Nguyễn Công Phương g y g g Mạch ba pha Cơ sở lý thuyết mạch điện Nội dung • • • • • • • Thông số mạch Phần tử mạch Mạch chiều Mạch xoay chiều Mạng hai cửa Mạch ba pha Quá trình Q t ì h độ Mạch ba pha Mạch ba pha • Mạch pha: nguồn điện xoay chiều nối với tải cặp dây dẫn p g y g • Mạch nhiều pha: nhiều nguồn xoay chiều tần số khác pha p g ệ y g , • Mạch ba pha: ba nguồn điện xoay chiều tần số, biên độ, lệch pha với 120o • Trong số mạch nhiều pha, mạch ba pha phổ biến & kinh tế Mạch ba pha Mạch ba pha • Tầm quan trọng mạch ba pha: q g p – Động điện ba pha ổn định, tương đối rẻ, kích thước nhỏ, bảo dưỡng, so với động điện pha – Với lượng công suất truyền tải, mạch ba pha cần dây nối → kinh tế ế – Có thể cung cấp kiểu điện áp • Nội dung g – – – – – – Nguồn ba pha đối xứng Mạch ba pha đối xứng Mạch ba pha không đối xứng p g g Công suất mạch ba pha Phương pháp thành phần đối xứng Điều hoà bậc cao mạch ba pha Mạch ba pha Nguồn ba pha đối xứng (1) ố A uAA’ uBB’ uCC’ BB CC AA C’ B’ t B S C Stator A’  U CC ' 120o  U BB ' uAA’ = Umsinωt ω 120o 120o uBB’ = Umsin(ωt – 120o) i ( t  U AA ' uCC’ = Umsin(ωt + 120o) uAA’ + uBB’ + uCC’ = Mạch ba pha Nguồn ba pha đối xứng (2) ố A C’ B’ B S N S C Stator A’ Mạch ba pha Nguồn ba pha đối xứng (3) ố A uCA C’ B S C uBC Stator uAN uCN C B’ C’ N iC A iA iN B’ A’ uBN A’ uAB iB B uAN, uBN, u’CN: điện áp pha uAB, uBC, u’CA: điện áp dây Mạch ba pha Nguồn ba pha đối xứng (4) ố iC C eCN eAN A iA uCA iN N uBC eBN uAN uCN C C’ N iC A iA iN B’ A’ uBN uAB iB iB B B Mạch ba pha Nguồn ba pha đối xứng (5) ố A C B B’ C’ B’ B S Stator iCA uBC C B iBC A’ A’ Mạch ba pha uCA iAB uAB C’ A iC iA iB Nguồn ba pha đối xứng (6) ố C C B B’ iC eBC eCA B A eAB iA iB iCA uBC B iBC A’ Mạch ba pha uCA iAB uAB C’ A iC iA iB 10 VD Phương pháp thành phần đối xứng (20) ầ ố   o   j ; E A  220 0o V; E B  230  135 V; Zn = j6 Ω;  EC  210 140o V; Z1ng = j10 Ω; Z2ng = j12 Ω; Z0ng = j2 Ω; Z1t = 30 + j40 Ω; Z2t = + j6 Ω; Z0t = j4 Ω; Tính dịng mạch I A0 Z0  0ng I B0 Z0ng I  N C0 Z0ng In E A0 Z0  0t E n B0  EC Z0t Zn Z0t  3E A0 3(34,5  j 9, 22) Z ng  Z 0t j2  j4  25,88  j 6,92 V   n  3   j  j j6 Z ng  Z 0t Z n   E A0   n (34,5  j 9, 22)  (25,88  j 6,92)  I I    I A0  B0 C0 Z ng  Z 0t j2  j4  0,38  j1, 44 A Mạch ba pha 73 Phương pháp thành phần đối xứng (21) ầ ố Thứ tự thuận Nguồn ba pha p khơng đối xứng Phân tích Giải mạch ba pha thứ tự thuận Thứ tự ngược Giải mạch ba pha thứ tự ngược Tổng hợp Thứ tự zero Giải mạch thứ tự zero Kết Mạch ba pha 74 VD Phương pháp thành phần đối xứng (22) ầ ố o   j ; E A  220 0o V; E B  230  135 V; Zn = j6 Ω;  EC  210 140o V; Z1ng = j10 Ω; Z2ng = j12 Ω; Z0ng = j2 Ω; Z1t = 30 + j40 Ω; Z2t = + j6 Ω; Z0t = j4 Ω; Tính dịng mạch   I A1  1,94  j 3,10 A  0, 2,19  I A  65  j 19 A   I A0  0,38  j1, 44 A   I B1  3, 65  j 0,13A   I B  1,57  j1, 66 A   I B  0,38  j1, 44 A   I C1  71  j 3, 23A 1,   I C  2, 22  j 0,53A   I C  0,38  j1, 44 A Z1ng A Z2ng B Z0ng C Z1t N Z2t Zn Z0t      I A  I A1  I A  I A0  21  j 3,85 A 2, 85      I B  I B1  I B  I B  2, 47  j 2,96 A      I C  I C1  I C  I C  0,89  j 5, 20 A Mạch ba pha 75 n VD Phương pháp thành phần đối xứng (23) ầ ố o   j ; E A  220 0o V; E B  230  135 V; Zn = j6 Ω;  EC  210 140o V; Z1ng = j10 Ω; Z2ng = j12 Ω; Z0ng = j2 Ω; Z1t = 30 + j40 Ω; Z2t = + j6 Ω; Z0t = j4 Ω; Tính dịng mạch Z1ng A Z2ng B Z0ng C Z1t N Z2t Zn Z0t Kiểm tra kết  I A  2, 21  j 3,85 A  I B  2, 47  j 2,96 A  I  0,89  j 5, 20 A      I n  I A  I B  I C  1,15  j 4,31A C   In  In0   n0 Z ng  Z 0t 25 88  j 92 25,88 6,92  1,15  j 4,31A  j2  j4 Mạch ba pha 76 n Mạch ba pha • • • • • • Nguồn ba pha đối xứng Mạch ba pha đối xứng Mạch ba pha không đối xứng Công suất mạch ba pha Phương pháp thành phần đối xứng Điều hoà bậc cao mạch ba pha Mạch ba pha 77 Điều hoà bậc cao mạch ba pha (1) ề • Điện áp nguồn mạch ba pha bị méo • → Phân tích tín hiệu thành tổng điều hồ bậc cao • Ngồi ω cịn có 3ω 5ω 7ω … 3ω, 5ω, 7ω, • Nếu ekA = Ekmsin(kωt) ekB = Ekmsin[kω(t – T/3)] = Ekmsin(kωt – k2π/3) & ekC = Ekmsin[kω(t + T/3)] = Ekmsin(kωt + k2π/3) Mạch ba pha 78 Điều hoà bậc cao mạch ba pha (2) ề • Nếu ekA = Ekmsin(kωt) ( ) ekB = Ekmsin[kω(t – T/3)] = Ekmsin(kωt – k2π/3) [ ( )] ( ) & ekC = Ekmsin[kω(t + T/3)] = Ekmsin(kωt + k2π/3) • Xét k = 3: ekA = Ekmsin(3ωt) ekB = Ekmsin(3ωt – 3.2π/3) = Ekmsin(3ωt – 2π) ekC = Ekmsin(3ωt + 3.2π/3) = Ekmsin(3ωt + 2π) • → pha điện áp bậc trùng pha với • Tổng quát: pha điện áp bậc 3n (n = 1, 3, 5, 7, …) trùng h ới h t ù pha với Mạch ba pha 79 Điều hoà bậc cao mạch ba pha (3) ề • Tổng quát: pha điện áp bậc 3n (n = 1, 3, 5, 7, …), (k = 3, 9, 15, …) trùng pha với • Tương tự: pha điện áp bậc 3n + (n = 1, 3, 5, 7, g ự p ệ p ậ ( , , , , …), (k = 1, 7, 13, …) lệch pha 2π/3 → hợp thành hệ thống thứ tự thuận • Tương tự: pha điện áp bậc 3n + (n = 1, 3, 5, 7, …), (k = 5, 11, 17, …) lệch pha 4π/3 → hợp thành hệ thống thứ tự ngược ố Mạch ba pha 80 Điều hoà bậc cao mạch ba pha (4) ề Hệ thống ba pha thứ tự thuận (k = 1, 7, 13, …) Điện áp ba h b pha méo + Hệ thống ba pha thứ tự ngược ệ g p ự g ợ (k = 5, 11, 17, …) + Hệ thống ba pha thứ tự zero (k = …) 3, 9, 15, ) Mạch ba pha 81 VD Điều hoà bậc cao mạch ba pha (5) ề Xét mạch ba pha đối xứng eA = 100sinωt + 40sin(3ωt + 60o) + i i ( + 15sin(5ωt – 15o) V; Tính trị hiệu dụng dịng điện dây trung tính tính iCc C eC c eA A N eB B Mạch ba pha iAa a n Ω iNn iBb 10 Ω b 82 Điều hoà bậc cao mạch ba pha (6) ề eA = 100sinωt + i + 40sin(3ωt + 60o) + + 15sin(5ωt – 15o) V Điện áp ba pha méo k = 1: e1A = 100sinωt V k = 3: e3A = 40sin(3ωt + 60o) V Hệ thống ba pha thứ tự thuận (k = 1, 7, 13, …) +    ( E1 A , E1B , E1C ) Hệ thống ba pha thứ tự ngược (k = 5, 11, 17, …) +    ( E5 A , E5 B , E5C ) Hệ thống ba pha thứ tự zero (k = 15 …) 3, 9, 15, ) k = 5: e5A = 15sin(5ωt – 15o) V Mạch ba pha    ( E3 A , E3 B , E3C ) 83 VD Điều hoà bậc cao mạch ba pha (7) ề Xét mạch ba pha đối xứng eA = 100sinωt + 40sin(3ωt + 60o) + i i ( + 15sin(5ωt – 15o) V; Tính trị hiệu dụng dịng điện dây trung tính tính eA + eB + eC iCc eC C iAa c eA A N eB  B a n Ω iNn iBb 10 Ω b           ( E1 A  E1B  E1C ) ( E5 A  E5 B  E5C ) ( E3 A  E3 B  E3C )    (thứ tự thuận) E1 A  E1B  E1C     (thứ ( tự ngược) ) E5 A  E5 B  E5C      E3 A  E3 B  E3C  3E3 A (thứ tự zero)  → eA + eB + eC  3E3 A Mạch ba pha 84 VD Điều hoà bậc cao mạch ba pha (8) ề Xét mạch ba pha đối xứng eA = 100sinωt + 40sin(3ωt + 60o) + i i ( + 15sin(5ωt – 15o) V; Tính trị hiệu dụng dịng điện dây trung tính tính iCc C eC A N B N  eA eB eC (eA  eB  eC )   n  10 10 10  10 1 1     10 10 10 10  eA + eB + eC  3E3 A Mạch ba pha c eA eB  eA + eB + eC  3E3 A iAa a n Ω iNn iBb 10 Ω b  E3 A   n  n  10  10 85 VD Điều hoà bậc cao mạch ba pha (9) ề Xét mạch ba pha đối xứng eA = 100sinωt + 40sin(3ωt + 60o) + i i ( + 15sin(5ωt – 15o) V; Tính trị hiệu dụng dịng điện dây trung tính tính iCc C eC c eA A N eB B  40 60o E3 A 3  n  10  10  10,61 60o V 3   10 10  I Nn iAa a n Ω iNn iBb 10 Ω b n 10, 61    30 A 5,30 2 Mạch ba pha 86 Mạch ba pha • • • • • • Nguồn ba pha đối xứng Mạch ba pha đối xứng Mạch ba pha không đối xứng Công suất mạch ba pha Phương pháp thành phần đối xứng Điều hoà bậc cao mạch ba pha Mạch ba pha 87 ...  (   I Aa  I Cc ) Mạch ba pha 39 Mạch ba pha • • • • Nguồn ba pha đối xứng Mạch ba pha đối xứng Mạch ba pha không đối xứng Công suất mạch ba pha – Công suất mạch ba pha đối xứng – Phương... ba pha 32 Mạch ba pha • • • • • • Nguồn ba pha đối xứng Mạch ba pha đối xứng Mạch ba pha không đối xứng Công suất mạch ba pha Phương pháp thành phần đối xứng Điều hoà bậc cao mạch ba pha Mạch ba. .. B Mạch ba pha 11 Mạch ba pha • • • • • • Nguồn ba pha đối xứng Mạch ba pha đối xứng Mạch ba pha không đối xứng Công suất mạch ba pha Phương pháp thành phần đối xứng Điều hoà bậc cao mạch ba pha