tãú, nãúu ti khäng âäúi xỉïng våïi mỉïc phán lỉåüng thỉï tỉû ngỉåüc v thỉï tỉû thûn khäng quạ 5% thç âiãûn ạp âỉåüc xem nhỉ âäúi xỉïng. 5.4. NGÀÕN MẢCH KHÄNG ÂÄÚI XỈÏNG CA MBA Ngàõn mảch khäng âäúi xỉïng xy ra khi do sỉû cäú åí phêa thỉï cáúp mäüt pha bë näúi tàõt våïi dáy trung tênh, hai pha näúi tàõt nhau hồûc hai pha näúi våïi dáy trung tênh. Nhỉỵng trỉåìng håüp kãø trãn cọ thãø xem nhỉ l nhỉỵng trỉåìng håüp giåïi hản ca ti khäng âäúi xỉïng. Âãø phán têch cạc trỉåìng håüp ngàõn mảch khäng âäúi xỉïng, ta cng ạp dủng phỉång phạp phán lỉåüng âäúi xỉïng nọi åí trãn. Hçnh 5.5 trçnh by kãút qu phán têch vãư sỉû phán phäúi dng âiãûn giỉỵa cạc pha ca mäüt säú trỉåìng håüp ngàõn mảch khi khäng cọ dng âiãûn thỉï tỉû khäng (hçnh 5.5a,b,c) v khi cọ dng âiãûn thỉï tỉû khäng (hçnh 5.5d,e). 7 67% A B C 33% 33% A B C 100% 100% 100% 100% A C B 100% 100% 100% a b c 100% 100% A C o B ] R R ^ 67% A B C T 33% 33% 67% 33% 33% a c 100% 100% a c b 100% o a 100% b c 100% 100% 100% 100% a b c Hỗnh 5.5 Sổỷ phỏn bọỳ doỡng õióỷn giổợa caùc pha khi ngừn maỷch . aaaa IIII &&&& ++= 021 2 021 aaabbbb IIaIaIIII &&&&&&& ++=++= 02 2 1021 aaacccc IIaIaIIII &&&&&&&. ta coù: BAAB UUU &&& = CBBC UUU &&& = (5.11) ACCA UUU &&& = Tờnh: )UU()UU(UU BAACABCA &&&&&&