Hệ thống điện - Trường ĐH Công nghệ Sài Gòn

Mối quan hệ giữa công suất phức, áp phức và dòng phức:(1.21)

Trong đó

là liên hiệp của( nếu thì

)

1.3.3. Chiều truyền công suất

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 106 trang tài liệu này.

S P jQ

Hình 1.6: Chiều truyền công suất P và Q

Trên hình 1.6 M là mạch của một cửa bất kỳ (gồm nguồn, điện trở ,cuộn cảm ,tụ điện) Ta phát biểu như sau

Nếu P>0,mạch M tiêu thụ công suất tác dụng

nếu P<0 ,mạch M cung cấp công suất tác dụng

Nếu Q>0, mạch M tiêu thụ công suất phản kháng

Nếu Q<0, mạch M cung cấp công suất phản kháng

Ví dụ 1.2: Hai máy điện 1 và 2 được biểu diển bởi 2 nguồn áp lý tưởng

V vàV, nối với nhau bởi tổng trở như trên hình 1.7

Tính các công suất tác dụng và phản kháng do mỗi máy và do đường dây tiêu thụ hoặc cung cấp.

1Eo

S P j.Q

S2 P2 j.Q2

Hình 1.7

GIẢI:

Dòng chạy từ máy 1 sang máy 2:

. .

. E1 E2

100 j0  (86,6 j50) 13,4 j50

I 



j5 j5

=-10-j2,68 =10,35(A

Các công suất phức tiêu thụ bởi máy 1 và máy 2 lần lượt là

= P1 jQ1  10010 j2,68 1000 j2,68 VA

= 86,6 j5010 j2,681000 j268 VA

Vậy ta có các kết quả sau

P1 =1000W :máy 1 thực tế tiêu thụ 1000W(nó là động cơ)

Q1 =-268 var :máy 1 thực tế cung cấp 268 var

P2= -1000w:máy 2 thực tế phát ra 1000w(nó là máy phát)

Q2 = -268 var: máy 2 thực tế cung cấp 268 var

Công suất phản kháng tiêu thụ trong tổng trở Z = j X là Q3 = I2X =10,3525 =536w

Chú ý các tính chất bảo quản của P và Q như sau

Tất cả công suất do tổng máy 2 sinh ra(1000w) được truyền cho máy 1, vì tổng trở Z không tiêu thụ P.

Các công suất phản kháng do máy 1 và máy 2 sinh ra(268 var +268 var) được tiêu thụ trong cảm kháng 5của đường dây (536 var).

1.4 MẠCH ĐIỆN 3 PHA CÂN BẰNG

1.4.1 Mạch điện 3 pha Y – Y cân bằng

Để nối hình sao ta nối ba điểm cuối của các pha với nhau tạo thành điểm trung tính. Đối với nguồn, ba điểm cuối x,y,z nối với nhau thành điểm trung tính n của nguồn. Đối với tải, ba điểm cuối X,Y, Z nối với nhau tạo thành trung tính của tải N. Sơ đồ mạch ba pha sẽ có thể là mạch nối sao 3 dây ( không dây trung tính) hoặc sao 4 dây ( có dây trung tính).

a'n

b'n

c'n



n N



Hình 1.8: Mạch điện ba pha Y – Y cân bằng

Đối với mạch ba pha cân bằng, dòng điện (điện áp) các pha có trị số bằng nhau và lệch pha nhau một góc 2π / 3.

Theo tính chất của mạch điện, ba pha cân bằng thì điểm trung tính n của nguồn và điểm trung tính N của tải có cùng điện thế. Do đó, mạch ba pha có thể tách ra thành ba mạch một pha độc lập gọi là mạch quy về một pha.

a'n



n N

Hình 1.9: Mạch một pha tương đương của mạch Hình 1.8

Ta có các hệ thống cân bằng sau:

Dòng pha:, trị hiệu dụng là

Dòng dây:trị hiệu dụng là

Áp pha :, trị hiệu dụng là

Áp dây: :, trị hiệu dụng là

Nếu gọi:

Z Z p 

(1.22)

Là tổng trở pha và P, Q, S là công suất tác dụng, phản kháng và biểu kiến tiêu thụ bởi tải ba pha, ta có:

Id = Ip (1.23)

Vd = Vp

P = 3Vd Id cos Q = 3Vd Id sinS = 3Vd Id

(1.24)

(1.25)

(1.26)

(1.27)

1.4.2 Mạch điện ba pha Y - cân bằng:

Muốn nối hình tam giác ta lấy đầu pha này nối với cuối pha kia. Ví dụ ở nguồn: a nối với z; b nối với x; c nối với y (hình 1.10a) và tượng tự đối với tải (hình 1.10b).

Hình 1.10 a Hình 1.10 b

Nguồn áp ba pha tương tự hình 1.8, nhưng không có dây trung tính nN. Tải ba pha đấu được vẽ trên hình 1.11.

Ea'n

Eb'n

c'n



a A



Hình 1.11 Mạch điện ba pha Y - cân bằng Ta có các hệ thống cân bằng sau:

Dòng pha:, trị hiệu dụng là

Dòng dây:trị hiệu dụng là

Áp pha :, trị hiệu dụng là

Áp dây: :, trị hiệu dụng là

Ta có:

Vd = Vp (1.28)

Id = Ip (1.29)

Các công suất P, Q, S được cho bởi (1.25), (1.26) và (1.27) như mạch Y – Y.

Muốn vẽ 1 mạch tương đương của Hình 1.11, ta thay 3 tổng trở Z P đấu bởi 3

tổng trở Z P / 3 đấu Y:

Z Y 1 Z 

(1.30)

1.5 SƠ ĐỒ MỘT DÂY

1.5.1 Các ký hiệu thiết bị điện

Máy biến áp hai dây quấn

Máy biến áp ba dây quấn

Cầu chì

Máy biến dòng

Máy cắt dầu ( hoặc chất lỏng khác )

Máy cắt không khí

Ba pha đấu sao , trung tính không nối đất

Ba pha đấu sao , trung tính nối đất

Ba pha đấu tam giác

Hay

Máy biến thế

Ampere kế và vôn kế

Hình 1.12: Các ký hiệu thiết bị điện

1.5.2 Sơ đồ một dây (sơ đồ đơn tuyến)

Trong hệ thống điện, ba thiết bị quan trọng nhất là máy phát đồng bộ, máy biến áp và đường dây tải điện. Đây là các thiết bị ba pha, nhưng một hệ thống ba pha cân bằng luôn luôn được giải bằng mạch một pha tương đương gồm một trong ba dây pha (ta thường chọn pha a) và dây trung tính trở về.Thường mạch sẽ được đơn giản hơn nữa bằng cách bỏ dây trung tính và thay các phần tử bởi ký hiệu chứ không bởi mạch tương đương. Đường dây tải điện được thay bằng một đoạn thẳng. Sơ đồ đơn giản này của hệ thống điện được gọi là sơ đồ một dây.

Tải B

Tải A

Hình 1.13 là sơ đồ một dây của hệ thống điện đơn giản

Máy phát G1 (nối đất qua điện kháng) và máy phát G2 (nối đất qua điện trở) được đấu vào cùng một thanh cái để phát điện vào một đàu đường dây tải điện qua máy tăng áp T1.Máy phát G3 (nối đất qua điện kháng) được đấu vào một thanh cái đểphát điện vào đầu kia của đường dây qua máy tăng áp T2.Mỗi thanh có một tải đấu vào

1.5.3 Sơ đồ tổng trở và sơ đồ điện kháng

Nếu thay các thiét bị điện bởi m,ạch tương đương của chúng, ta được sơ đồ tổng trở. Nếu bỏ qua điện trở trong sơ đò tổng trở ta được sơ đồ điện kháng. Hình 1.14 là sơ đồ tổng trở của hệ hống điện hình 1.13 ,trong đó các thiết bị điện được thay thế bởi các mạch tương đương như sau:

Máy phát điện : nguồn áp lý tưởng ghép nối tiếp với điện trở nội và điện kháng nội

Máy biến áp: mạch hình T

Đường dây: mạch hình 

Máy phát

G1 và G2

Tải A Máy biến áp

Đường dây Máy biến áp

Tải B Máy phát

Hình 1.14: Sơ đồ tổng trở một pha tương ứng với sơ đồ một dây của hình 1.13

Tải: điện trở nối tiếp với cảm kháng(đây là tải cảm)

Khi tính toán ngắn mạch ta bỏ qua các tải tỉnh, các điện trở, các tổng trở song song của máy biến áp và các điện dung của đường dây: ta được sơ đồ điện kháng Hình 1.15.

Hình 1.15 Sơ đồ điện kháng 1 một pha suy từ hình 1.14

1.6 HỆ ĐƠN VỊ TƯƠNG ĐỐI

1.6.1 Lý do sử dụng.Định nghĩa

Việc tính toán dòng, áp, công suất trong một hệ thống điện có nhiều cấp điện áp rất phức tạp vì dòng và áp bị biến đổi qua các máy biến áp của hệ thống điện. Vì vậy, người ta không dùng hệ đơn vị SI mà sẽ chọn một số đại lượng cơ sở, sau đó sẽ mô tả một đại lượng thực tế (có đơn vị) thành một số thập phân: đó là tỷ số giữa đại lượng