Đề cương Kỹ thuật điện

1ĐỀ CƯƠNG MÔN HỌC 1. Tên Môn Học: Kỹ Thuật Điện 2. Ngành Học: Không Chuyên Điện 3. Số Tiết: 42 4. Đánh Giá:  Kiểm Tra giữa Học Kỳ: 20%  Thi cuối Học Kỳ: 80% 5. Giáo Trình: [1] Nguyễn Kim Đính – Kỹ Thuật Điện – Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia TPHCM - 2007 [2] Nguyễn Kim Đính – Bài Tập Kỹ Thuật Điện Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia TPHCM - 2007 2NỘI DUNG MÔN HỌC CHƯƠNG 1. Khái niệm chung về Mạch Điện 2. Mạch Điện hình sin 3. Các phương pháp giải Mạch Sin 4. Mạch Điện ba pha 5. Khái niệm chung về Máy Điện 6. Máy Biến Áp 7. Động Cơ Không Đồng Bộ Ba Pha 8. Máy Phát Đồng Bộ Ba Pha 9. Máy Điện Một Chiều. CHƯƠNG CHƯƠNG CHƯƠNG CHƯƠNG CHƯƠNG CHƯƠNG CHƯƠNG CHƯƠNG 33/3 NỘI DUNG CHI TIẾT 1 Khái Niệm Chung về Mạch Điện 1.1 Các Thành Phần của Mạch Điện 1.2 Cấu Trúc của Mạch Điện 1.3 Các Thông Số Chế Độ của 1 Phần Tử 1.4 Các loại Phần Tử Cơ Bản 1.5 Hai Định Luật Kirchhoff 2 Mạch Điện Hình Sin 2.1 Khái Niệm Chung về Hàm Sin 2.2 Áp Hiệu Dụng và Dòng Hiệu Dụng 42.3 Biểu Diễn Áp Sin và Dòng Sin bằng Vectơ 2.4 Quan Hệ Áp - Dòng của Tải. 2.5 Tổng Trở Vectơ và Tam Giác Tổng Trở của Tải 2.6 Công Suất Tiêu Thụ bởi Tải. 2.7 Biểu Diễn Vectơ của Áp, Dòng, Tổng Trở, và Công Suất 2.8 Hệ Số Công Suất 2.9 Đo Công Suất Tác Dụng bằng Watlkế 2.10 Số Phức 2.11 Biểu Diễn Mạch Sin bằng Số Phức 53. Các Phương Pháp Giải Mạch Sin 3.1 Khái Niệm Chung 3.2 Phương Pháp Ghép Nối Tiếp. Chia Áp 3.3 Phương Pháp Ghép Song Song. Chia Dòng 3.4 Phương Pháp Biến Đổi Y  3.5 Phương Pháp Dòng Mắt Lưới 3.6 Phương Pháp Áp Nút 3.7 Nguyên Lý Tỷ Lệ 64. Mạch Điện Ba Pha 4.1 Nguồn và Tải 3 Pha Cân Bằng 4.2 Hệ Thống 3 Pha Y - Y Cân Bằng 4.3 Hệ Thống 3 Pha Y -  Cân Bằng, Zd = 0 4.4 Hệ Thống 3 Pha Y -  Cân Bằng, Zd ≠ 0 4.5 Hệ Thống 3 Pha Y -  Không Cân Bằng, Zn = 0 4.6 Hệ Thống 3 Pha Y - Y Không Cân Bằng, Zd = 0 4.7 Hệ Thống 3 Pha Cân Bằng với Nhiều Tải //. 4.8 Hệ Thống 3 Pha Cân Bằng với Tải là Động Cơ 3 Pha 75. Khái Niệm Chung về Máy Điện 5.1. Định Luật Faraday. 5.2. Định Luật Lực Từ 5.3. Định Luật Ampère 5.4. Bài Toán Thuận: Biết , Tìm F 86. Máy Biến Áp (MBA) 6.1 Khái Niệm Chung 6.2 Cấu Tạo của MBA 6.3 MBA Lý Tưởng 6.4 Các MTĐ và PT của MBA Thực Tế 6.5 Chế Độ Không Tải của MBA 6.6 Chế Độ Ngắn Mạch của MBA 6.7 Chế Độ Có Tải của MBA 97. Động Cơ Không Đồng Bộ Ba Pha 7.1. Cấu Tạo của ĐCKĐB3 7.2. Từ Trường Trong ĐCKĐB3 7.3. Nguyên Lý Làm Việc của ĐCKĐB3 7.4. Các MTĐ1 Và PT của ĐCKĐB3 7.5. CS, TH, và HS của ĐCKĐB3 7.6. Mômen của ĐCKĐB3 10 8. Máy Phát Đồng Bộ Ba Pha 8.1. Cấu Tạo của MPĐB3 8.2. Nguyên Lý Làm Việc của MPĐB3 8.3. MTĐ và PT của MPĐB3 8.4. Phần Trăm Thay Đổi Điện Áp của MPĐB3 8.5. CS, TH, và HS của MPĐB3 11 9. Máy Điện Một Chiều 9.1. Cấu Tạo của MĐMC 9.2. Nguyên Lý Làm Việc của MPMC 9.3. Sđđ của MĐMC 9.4. MPMC Kích Từ Độc Lập 9.5. MPMC Kích Từ Song Song 9.6. Nguyên Lý Làm Việc của ĐCMC 9.7. Vận Tốc của ĐCMC 9.8. Mômen của ĐCMC 9.9. ĐCMC Kích Từ Song Song 12 Chương 1 Khái Niệm Chung Về Mạch Điện 1.1. Các Thành Phần Của Mạch Điện (H1.1) 1. Nguồn Điện: Phát (Cung Cấp) Điện Năng 2. Đường Dây: Dẫn (Truyền) Điện Năng. 3. Thiết Bị Biến Đổi: Biến Đổi Áp, Dòng, Tần Số 4. Tải Điện: Nhạân (Tiêu Thụ) Điện Năng. H 1.1 13 1. Phần Tử Hai Đầu (PT) là Phần Tử nhỏ nhất của mạch điện.  A và B là 2 Đầu Ra, để nối với các PT khác. 2. Mạch Điện là 1 tập hợp PT nối với nhau (H 1.3) ! NÚT là Điểm Nối của n Đầu Ra (n  2) ! VÒNG là Đường Kín gồm m PT (m  2) 1.2 Cấu Trúc Của Mạch Điện H 1.2 H 1.3 14 1.3 Các Thông Số Chế Độ Của 1 PT (H 1.4) 1. DÒNG (tức thời) xác định bởi: a. Chiều Quy Chiếu Dòng(CQCD)( ) b. Cường Độ Dòng Qua PT: i = i(t)  i > 0  Chiều Dòng Thực Tế Cùng CQCD.  i < 0  Chiều Dòng Thực Tế Ngược CQCD. 2. ÁP (tức thời) xác định bởi: a. Chiều Quy Chiếu Áp (CQCA) (+, –). b. Hiệu Điện Thế qua PT: u=u(t).  u > 0  Điện Thế Đầu + Lớn Hơn Điện Thế Đầu –.  u < 0  Điện Thế Đầu + Nhỏ Hơn Điện Thế Đầu –. H 1.4 15 3. CÔNG SUẤT (tức thời) (CS). ! Nếu mũi tên ( ) hướng từ + sang – thì CS tức thời tiêu thụ bởi PT là p(t) = u(t)i(t)  p > 0  PT thực tế tiêu thụ CS  p < 0  PT thực tế phát ra CS 4. ĐIỆN NĂNG (1.1) Điện Năng tiêu thụ bởi PT từ t1 đến t2 là 22 1 1 ( ) tt t t W p t dt= ị (1.2) 16 1.4. Các Loại PT Cơ Bản 1. Nguồn Áp Độc Lập (NAĐL) (H1.5) ! Áp không phụ thuộc Dòng u = e, i 2. Nguồn Dòng Độc Lập (NDĐL) (H1.6) ! Dòng không phụ thuộc Áp i = ig, u 3. Phần Tử Điện Trở (Điện Trở) (H1.7) ! Áp và dòng Tỷ Lệ Thuận với nhau (1.3) (1.4) H 1.5 H 1.6 H 1.7 17 R Ru Ri=  R = Điện Trở (ĐT) của PT Điện Trở () R Ri Gu=  G = Điện Dẫn (ĐD) của PT Điện Trở (S) 1 1;G R R G = = (1.5) và (1.6) gọi là Định luật Ôm (ĐLÔ) ! CS tức thời tiêu thụ bởi Điện Trở là 2 2 R R R R Rp u i Ri Gu= = = ! ! (1.5) (1.6) (1.7) (1.8) 18 4. PT Điện Cảm (Cuộn Cảm) (H1.8) 1( ) ( ) ( ) L L t L L Lt diu L dt i t u d i t L     = = +ị  L = Điện Cảm của Cuộn Cảm (H) 5. PT Điện Dung (Tụ Điện) (H1.9) 1( ) ( ) ( ) C C t C C Ct dui C dt u t i d u t C     = = +ị  C = Điện Dung của Tụ Điện (F) (1.9) (1.10) (1.11) (1.12) H 1.8 H 1.9 19 1.5. Hai định luật Kirchhoff 0i đến Nútå =  Tại nút A (H1.10): 1 2 3 4 0i i i i- + - = 2. Định Luật Kirchhoff Áp (ĐKA) 0udọc theo Vòngå =  Trong vòng 1234 (ABCD) (H1.11): 1 2 3 4 0u u u u- + - = 1. Định Luật Kirchhoff Dòng (ĐKD) (1.13) (1.14) H 1.10 H 1.11 20 Chương 2. Mạch Điện Hình Sin 2.1 Khái Niệm Chung Về Hàm Sin sin( ) sin( ) m m u U t i I t     = + = + ( , ) ; ; ( , ) ; ; m m m m u U U i I I     « = = « = = Biên Độ Áp Pha Áp Biên Độ Dòng Pha Dòng Pha Áp Pha Dòng  = - = -  φ là Góc Chạâm Pha Của Dòng So Với Áp Từ Chương 2, Áp và Dòng qua PT trên H 2.1 có Dạng Sin (2.1) ! (2.3) H 2.1 (2.2) ! 21 2.2 Áp Hiệu Dụng (AHD) Và Dòng Hiệu Dụng (DHD) 1. Trị HD của 1 hàm x(t) tuần hoàn chu kỳ T. 21 ( ) T X x t dt T  = ị 2. AHD và DHD của Áp Sin và Dòng Sin (2.1) ; 2 2 m mU IU I= = Chế độ làm việc của 1 PT trong mạch sin được xác định bởi 2 cặp số (U, θ) và (I, ) (H2.2) 2 sin( ) ( , ) 2 sin( ) ( , ) u U t U i I t I       = + « = + « H 2.2 (2.4) (2.5) ! (2.6) 22 2.3. Biểu Diễn Áp Sin Và Dòng Sin Bằng Vectơ (H2.3) 1. Áp Vectơ là vectơ U có:  Độ lớn = U  Hướng: tạo với trục x 1 góc = θ 2. Dòng Vectơ là vectơ I có:  Độ lớn = I  Hướng: tạo với trục x 1góc =  ( , ) U ( , ) Iu U và i I « « « « ! Ta có Sự Tương Ứng 1 – gióng – 1: H 2.3 ! 1 1 2 2 1 2 1 2 Nếu I I thì I I i và i i i « «  «  (2.8) (2.7) 23 2.4. Quan Hệ Áp – Dòng Của Tải Chế Độ Hoạt Động của Tải xác định bởi 2 cặp số (U, ) và (I, ) Tổng Trở (TT) của Tải = Z = Góc Của Tải = ( 0)U Z I > ( 90 90 )    = - - £ £ Mỗi Tải được đặc trưng bởi 1 CẶP SỐ (Z, ) (2.10) ! TẢI là 1 tập hợp PT R, L, C nối với nhau và chỉ có 2 Đầu Ra. (1 Cửa) ! ! (2.9) H 2.4 24 1. Mạch. a. Sơ đồ và đồ thị vectơ (H2.5) Mạch R  (R, 0o) ; 0RR R R R R UZ R I   = = = - = b. TT và góc R = Điện Trở của PT Điện Trở a) b)H 2.5 (2.11) (2.13) (2.12) 25 a. Sơ đồ và đồ thị vectơ (H2.6) Mạch L  (XL, 90o) ; 90LL L L L L L UZ X I   = = = - = + 2. Mạch L b. TT và góc XL = L = Cảm Kháng của PT Điện Cảm a) b)H 2.6 (2.14) (2.15) (2.16) 26 3. Mạch C a. Sơ đồ và đồ thị vectơ (H2.7)   C 1 của PT Điện Dung ; 90 Mạch C (X , 90 ) C C C C C C C C X C UZ X I     = = = = = - =- « - Dung Kháng b. TT và góc a) b)H 2.7 (2.17) (2.18) (2.19) 27 4. Mạch RLC Nối Tiếp a. Sơ Đồ Và Đồ Thị Vectơ (H2.8)  2 2 1 của Mạch RLCNT ; tan Mạch RLC Nối Tiếp (Z, ) L CX X X U XZ R X I R    - = - = = = + = - = « Điện Kháng (ĐK) a) b)H 2.8 (2.20) b. TT và Góc (2.21) (2.22) 28 5. Mạch RLC song song b. TT và Góc  G = 1/R = Điện Dẫn của R  BL = 1/XL = Cảm Nạp của L  BC = 1/XC = Dung Nạp của C 1 2 2 1 ; tanU BZ I GG B    -= = = - = + B = BL – BC = Điện Nạp (ĐN) của Mạch RLCSS Y = 1/Z = I/U = Tổng Dẫn (TD) của Mạch RLCSS a. Sơ đồ (H2.9) và đồ thị vectơ (H 2.8b) H 2.9 (2.23) (2.24) (2.25) (2.26) (2.27) (2.28) 29 2.5 TT Vectơ và Tam Giác TT(TGTT) của Tải  TT vectơ Z có độ lớn Z và hướng   TGTT có cạnh huyền S và 1 góc bằng  R = Zcos = ĐT Tương Đương (ĐTTĐ) của Tải X = Zsin = ĐK Tương Đương (ĐKTĐ) của Tải 0 90 0 0 i so với uchậm p R v X ha à  < < > > (2.31) (2.29) (2.30) H 2.10a 1. Tải Cảm (H 2.10a) 30 90 0 0 0 i so vớ u( ) in R và hanh pha X   - > - < < < 3. Tải cộng hưởng (H 2.10c) 0 0 0 i với ucùng pha R và X  = > = 2. Tải dung (H 2.10b) (2.32) H 2.10b H 2.10c (2.33) 31 4. Tải Thuần Cảm (H 2.10d) 90 0 0 i so với90 uch R và ậm p a X h    = + = > 5. Tải thuần dung (H 2.10e) 90 0 0 i so với90 unh R và anh p a X h    = - = < (2.34) H 2.10d (2.35) H 2.10e 32 2.6. CS Tiêu Thụ Bởi Tải (H 2.11) 1. Tải tiêu thụ 3 loại CS là Tác Dụng P(W); Phản Kháng Q(var) và Biểu Kiến S (VA). 2 2 2 , 0, 0 0, , R R L C R L L L C C C P RI P P Q Q X I Q X I = = = = = = - 2cos Rk k RkP UI P R I= = å = å 2. CS P và Q tiêu thụ bởi R, L, C là: 3. Nếu tải gồm nhiều PT Rk, Lk, Ck thì: S = UI; P = Scos; Q = Ssin (2.36) H 2.11 (2.37) (2.38) 2 2sin Lk Ck Lk Lk Ck CkQ UI Q Q X I X I= = å + å = å -å (2.39) 33 4. CS Vectơ và Tam Giác CS (TGCS) của Tải (H 2.12)  CS vectơ S có độ lớn S và hướng   TGCS có cạnh huyền S và 1 góc bằng  2 2 2 TGCS đồng dạng với TGTT S Z; ;I P I R Q I X= = = Tải Cảm thực tế tiêu thụ P và tiêu thụ Q (H 2.12a) Tải Dung thực tế tiêu thụ P và phát ra Q (H 2.12b) ! ! (2.40) H 2.12 a) b) 34 2.7 Biểu Diễn Vectơ của Áp Dòng, TT, và CS của Tải (H 2.13) H 2.13 a) b) c) d) 35 2.8 Hệ Số Công Suất (HSCS)   = Góc HSCS của Tải (= Góc của Tải) ! Tải Cảm có HSCS trễ, Tải Dung có HSCS sớm. 2. Sự Quan Trọng của HSCS của Tải. cosP PHSCS S UI = = = 1. HSCS của Tải Trên H 2.11 là: H 2.14a) b) (2.41) 36 Trên H 2.14a, Nguồn Áp có AHD Up cấp điện cho Tải có AHD U và TGCS trên H 2.14b, qua Đường Dây có ĐT Rd. Ta có:  Dòng dây Id = Dòng tải I =  Tổn Hao (TH) trên dây = Pth =  CS phát = PP = P + Pth  Hiệu Suất (HS) tải điện = ! Nếu cos  Phải tìm cách nâng cao HSCS của tải. cos P U  2 dR I % 100 th P P P  = ´+ , , %th Pthì I P P và      (2.42) (2.43) (2.44) (2.45) 37 3. Nâng cao HSCS của tải bằng tụ bù Ta muốn nâng HSCS của tải trên H 2.15 từ cos lên cos1 bằng cách ghép 1 tụ điện C // tải để được tải mới (P1, Q1, cos1). 1 cP P P P= + ¹ 1 1 1(tan tan )c cQ Q Q Q Q Q P  = +  = - = - 1 2 (tan tan )PC U    -= H 2.15a) (2.48) b) (2.46) (2.47)  38 2.9 Đo CSTD Bằng Watthế (H 2.16)  M và N là hai MMC nối với nhau tại 2 nút A và B.  Cuộn dòng và cuộn áp của W có 2 đầu; 1 đầu đánh dấu (+).H 2.16 (2.49) ! Nếu chọn CQCD () đi vào đầu + của W và CQCA (+, –) có đầu + là đầu + của W thì Số chỉ của W = P = UIcos = CSTD tiêu thụ bởi N = CSTD phát ra bởi M ! Tiêu Thụ CS âm  Phát Ra CS dương 39 2.10 Số Phức (SP) 1. Định Nghĩa  Đơn vị ảo j: A* = a – jb = SP liên hợp (SPLH) của A j2 = – 1 a = ReA = Phần thực của A B = ImA = Phần ảo của A SP: A = a +jb H 2.17 (2.52) (2.50) (2.51) 40 2. Biểu Diễn Hình Học của SP (H 2.17) Điểm A (a, b) là Điểm Biểu Diễn của SP A = a + jb Vectơ A = OA là Vectơ Biểu Diễn của SP A= a +jb Sự tương ứng 1 – 1: SP A = a + jb  Điểm A (a, b)  Vectơ A  Số thực A = a  Điểm A (a, 0)  Trục x  Trục x là Trục Thực (Re).  Số ảo A = jb  Điểm A(0, b)  Trục y  Trục y là Trục ảo (Im). Điểm A*(a, –b) đối xứng với A (a, b) qua trục thực  ! ! ! (2.53) 41 3. Các Phép Tính SP Các phép tính (+, –, , ) của SP Dạng Vuông Góc A = a +jb được làm giống số thực, với điều kiện thay j2=–1 4. Biên Độ và Góc của SP Biên Độ của SP A là chiều dài của vectơ A: 2 2A r a b= = = +A 1arg tan b a  -= =A (2.54) ! Góc của SP A là góc chỉ hướng của vectơ A: ! ! (2.55) 42 5. Các Dạng Của SP a. Dạng Vuông Góc b. Dạng Lượng Giác ! Công Thức Euler: c. Dạng Mũ Phức ! Ký Hiệu d. Dạng Cực A= a + jb A = r (cosθ + jsinθ) ejθ = cosθ + jsinθ) A = rejθ θ = cosθ + jsinθ A = r θ ! (2.56) (2.57) (2.58) (2.59) (2.60) (2.61) (2.62)1 1 11 1 2 2 1 2 1 2 1 2 2 2 2 ( )( ) ; r rr r r r r r      = + = - 43 1. Áp Phức và Dòng Phức 1. Áp Phức là SP 2. Dòng Phức là SP Trên H 2.13b: UU =  arg U Biên Độ Áp Phức AHD Góc Áp Phức Pha Áp =  = =  = U U II =  arg I Biên độdòng phức DHD I Góc Dòng Phức Pha Dòng =  = =  = I I U IvàU I« « ! (2.66) ! ! (2.65) (2.64) (2.63) 2.11 Biểu Diễn Mạch Sin Bằng SP 44 3. TT phức là SP Trên H 2.13c: 4. CS Phức là SP Trên H 2.13d: ZZ =  arg Z BiênđộTT phức TT củaTải GócTT Phức Góc củaTải =  = =  = Z Z Z«Z SS =  arg S BiênđộCS phức CSBK củaTải GócCS Phức Góc củaTải =  = =  = S S ! (2.70)! ! ! (2.69) (2.67) (2.68) SS « 45 5. TD Phức là SP 1 YY Z = = - : arg : Y BiênđộTD phức TD củaTải GócTD phức Góc củaTải Y Y  = = = - = - =  =U ZI I YU U,I,Z vàScủa Tải 2I*= =S UI Z! (2.74) 6. ĐLÔ Phức (2.9) và (2.10)  (2.66) gọi là ĐLÔ Phức của Tải. 7. Quan Hệ Giữa ! ! (2.73) (2.72) (2.71) 46 8. So Sánh Biểu Diễn SP (H 2.18) Với Biểu Diễn Vectơ (H 2.13) H 2.18 a) b) c) d) 47 9. Ý nghĩa của j= R + X, = G + jB, = P + jQZ Y S Re =R =ĐTTĐ ; Im = X =ĐKTĐ CỦA Re =G = ĐDTĐ; Im =B =ĐNTĐ TẢI Re =P = CSTD; Im =Q =CSPK Z Z Y Y S S üïïïýïïïïþ 2 2 2 2 2 2 2 2 R –X G –BG= ; B= ;R= ;X= R +X R +X G +B G +B 10. TT phức và TD phức của R, L, C R L L C C R L L C C = R; = jX ; = –jX = G; = – jB ; = jB Z Z Z Y Y Y (2.80) (2.79) (2.78) (2.77) (2.76) (2.75) 48 0đếnnútå =I 0dọc theovòngå =U (2.81) 0k k kS U I *å = å = 0 0k kP và Qå = å = Nếu mạch gồm n MMC và  đi từ + sang – của từng MMC thì (2.82) (2.83) (2.84) H 2.19 11. ĐKD Phức 12. ĐKA Phức 13. Nguyên lý Bảo toàn CS phức (H 2.19) 49 Chương 3. Các Phương Pháp Giải Mạch Sin 3.1. Khái Niệm Chung 1. Nội Dung Giải Mạch Sin Cho Mạch Thực gồm 5 loại PT: Nguồn Áp e(t), Nguồn Dòng ig(t), Điện Trở R, Điện Cảm L, Điện Dung C. Ta muốn tìm: a. Áp Tức Thời u(t) và Dòng Tức Thời i(t) qua 1 MMC (PT cũng là 1 MMC). b. CSTD P, CSPK Q, CSBK S do 1 MMC Tiêu Thụ hoặc Phát Ra. 2. Hai Phương Pháp giải mạch sin là VECTƠ và SP. Việc chuyển qua lại giữa 2 Phương Pháp được thực hiện từ H2.13 và H2.18. 50 3. Quy trình giải mạch sin gồm 3 bước B1. Chuyển sang mạch phức theo quy tắc:    R, L, C  ZR, ZL, ZC; YR, YL, YC theo (2.72) và (3.3)  Ẩn thực u(t) =  Ẩn thực i(t) = B2. Giải mạch phức bằng ĐLÔ, ĐKD, ĐKA để tìm U, I. B3. Chuyển ngược về mạch thực để tìm u(t) và i(t) theo cùng quy tắc như Bước 1 2 sin( ) 2 sin( )g e(t) = i (t) = g g E t E I t I E I       + « =  + « =  (3.1) (3.2) 2 sin( ) Ẩn PhứcU t U  +  = U (3.4) 2 sin( ) Ẩn phứcI t I  +  = I (3.5) 51 4. Chú Thích Quan Trọng b. TẢI: U = Z I hoặc I = Y U c. NGUỒN ÁP: U =  E d. NGUỒN DÒNG: I =  Ig e. MMC: Nếu CQCD Cùng (Ngược) CQCA thì CS Phức do MMC TIÊU THỤ (PHÁT RA) là: a. Trong B1 và B3, có thể dùng 1 trong 4 Dạng của Hàm Sin: HD-sin, HD-cos, CĐ-sin, và CĐ-cos; nhưng các công thức tính P,Q, S, S chỉ đúng khi dùng dạng HD! (3.6) (3.7) (3.8) S = U I* (3.9) 52 3.2. Phương Pháp Ghép Nối tiếp. Chia Áp (H 3.1)  U = Áp Tổng; I = Dòng Chung  Uk = Áp qua Zk (k = 1,2)  Uk = ZkI  U = U1 + U2 = (Z1 + Z2)I = ZtđI ! Ztđ = Z1 + Z2 tđ UI Z = 1 2 1 2; tđ tđ = =Z ZU U U U Z Z (3.13)  ! Công Thức Chia Áp (CTCA) (3.12) (3.11) (3.10) H 3.1 53 3.3. Phương Pháp Ghép Song Song. Chia Dòng (H 3.2)  I = Dòng Tổng; U = Áp Chung  Ik = Dòng qua Yk (k=1,2) k k=I Y U (3.14) 1 2 1 2( ) tđ= + = + =I I I Y Y U Y U 1 2tđ = +Y Y Y (3.15) tđ = IU Y (3.16) ! Công Thức Chia Dòng (CTCD) 1 2 1 2; tđ tđ = = YYI I I I Y Y (3.17) H 3.2  !  54 3.4 Phương Pháp Biến Đổi Y   (H 3.3)  1 2 12 1 2 3 Y .....  = + + Z ZZ Z Z Z  12 31 1 12 23 31 Y ...  = + + Z ZZ Z Z Z(3.18) ! 3TT bằng nhau  Z = 3ZY hay ZY = Z/3 (3.20) (3.19) H 3.3 a) b) 55 3.5. Phương Pháp Dòng Mắt Lưới (DML) 1. Mạch 1 ML (H 3.4) B1. Chọn Ẩn Chính = DML IM1 B2. Phương trình DML có dạng 11 1 1M M=Z I E (3.21) 1 1M k trong ML= åE E (3.22) (3.23) ! Ek mang dấu + (–) nếu CQCDML ra khỏi đầu + (–) của EM1 B3. Giải (3.21) 11 11 M M = EI Z (3.24) 11 1k trong ML= åZ Z  H 3.4 56 B4. Tính Dòng PT theo dòng ML: B5. Tính Áp PT: B6. Tính P, Q, S, S do từng PT tiêu thụ hoặc phát ra: a. Nguồn Áp E1 phát ra: b. Nguồn áp E3 tiêu thụ: 1 1 2 1, ...M M= = -I I I I 1 1 2 2 2 3 3 4 4 4, , ,= = = - = -U E U Z I U E U Z I 1 1 1 1 1P jQ *= = +S E I (3.25) * 3 3 3 3 3P jQ= = +S E I (3.26) 1 1 1CSTD P vaphát ra ø CSPK Q = =E 1 3 3...tiêu thụ CSTD P và CSPK Q = =E B7. Kiểm tra Nguyên Lý Bảo Toàn P và Q ;P phát P thu Q phát Q thuå = å å = å (3.27) 57 2. Mạch 2 ML (H 3.5) B1. Chọn 2 Ẩn Chính là 2 DML IM1 và IM2 (CQC là CKĐH). B2. Hệ phương trình DML có dạng: 11 1 12 2 1 21 1 22 2 2 M M M M M M + = + = Z I Z I E Z I Z I E (3.28) ! Zii xác định như (3.22); EMi như (3.23) 12 21 1 2k chung của ML và ML= = -åZ Z Z B3. Giải (3.28) ! 1 2 , , ...M M k k kvà I I I U S H 3.5 (3.29) 58 1. Định Nghĩa (H 3.6) Xét 1 mạch có nhiều nút A, B, Tự chọn 1 NÚT CHUẨN N. Gọi ÁP NÚT = ÁP giữa nút đó và nút chuẩn N: 0 A AN N NN = = = U U U U (3.30) (3.31) 3.6 Phương Pháp Áp Nút.   ! H 3.6 1 3 2 2 4 4 ; ( ); A B G C D H - = = = - = U U E U E I Y U U I Y U (3.32) (3.33) 59 2. Mạch 2 Nút (H 3.7) B1. Chọn N làm nút chuẩn B2. Chọn Ẩn Chính = UA B3. Ik = Yk(UA – Ek) B4.  Ik = Yk(UA – Ek) = 0  (Yk)UA = YkEk (3.34) (3.35) k k A k å= å Y EU Y (3.36) B6. Tính Ik từ (3.34)  Uk, Sk ... H 3.7 B5. Giải Phương Trình Áp Nút (3.35) 60 3.7 Nguyên Lý Tỷ Lệ Nếu nhân tất cả Nguồn Ek và Igk của 1 Mạch cho cùng 1 SP A = k thì Áp Ukvà Dòng Ik qua từng PT cũng được nhân cho A ! AHD và DHD của từng PT được nhân cho k ! Pha Áp và Pha Dòng của từng PT được cộng cho  Nếu tập nguồn {Ek, Igk}  Đáp ứng {Uk, Ik} thì tập nguồn {AEk, AIgk}  Đáp ứng {AUk, AIk} ! 61 Chương 4. Mạch Điện Ba Pha 4.1 Nguồn Và Tải Ba Pha Cân Bằng (3ÞCB) 1. Ký Hiệu Hai Chỉ Số (H 4.1) a. Uab = Áp qua ab b. Iab = Dòng từ a đến b c. Zab = TTTĐ nối a với b ! Không cần CQC ab a b ba ab ac cb = - = - = + U U U U U U U (4.1) (4.2) ab ba=-I I (4.3) ab ba=Z Z (4.4) ab ab ab=U Z I (4.5) H 4.1 62 2. Nguồn Áp 3ÞCB (NA3ÞCB) là 1 bộ ba NA sin có cùng AHD, cùng tần số, nhưng lệch pha 120o từng đôi một (H 4.2). Ta chỉ xét thứ tự thuận. 120 240 ax p a by p a cz p a U U U U U U      =  =  - =  - ! Chỉ cần biết Uax 120 240 by ax cz ax U U U U   = - = - (4.6)  H 4.2a) b) 63 3. NA3ÞCB Đấu Sao (Y) (H 4.3) p d U AHD pha U AHDdây = = a. Áp pha = (Uan, Ubn, Ucn); Áp dây = (Uab, Ubc, Uca) b. Quan hệ giữa Áp pha và Áp dây 3 3 30 30 d p ab an ab an U U U nhanh pha sovới   üï= ï  = ýïïïþ U U U (4.7) H 4.3 ! a) b) 64 4. NA3ÞCB Đấu Tam Giác ()(H 4.4) Áp dây = Áp pha = (Uab, Ubc, Uca) d pU U= (4.8) 5. Tải 3ÞCB đấu Y (H 4.5a) hoặc  (H 4.5b) p p p p p p TT pha R jX  = = + =  Z Z Z Z H 4.5a) b) H 4.4 65 1. Định Nghĩa. a. (Uan, Ubn, Ucn) = Áp Pha Nguồn b. (Uab, Ubc, Uca) = Áp Dây Nguồn 4.2. Hệ Thống 3Þ Y-Y CB (H 4.6) p p p p p d d d R jX Z R jX  = + =  = + Z Z Z H 4.6 66 c. d. e. f. g. h. ! Tất cả áp và dòng trên đều có THỨ TỰ THUẬN, và chỉ cần biết 1 trong 3. Ví dụ: ( , , ) .AN BN CN Áp PhaTải=U U U ( , , ) .AB BC CA Áp DâyTải=U U U ( , , )aA bB cC Sụt Áp Trên Đường Dây=U U U ( , , )na nb nc Dòng Pha Nguồn=I I I ( , , )AN BN CN Dòng PhaTải=I I I ( , , )aA bB cC Dòng Dây=I I I 240 ; 120 ; 120ca ab BN CN bB aAU U U U I I   = - =  = - 67 2. Giải Mạch 3Þ (H 4.6) trên cơ sở Mạch 1Þ (H4.7) p p p p p d d d R jX Z R jX  = + =  = + Z Z Z a. Dòng anna aA AN p d UI I I Z Z = = = + (4.9) b. Áp ; ; 3 30AN p AN aA d aA AB ANU Z I U Z I U U = = =  (4.10) Nếu đặt ; ; ;AB d AN p aA d AN pU U U U I I I I= = = = thì 3 ; ( )d p d pU U I I TảiY= = (4.11) H 4.7 68 3. Công Suất, Tổn Hao, và Hiệu Suất (CS, TH, HS) a. CS do tải 3Þ tiêu thụ 2 2 2 3 cos ; 3 sin ; 3 3 cos ; 3 sin ; 3 3 ; 3 ; 3 p p p p p p d d d d d d p p p p p p P U I Q U I S U I P U I Q U I S U I P I R Q I X S I Z     = = = = = = = = = (4.12) (4.13) (4.14) b. TH Trên Đường Dây 3Þ 2 23 ; 3th d d th d dP I R Q I X= = (4.15) c. CS do Nguồn 3Þ phát ra 2 2; ;P th P th P P PP P P Q Q Q S P Q= + = + = + (4.16) 69 d. HS Tải Điện % 100 100 P th P P P P P  = ´ = ´+ (4.17) % 100p p d R R R  = ´+ (4.18) 4. Tính CSTD, CSPK, CSBK bằng CS Phức 2 2 3 3 3 3 3 AN AN p p th aA aA d d th th p an na P P I P jQ I P jQ P jQ * * * = = = + = = = + = = + S U I Z S U I Z S U I (4.19) (4.20) (4.21) a. b. c. ! 70 4.3 Hệ thống 3Þ Y-  CB, Zd = 0 (H 4.8) 3 30 ; ; ab an AB ab AB AB p U U U U UI Z =  = = (4.22) (4.23) 1. Áp: 2. Dòng: Nếu đặt ; ;AB d p aA d AB pU U U I I I I= = = = thì ; 3 (TẢI )d p d pU U I I= = D (4.24) ! H 4.8a) b) 3 30aA ABI I = - 71 ; 30 3 an aA na aA AN AB p = = = = U II I I I Z Zd/3 + 4.4. Hệ thống 3Þ Y-  CB, Zd  0 (H4.9a) B1. Biến Tải  (Zp) thành Tải Y (Zp/3)  (H4.9b) ( ; ; 3 30AN p AN aA d aA AB AN = = = U Z I U Z I U U/3) (4.25) (4.26) H 4.9a) b) B2. B3. 72 4.5. Hệ thống 3Þ Y-Y KCB, Zn = 0 (H 4.10a) ...anna aA AN d AN = = = + UI I I Z Z (4.27) Nn AN BN CN= + +I I I I (4.28) H 4.10a) b) B1. Tách mạch 3Þ thành 3 mạch 1Þ độc lập (H4.10b) B2 B3 73 4.6. Hệ Thống 3Þ Y-  KCB, Zd = 0 (H 4.11) B1. B2. B3. B4. 3 30ab an = U U AB ab=U U AB AB AB = UI Z aA AB CA= -I I I (4.29) (4.30) (4.31) (4.32) ! CS trong hệ thống 3Þ KCB được tính trên từng PT. Trên H 4.11, CS phức do nguồn 3Þ phát ra là: ( ) ( ) ( ) P na nb nc an na bn nb cn nc na na nb nb nc nc P PP jQ P jQ P jQ P jQ * * *= + + = + + = + + + + + = + S S S S U I U I U I H 4.11 74 4.7. Hệ Thống 3Þ CB Với Nhiều Tải Đấu //. (H4.12a)  Có n tải đấu SS; mỗi tải đấu Y hoặc  Tải k được xác định bởi  Hoặc TGTT  Hoặc TGCS D ( , , , ) ( 4.12 )pk pk pk pR X Z H bZ ( , , , ) ( 4.12 )k k k kP Q S H cS H 4.12 75 1. Bài Toán 1. Biết , ,an d pkvàU Z Z B1. Biến đổi Y rồi tính của n tải B2. Tính rồi dùng Công Thức Chia Dòng «D ptđZ aAI 2. Bài toán 2. Biết . Tính lần lượt:d AB kU U và= S 2 2; ;k kP P Q Q S P Q= å = å = + 3/d aA dI I S U= = 2 23 ; 3d d d d d dP I R Q I X= = 2 2; ;P d P d P P PP P P Q Q Q S P Q= + = + = + 3 ; cos P/ /Sab dP P d P PU U S I P= = = (4.33) (4.34) (4.35) (4.36) (4.37)B5. B4. B3. B2. B1. 76 4.8. Hệ thống 3ÞCB với tải là động cơ 3Þ (H 4.13)  ĐC3Þ là 1 Tải Điện 3Þ có HSCS = cos và biến CS Điện Vào P1 thành CS Cơ Ra P2  HS của ĐC3Þ là 2 / 1PP = (4.38) 2 3 cosd d PI U  = (4.39) H 4.13 ! 77 Chương 5. Khái Niệm Chung Về Máy Điện 5.1. Định Luật Faraday 1. Định Luật Sđđ Biến Áp (H 5.1)  (t) = Từ Thông Tức Thời xuyên qua 1 vòng  v(t) = Sđđ cảm ứng trong 1 vòng ! ev(t) = uab(t) khi i(t) = 0 ( )( )v d te t dt = - (5.1) ( )( ) d te t N dt = - (5.2) Cuộn dây N vòng: ! H 5.1 78 2. Định Luật Sđđ Máy Phát (H 5.2)  ab: Dây Dẫn chiều dài l  B = Mật Độ Từ Thông  v = Vận Tốc của dây e = Bvl (5.3) 5.2. Định Luật Lực Từ (H 5.3)  I = Dòng qua dây dẫn ab  B = Mật Độ Từ Thông  l = Vectơ Dòng F = BIl (5.4) H 5.2 ! H 5.3 79 5.3. Định Luật Ampere (H 5.4)  I1, I2, là n dòng  C = Đường kín  H = Từ trường tại P  C . kC H dl I bao bởi C= åị (5.5) 5.4. Định Luật Ôm Từ (H 5.5) 1. Lỏi Thép có:  l = Chiều dài  S = Tiết diện   = Độ Từ Thẩm Tuyệt Đối R = l/S = Từ Trở H 5.4 H 5.5 80 74 10 (H Độ Từ ThẩmTuyệt Đối củaCK  -= ´ /m) =  = Độ Từ Thẩm Tương Đốir   = / (5.6) 2. Cuộn Dây có N vòng, mang dòng I, Stđ F= NI 3. Các Thông Số Chế Độ trong Lỏi Thép  H = Cường Độ Trường Từ (Từ Trường) = NI/l  B = Mật Độ Từ Thông (Vận Tốc Dòng Từ) = H   = Từ Thông (Dòng Từ) = BS (5.7) (5.8) (5.9) 4. ĐLÔ TỪ 5. Mạch từ gồm m PT NỐI TIẾP và n cuộn dây. F NI Hl= = =R (5.10) i i i k k kH l N I F Få = å = å = å =R (5.11) 81 5.5. Bài Toán Thuận: Biết , Tìm F. B1. Tính B2. a. Nếu PT là Vật Liệu Từ, dùng đường từ hóa để suy ra trong PT b. Nếu PT là không khí thì B3. Tính Stđ tổng để tạo ra : ! Nếu biết i hoặc ri ở giá trị  thì: B1'. Tính B2'. iB = i/S ( )i i iB B H= iH H B  = / (5.12) (5.13) i i i i il S l S  = =R i ri/ / k k iF N I= å = åR (5.14) (5.15) i iF H l= å 82 Chương 6. Máy Biến Áp (MBA) 6.1. Khái niệm chung 1. Sơ đồ mạch (H 6.1)  MBA là 1 Mạch Hai Cửa  Cửa Vào là Sơ Cấp (SC) (đấu với Nguồn Sin)  Cửa Ra là Thứ Cấp (TC) (đấu với Tải T) 2. Các Thông Số Chế Độ Định Mức (ĐM) 1 2;đm đmU Áp SCĐM U Áp TCĐM= = 1 2;đm đmI Dòng SCĐM I Dòng TCĐM= = 1 1 2 2đm đm đm đm đmS U I U I CSBKĐM= = = H 6.1    83 6.2. Cấu Tạo Của MBA (H 6.2) 1. Lỏi Thép tiết diện S để dẫn từ thông . 2. Dây Quấn Sơ Cấp (DQSC) có N1 vòng. 3. Dây Quấn Thư Cấp (DQTC) có N2 vòng. 6.3. MBA Lý Tưởng. 1. Các Tính Chất Của MBALT. a. DQ Không ĐT, Không ĐK: R1= R2 =X1 =X2 = 0 b. Lỏi thép Không Từ Trở, Không TH: R = 0, Pt = 0 H 6.2 84 2. Các Phương Trình Của MBA Lý Tưởng. a. Sđđ cảm ứng 1 1 1 1 2 2 2 2 4,44 4,44 4,44 4,44 m m m m U E fN fN B S U E fN fN B S   = = = = = = b. Tỷ Số Biến Áp 1 1 1 2 2 2 U E Nk U E N = = = c. Tỷ Số Biến Dòng 1 2 1 2 1 1 2 2 2 1 1I US S U I U I I I k =  =  = = (6.4)! (6.1) (6.2) (6.3) 85 6.4. Các Mạch Tương Đương (MTĐ) và Phương Trình của MBA (thực tế). 1. MTĐ của DQSC (H 6.3)  R1, X1, và Z1 = R1+ jX1 là ĐT, ĐK Tản, và TTSC.  và f là Áp,Sđđ,Dòng và Tần Số SC. 1 1 1, , ,U E I ! Sụt Áp trong DQSC do ĐT, ĐK Tản, và TTSC là: 1 1 1 1 1 1 1 1 1, ,R XR jXD = D = D =U I U I U Z I (6.5) 1 1 1 1= +U E Z I (6.6)! H 6.3 86 2. MTĐ của DQTC (H 6.4) 2 2 2 2 2 2 2 2 , , , , , va ø f la ø Sđđ, A Ùp , Do øng, va ø Ta àn So á TC R X va ø R jX la ø va øĐ T Đ K Ta ûn TTTC Z E U I = + Sụt Áp trong DQTC do ĐT, ĐK Tản, và TTTC là: 2 2 2 2 2 2 2 2 2, ,R XR jXD = D = D =U I U I U Z I (6.7) 2 2 2 2= +E U Z I (6.8) H 6.4 ! ! 87 3. MTĐ Của Lỏi Thép (LT) (H 6.6b) a. Trong LT có 2 hiện tượng  THLT Pt  Từ thông sin  b. Trong Chế Độ Không Tải (KT) (H 6.5), Dòng SCKT Io gồm 2 thành phần (H 6.6a)  Thành Phần THLT IC (cùng pha với E1) tạo ra Pt  Thành Phần Từ Hóa Im( chậm pha 90o so với E1) tạo ra   MTĐ của LT (H 6.6b) H 6.5 88  RC = ĐTTHLT  GC = ĐDTHLT  Xm = ĐK từ hóa  Bm = ĐN từ hóa a) b) 1 1C C C G R = =EI E (6.9) (6.10) (6.11) 1 1m m m jB jX = = -EI E  C m= +I I I H 6.6 89 4. Phương Trình Dòng Điện (H 6.2) a. Đối với MBA Lý Tưởng, khi Tải yêu cầu Dòng I2 thì Dòng I1 cần có là 2 2=I' I /k (6.12) I'2 gọi là Dòng TC Quy Về SC (TCQVSC) b. Đối với MBA Thực Tế, ở Chế Độ KT (I2 = 0) thì Dòng I1 cần có chính là Dòng SCKT (6.11) c. Theo Nguyên Lý Xếp Chồng, đối với MBA thực tế, khi Tải yêu cầu Dòng I2 thì (6.13) ! 1 2 oI I' I= + 90 5. MTĐ của MBA (H 6.7) 6. MTĐQVSC của MBA (6.8) (H 6.7) H 6.7 U’2 = kU2 I’2 = I2/k Z’2 = k2Z2 Z’T = k2ZT H 6.8 91 7. MTĐ Gần Đúng QVSC của MBA (6.9) 1 2 1 2 , , n n n n n R R R X X X và R jX ¢= + ¢= + = +Z là ĐTNM, ĐKNM, và TTNM QVSC của MBA ! Ưu điểm của MTĐ H 6.9 là gồm 3 mạch đấu//: 3 Dòng Ic, Im, và I’2 độc lập với nhau. 1 2 n T = + UI' Z Z' (6.14) H 6.9 !  92 8. Đồ Thị Vectơ Từ MTĐQVSC của MBA (H 6.10) Biết ( U2, I2), Vẽ Đồ Thị Vectơ để tìm (U1, I1)! H 6.10 93 B1. B2. B3. B4. B5. B6. B7. B8. 222 2/k.U kU và I I¢ ¢= =  22 22 2 2R XU R I và U jX I¢ ¢ ¢ ¢ ¢D = D «    1 2 2 2R XE U U U¢ ¢ ¢= +D +D    1 1C mC mI G E và I jB E= «-    C mI I I = +    1 2I I I¢= +   11 11 1 1R XU R I và U jX ID = D «    11 1 1R XU E U U= + D +D     Ta lần lượt vẽ 94 6.5. Chế Độ KT của MBA. 1. Sơ đồ và MTĐ (H 6.11)  H 6.11b   H 6.11c  1 o o 1 1 1( ) ( )//C mR jX R jX UI Y U= =+ + (6.15) o 1( )c m c mG jB= + = -I I I U (6.16) THLT  THKT tP P» (6.17)! H 6.11 a) b) c) 95 2. Thí Nghiệm KT (TNKT) của MBA  Tỷ Số Biến Áp:  Dòng KT%:  THLT:  HSCSKT:  ĐT và ĐDTHLT:  ĐK và ĐN từ hóa: 1 20/Uđmk U= 0 0 1% ( ) 100/ đmI I I= ´ 2 0 1 0 0tP P R I P= - » 0 0 0cos 1dm/UP I = 2 1 ; 10 c/P /Rc đm cR U G= = 2 20 0 0 1 1; ;m c m đm m IY B Y G X U B = = - = (6.18) (6.19) (6.20) (6.21) (6.22) (6.23) a. Sơ Đồ: H 6.11a, có gắn 2V, 1A, và 1W. b. Tiến Hành: Cấp U1đm cho SC rồi đo U1đm, U20, I0, P0 96 6.6. Chế Độ Ngắn Mạch (NM) của MBA 1. Sơ đồ và MTĐ (H 6.12) a) b)  H 6.12b  1 ( )n n n n nR jX= + =U I Z I  Dòng NM >> Dòng ĐM: I1n >>I1đm; I2n>>I2đm ! THNM  TH đồng 2 2 21 1 2 2n đn n n n nP P R I R I R I» = + = (6.24) (6.25) H 6.12 97 2 21 2 1 1 ; ;n nn n n n n đm đm U PZ R X Z R I I = = = - 2. Thí Nghiệm Ngắn Mạch (TNNM) của MBA   Áp NM%  TH Đồng ĐM  HSCSNM  TT, ĐT, ĐKNM 1 1 2 1 1 1 % ( ) 100 cos n n đm đđm n đm n n n n đm U U U P R I P P U I = ´ = » = / / (6.26) (6.27) (6.28) (6.29) Thông thường: 1 2 1 2n nR R R X X X¢ ¢= = = =/2; /2 (6.30)! a. Sơ Đồ: H 6.12a, có gắn 1 Bộ Điều Áp, 1V, 2A, 1W. b. Tiến Hành: Cấp U1n cho SC sao cho I1n = I1đm và I2n= I2đm; rồi đo U1n, I1đm, I2đm, và Pn. 98 6.7. Chế Độ Có Tải của MBA 1. Sơ Đồ ( H 6.13a) và MTĐ (H 6.7, 6.8 và 6.9 TẢI xác định bởi TGTT (H 6.13b) hoặc TGCS (H6.13c) Hệ Số Tải (HST) 2 1 2 2 1 t đm đm đm I I Sk I I S = » » (6.31) ! a) b) H 6.13 c) 99 2. CS, TH, Và HS của MBA. (H 6.13a)  P1 = CS Điện Vào  Pđ1 = TH Đồng SC (TH Điện SC)  Pt = THLT (TH Từ)  Pđt = P1– Pđ1 – Pt = CS ĐIỆN TỪ (CS Vào TC)  Pđ2 = TH Đồng TC (TH Điện TC)  P2 = Pđt – P2 = CS Điện Ra  Pth = P1 – P2 = TH Tổng 2 1 % 100PHS P = = ´ (6.32)! 100 3. Biểu Thức Các Loại CS tính từ MTĐ H 6.7 và 6.8 P1 = Re = HSCS của MBA Pđ1 = 1 1 1 1 1( ) cosU IU I * = (6.33) 1cos =cos  2 1 1R I (6.34) 2 2 2 1 1= =t c c c cP R I G E G U» 2 2 2 2 2 2 2 2 1 2 = ( ) = ( ) = Re( ) = Re( ) đt T TP R R I R R I E I E I* * ¢ ¢ ¢+ + ¢ 2 2 2 2 2 2 2 = = đP R I R I¢ ¢ 2 2 * 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 = = = Re = Re = cos = cos T TP R I R I U I U I U I U I   ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ * 2 2( ) ( ) (6.35) (6.36) (6.37) (6.38)       với 101 4. Biểu Thức Gần Đúng của CS, TH và HS của MBA ! Giả sử U1=U1đm và U2 = U2đm  P2 = ktSđmcos2  Pt = P0 = CS Điện Vào đo trong TNKT  Pđ = Pđ1 + Pđ2 = Pđđm = Pn  Pđđm = Pn = CS Điện Vào đo trong TNNM 2 tk 2 tk (6.39) (6.40) (6.41) 2 2 2 0 cos cos t đm t đm t n k S k S P k P  = + + (6.42) !  đạt cực đại khi 0/tk P= nP (6.43) 102 Chương 7. Động Cơ Không Đồng Bộ Ba Pha 7.1. Cấu Tạo Của ĐCKĐB3Þ 1. Stato (ST) a. Lỏi Thép ST b. Dây Quấn ST (DQST) gồm 3 cuộn (AX, BY, CZ) 2. Rôto (RT) a. Lỏi Thép RT b. Dây Quấn RT (DQRT) có 2 Dạng:  RT Lồng Sóc  RT DÂY QUẤN, gồm 3 cuộn (ax, by, cz) 103 7.2. Từ Trường Trong ĐCKĐB3Þ. Khi cho một hệ thống dòng sin 3Þ CB chạy vào 3 cuộn dây của ST, ta được một Từ Trường Quay có 2p cực (H 7.1)  Vận Tốc Từ Trường Quay (Vận Tốc Đồng Bộ) (VTĐB) 1 60 (fn v p = /p)  f = tần số dòng ST  p = số đôi cực của ST (7.1) ! ! H 7.1 104 7.3 Nguyên Lý Làm Việc của ĐCKĐB3Þ (H 7.2) B1. Cấp dòng 3ÞCB cho ST, ta được 1 TTQ có 2p cực quay với VTĐB n1 B2. Dây dẫn RT chiều dài l và cắt từ thông có mật độ từ thông B với vận tốc v sẽ sinh ra sđđ cảm ứng e2 = Bvl.B3. Vì dây dẫn RT bị ngắn mạch, Dòng NM i2 chạy qua dây sẽ chịu lực từ F = Bi2 l làm quay RT theo cùng chiều với TTQST nhưng với vận tốc n < n1. H 7.2 105 n1 = Vận Tốc TTQST = Vận Tốc Đồng Bộ (VTĐB) n = Vận Tốc RT = Vận Tốc Động Cơ (VTĐC) ns = n1 – n = Vận Tốc Trượt (VTT) Trong ĐCKĐB3Þ có 3 loại vận tốc: Hệ Số Trượt = 1 snVTT VTĐB n = 1 1 1 1 ; % 100n n n ns s n n - -= = ´ (7.2) ! ! 106 7.4. Các MTĐ1Þ Và Phương Trình Của ĐCĐB3Þ 1. MTĐ1Þ của DQST (H 7.3) R1, X1 và Z1 = R1+ jX1 là ĐT, ĐK Tản, và TT1Þ của ST và f là Áp, Sđđ Dòng Pha và Tần Số ST 1 1 1, ,U E I ! Sụt áp pha do ĐT, ĐK tản, và TT1Þ của ST là: 1 1 1 1 1 1 1 1 1; ;R XR jXD = D = D =U I U I U Z I (7.3) 1 1 1 1= +U E Z I (7.4)! H 7.3 107 2. MTĐ1Þ Của Rôto Đứng Yên (RTĐY)  R2, X2, và Z2 = R2+jX2 là ĐT, ĐK tản, và TT1Þ của RTĐY  làSđđ,Áp,vàDòng pha của RTĐY f = tần số RTĐY = tần số ST 2 2 2, 0, và=E U I ! Sụt áp pha do ĐT, ĐK Tản, và TT1Þ của RTĐY là 2 2 2 2 2 2 2 2 2; ;R XR jXD = D = D =U I U I U Z I (7.5) 2 2 2 2 2 2 2R jX= + =E I I Z I 2 2 24,44 dq mE fk N= (7.6) (7.7) ! ! H 7.4a 108 3. MTĐ1Þ của RT Quay (RTQ) (H 7.4b)  R2, X2s=sX2; và Z2 = R2+jsX2 là ĐT, ĐK tản, và TT1Þ của RTQ  là Sđđ, áp, và dòng pha của RTQ  f2s = sf là Tần Số RTQ. 2 2 2 2, 0 vàs s= =E E U I Tần Số RTQ = s × tần Số RTĐY (7.8) 2 2 2 2 2 2 2ss R jsX Z= + =E I I I (7.9) H 7.4b ! ! 109 4. MTĐ1Þ của RTQ, QVRTĐY (H 7.4c, d)  (7.11)  2 2 2 2 2 R jX s = +E I I (7.10)  H7.4c, suy từ H7.4a bằng cách thay R2 bởi R2/s 2 2 2 1R sR R s s -= + (7.11)  H 7.4d, Giống MTĐ của TC của MBA Mang Tải Trở 2 1 T sR R s -= (7.12) H 7.4c ! H 7.4d 110 5. MTĐ1Þ của ĐCKĐB3Þ QVST (H 7.5) a. Các Thông Số Mạch Của ST  R1 và X1: ĐT và ĐK Tản 1Þ của ST  Rc và Xm: ĐT THLT và ĐK Từ Hóa 1Þ của ST  Gc và Bm: ĐD THLT và ĐN Từ Hóa 1Þ của ST H 7.5 111 b. Các Thông Số Mạch Của RTQVST 2 2 2 1R k R ĐT của RTĐY QVST¢ = = 2 2 2 1X k X ĐK Tản của RTĐY QVST¢ = = /s = /22 2(1 ) (1 ) 1R s k R s s ĐT của Tải QVST¢ - - =    c. Các Thông Số Chế Độ Của ST = Áp pha và Sđđ pha của ST = Dòng pha của ST = Dòng Không Tải 1Þ của ST = Thành Phần THLT và Từ Hóa của 1I 1 1vàU E 0I 0I c mvàI I     112 d. Các Thông Số Chế Độ Của RTQVST = Áp pha của Tải QVST = Sđđ pha của RTQVST = Sđđ pha của ST = Dòng pha của RTQVST 2 2k=U' U 2 2k=E' E 1= E /2 2 k=I' I e. Các Phương Trình Của MTĐ1Þ của ĐCKĐB3Þ QVST 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 1 s s U E Z I E U' Z' I' U' R' I' = + = + -= (7.13) (7.14) (7.15) 1 2 0 0 1 1 c m c c m m G jB I I' I I I I I E I E = + = + = = - (7.16) (7.17) (7.18) (7.19)     113 6. MTĐ1Þ Gần Đúng Của ĐCKĐB3Þ QVST (H 7.6)  Rn = R1+R'2; Xn = X1+X'2; và Zn = Rn+jXn là ĐT, ĐK, và TTNM1Þ của ĐC QVST. Các MTĐ1Þ H7.5 và H7.6 của ĐCKĐB3Þ hoàn toàn giống lần lượt các MTĐ H6.8 và H6.9 của MBA với tải trở QVSC 2 1 T sR R s -¢ ¢= (7.20) H 7.6 114 7.5. CS, TH và HS của ĐCKĐB3Þ. 1. Sơ Đồ Khối (H 7.7)  P1 = CS Điện Vào  P2 = CS Cơ Ra 2. Sơ Đồ Mạch (H 7.8)H 7.7 H 7.8 115 3. Lưu Đồ CS Trong ĐCKĐB3Þ (H 7.8 và 7.9)  P1 = CS Điện Vào  Pđ1 = TH Đồng ST (TH Điện ST)  Pt = TH Lỏi Thép (TH Từ)  Pđt = P1 – Pđ1– Pt = CS Điện Từ (CS vào RT)  Pđ2 = TH Đồng RT (TH Điện RT)  Pc = Pđt – Pđ2 = CS Cơ Tổng  Pmq = TH Ma Sát và Quạt Gió (TH Cơ)  P2 = Pc – Pmq = CS Cơ Ra  Pth = P1 – P2 = TH Tổng 2 1 PHS % 100 P    ! (7.21) 116 4. Biểu Thức các loại CS tính từ MTĐ H 7.3, 7.4, 7.5 1 1 1 1 13 cos 3 cos 3Re( )d dP U I U I U I  *= = = (7.22) với = HSCS của ĐCKĐB3Þcos H 7.9  117 2 1 1 13đP R I= 2 2 13 3t c c cP R I G E= = 2 22 2 2 23 3đt R RP I I s s ¢ ¢= = 2 2 2 2 2 2 23 3đ đtP R I R I sP¢ ¢= = = 2 2 2 2 2 2 1 13 3 (1 )c đt s sP R I R I s P s s - -¢ ¢= = = - (7.23) (7.24) (7.25) (7.26) (7.27) 1 1 RT ST fn n tần số RTs n tần số ST f -= = = (7.28)      ! 118 7.6. Mômen Của ĐCKĐB3Þ 1. Mômen Ra (Mômen Có Ích Trên Trục) 2 2 2 2 9,55 2 P P PM n n= = =/60 (7.29) Với M2(N.m), P2(W), (rad/s) và n (v/p) 2. Mômen Tổng (Mômen Điện Từ) 2 2 2 1 1 3 2 c đt đtP P P R IM f s   ¢ ¢= = = = /p (7.30) 2 2 1 2 1 1 2 3 ( n R UM s R R X ¢= é ù¢+ +ê úë û 2/s) (7.31) ! ! ! 119 Chương 8. Máy Phát Đồng Bộ Ba Pha 8.1. Cấu tạo của MPĐB3Þ 1. Stato (ST) a. Lỏi Thép ST b. Dây Quấn ST (DQST) gồm 3 cuộn (ax, by, cz) 2. Rôto (RT) a. Lỏi Thép RT b. Dây Quấn RT (DQRT) hay Dây Quấn Kích Từ (DQKT) gồm 2p cực từ, có 2 dạng:  RT cực lồi  RT cực ẩn hay RT hình trụ 3. Bộ Kích Từ: cung cấp Dòng Kích Từ Ik 120 8.2. Nguyên Lý Làm Việc Của MPĐB3Þ (H 8.1) B1. Bố trí 3 cuộn (ax, by, cz) của DQST cách nhau 120o điện B2. Cấp Dòng Kích Từ Ik cho DQKT, ta được Từ Thông Một Chiều  phụ thuộc Ik: ( )kI = B3. Dùng 1 Nguồn Cơ Năng (Động Cơ Sơ Cấp – ĐCSC) quay RT với vận tốc n. Từ thông tức thời a(t) xuyên qua 1 vòng dây của cuộn ax có dạng ( ) cosa mt t = (8.1) H 8.1 121 3 sđđ cảm ứng (ea, eb, ec) sinh ra trong 3 cuộn (ax, by, cz) của DQST là 1 NA3ÞCB: ( ) 2 sin ( ) 2 sin( 120 ) ( ) 2 sin( 240 ) a p b p c p e t E t e t E t e t E t      = = - = - (8.2)  Tần Số: 60 npf = (8.3) với n = VTRT (v/p) và p = số đôi cực của RT  Sđđ HD 1 14,44p dq mE fk N = (8.4) với kdq1 = Hệ Số Dây Quấn ST (kdq1<1) ! 122 8.3 MTĐ Và Phương Trình Của MPĐB3Þ 1. MTĐ của RT (Phần Cảm) hay Mạch Kích Từ (H 8.2) a. Các Thông Số Mạch  Rs = ĐT của DQKT  Rk = Biến Trở Kích Từ  Rf = Rs + Rk = ĐT của MKT b. Các Thông Số Chế Độ  Uk = Áp Kích Từ; Ik = Dòng Kích Từ c. Phương Trình. ( )k s k k f kU R R I R I= + = (8.5) H 8.2 123 2. MTĐ1Þ của ST (Phần Ứng) của MPĐB3Þ (H 8.3)  Rư, Xs, và Zs = Rư + jXs là ĐT, ĐK, và TTĐB1Þ của ST  ZT Là TT pha của Tải  là Sđđ, Áp Tải, Dòng Ứng và Dòng Tải ! Sụt áp pha do ĐT, ĐK, và TTĐB1Þ của ST là: , , ,g T ư TE U I I ; ;ưR ư ư ưX s ư ư s ưR jXD = D = D =U I U I U Z I (8.6) g T ư ư s ư T s ưR jX= + + = +E U I I U Z I ư T=I I (8.7)! H 8.3 124 8.4. Phần Trăm Thay Đổi Điện Áp (U%) của MPĐB3Þ 1. Định Nghĩa Trên H 8.3, cho MPĐB3Þ làm việc với sđđ HD không đổi. Xét Áp Tải HD ở 2 chế độ sau:T TU = U p gU = U  Chế Độ Có Tải UT có tải = UT.  Chế Độ Không Tải (IT = 0) : UT không tải = Ep. ( 0) :TI ¹ % 100p T T E U U U -D = ´ (8.8) Theo (8.3), (8.4) và H 8.2, nếu máy làm việc với vận tốc n và dòng kích từ Ik không đổi thì Ep không đổi. ! ! 125 2. Tính U% khi biết (UT, IT) 0ư ư ưI I =  =I 2 2( cos ) ( sin )p g T ư ư T s ưE U R I U X I = = + + +E (8.9) cos trể sin 0; cos sớm sin 0    >  < ! ! H 8.4  cos sinT T T TU U jU  =  = +U cos ( sin )g T ư ư T s ưU R I j U X I = + + +E   Dùng (8.9), nếu chọn Iư = |IT|làm gốc pha, ta vẽ được Đồ Thị Vectơ H 8.4. 126 8.5. CS, TH, HS của MPĐB3Þ 1. Sơ Đồ Khối (H 8.5)  P1 = CS Cơ vào  P2 = CS Điện ra 2. Sơ Đồ Mạch (H 8.6)H 8.5 H 8.6 127 3. Lưu Đồ CS trong MPĐB3Þ (H 8.6)  P1 = CS Cơ Vào  Pt = TH Lỏi Thép (TH Từ)  Pđư = TH Đồng Ứng = Pđs = TH Đồng ST  Pkt = TH Kích Từ = Pđr = TH Đồng RT.  Pmq = TH Ma Sát & Quạt Gió (TH Cơ).  Pth = Pt + Pđư + Pkt + Pmq = TH Tổng  P2 = P1 – Pth = CS Điện Ra 2 1 % 100PHS P = = ´ (8.10)! 128 4. Biểu Thức Các Loại CS Tính Từ H 8.2, 8.3, & 8.6. 1 1P M = 2 n = /60 = 0,105n P1(W); M1(N.m);  (rad/s); và n(v/p) 2 3 cosd dP U I = 23đư ư ưP R I= 2 kt f kP R I= 8.6. Mômen Vào Do ĐCSC Kéo MPĐB3Þ (8.11) (8.12) (8.13) (8.14) (8.15) (8.16) (8.17) / 1 1 9,55 ( )( . ) ( ) P WM N m n v p = !     129 Chương 9. Máy Điện Một Chiều 9.1 Cấu Tạo Của MĐMC 1. Stato (ST) (Phần Cảm) a. Lỏi Thép ST b. Dây Quấn ST (DQST) hay Dây Quấn Kích Từ (DQKT) gồm 2p cực từ. 2. Rôto (RT) (Phần Ứng) a. Lỏi Thép RT b. Dây Quấn RT (DQRT) hay Dây Quấn Phần Ứng (DQPƯ) 3. Vành Góp (Vành Đổi Chiều) để Chỉnh Lưu sđđ xoay chiều thành một chiều. 130 9.2 Nguyên Lý Làm Việc Của Máy Phát Một Chiều (MPMC) B1. Cấp dòng kích từ Ik cho DQKT, ta được từ thông  =  (Ik) B2. Dùng 1 ĐCSC quay RT với vận tốc n. Dây dẫn RT có chiều dài l và cắt từ thông  có Mật Độ Từ Thông B (H9.1) với vận tốc v nên trong dây xuất hiện sđđ cảm ứng e (xem lại H5.2) e = Bvl B3. Vành góp chỉnh lưu và nối lại thành sđđ E: 9.3. Sđđ của MĐMC H 9.1 (9.1) B và v n  ! (9.2)E = KEn 131 9.4. MPMC Kích Từ Độc Lập 1. Mạch Kích Từ (H9.2a) giống mạch kích từ của MPĐB3Þ (H 8.3) 2. Mạch Ứng (H 9.2b)  Rư = ĐT Phần Ứng  RT = ĐT Tải  E = SĐĐ  UT = Áp Tải  Uư = Sụt Áp Qua Rư  IƯ = Dòng Ứng  IT = Dòng Tải T T T ư ư ư ư T T ư ư U R I U R I I I E U R I = D = = = + (9.3) (9.4) (9.6) (9.5) H 9.2a) b) 132 9.5 MPMC Kích Từ Song Song 1. MTĐ (H 9.3) và các Phương Trình. ư ư ư T f k T T U R I U R I R I D = = = H 9.3 (9.7) (9.8) (9.10) (9.9)ư T k T ư ư I I I E U R I = + = + 133 2. CS, TH và HS của MPMCKTSS. (H 9.3)  P1 = CS Cơ Vào  Pt = TH Lỏi Thép (TH Từ)  Pđư = TH Đồng Ứng = Pđr = TH Đồng RT  Pkt = TH Kích Từ = Pđs = TH Đồng ST  Pmq = TH Ma Sát và Quạt Gió (TH Cơ)  Pth = Pt + Pđư + Pkt + Pmq = TH Tổng.  P2 = P1 – Pth = CS Điện Ra (9.11) 2 1 % 100PHS P = = ´ (9.12) 3. Mômen Vào do ĐCSC kéo MPMCKTSS ! Giống (8.21) của MPĐB3Þ. ! 134 9.6 Nguyên Lý Làm Việc của Động Cơ Một Chiều (ĐCMC) F = B(Iư/2a)l B1. Cấp dòng Ik cho DQKT, ta được Từ Thông  = (Ik) và Mật Độ Từ Thông B (H 9.5). B2. Cấp dòng Iư cho Mạch Ứng, ta được dòng Iư/2a chạy qua dây dẫn phần ứng. Dây dẫn này chịu Lực Từ F làm phần ứng quay. (9.13)! H 9.5H 9.4 135 9.7 Vận Tốc của ĐCMC ư ư ưU E U E R I = +D = + H 9.4   ư ư E E U R IEn K K -= = (9.14) (9.15) 9.8 Mômen của ĐCMC Ta có B và MF. Vậy từ (9.13), ta suy ra biểu thức của Mômen Tổng (tương ứng với CS Cơ Tổng) M ưM K I= (9.16) Đồ thị  = (Ik) có dạng Đường Từ Hóa B = B(H)!  136 9.9 ĐCMCKTSS (ĐC Shunt) 1. MTĐ (H 9.6) Và Các Phương Trình ư k ư ư I I I U E R I = + = + (9.17) (9.18) (9.19) (9.20) H 9.6 ư ư ư f k U R I U R I D = = 137 2. CS, TH, và HS của ĐCMCKTSS (H 9.6 & 9.7)  P1 = CS Điện Vào  Pkt = TH Kích Từ = Pđs = TH Đồng ST  Pư = P1 – Pkt = CS Vào RT (CS Vào Phần Ứng)  Pđư = TH Đồng Ứng = Pđr = TH Đồng RT  Pc = Pư – Pđư = CS Cơ Tổng  Pt = TH Lỏi Thép (TH Từ)  Pmq = TH Ma Sát Và Quạt Gió (TH Cơ)  Po = Pt + Pmq = TH Không Tải (TH Quay)  P2 = Pc – Po = CS Cơ Ra  Pth = P1 – P2 = Pkt + Pđư +Pt + Pmq = TH Tổng (9.21) (9.22) 2 1 % 100PHS P = = ´ (9.23)! 138 3. Biểu thức các loại CS tính từ MTĐ H 9.6 1 ; ;ư ư c ưP UI P UI P EI= = = 2 2;kt f k đư ư ưP R I P R I= = (9.24) (9.25) H 9.7 139 4. Mômen Của ĐCMCKTSS a. Mômen Tổng b. Mômen TH Quay c. Mômen Ra 0 0 2 2 0 c M ư t mq PM K I P PPM PM M M     = = += = = = - (9.26) (9.27) (9.28)  Nếu (U1, Iư1, 1, n1, M1) và (U2, Iư2, 2, n2, M2) là các Thông Số ở hai Chế Độ 1 và 2; thì từ (9.15) và (9.16), ta có 2 22 2 1 1 1 1 2 1 1 2 . .ư ư ư ư U R In E n E U R I     -= = - (9.29) 22 2 1 1 1 . ư ư IM M I  = (9.30) !