MẠCH ĐIỆN XOAY CHIÊU BA PHA Hiểu được nguồn điện ba pha và các đại lượng đặc trưng của mạch điện ba pha. Biết được cách nối nguồn điện và tải thành hình sao, hình tam giác và các quan hệ giữa đại lượng dây và pha. I - KHÁI NIỆM VỀ MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỂU BA PHA Ngày nay, dòng điện xoay chiều ba pha được sử dụng rộng rãi trong các ngành sản xuất. Mạch điện xoay chiều ba pha gồm : nguồn điện ba pha, đường dây ba pha và các tải ba pha. Nguồn điện ba pha Hình 23 - 1. Sơ đồ máy phát điện xoay chiều ba pha Để tạo ra dòng điện xoay chiều ba pha, người ta dùng máy phát điện xoay chiều ba pha. Máy phát điện xoay chiều ba pha gồm ba dây quấn AX, BY, cz và nam châm điện được minh hoạ trên hình 23 - 1. Môi dây quấn của máy phát điện là một pha. Dây quấn pha A kí hiệu là AX. Dây quấn pha B kí hiệu là BY. Dây quấn pha c kí hiệu là cz. Khi quay nam châm điện với tốc độ không đổi, trong dây quấn mỗi pha xuất hiện sức điện động (sđđ) xoay chiều một pha. Các dây quấn của các 2ĩt .. 114 pha có cùng số vòng dây và đặt lệch nhau một góc —— điện trong không gian (hình 23-1) nên sđđ các pha bằng nhau về biên độ và tần số nhưng lệch pha nhau một góc Hình 23 - 2 vẽ đồ thị trị số tức thời sđđ eA, eD, e_ và hình 23 - 3 vẽ đồ . * ’ A b c thị véctơ sđđ các pha Eạ, Eb, Ec của nguồn điện ba pha. Hình 23 - 2. Đồ thị trị sô' tức thời sđđ ha pha Hình 23 - 3. Đồ thị véctơ sđđ ba pha 2. Tải ba pha Hình 23 - 4. Mạch điện ha pha không liên hệ Tải ba pha thường là các động cơ điện ba pha, các lò điện ba pha... Tổng trở của các pha A, B, c của tải là ZA, Zg, Zc- II - CÁCH NỐI NGUỒN ĐIỆN VÀ TẢI BA PHA Nếu mỗi pha của máy phát điện ba pha nối riêng với mỗi tải, ta có mạch điện ba pha không liên hệ với nhau (hình 23 - 4). Cách nối dây này thực tế ít dùng, em hãy giải thích tại sao ? Thông thường người ta nối ba pha của nguồn điện, ba pha của tải thành hình sao hoặc tam giác. Khi nối hình sao thì ba điểm cuối X, Y, z của ba pha nối với nhau tạo thành điểm trung tính o. Khi nối hình tam giác thì đầu pha này nối với cuối pha kia theo thứ tự pha. Cách nối nguồn điện ba pha Hình 23 - 5 vẽ sơ đồ cách nối nguồn điện ba pha. Nguồn điện nối hình sao (hình 23 - 5a), hình sao có dây trung tính (hình 23 - 5b) và hình tam giác (hình 23 - 5c). Hình 23 - 5. Cách nối nguồn điện ba pha a) Nối hình sao (Y); b) Nối hình sao có dây trung tính (Yo) ; c) Nối hình tam giác (A). Cách nối tải ba pha Hình 23 - 6 vẽ sơ đồ cách nối tải ba pha. Tải nối hình sao (Y) được mô tả trên hình 23 - 6a, tải nối hình tam giác (A) được mô tả trên hình 23 - 6b. Hình 23 - 6. Cách nối tải ba pha a) Nối hình sao ; b) Nối hình tam giác Ill - sơ Đố MẠCH ĐIỆN BA PHA Sơ đổ mạch điện ba pha Các điểm đầu ba pha A, B, c của nguồn điện được nối với các dây dẫn điện ba pha đến các tải. Các dây dẫn ấy gọi là dây pha (hình 23 - 7, 23 - 8, 23 - 9, 23 - 10). Dây nối từ điểm trung tính o của nguồn đến điểm trung tính O’ của tải gọi là dây trung tính (hình 23 - 8, 23 - 10). Dưới đây là một số sơ đồ thường gặp. a) Nguồn điện nối hình sao, tải nối hình sao (hình 23 - 7) Hình 23 - 7. Sơ đồ mạch điện ha pha nguồn và tải nô'i hình sao b) Nguồn điện và tải nôi hình sao có dây trung tính (hình 23 - 8) Mạch điện này còn gọi là mạch điện ba pha bốn dây (ba dây pha và một dây trung tính). Hình 23 — 8. Sơ đồ mạch điện ba pha có dây trung tính Nguồn điện nối hình sao, tải nối hình tam giác (hình 23 - 9) Hình 23 - 9. Sơ đồ mạch điện ha pha nguồn nô'i hình sao, tải nối hình tam giác Quan sát hình 23 — 10, nguồn điện và các tải ha pha 1,2,3 được nối hình gì ? Hình 23 -10. Các tải ha pha đấu vào nguồn điện ha pha Quan hệ giữa đại lượng dây và đại lượng pha Nếu tải ba pha đối xứng thì : Khi nối hình sao : Ị, = I d p u = V3 U d p Khi nối hình tam giác : I = 73 Ip u.=u d p Trong đó : I - dòng điện pha, là dòng điện chạy trong mỗi pha. I - dòng điện dây, là dòng điện chạy trong dây pha. u - điện áp pha, là điện áp giữa điểm đầu và điểm cuối của mỗi pha hoặc giữa dây pha và dây trung tính. Ud - điện áp dây, là điện áp giữa hai dây pha. Ví dụ 1 : Một máy phát điện ba pha có điện áp mỗi dây quấn pha là 220V, nếu nối hình sao ta có hai trị số điện áp : U = 220 V p u = 73 U = 73.220 = 380 V d p Nếu nối hình tam giác ta chỉ có một trị số điện áp Ud = Up = 220 V. Giải thích vì sao nguồn điện thường được nối hình sao ? Ví dụ 2 : Một tải ba pha gồm 3 điện trở R = 10Í2 nối hình tam giác, đấu vào nguồn điện ba pha có Ud = 38OV. Tính dòng điện pha và dòng điện dây. Giải: Vì tải nối hình tam giác nên ta có : Up = Ud = 380 V Dòng điện pha của tải : I = = 38 a p R 10 Dòng điện dây : Id = 73 Ip =7? .38 = 65,8 A - ƯU ĐIỂM CỦA MẠCH ĐIỆN BA PHA BỐN DÂY Mạch điện ba pha bốn dây được sử dụng trong mạng điện sinh hoạt, nhờ có dây trung tính nên có các ưu điểm sau : Tạo ra hai trị số điện áp khác nhau : điện áp dây và điện áp pha, vì thế rất thuận tiện cho việc sử dụng đồ dùng điện. Các tải điện sinh hoạt thường không đối xứng (tổng trở các pha khác nhau khi tải các pha thay đổi). Do sử dụng mạng ba pha bốn dây, nhờ có dây trung tính nên điện áp pha trên các tải hầu như vẫn giữ được bình thường, không vượt quá điện áp định mức. Quan sát hình 23 - 11, các đèn được đấu hình gì ? Khi tắt các đèn pha c, hầu như đền các pha B và pha A vẫn sáng hình thường. Tại sao ? A o ''—0—' 1 ’—o—' ’ e-4 l-Hgw UgJ L^J 30 đèn 30 đèn 30 đèn Iỉình 23 - 11. Dấu đèn vào nguồn điện ha pha CÂU HỎI Nêu các phần tử của mạch điện ba pha và chức năng của chúng. Nêu tác dụng của dây trung tính trong mạch điện ba pha bốn dây. Mạch điện ba pha ba dây, điện áp dây 380V, tải là ba điện trở R bằng nhau, nối tam giác. Cho biết dòng điện trên đường dây bằng 80A. Vẽ sơ đồ nối dây của mạch điện ba pha trên và xác định trị số dòng điện pha của tải. Tính điện trở R trên mỗi pha của tải. Có hai tải ba pha : Tải thứ nhất là 9 bóng đèn (số liệu của mỗi bóng đèn là p = 100 w, u = 220 V) ; tải thứ hai là một lò điện trở ba pha (điện trỏ mỗi pha R = 30 u = 380 V). Các tải trên được nối vào mạch điện ba pha bốn dây có điện áp 220/380 V. Giải thích 220 V là điện áp gì ? 380 V là điện áp gì ? Xác định cách nối dây của mỗi tải (thành hình sao hoặc hình tam giác) và giải thích vì sao phải nối như vậy ? Vẽ cách nối dây của mạch điện ba pha trên. Tính dòng điện pha và dòng điện dây của mỗi tải.
Giải thích vì sao nguồn điện thường được nối hình sao?
Trường THPT Trịnh Hoài Đức - Trường Trung Học Chất Lượng Cao Địa chỉ: DT745, Thạnh Lợi, An Thạnh, Thuận An, Bình Dương Điện thoại: 0650.825477 Website: https://thpttrinhhoaiduc.edu.vn/ Xem toàn bộ tài liệu Lớp 12: tại đâySách giải bài tập công nghệ 12 – Bài 23: Mạch điện xoay chiều ba pha giúp HS giải bài tập, lĩnh hội các kiến thức, kĩ năng kĩ thuật và vận dụng được vào thực tế cần khơi dậy và phát huy triệt để tính chủ động, sáng tạo của học sinh trong học tập:
Trả lời câu hỏi Công nghệ 12 Bài 23 trang 90: Cách nối dây này thực tế ít dùng, em hãy giải thích tại sao?Trả lời Vì điện áp giữa các pha không ổn định khi thay đổi hơn nữa lại dùng nhiều dây dẫn (6 dây). Trả lời câu hỏi Công nghệ 12 Bài 23 trang 92: Quan sát hình 23 -10, nguồn điện và các tải ba pha 1, 2, 3 được nối hình gì?Trả lời – Nguồn điện: Nối hình sao có dây trung tính. – Tải 1: Nối hình sao không có dây trung tính. – Tải 2: Nối hình tam giác. – Tải 3: Nối hình sao có dây trung tính. Trả lời câu hỏi Công nghệ 12 Bài 23 trang 93: Giải thích vì sao nguồn điện thường được nối hình sao?Trả lời Khi nối nguồn điện hình sao sẽ cho 2 giá trị điện áp nên ta có thể đấu nối các tải ở 2 cấp điện áp khác nhau. Ví dụ nguồn điện cấp cho các hộ gia đình thường có các giá trị điện áp: – Up = 220 V cấp cho các thiết bị điện sinh hoạt: bóng điện, quạt, tivi, tủ lanh,… – Ud = 380 V cấp cho động cơ điện 3 pha: máy sát gạo,… Trả lời câu hỏi Công nghệ 12 Bài 23 trang 93: Quan sát hình 23 – 11, các đèn được đấu hình gì? Khi tắt các đèn pha C, hầu như đèn các pha B và pha A vẫn sáng bình thường? Tại sao?Trả lời – Các đèn được đấu hình tam giác (đầu pha này nối với cuối pha kia theo thứ tự pha) – Khi tắt các đèn pha C, hầu như đèn các pha B và pha A vẫn sáng bình thường vì các bóng đèn được nối một đầu với dây trung tính và đầu kia nối với 1 trong 3 pha A, B, C độc lập nhau nên điện áp giữa các bóng đèn cũng độc lập với nhau. Câu 1 trang 94 Công nghệ 12: Nêu các phần tử của mạch điện ba pha và chức năng của chúng.Trả lời * Mạch điện ba pha gồm nguồn điện ba pha, đường dây ba pha và các tải ba pha. * Chức năng của chúng:
– Nguồn điện ba pha: để tạo ra dòng điện xoay chiều ba pha. – Đường dây ba pha: dẫn điện. – Các tải ba pha: Tiêu thụ điện năng. Câu 2 trang 94 Công nghệ 12: Nêu tác dụng của dây trung tính trong mạch điện ba pha bốn dây.Trả lời Tác dụng của dây trung tính trong mạch điện ba pha bốn dây là: – Tạo ra hai trị số điện áp khác nhau → thuân tiện cho việc sử dụng đồ điện. – Giúp điện áp trên các tải hầu như vẫn giữ được bình thường, không vượt quá điện áp định mức. Câu 3 trang 94 Công nghệ 12: Mạch điện ba pha ba dây, điện áp dây 380V, tải là ba điện trở R bằng nhau, nối tam giác. Cho biết dòng điện trên đường dây bằng 80A. Vẽ sơ đồ nối dây của mạch điện ba pha trên và xác định trị số dòng điện pha của tải. Tính điện trở R trên mỗi pha của tải.Trả lời Tải nối tam giác → Id = √3 Ip, Ud = Up = 380 V. → Ip = 1/√3 Id = 41,2 A. Điện trở mỗi pha R1 = R2 = R3 = R = Up / Ip = 380 / 41,2 = 9,22 Ω. Câu 4 trang 94 Công nghệ 12: Có hai tải ba pha: Tải thứ nhất là 9 bóng đèn (số liệu của mỗi bóng đèn là P = 100 W, U = 220 V); tải thứ hai là một lò điện trở ba pha (điện trở mỗi pha R = 30 Ω, U = 380 V). Các tải trên được nối vào mạch điện ba pha bốn dây có điện áp 220/380 V.a) Giải thích 220 V là điện áp gì? 380 V là điện áp gì? b) Xác định cách nối dây của mỗi pha tải (thành hình sao hoặc hình tam giác) và giải thích vì sao phải nối dây như vậy? c) Vẽ cách nối dây của mạch điện ba pha trên. d) Tính dòng điện pha và dòng điện dây của mỗi tải. Trả lời a) Điện áp 220 V là điện áp pha. Điện áp 380 V là điện áp dây. b) Tải thứ nhất nối hình sao có dây trung tính để Ud = √3 Up → Up = 220 V là điện áp định mức của các bóng đèn trong tải. Tải thứ hai nối hình sao có dây trung tính hoặc nối hình tam giác. Vì điện áp định mức của tải là 380 = Ud mà Up ⇐ Ud nên có thể nối theo cả hai cách. c) Sơ đồ cách nối dây của mạch điện ba pha trên:  d) * Tải số 1 nối dây hình sao * Tải số 2: – Trường hợp nối hình sao: – Trường hợp nối hình tam giác: Up = Ud = 380 V. + Dòng điện pha của tải:
+ Dòng điện dây của tải:
|
