Sơ đồ pha
Biểu diễn đồ họa thể hiện mối quan hệ giữa hai hoặc nhiều đại lượng điện trong mạch điện xoay chiều, sử dụng độ lớn và hướng, được gọi là sơ đồ pha.
Phasor là một đường có đầu mũi tên ở một đầu hiển thị hướng của đại lượng điện và đầu kia của đường thẳng được quay tại một điểm cố định gọi là gốc. Độ dài của đường pha biểu thị độ lớn của đại lượng điện, chẳng hạn như điện áp và dòng điện.
Phasor là một số phức có cả độ lớn và góc, sơ đồ biểu thị mối quan hệ giữa độ lớn và góc của một đại lượng điện được gọi là sơ đồ pha.
Độ lệch pha
Nó được gọi là sự khác biệt về góc pha của hai đại lượng điện. Khi đặt điện áp xoay chiều vào cuộn cảm, điện áp đạt giá trị cực đại ở 90o trước khi dòng điện bắt đầu chạy ở 0 độ.
Nhưng trong tụ điện, điện áp tỷ lệ thuận với điện tích giữa các bản của tụ điện. Dòng điện phải chạy để tạo nên điện áp trên hai bản tụ điện. Dòng điện đạt giá trị cực đại lúc 90o. Độ lệch pha giữa điện áp và dòng điện trong tụ điện 90o và có thể biểu diễn bằng sơ đồ pha như sau:
Sơ đồ pha của mạch RLC
Giả sử chúng ta có một mạch RLC trong đó điện trở, cuộn cảm và tụ điện mắc nối tiếp với nguồn điện áp xoay chiều như hình:
- Tất cả các điện trở, cuộn cảm và tụ điện được mắc nối tiếp nên dòng điện ở tất cả chúng sẽ như nhau. Vì vậy, pha hiện tại cho tất cả các thành phần sẽ được vẽ dọc theo trục x và chúng tôi sẽ lấy nó làm tham chiếu đến các pha khác.
- Trong điện trở, dòng điện và điện áp cùng pha. Vì vậy, chúng ta vẽ điện áp V R dọc theo cùng một trục của pha hiện tại.
- Trong cuộn cảm, điện áp lệch 90 độ so với dòng điện. Pha điện áp cho cuộn cảm V L sẽ được vẽ vuông góc hoặc vuông góc 90o với pha hiện tại.
- Đối với tụ điện, điện áp trễ 90 độ so với dòng điện. Vậy điện áp pha V C vì tụ điện sẽ được vẽ bên dưới trục pha hiện tại ở 90o.
Ở đâu:
Và:
Sơ đồ pha cho 3 pha
Ba điện áp được tạo ra bằng cách nối ba cuộn dây giống hệt nhau, có cùng số vòng dây, trên trục rôto hợp với nhau một góc 120o. Nó bao gồm ba điện áp hình sin lệch pha nhau 120 độ.
Sơ đồ pha của nguồn điện áp ba pha có thể được vẽ như sau:
Để xác định từng giai đoạn trong ba giai đoạn, chúng tôi sử dụng mã màu đỏ, vàng và xanh lam. Màu đỏ được lấy làm pha tham chiếu của chuyển động quay. Cả ba pha đều quay theo hướng ngược chiều kim đồng hồ với tốc độ góc ω được đo bằng radian trên giây. Trình tự quay trong ba pha là đỏ sang vàng và vàng sang xanh.
Phương trình điện áp cho 3 pha
Lấy pha màu đỏ làm tham chiếu, phương trình điện áp cho cả ba pha như sau.
Đối với pha đỏ:
Đối với pha màu vàng:
Và đối với giai đoạn màu xanh:
Hoặc:
Đại số Phasor
Đại số pha là ứng dụng của các phép toán như cộng, trừ, nhân và chia cho các pha có đại lượng điện khác nhau. Với sự trợ giúp của đại số pha, chúng ta có thể chuyển đổi các mạch điện phức tạp thành các phương trình đại số đơn giản và có thể dễ dàng giải chúng.
Ngoài ra Phasor
Để cộng hai hoặc nhiều pha có đại lượng điện, chúng ta phải chia chúng thành phần thực và phần ảo rồi cộng chúng một cách riêng biệt. Nếu hai pha cùng pha thì chúng có thể được thêm trực tiếp. Ví dụ, nếu V 1 = 25V và V 2 = 40V cùng pha. Chúng ta sẽ chỉ cần cộng chúng trực tiếp và nhận được kết quả V = V 1 + V 2 = 65V.
Ví dụ: nếu hai hoặc nhiều pha không cùng pha, Trong mạch điện xoay chiều, hai điện áp trên hai thành phần điện là V 1 = 10V và V 2 = 20V và điện áp V 1 dẫn điện áp V 2 bằng 60o.
Thành phần ngang và dọc của điện áp V 1 là:
Vì thế:
Tương tự, các thành phần ngang và dọc của điện áp V 2 khu vực:
Vì thế:
Hiện nay:
Độ lớn của vectơ tổng hợp VT sẽ được cho bởi vectơ tổng hợp của V 1 và V 2 .
Phép trừ pha
Phép trừ pha rất giống với phép cộng pha:
Phép nhân pha
Phép nhân pha có thể được thực hiện bằng cách sử dụng dạng vectơ cực. V1 và V2 là các vectơ có góc pha θ 1 và θ 2 sau đó:
Và:
Góc pha của pha tổng hợp sẽ được cho là:
Bộ phận Phasor
Giống như phép nhân pha, phép chia pha được thực hiện theo cực của hai pha. Để minh họa, nếu V1 và V2 là các vectơ có góc pha θ 1 và θ 2 sau đó:
Ở dạng cực, chúng ta có:
Kết quả pha của hai điện áp sẽ như sau:
Góc pha của kết quả pha có thể được tìm thấy bằng cách:
Phần kết luận
Biểu diễn đồ họa về mối quan hệ giữa hai hoặc nhiều đại lượng điện trong mạch điện xoay chiều sử dụng độ lớn và hướng được gọi là sơ đồ pha. Pha là một đường có đầu mũi tên chỉ hướng và chiều dài của pha tỷ lệ thuận với độ lớn của đại lượng điện. Đầu kia của đường pha được cố định vào một điểm gọi là gốc trục.