Biến đổi năng lượng
điện cơ
-Giới thiệu môn học
-Giới thiệu về hệ thống điện
-Vector pha và mạch công suất 3 pha

Biến đổi năng lượng điện cơ

Bộ môn Thiết bị điện


Giới thiệu môn học
Tên môn học: Biến đổi năng lượng điện cơ
Phân phối giờ: 42LT
Số tín chỉ: 2
Đánh giá:
•
•
•

Điểm thứ 1 (30%) Kiểm tra viết giữa kỳ (60')
Điểm thứ 2 (10%) Bài tập – Thảo luận trên lớp.
Điểm thứ 3 (60%) Thi viết cuối kỳ (90')

Trang web cá nhân: www4.hcmut.edu.vn/~nntu
Biến đổi năng lượng điện cơ

Bộ môn Thiết bị điện


Tài liệu tham khảo

Bộ môn Thiết bị điện


Giới thiệu về hệ thống điện
Power System

Các bộ phận hỗ trợ

Measurement &
Monitoring System

Generation

Transmission

Protection System

Distribution

Các bộ phận chính
Biến đổi năng lượng điện cơ

Bộ môn Thiết bị điện

Load


Power System Components
(Truyền tải)


tuyến tính: relay,
pittông,..
• Hệ thống chuyển động
quay: các loại máy điện

Biến đổi năng lượng điện cơ

Bộ môn Thiết bị điện


Vector phase và mạch công suất 3
pha (1)
Ôn tập về công suất
 Xét một mạch điện 2 cửa có dòng và áp dạng sine

vt   Vm coswt  q v 

i t   I m coswt  q i 

 Công suất tức thời (i = Im tại thời điểm t = 0)

pt   vt i t   Vm I m coswt  q v  q i  coswt 
 Công suất trung bình trong một chu kỳ T = 2p/w

Vm I m
P
cosq v  q i   Vrms I rms cosq v  q i 
2
Trong đó Vrms và Irms là các trị hiệu dụng (rms) áp và dòng. q = qv  qi là
góc hệ số công suất, và cos(q) được gọi là hệ số công suất (PF).

qv

Biến đổi năng lượng điện cơ

qi

V

qi

Bộ môn Thiết bị điện

qv


Ví dụ
 Vdụ. 2.1: Biểu diễn dạng vecto pha của v(t) & i(t), tính công suất trung
bình P





vt   210 cos wt  30  V  1030
0






Bộ môn Thiết bị điện


Vector phase và mạch công suất 3
pha (3)
Ôn tập về công suất phức
 Công suất phản kháng

Vm I m
Q
sin q v  q i   Vrms I rms sin q v  q i 
2
 Công suất tức thời có thể được viết dưới dạng

pt   P  P cos2wt   Q sin 2wt   P1  cos2wt   Q sin 2wt 
jq v
V

V
e
 Với
và I  I rms e jq i, ta được
rms

 
Q  Im V  I   V I sin q  q 
 Ta được công suất phức
S  V  I   P  jQ

P  Re V  I *  Vrms I rms cos q v  q i 

 Công suất phức có thể viết dưới dạng khác

Z  R  jX
Do đó

Biến đổi năng lượng điện cơ

V  ZI

P  I 2R

S  ZII *  I 2 Z  I 2 R  jX   P  jQ
Q  I2X
Bộ môn Thiết bị điện


Ví dụ
 Vdụ. 2.4: Tìm công suất phức với v(t) và i(t) cho trước





v t   210 cos wt  10 0  V  1010 0





i t   2 20 sin wt  70 0  I  20  20 0

*

*

 Công suất phức tổng là tổng của các công suất phức thành phần.
Nếu tải được nối song song. Bảo toàn công suất phức sẽ là

P  P1  P2  ...  Pn

Q  Q1  Q2  ...  Qn

 Góc công suất: ví dụ 2.7
Biến đổi năng lượng điện cơ

Bộ môn Thiết bị điện


Ví dụ
 Vdụ. 2.7: Tìm công suất phức dựa vào phương pháp góc công suất

S  VI  10010
*

0

0 

10  26.8 

 100036.80  800  j 600 VA


 Có thể xác định dựa vào V, PF, và P

P
I
V cos q

Q  VI sin q

S  P  jQ

 Xác định dựa vào V, PF, và S: I tính từ V và S, sau đó Q tính từ S và
PF
 Dựa vào V, P, và Q: S được tính từ P và Q, sau đó PF được tính từ P
và S
Biến đổi năng lượng điện cơ

Bộ môn Thiết bị điện


Vector phase và mạch công suất 3
pha (6)
Hệ thống 3 pha
 Điện áp trong mỗi pha lệch nhau 1200. Nếu thứ tự pha thuận (a-b-c),
3 điện áp pha là

v aa '  Vm coswt 





Bộ môn Thiết bị điện

ic




Vector phase và mạch công suất 3
pha (6)
Hệ thống 3 pha (tt)
Khi nối Δ, cổng a’ nối với b, b’ với c. Bởi vì vac’ = vaa’(t) + vbb’(t) + vcc’(t) = 0,
nên c’ phải nối với a.
 Các đại lượng dây và pha

ia

c’ a

Vì cả nguồn và tải có thể được nối Y hay
Δ, nên có thể có 4 kiểu nối dây: Y-Y, Y-Δ,
b’

+


c

Δ-Y, và Δ-Δ (nguồn-tải).


VD, độ lớn của V ab có thể tính bởi

 
0

Vab  2Vf cos 30  3Vf

V cn

V ab

Vca

Từ giản đồ vector

Vab  3Vf 30 0

V an

Vbc  3Vf   90 0

Vbn

Vca  3Vf 150 0

Vbc

Ở trạng thái cân bằng, in = 0 (không có dòng trung tính)
Biến đổi năng lượng điện cơ


I1
Vbc

 Nối Y: V L

 3Vf và I L  I f , nối Δ : V L  Vf and I L  3I f

Biến đổi năng lượng điện cơ

V ab

Bộ môn Thiết bị điện

Ia


Vector phase và mạch công suất 3
pha (7)
Công suất ở mạch điện 3 pha cân bằng
Trong hệ thống cân bằng, độ lớn các điện áp và pha là bằng nhau. Gọi
các độ lớn này là Vf và If. Khi đó công suất pha sẽ là

Pf  Vf I f cos q 
Công suất tổng

PT  3Pf  3Vf If cosq   3VL I L cosq 

Công suất phức pha
Công suất phức tổng


Công suất thực mỗi pha 30 x 10 / 3 = 100 kW, tại PF = 0.6 trễ. Công suất
biểu kiến mỗi pha kVA vì thế bằng 100/0.6.
3
100

10
S f  S f  cos 1 0.6  
0.6  j 0.8 VA  100  j133.33 kVA
0.6

Bộ tụ có thể được nối song song với tải để cải thiện PF tổng. Bộ tụ cần
cung cấp công suất phản kháng để PF = 1. Do đó giá trị phản kháng pha
của bộ tụ Qcap = 133.33 kVAR, hay giá trị kVAR 3 pha cần thiết là
3(133.33) = 400 kVAR.
Biến đổi năng lượng điện cơ

Bộ môn Thiết bị điện