Lý thuyết Công nghệ 12 Bài 3 (Cánh diều): Mạch điện xoay chiều ba pha

Lý thuyết Công nghệ 12 Bài 3: Mạch điện xoay chiều ba pha

I. Khái niệm và nguyên lí tạo ra dòng điện xoay chiều ba pha

1. Khái niệm dòng điện xoay chiều một pha hình sin

- Khái niệm: là dòng điện biến đổi theo một hàm hình sin được biểu diễn trên đồ thị góc pha.

- Công thức:

$i=I_m\sin \left(\omega t+\psi \right)=\sqrt{2}in\left(\omega t+\psi \right)$

i: giá trị tức thời của dòng điện.

I_m: giá trị lớn nhất (biên độ) của dòng điện (Ampe, kí hiệu: A)

$\left(\omega t+\psi \right)$: góc pha

$\psi$: góc pha đầu (radian, kí hiệu rad)

$\omega$: tốc độ góc (radian/s, kí hiệu: rad/s)

2. Khái niệm dòng điện xoay chiều ba pha

- Dòng điện xoay chiều ba pha là dòng điện được tạo ra trong mạch điện ba pha.

- Mạch ba pha gồm: nguồn ba pha, đường dây truyền tải ba pha và tải điện ba pha

- Ứng dụng: trong sản xuất và đời sống.

3. Nguyên lí tạo ra dòng điện xoay chiều ba pha

- Nguyên lí: Nguồn điện xoay chiều ba pha được tạo ra bởi máy phát điện xoay chiều ba pha.

- Cấu tạo máy phát điện xoay chiều ba pha:

+ Phần tĩnh (stator): gồm 3 cuộn dây AX, BY, CZ có cùng kích thước, cùng số vòng dây, đặt lệch nhau góc $\frac{2\pi }{3}$rad trong không gian.

+ Phần quay (rotor): nam châm điện một chiều. Quay rotor sẽ xuất hiện sức điện động trên các cuộn dây với cùng biên độ, cùng tần số, lệch pha nhau góc $\frac{2\pi }{3}$ rad:

$e_A=E_m\sin \left(\omega t\right)$

$e_A=E_m\sin \left(\omega t-\frac{2\pi }{3}\right)$

$e_A=E_m\sin \left(\omega t+\frac{2\pi }{3}\right)$

II. Cách nối nguồn và tải điện ba pha

1. Nối nguồn điện ba pha

a) Nối hình sao

- Điểm cuối cuộn dây của các pha X, Y, Z được nối với nhau tại O gọi là điểm trung tính của nguồn.

- Điểm đầu A, B, C của các cuộn dây nối với đường dây truyền tải điện.

- Gồm 2 loại:

+ Nối hình sao có dây trung tính

+ Nối hình sao không có dây trung tính

b) Nối hình tam giác

- Điểm cuối cuộn dây pha này nối với điểm đầu cuộn dây pha kia.

2. Nối tải điện ba pha

a) Nối hình sao

- Tổng trở các pha tải điện là: Z_A, Z_B, Z_C

- Tải đối xứng: Z_A = Z_B = Z_C

- Gồm:

+ Tải nối hình sao có dây trung tính

+ Tải nối hình sao không có dây trung tính

b) Nối hình tam giác

- Tổng trở các pha tải điện là: Z_AB, Z_BC, Z_CA

- Tải đối xứng: Z_AB = Z_BC = Z_CA

3. Nối nguồn ba pha với tải điện ba pha

- Có 4 cách nối: Y-Y; Y-∆; ∆-∆; ∆-Y

- Các loại mạch:

+ Mạch ba pha ba dây: chỉ có ba dây A-A, B-B và C-C gọi là dây pha.

+ Mạch ba pha bốn dây: có thêm dây O-O gọi là dây trung tính. Lúc này, nguồn và tải cùng nối hình sao có dây trung tính.

- Mạch đối xứng khi nguồn, đường dây và tải đều đối xứng.

III. Quan hệ giá trị hiệu dụng của các đại lượng dây và pha trong mạch điện ba pha đối xứng

- Dòng điện dây (I_d): là dòng điện hiệu dụng trên các dây pha.

- Điện áp dây (U_d): là điện áp hiệu dụng giữa hai dây pha.

- Điện áp pha (U_p): là điện áp hiệu dụng trên các tải điện mỗi pha.

- Dòng điện pha (I_p): là dòng điện hiệu dụng chạy qua các tải điện mỗi pha.

- Tổng trở các pha (Z_t):

+ $z_t=\sqrt{R^2+X^2}$

+ $\tan \phi =\frac{X}{R}$

R: điện trở của tải (Ω0

X: điện kháng của tải (Ω)

X = X_L - X_C

$X_L=\omega L=2\pi fL$

$X_C=\frac{1}{\omega C}=\frac{1}{2\pi fC}$

1. Tải điện nối hình sao có dây trung tính

I_d = I_p

$U_d=\sqrt{3}{U}_p$

2. Tải điện nối hình tam giác

U_d = U_p

_{$I_d=\sqrt{3}{I}_p$}

Trắc nghiệm: Mạch điện xoay chiều ba pha

Câu 1. Dòng điện xoay chiều ba pha được tạo ra trong

A. mạch điện ba pha

B. mạch điện một chiều

C. mạch điện xoay chiều

D. mạch điện ba pha và một pha

Câu 2. Mạch ba pha gồm mấy thành phần?

A. 1

B. 2

C. 3

D. 4

Câu 3. Thành phần của mạch điện ba có

A. Nguồn điện ba pha

B. Đường dây truyền tải ba pha

C. Tải điện ba pha

D. Nguồn điện ba pha, đường dây truyền tải ba pha và tải điện ba pha.

Câu 4. Máy phát điện xoay chiều ba pha có

A. Phần tĩnh là roto

B. Phần quay stato

C. Phần tĩnh và phần quay

D. Phần tĩnh là roto và phần quay stato

Câu 5. Đặc điểm của các cuộn dây ở phần tĩnh máy phát điện là:

A. Cùng kích thước

B. Khác kích thước

C. Khác số vòng

D. Đặt lệch nhau 30 độ trong không gian

Câu 6. Mạch đối xứng khi

A. Nguồn đối xứng

B. Đường dây đối xứng

C. Tải đối xứng

D. Nguồn, đường dây và tải đều đối xứng

Câu 7. Dòng điện dây

A. là dòng điện hiệu dụng trên các dây pha.

B. là điện áp hiệu dụng giữa hai dây pha.

C. là điện áp hiệu dụng trên các tải điện mỗi pha.

D. là dòng điện hiệu dụng chạy qua các tải điện mỗi pha.

Câu 8. Dòng điện pha

A. là dòng điện hiệu dụng trên các dây pha.

B. là điện áp hiệu dụng giữa hai dây pha.

C. là điện áp hiệu dụng trên các tải điện mỗi pha.

D. là dòng điện hiệu dụng chạy qua các tải điện mỗi pha.

Câu 9. Mạch ba pha đối xứng có tải nối hình sao

A. ${\mathrm{I}}_{\mathrm{d}}={\mathrm{I}}_{\mathrm{p}}$

B. ${\mathrm{I}}_{\mathrm{d}}=\sqrt{3}{\mathrm{I}}_{\mathrm{p}}$

C. ${\mathrm{I}}_{\mathrm{p}}=\sqrt{3}{\mathrm{I}}_{\mathrm{d}}$

D. ${\mathrm{I}}_{\mathrm{d}}=\frac{1}{\sqrt{3}}{\mathrm{I}}_{\mathrm{p}}$

Câu 10. Mạch ba pha đối xứng có tải nối hình tam giác

A. ${\mathrm{I}}_{\mathrm{d}}={\mathrm{I}}_{\mathrm{p}}$

B. ${\mathrm{I}}_{\mathrm{d}}=\sqrt{3}{\mathrm{I}}_{\mathrm{p}}$

C. ${\mathrm{I}}_{\mathrm{p}}=\sqrt{3}{\mathrm{I}}_{\mathrm{d}}$

D. ${\mathrm{I}}_{\mathrm{d}}=\frac{1}{\sqrt{3}}{\mathrm{I}}_{\mathrm{p}}$