CHƯƠNG 1: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 3 PHA

CHƯƠNG 1: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 3 PHA

1.1. Sự hình thành dòng điện 3 pha

*Định nghĩa:

Dòng điện 3 pha là một hệ thống ba dòng một pha nối với nhau tạo thành một hệ thống năng lượng điện từ chung, trong đó, sức điện động ở mỗi mạch đều có dạng hình sin, có cùng tần số nhưng lệch pha nhau .

Mỗi mạch điện thành phần của hệ ba pha gọi là một pha

Máy phát điện 3 pha

*Nguyên lý máy phát điện 3 pha:

Cấu tạo của máy phát điện gồm 2 phần:

- Phần tĩnh (Stator): gồm 6 rãnh, trên mỗi rãnh có đặt các dây quấn AX, BY, CZ. Các dây quấn của các pha có cùng số vòng dây và lệch pha nhau

- Phần quay (Rotor): là một nam châm điện gồm hai cực N – S

*Nguyên lý làm việc:

Khi rotor quay, từ thông của rotor lần lượt cắt qua các cuộn dây pha, cảm ứng vào trong dây quấn stator các sức điện động hình sin có cùng biên độ, tần số, lệch pha nhau . Do các cuộn dây có cấu tạo giống nhau nên biên độ sức điện động ở các cuộn dây bằng nhau.

Ký hiệu các sức điện động ở các pha là: , , và coi góc pha ban đầu , ta có: (4.43)

*Ý nghĩa của hệ thống điện ba pha:

Để truyền dẫn năng lượng điện đến phụ tải, ta chỉ cần dùng ba dây hoặc bốn dây. Do đó, tiết kiệm được năng lượng và vật liệu. Ngoài ra, hệ ba pha dễ dàng tạo ra từ trường quay nên làm cho việc chế tạo động cơ điện đơn giản và kinh tế hơn.

*Hệ thống 3 pha cân bằng

Nguồn đối xứng

Đường dây đối xứng

Tải đối xứng

Nếu không thoả mãn đồng thời cả 3 điều kiên trên, hê thống 3 pha sẽ trở thành bất đối xứng.

Tính chất của hệ thống vectơ - số phức mô tả hệ 3 pha đối xứng:

Hệ thống 3 pha có thể được tạo từ 3 hê thống một pha độc lập thoả mãn cùng biên độ, cùng tần số và lần lượt lêch pha nhau 120° điên.

1.1.1 Đồ thị sóng dạng và đồ thị véc tơ.

Đồ thị hình sin mạch điện 3 pha

Đồ thị vectơ mạch điện 3 pha

1.2. Mối liên hệ

1.2.1 Chu kỳ và tần số của dòng điện xoay chiều

Chu kỳ: Khoảng thời gian ngắn nhất để dòng điện lặp lại quá trình biến thiên cũ gọi là chu kỳ.

Tần số : Số chu kỳ dòng điện thực hiện được trong một giây gọi là tần số.

1.2.3 Dòng điện xoay chiều hình sin

Dòng điện xoay chiều hình sin là dòng điện xoay chiều biến thiên theo quy luật hình sin đối với thời gian gọi là dòng điện xoay chiều hình sin.

Hình 1.1: Đồ thị theo thời gian của dòng điện xoay chiều hình sin

- Trục hoành biểu thị thời gian t.

- Trục tung biểu thị dòng điện i.

Biểu thức của dòng điện xoay chiều hình sin là: (1.1)

1.2.5 Các đại lượng đặc trưng

a) Trị số tức thời:

Trên đồ thị, tại mỗi thời điểm t nào đó, dòng điện có một giá trị tương ứng gọi là trị số tức thời của dòng điện xoay chiều.

Ký hiệu: i(t) hoặc i.

Tương tự như dòng điện, trị số tức thời của điện áp ký hiệu là u, của sđđ ký hiệu là e …

b) Trị số cực đại (biên độ):

Giá trị lớn nhất của trị số tức thời trong một chu kỳ gọi là trị số cực đại hay biên độ của nguồn điện xoay chiều.

Ký hiệu của biên độ bằng chữ hoa, có chỉ số m: I_m

Ngoài ra còn có biên độ điện áp là U_m, biên độ sđđ là E_m

c) Chu kỳ T:

Khoảng thời gian ngắn nhất để dòng điện lặp lại quá trình biến thiên cũ gọi là chu kỳ. Ký hiệu: T, Đơn vị: sec(s)

d) Tần số f:

Số chu kỳ dòng điện thực hiện được trong một giây gọi là tần số.

Ký hiệu: f, Ta có: (1.2)

Đơn vị: Hec (Hz);

Nước ta và phần lớn các nước trên thế giới đều sản xuất dòng điện công nghiệp có tần số là f = 50Hz.

e) Tần số góc w:

Tần số góc là tốc độ biến thiên của dòng điện hình sin.

Ký hiệu: w; Đơn vị: rad/s. (1.3)

f) Pha và pha ban đầu:

Góc trong biểu thức các đại lượng hình sin xác định trạng thái (trị số và chiều) của đại lượng tại thời điểm t nào đó gọi là góc pha, hoặc gọi tắt là pha.