BA MẠNG GIAI ĐOẠN

Nhấp hoặc Chạm vào các mạch Ví dụ bên dưới để gọi TINACloud và chọn chế độ DC tương tác để Phân tích chúng trực tuyến.
Có quyền truy cập chi phí thấp vào TINACloud để chỉnh sửa các ví dụ hoặc tạo các mạch của riêng bạn

Các mạng hiện tại xen kẽ mà chúng tôi đã nghiên cứu cho đến nay được sử dụng rộng rãi để mô hình mạng lưới điện chính AC trong nhà. Tuy nhiên, đối với sử dụng công nghiệp và phát điện mạng của máy phát điện xoay chiều hiệu quả hơn. Điều này được nhận ra bởi các mạng polyphase bao gồm một số máy phát hình sin giống hệt nhau với độ lệch góc pha. Các mạng polyphase phổ biến nhất là mạng hai hoặc ba pha. Chúng tôi sẽ giới hạn thảo luận của chúng tôi ở đây với các mạng ba pha.

Lưu ý rằng TINA cung cấp các công cụ đặc biệt để vẽ các mạng ba pha trong thanh công cụ Thành phần đặc biệt, bên dưới các nút Stars và Y.

Một mạng ba pha có thể được coi là một kết nối đặc biệt của ba mạch điện một pha hoặc một pha đơn giản. Mạng ba pha bao gồm ba mạng đơn giản, mỗi mạng có cùng biên độ và tần số và chênh lệch pha 120 ° giữa các mạng liền kề. Sơ đồ thời gian của các điện áp trong 120Veff hệ thống được hiển thị trong sơ đồ dưới đây.

Chúng tôi cũng có thể biểu diễn các điện áp này bằng các pha sử dụng Sơ đồ Phasor của TINA.

So với các hệ thống một pha, mạng ba pha vượt trội hơn vì cả trạm phát điện và đường truyền đều yêu cầu dây dẫn mỏng hơn để truyền cùng một công suất. Do thực tế là một trong ba điện áp luôn luôn khác không, thiết bị ba pha có các đặc tính tốt hơn và động cơ ba pha tự khởi động mà không cần thêm mạch. Cũng dễ dàng hơn nhiều để chuyển đổi điện áp ba pha thành DC (chỉnh lưu), do sự dao động giảm trong điện áp chỉnh lưu.

Tần số của mạng điện ba pha là 60 Hz ở Hoa Kỳ và 50 Hz ở Châu Âu. Mạng gia đình một pha chỉ đơn giản là một trong những điện áp từ mạng ba pha.

Trong thực tế, ba giai đoạn được kết nối theo một trong hai cách.

1) Wye hoặc kết nối Y, trong đó các cực âm của mỗi máy phát hoặc tải được kết nối để tạo thành cực trung tính. Điều này dẫn đến một hệ thống ba dây, hoặc nếu một dây trung tính được cung cấp, một hệ thống bốn dây.


Nhấp / chạm vào mạch trên để phân tích trực tuyến hoặc nhấp vào liên kết này để Lưu trong Windows

Chữ Vp1,Vp2,Vp3 điện áp của máy phát điện được gọi là giai đoạn điện áp, trong khi điện áp VL1,VL2,VL3 giữa bất kỳ hai đường kết nối (nhưng không bao gồm dây trung tính) được gọi hàng điện áp. Tương tự, tôip1,Ip2,Ip3 dòng điện của máy phát điện được gọi là giai đoạn dòng điện trong khi dòng điện IL1,IL2,IL3 trong các đường kết nối (không bao gồm dây trung tính) được gọi hàng dòng điện.

Trong kết nối Y, dòng điện pha và dòng rõ ràng là giống nhau, nhưng điện áp dòng lớn hơn điện áp pha. Trong trường hợp cân bằng:

Hãy chứng minh điều này bằng sơ đồ pha:

Hãy tính VL cho sơ đồ phasor ở trên bằng cách sử dụng quy tắc cosin của lượng giác:


Bây giờ hãy tính cùng một lượng bằng các giá trị đỉnh phức tạp:

Vp1 = 169.7 ej 0 ° = 169.7

Vp2 = 169.7 ej 120 ° = -84.85 + j146.96

VL = Vp2Vp1 = -254.55 + j146.96 = 293.9 e j150 °

Kết quả tương tự với Phiên dịch TINA:

{Giải pháp của Thông dịch viên của TINA!}
Vp1: = 169.7
Vp2: = 169.7 * exp (j * degtorad (120))
Vp2 = [- 84.85 + 146.9645 * j]
VL: = Vp2-Vp1
VL = [- 254.55 + 146.9645 * j]
radtodeg (cung (VL)) = [150]
abs (VL) = [293.929]
#Giải pháp của Python
nhập toán dưới dạng m
nhập cmath dưới dạng c
#Hãy đơn giản hóa việc in phức tạp
#numbers để có tính minh bạch cao hơn:
cp= lambda Z : “{:.4f}”.format(Z)
Vp1=169.7
Vp2=169.7*c.exp(1j*m.radians(-120))
print(“Vp2=”,cp(Vp2))
VL=Vp1-Vp2
print(“VL=”,cp(VL))
print(“abs(VL)=”,cp(abs(VL)))
print(“độ(phase(VL))=”,cp(m.degrees(c.phase(VL))))

Tương tự các giá trị đỉnh phức tạp của điện áp dòng

VL21 = 293.9 ej 150 ° V,
VL23 = 293.9 ej 270 ° V,
VL13 = 293.9 ej 30 ° V.

Các giá trị hiệu quả phức tạp:

VL21eff = 207.85 ej 150 ° V,
VL23eff = 207.85 ej 270 ° V,
VL13eff = 207.85 ej 30 ° V.

Cuối cùng, hãy kiểm tra các kết quả tương tự bằng cách sử dụng TINA cho một mạch với

120 Veff ; VP1 = VP2 = VP3 = 169.7 V và Z1= Z2 =Z3 = 1 ohms


Nhấp / chạm vào mạch trên để phân tích trực tuyến hoặc nhấp vào liên kết này để Lưu trong Windows

2) Sản phẩm đồng bằng or Kết nối D của ba giai đoạn đạt được bằng cách kết nối ba tải trong chuỗi tạo thành một vòng khép kín. Điều này chỉ được sử dụng cho các hệ thống ba dây.

Trái ngược với kết nối Y, trong D -Kết nối các điện áp pha và dòng rõ ràng là như nhau, nhưng dòng điện lớn hơn dòng pha. Trong trường hợp cân bằng:

Hãy chứng minh điều này với TINA cho một mạng với 120 Veff Z = 10 ohms.


Nhấp / chạm vào mạch trên để phân tích trực tuyến hoặc nhấp vào liên kết này để Lưu trong Windows

Kết quả:

Vì máy phát hoặc tải có thể được kết nối trong D hoặc trong Y, nên có bốn kết nối có thể xảy ra: YY, Y- D, DY và ​​D- D. Nếu trở kháng tải của các pha khác nhau bằng nhau, mạng ba pha Là cân bằng.

Một số định nghĩa và sự kiện quan trọng khác:

Độ lệch pha giữa giai đoạn điện áp hoặc hiện tại và gần nhất hàng điện áp và dòng điện (nếu chúng không giống nhau) là 30 °.

Nếu tải là cân bằng (tức là tất cả các tải có cùng trở kháng), điện áp và dòng điện của mỗi pha bằng nhau. Hơn nữa, trong kết nối Y, không có dòng trung tính ngay cả khi có dây trung tính.

Nếu tải là mất cân bằng, điện áp pha và dòng điện khác nhau Ngoài ra, trong kết nối Y Y không có dây trung tính, các nút chung (điểm sao) không có cùng tiềm năng. Trong trường hợp này, chúng ta có thể giải quyết cho nút tiềm năng V0 (nút chung của tải) sử dụng phương trình nút. Tính V0 cho phép bạn giải quyết các điện áp pha của tải, dòng điện trong dây trung tính, v.v ... Máy phát điện kết nối Y luôn kết hợp dây trung tính.

Công suất trong hệ ba pha cân bằng là PT = 3 VpIp cos J ​​= VLIL cos J

Trong đó J là góc pha giữa điện áp và dòng điện của tải.

Tổng công suất biểu kiến ​​trong hệ ba pha cân bằng: ST = VLIL

Tổng công suất phản kháng trong hệ thống ba pha cân bằng: QT = VL IL tội lỗi J

Ví dụ 1

Giá trị rms của điện áp pha của máy phát kết nối Y cân bằng ba pha là 220 V; tần số của nó là 50 Hz.

a / Tìm hàm thời gian của dòng pha của tải!

b / Tính tất cả công suất trung bình và công suất phản kháng của tải!


Nhấp / chạm vào mạch trên để phân tích trực tuyến hoặc nhấp vào liên kết này để Lưu trong Windows

Cả máy phát và tải đều cân bằng, vì vậy chúng ta chỉ cần tính một pha và có thể có được các điện áp hoặc dòng điện khác bằng cách thay đổi các góc pha. Trong sơ đồ trên, chúng tôi không vẽ dây trung tính, mà thay vào đó được gán 'trái đất' ở cả hai bên. Điều này có thể phục vụ như một dây trung tính; tuy nhiên, vì mạch được cân bằng, dây trung tính là không cần thiết.

Tải được kết nối bằng Y, do đó dòng điện pha bằng dòng điện: các giá trị đỉnh:

IP1 = VP/ (R + j w L) = 311 / (100 + j314 * 0.3) = 311 / (100 + j94.2) = 1.65-j1.55 = 2.26 e-j43.3 ° A

VP1 = 311 V

IP2 = TôiP1 e j 120 ° = 2.26 ej76.7 ° A

IP3 = TôiP2 e j 120 ° = 2.26 e-j163.3 ° A

iP1 = 2.26 cos ( w ×t - 44.3 °) A

iP2 = 2.26 cos ( w × t + 76.7 °) A

iP3 = 2.26 cos ( w × t - 163.3 °) A

Sức mạnh cũng bằng nhau: P1 = P2 = P3 = = 2.262* 100 / 2 = 256.1 W

{Giải pháp của Thông dịch viên của TINA!}
{Vì cả máy phát và tải đều cân bằng
chúng tôi chỉ tính một pha và nhân với 3}
om: = 314.159
Ipm1: = 311 / (R + j * om * L)
abs (Ipm1) = [2.2632]
radtodeg (cung (Ipm1)) = [- 43.3038]
Ipm2: = Ipm1;
fi2: = radtodeg (cung (Ipm1)) + 120;
fi2 = [76.6962]
fi3: = fi2 + 120;
fi3 = [196.6962]
fi3a: = - 360 + fi3;
fi3a = [- 163.3038]
P1: = sqr (abs (Ipm)) * R / 2;
P1 = [256.1111]
#Giải pháp của Python
#Vì cả máy phát và tải đều được cân bằng
#chúng tôi chỉ tính một pha và nhân với hệ số pha
nhập toán dưới dạng m
nhập cmath dưới dạng c
#Hãy đơn giản hóa việc in phức tạp
#numbers để có tính minh bạch cao hơn:
cp= lambda Z : “{:.4f}”.format(Z)
om=314.159
lpm1=311/(R1+1j*om*L1)
print(“abs(lpm1)=”,cp(abs(lpm1)))
print(“độ(phase(lpm1))=”,cp(m.degrees(c.phase(lpm1))))
lpm2=lpm1*c.exp(-1j*m.radians(120))
print(“abs(lpm2)=”,cp(abs(lpm2)))
print(“độ(phase(lpm2))=”,cp(m.degrees(c.phase(lpm2))))
lpm3=lpm1*c.exp(1j*m.radians(120))
print(“abs(lpm3)=”,cp(abs(lpm3)))
print(“độ(phase(lpm3))=”,cp(m.degrees(c.phase(lpm3))))

Điều này giống như kết quả tính toán bằng tay và Phiên dịch viên của TINA.


Nhấp / chạm vào mạch trên để phân tích trực tuyến hoặc nhấp vào liên kết này để Lưu trong Windows

Ví dụ 2

Một máy phát kết nối Y cân bằng ba pha được tải bằng tải ba cực được kết nối delta với trở kháng bằng nhau. f = 50 Hz.

Tìm các hàm thời gian của a / điện áp pha của tải,

b / dòng điện pha của tải,

c / dòng điện!


Nhấp / chạm vào mạch trên để phân tích trực tuyến hoặc nhấp vào liên kết này để Lưu trong Windows

Điện áp pha của tải bằng điện áp dòng của máy phát:

VL =

Dòng điện pha của tải: I1 = VL/R1+VLj w C = 1.228 + j1.337 = 1.815 ej 47.46 ° A

I2 = Tôi1 * e-j120 ° = 1.815 e-j72.54 ° A = 0.543 - j1.73 A

I3 = Tôi1 * ej120 ° = 1.815 ej167.46 ° = -1.772 + j0.394

Xem hướng dẫn: Tôia = Tôi1 - tôi3 = 3 + j0.933 A = 3.14 ej17.26 ° A.

ia(t) = 3.14 cos ( w × t + 17.3 °) A

Theo kết quả tính toán bằng tay và Thông dịch viên của TINA.

{Giải pháp của Thông dịch viên của TINA!}
{Vì tính đối xứng nên chúng ta chỉ tính được một pha.
Điện áp pha của tải
bằng điện áp đường dây của máy phát.}
f: = 50;
om: = 2 * pi * f;
VL: = sqrt (3) * 100;
VL=[173.2051]
I1p:=VL/R1+VL*j*om*C1;
I1p=[1.7321E0+5.4414E-1*j]
I1p: = I1p * exp (j * pi / 6);
I1p=[1.2279E0+1.3373E0*j]
abs (I1p) = [1.8155]
radtodeg (cung (I1p)) = [47.4406]
I2p: = I1p * exp (-j * 2 * pi / 3);
I2p=[5.4414E-1-1.7321E0*j]
abs (I2p) = [1.8155]
radtodeg (cung (I2p)) = [- 72.5594]
I3p: = I1p * exp (j * pi / 6);
abs (I3p) = [1.8155]
Ib: = I2p-I1p;
abs (Ib) = [3.1446]
radtodeg (cung (Ib)) = [- 102.5594]
#Giải pháp của Python. Vì tính đối xứng nên chúng ta
#chỉ tính một pha. Điện áp pha của tải
#bằng với điện áp đường dây của máy phát điện.
nhập toán dưới dạng m
nhập cmath dưới dạng c
#Hãy đơn giản hóa việc in phức tạp
#numbers để có tính minh bạch cao hơn:
cp= lambda Z : “{:.4f}”.format(Z)
f = 50
om=2*c.pi*f
VL=m.sqrt(3)*100
print(“VL=”,cp(VL))
I1p=VL/R1+VL*1j*om*C1
print(“I1p=”,cp(I1p))
I1p*=c.exp(1j*c.pi/6)
print(“I1p=”,cp(I1p))
print(“abs(I1p)=”,cp(abs(I1p)))
print(“độ(phase(I1p))=”,cp(m.degrees(c.phase(I1p))))
I2p=I1p*c.exp(-1j*2*c.pi/3)
print(“I2p=”,cp(I2p))
print(“abs(I2p)=”,cp(abs(I2p)))
print(“độ(phase(I2p))=”,cp(m.degrees(c.phase(I2p))))
I3p=I1p*c.exp(1j*c.pi/6)
print(“abs(I3p)=”,cp(abs(I3p)))
Ib=I2p-I1p
print(“abs(Ib)=”,cp(abs(Ib)))
print(“độ(phase(Ib))=”,cp(m.degrees(c.phase(Ib))))


Nhấp / chạm vào mạch trên để phân tích trực tuyến hoặc nhấp vào liên kết này để Lưu trong Windows

Cuối cùng là một ví dụ với tải không cân bằng:

Ví dụ 3

Giá trị rms của điện áp pha của cân bằng ba pha

Máy phát kết nối Y là 220 V; tần số của nó là 50 Hz.

a / Tìm pha của điện áp V0 !

b / Tìm biên độ và góc pha ban đầu của dòng pha!


Nhấp / chạm vào mạch trên để phân tích trực tuyến hoặc nhấp vào liên kết này để Lưu trong Windows

Bây giờ tải là một không đối xứng và chúng ta không có dây trung tính, vì vậy chúng ta có thể mong đợi một sự khác biệt tiềm năng giữa các điểm trung tính. Sử dụng một phương trình cho tiềm năng nút V0:

do đó V0 = 192.71 + j39.54 V = 196.7 ej11.6 ° V

và tôi1 = (V1-V0) * j w C = 0.125 ej71.5 ° A; tôi2 = (V2-V0) * j w C = 0.465 e-j48.43 °

và tôi3 = (V3-V0) / R = 0.417 ej 146.6 ° A

v0(t) = 196.7 cos ( w × t + 11.6 °) V;

i1(t) = 0.125 cos ( w × t + 71.5 °) A;

i2(t) = 0.465 cos ( w × t - 48.4 °) A;

i3(t) = 0.417 cos ( w × t + 146.6 °) A;

{Giải pháp của Thông dịch viên của TINA!}
{Bởi vì sự không đối xứng, chúng tôi phải
tính toán tất cả các giai đoạn riêng lẻ}
om: = 314;
V1: = 311;
V2: = 311 * exp (j * 4 * pi / 3);
V3: = 311 * exp (j * 2 * pi / 3);
Sys V0
(V0-V1)*j*om*C+(V0-V2)*j*om*C+(V0-V3)/R=0
kết thúc;
V0 = [192.7123 + 39.5329 * j]
abs (V0) = [196.7254]
I1: = (V1-V0) * j * om * C;
abs (I1) = [124.6519m]
radtodeg (cung (I1)) = [71.5199]
I2: = (V2-V0) * j * om * C;
abs (I2) = [465.2069m]
radtodeg (cung (I2)) = [- 48.4267]
I3: = (V3-V0) / R;
abs (I3) = [417.2054m]
radtodeg (cung (I3)) = [146.5774]
#Giải pháp của Python
#Vì tính không đối xứng nên chúng ta phải
#tính toán tất cả các giai đoạn một mình
nhập bản giao hưởng dưới dạng s
nhập toán dưới dạng m
nhập cmath dưới dạng c
#Hãy đơn giản hóa việc in phức tạp
#numbers để có tính minh bạch cao hơn:
cp= lambda Z : “{:.4f}”.format(Z)
om=314
V1 = 311
V2=311*c.exp(1j*4*c.pi/3)
V3=311*c.exp(1j*2*c.pi/3)

V0= s.symbols('V0')
eq1=s.Eq((V0-V1)*1j*om*C+(V0-V2)*1j*om*C+(V0-V3)/R,0)
V0=phức tạp(s.solve(eq1)[0])

print(“V0=”,cp(V0))
print(“abs(V0)=”,cp(abs(V0)))
I1=(V1-V0)*1j*om*C
print(“abs(I1)=”,cp(abs(I1)))
print(“độ(pha(I1))”,cp(m.degrees(c.phase(I1))))
I2=(V2-V0)*1j*om*C
print(“abs(I2)=”,cp(abs(I2)))
print(“độ(pha(I2))”,cp(m.degrees(c.phase(I2))))
I3=(V3-V0)/R
print(“abs(I3)=”,cp(abs(I3)))
print(“độ(pha(I3))”,cp(m.degrees(c.phase(I3))))

Và cuối cùng, kết quả tính toán của TINA đồng ý với kết quả được tính toán bằng các kỹ thuật khác.


Nhấp / chạm vào mạch trên để phân tích trực tuyến hoặc nhấp vào liên kết này để Lưu trong Windows


    X
    Rất vui khi có bạn ở DesignSoft
    Cho phép trò chuyện nếu cần bất kỳ trợ giúp tìm sản phẩm phù hợp hoặc cần hỗ trợ.
    wpChatcon