BÀI 1:ĐO LƯỜNG MỘT TẢI BA PHA
I.
Mục tiêu:
Để tìm hiểu và làm quen với các thiết bị đo và phương pháp đo lường công suất tác
dụng (W),công suất biểu kiến(VA),công suất phản kháng (VAR) và hệ số công suất PF()
trong mạch ba pha.
II.
Dụng cụ thí nghiệm:
-Bộ nguồn công suất Electron
-Đồng hồ kẹp
-Probe dòng Hameg – Osciloscope
-Hộp điện trở
-Tụ điện 3 pha nối tam giác
- Động cơ AC không đồng bộ
III.
Tiến hành thí nghiệm:
1. Đo công suất ở trường hợp tải cân bằng – không bù:
- Nguồn điện ba pha được nối với một động cơ KĐB 1Hp 380 V nối Y.
- Sử dụng Watt kế: Đồng hồ Watt kế được kết nối với 1 pha(pha c) của động cơ như
hình vẽ, 2 pha còn lại(pha a và pha b) được kết nối với 2 probe dòng cách ly.
Sơ đồ nguyên lý động cơ AC không đồng bộ gắn với tải cơ học
W
1
Dùng đồng hồ hiển thị trên bộ nguồn, đồng hồ kẹp và probe dòng, ta được bảng số liệu:
Varms(V)= 165.4
Vbrms(V)= 165.8
Vcrms(V)= 162.5
Iarms(A)= 0.75
Ibms(A)= 0.78
Icrms(A)= 0.64
Vẽ đồ thị cho dòng điện 2 pha a va b trên cùng 1 đồ thị
Object 3
Từ đồ thị, ta có phương trình của dòng điện trên 2 pha a v à b (với pha của ia(t) làm gốc):
Ia(t)=1.1 cos ( 100 πt ) (A)
Ib(t)=1.1 cos ( 100 πt +126 ° ) (A)
Dòng
điện trung
tính In= 0.11A
Giải thích kết quả: ở trường hợp này, các tải trên mỗi pha cân bằng với nhau nên các dòng đi
ện sẽ có biên độ gần bằng nhau, thêm vào đó, mỗi dòng sẽ lệch pha nhau 1 góc 120 độ (lý
thuyết, kết quả thực nghiệm cho giá tr ị xấp xĩ 20 độ ). Mặt kh ác, giá trị của dòng In s ẽ là
tổng vector của các dòng trên mỗi pha, với độ lệch pha và biên độ như trên, tổng 3 dòng này
sẽ gần bằng 0 (kết quả thực nghiệm l à 0.11A)
Đo công suất biểu kiến, công suất tác dụng vè hệ số công suất trên từng pha:
2
Sa(VA) =167
Sb(kVA) = 167
Sc(kVA) =147
Pa(W) =33
Pb(kW) =42
Pc(kW) =22
Qa(kVAr) =165
Qb(kVAr) =165
Qc(kVAr) =149
P.Fa=0.235
P.Fb=0.235
P.Fc=0.133
Kiểm tra mối quan hệ giữa S,P,Q, PF trên pha a theo công thức
P 33
PF= =
≈ 0.198
S 167
S = √ P2+ Q2=√ 332 +1652 = 168.3 VA
Xác định tổng công suất biểu kiến, công suất tác dụng và công suất phản kháng:
S = Sa+Sb+ Sc = 167 + 167 + 147 = 481(VA)
P = Pa+Pb+ Pc = 33 + 42 + 22 = 97(W)
Q= Qa+Qb+ Qc = 165 + 165 + 149 = 479(VAr)
2. Đo công suất ở trường hợp không tải cân bằng - có bù:
Lắp mạch như hình:
3
Tính giá trị tụ bù cần thiết để hệ số công suất đạt 0,95 trên mỗi pha ở điều kiện vận
hành không tải:
o Xem động cơ 3 pha như 1 bộ tải 3 pha mắc Y có tổng kháng trên mỗi pha l à Z p-y (có
tính cảm ).
o Để thuận tiện tính toán, ta tính toán cho bộ tụ mắc Y vào mạch, sau đó sẽ tính cho bộ
tụ mắc ∆ theo biến đổi Y-∆ . Goi tụ mắc trên mỗi pha của bô ̣ tụ mắc Y là Cp-y và tụ
thành phần của bô ̣ tụ mắc ∆ là Cp-∆ . Do các tải và tụ trên mỗi pha đêu cân bằng nên
đô ̣ dịch điểm trung tính của bô ̣ tụ và Zp-y là như nhau và bằng không.
o Goi P’,Q’ ,S’ là công suất, công suất phản kháng, công suất biểu kiến trên từng pha
sau hiê ̣u chinh, P, Q,S là công suất, công suất phản kháng, công suất biểu kiến trên
từng pha trước hiê ̣u chinh. Ta có:
'2
P' 2 ( 1−0.952 )
2
o P F ' = P' ≥ 0.95 ↔ P F' 2= P
≥ 0.95 ↔
≥ Q'2
2
' 2+Q
S'
-
→ P' √
P
'2
0.95
2
1−0.95
≥|Q−Q B| với Qb là công suất phản kháng của tụ Cp-y.
0.95
o Ta thấy khi mắc tụ bù thì công suất tiêu thụ trên pha không đổi => P’ = P, đồng thời
vế trái của bất đẳng thức trên chính là công suất phản kháng ở PF = 0.95, ta đn ̣t vế
trái là Q(0.95), ta có:
2
Q ( 0.95 ) +Q ≥Q B ≥ Q−Q ( 0.95 ) ↔Q ( 0.95 ) +Q ≥ V PRMS ωC ≥ Q−Q ( 0.95 )
Q ( 0.95 )+Q
Q−Q ( 0.95 )
≥C P −Y ≥
2
V PRMS ω
V 2PRMS ω
o Thực hiê ̣n chuyển đổi Y-∆ ta có : ( Cp-∆ nt Cp-∆ ) = 3CP-Y => Cp-∆ = 6Cp-y
4
o
o
o
o
o
Công suất trung bình trên từng pha P = (Pa + Pb + Pc)/3 = 32.33 W
Công suất phản kháng trung bình trên từng pha Q = (Qa + Qb + Qc)/3 = 159.66 W
Áp hiê ̣u dụng trung bình trên từng pha: 160.33V
Công suất phản kháng tại PF = 0.95 : Q(0.95) = 10.63 VAR
Từ dữ liê ̣u trên, ta tính được : 126.5 uF ≥ C ≥110.7 uF
Lấy tụ bù nối Δ gắn song song với động cơ không đồng bộ như hình vẽ.
Đo lại P,Q,S và PF trên từng pha của bộ nguồn.
Sa(VA)= 133
Sb(VA) = 134
Sc(VA) = 115
Pa(W)= 31
Pb(W) = 42
Pc(W) = 22
Qa(VAr)= 126
Qb(VAr) = 124
Qc(VAr) = 120
P.Fa=0.23
P.Fb= 0.307
P.Fc= 0.181
Xác định giá trị tụ bù theo kết quả PF nhận được bằng công thức toán hoc:
Ta sư dụng thông số trên pha a cho các tính toán :
C=6
Q−Q ( 0.23 )
=26.7uF
V 2RMS ω
3. Đo công suất ở trường hợp không tải mất cân bằng:
W
Tháo bộ tụ bù ra khỏi
nguồn điện.
Mắc nối tiếp 1 điện trở có
giá trị 6 ohm trên pha a
của động cơ không đồng
bộ với nguồn.Đo lại các
kết quả điện áp, dòng
điện hiệu dụng, hệ số
công suất trên từng pha.
5
Sa(VA)= 151
Pa(W)= 46
Qa(VAr)= 120
P.Fa= 0.333
Dòng điện trung tính In= 0.16A
Sb(VA)= 185
Pb(W)= 38
Qb(VAr)= 186
P.Fb= 0.21
Sc(VA)= 149
Pc(W)= 22
Qc(VAr)= 149
P.Fc= 0.133
Giải thích kết quả trên:
Khi mắc thêm điê ̣n trở 6 ohm lên pha a, ta đa tạo ra sự mất cân bằng giữa các tải (giá trị tải
trên pha a cao hơn), tạo nên sự khác biêt ro rê ̣t vê các loại công suất trên pha a so với khi
không có trở 6 ohm trong khi ở 2 pha b và c, các công suất này hầu như không đổi (sự thay
đổi trên 2 pha này do sự dịch chuyển điểm trung tính do mất cân bằng tải)
Dòng điê ̣n pha không còn lê ̣ch pha nhau 120 đô ̣ và biên đô ̣ cung thay đổi khác nhau nên sẽ
làm cho dòng trung tính khác không ( ở thực nghiê ̣m ta nhâ ̣n thấy đây chính là sự tnng dòng
trung tính so với khi tải cân bằng )
Nhâ ̣n xet về ss khác biêṭ về kết tuả ̉ dng trung tính trong thí nghiêm
̣ và suy ra kết luâ ̣n về
tác hại khi mất cân bằng tải:
Như phần giải thích kết quả trên, ta nhâ ̣n thấy dòng In tnng so với khi tải cân bằng, vì thế, khi tải
mất cân bằng, đô ̣ an toàn của lưới điê ̣n sẽ giảm.
6
Bài2:MÁYBIẾNÁPMỘTPHA
I.
Mục tiêu:
Giúpsinhviênhiểurohơnvàkiểmtralạicácđặctínhcủamáybiếnáp:đặctínhkhôngtải,
đặctínhngắnmạchvàđặctínhtảicủamáybiếnáp.
Từcácthínghiệmkhôngtảivàngắnmạch,xácđịnhthôngsốchosơđồmạch
tươngđươngcủamáybiếnáp.
II.
Thiết bị thí nghiệm:
Máybiếnáp1pha220/110volts,5/10A.
Máybiếnáptựngẫudùngđểtạođiệnápthayđổiđượccungcấpchocuộnsơcấpcủamáy
biếnápmộtpha.
Amperekế,VoltkếvàWattkế.
III.
Cơ sở lý thuyết:
Tính toán các thông số tương đương của máy biến áp
7
Từ các số liệu Voc,Ioc và Poc đo được khi tiến hành thí nghiệm ta có tìm được các thông số:
Rc
P10
U
Z c 1dm
2
I10 ; Tổng trở không tải:
I10
2
X m Z c Rc 2
Thí nghiệm ngắn mạch:
Thí nghiệm ngắắn mạch
Mạch tương đương
Từ Isc,Vsc,Psc đo được ta tính được các thông số:
8
Từ hai sơ đồ trên ta có mạch tương đương của máy biến áp khi có tải:
9
TN Biến đổi năng lượng điện cơ
IV.
Nguyễn Tấn Nghiêu
Tiếntrình:
Thínghiệm khôngtải:
Sơ đồ lý thuyết
V
A.
A
V
Sơ đồ đấu dây thực tế:
V
V
A
Đocácthôngsốtheobảngsau:
U10(V
) 20(V
U
)I10(m
cos
A)
P10(W
40
60
80
100 120
29.7 37.8 45.2 50.8 62.5
0.057 0.06 0.069 0.072 0.087
0.362 0.452 0.508 0.55 0.605
0.83 1.63 2.80 3.96 6.32
140
71.4
0.111
0.63
9.79
160
83.2
0.137
0.635
13.92
180
93.7
0.169
0.639
19.44
200
102.9
0.245
0.617
30.23
220
114.1
0.348
0.605
46.32
TN Biến đổi năng lượng điện cơ
i.
Nguyễn Tấn Nghiêu
Vẽđặctínhkhôngtải U10=f(I10).
250
200
U10
150
100
U10
50
0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
I10
Nhận xét:
Dạng đường cong thu được gần giống với dạng đường từ hóa.
ii.
Ý nghĩacủagiátrịP10:
P10 chính là công suất tổn hao không tải của máy biến .
Trongdaycôngsuấtđođượcthì giátrị P10cóýnghĩanhấtkhivậnhànhmáybiếnáp
I10
là giá trị P10 tại điện áp định mức
Không thể quy đổi tổn hao không tải từ các thí nghiệm mà U10 nhỏ hơn
điện áp định mức (220volts)vê thí nghiệm không tải khi U10 ở điện áp
định mức được bởi lẽ độ sai số của phép đo là rất lớn.
TN Biến đổi năng lượng điện cơ
iii.
Nguyễn Tấn Nghiêu
Cácthôngsốcầnthiếtchosơđồtương đươngcủamáybiếnáp.
U 1dm
n
2
U
2 dm
;
Rc
P10
41.45
420
2
I10
0.3142
U
220
Z c 1dm
701()
I
0.314
10
Tổng trở không tải:
2
X m Z c Rc 2 7012 4202 561
TN Biến đổi năng lượng điện cơ
Thínghiệm ngắn mạch
A
A
V
B.
Nguyễn Tấn Nghiêu
Máy đo
hệ sốắ
V
A
cống suấắt
A
Cácthôngsốđo được:
I2n(A)
U1n(V
I1n)(A)
cos
P1n(W
)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
3.9
5
7.2
8.9
11.3
13
15.9 18.2 20.8 23.5
0.724 1.078 1.562 1.97 2.463 2.95 3.53 4.04 4.51 5.13
0.998 0.997 0.996 0.996 0.996 0.996 0.996 0.996 0.996 0.996
2.82 5.37 11.20 17.46 27.72 38.20 55.90 73.23 93.43 120.07
i. Từthínghiệmngắnmạch ta tìm đượccácthôngsốcầnthiếtchosơđồ
tươngđươngcủamáybiếnáp:
TN Biến đổi năng lượng điện cơ
Req
Nguyễn Tấn Nghiêu
P1n
V
3.61()
Z eq sc 3.64()
2
R
I1n
I sc
; eq
X eq Z eq 2 Req 2 0.5()
ii.
ĐườngđặctínhU1n=f(I1n).
25
23.5
20
20.8
18.2
15
Un1
15.9
13
10
11.3
U1n
8.9
7.2
5
3.9
5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
5.5
In1
Nhận xét:
Dạngcủa đườngđặctínhU1n=f(I1n) có dạng gần như đường thẳng với
I1n lớn hơn và U1nnhỏ hơn dạngcủa đườngđặctínhU10=f(I10) .
iii.
Cóthểquyđổitổnhaongắn mạch từcácthínghiệmmàI1nnhỏhơndòngđiệnđịnh
TN Biến đổi năng lượng điện cơ
Nguyễn Tấn Nghiêu
mức(5A)vềthínghiệmngắnmạchkhiI1nởgiátrịđịnhvì các tổn hao ngắn mạch
nhỏ và U1n gần như tuyến tính với I 1n. Quy đổitừcácgiátrịđođược:
I2n(A)
Req
Req %
X eq
X eq %
Req %
1
2
3
4
5
6
7
8
9
4.88
3.78
3.57
3.43
3.37
3.47
3.46
3.60
3.70
3.61
35%
5%
1%
5%
7%
4%
4%
0%
3%
0%
0.63
0.39
0.44
0.41
0.43
0.44
0.44
0.46
0.47
0.46
36%
16%
5%
10%
7%
4%
5%
1%
2%
0%
Reqdm Req
Reqdm
X eq %
10
X eqdm X eq
X
eqdm
;
Đối với I2n>2A sai số nhỏ hơn 10% nên chấp nhận được.
iv.
Vớiquanđiểmcủangườisửdụng,cácthôngsốquantrọngnhấttrongthí
nghiệmkhôngtải vàthínghiệmngắn mạchđểcóthểghitrênnhãnmáy:
- Điện áp định mức Uđm, công suất tổn hao không tải Pkhông tải tại hiệu điện thết đinh
mức ,dòng định mức I1đm,tổn hao điện trở trên dây quấn P1n.
- Từ các thông số trên ta biết được công suất của máy biến áp, hiệu điện thế ngõ
vào để máy hoạt động ổn định hiệu quả nhất.
C.
Thínghiệmcótải
ĐiềuchỉnhvariacsaochođiệnápU1bằngđiệnápđịnhmức,thayđổitải(bằngcáchbậtvà
tắtcáccôngtắctrênhộptải,chúý:sinhviênphảighilạicácgiá
trịtảibằngcácvịtrícủacôngtắcđểsosánhvớicùngkếtquảtrongbàithínghiệmsố
Đocácgiátrịtheobảngsau:
I2(A)
2
3
4
5
6
7
8
9
10
TN Biến đổi năng lượng điện cơ
Nguyễn Tấn Nghiêu
U2(V) 106
107
106
105 104.5 103.5 103 101.5 101
U1(V) 220
220
220
220
220
220
220
220
220
I1(A) 1.1
1.72
2
2.45
2.9
3.32
3.67
4.57
4.85
cos1
0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99
P1(W) 289.67 378.97 463.91 566.28 668.65 762.30 871.20 980.10 1089.0
cos 2
0.938 0.972 0.974 0.98 0.984 0.983 0.986 0.99 0.993
P2(W) 206.36 314.05 415.70 517.44 621.10 721.82 824.30 925.75 1015.8
i. Đường đặctínhtảiU2=f(I2).
12
10
8
6
4
2
0
0
2
4
6
8
10
12
Tínhđộsụtápphầntrnmkhidòngthứcấpởgiátrịđịnh mức
U 2 %
ii.
102.3 110
.100% 7%
110
.
Tínhvàvẽđặctínhhiệusuấttheohệsốtải điểm cho hiệu suất cực đại
I2(A)
2
0.71
3
0.83
4
0.90
5
0.91
6
0.93
7
0.95
8
0.95
9
0.94
10
0.93
0.20
0.29
0.39
0.48
0.57
0.67
0.76
0.85
0.93
S2 dm U 2 dm I 2 dm 110.10 1100(VA)
P2
S
U 2 I2
U I
; 2
2 2
P1
S2 dm U 2 dm I 2 dm 1100
TN Biến đổi năng lượng điện cơ
1
0.9
0.9
Nguyễn Tấn Nghiêu
0.91
0.95
0.93
0.95
0.94
0.93
0.83
0.8
0.7
0.71
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
Đặc tính hiệu suất theo hệ số tải f ( )
Nhận xét:
Tại 0.67; 0.95 mạch đạt hiệu suất cực đại.
Bài3:MÁYBIẾNÁPMỘTPHACÓNHÁNHPHÂNTỪ
Họ và tên
Nguyễn Tấn Nghiêu
MSSV
40901683
Nhóm
4
Ngày TN
11/10/2011
1
TN Biến đổi năng lượng điện cơ
I.
Nguyễn Tấn Nghiêu
Mục tiêu:
Hiểurohơnvêsựảnhhưởngcủacấutạomạchtừđếnđặctínhlàmviệccủa
máybiếnáp.Cụthểlàsựảnhhưởngcủatừthôngròlêngiátrịđiệnkhángtảncủamáybiến áp.
II.
Dụng cụ thí nghiệm:
1. Máybiếnáp1pha220/110volts,5/10A.cónhánhphântừvàkhehởk
hôngkhí
N1
N2
2. Máybiếnáptựngẫudùngđểtạođiệnápthayđổiđượccungcấpchocuộnsơcấpcủamá
y biếnápmộtpha.
3. Amperekế,VoltkếvàWattkế.
III. Tiến trình:
B.
Thínghiệm khôngtả i:
Sơ đồ lý thuyết
Nguyễn Tấn Nghiêu
V
TN Biến đổi năng lượng điện cơ
A
V
Sơ đồ đấu dây thực tế:
Máy đo
hệ sốắ
cống suấắt
V
A
U10(V40
U20) (V20
)I10(A 154
)
0.21
P10(W1.29
)
Object 57
60
30
197
0.29
3.43
80
40
240
0.33
6.34
Đặctínhkhôngtải U10=f(I10).
100
50
282
0.33
9.31
120
60
320
0.32
12.29
140
70
364
0.315
16.05
160
80
410
0.3
19.68
180
90
461
0.29
24.06
200
100
514
0.28
28.78
220
110
568
0.27
33.74
TN Biến đổi năng lượng điện cơ
Nguyễn Tấn Nghiêu
Đặc tnh không tải U10 = f(I10).
250
220
200
200
180
160
150
140
120
100
100
80
50
0
150
60
40
200
250
300
350
400
450
500
Nhận xét:
Dạng đồ thị này giống dạng đồ thị ở bài 2
Cácthôngsốcầnthiếtchosơđồtương đươngcủamáybiếnáp.
n
U 1dm
2
U
2 dm
;
Rc
P10 dm 33.74
104.6
I10 dm 2 0.568
U
220
Z c 1dm
387()
I10
0.568
Tổng trở không tải:
2
X m Z c Rc 2 3872 104.62 372.9
550
600
- Xem thêm -
.DOCX 
35 
159 
136 
