Câu hỏi mở đầu trang 17 (Hình 3.1)

Đề bài: Hãy kể tên và cho biết đặc điểm của thiết bị điện có trong Hình 3.1.

Lời giải:

Trong Hình 3.1 có các thiết bị điện là phích cắm và ổ cắm điện ba pha.

Đặc điểm:

• Có nhiều chấu cắm (thường là 4 hoặc 5 chấu), trong đó gồm:
  • 3 chấu dây pha (A, B, C).
  • 1 chấu dây trung tính (O).
  • Có thể có thêm 1 chấu tiếp đất để đảm bảo an toàn.
• Kích thước lớn hơn phích/ổ cắm một pha thông thường.
• Chịu được dòng điện và điện áp cao, dùng cho các thiết bị công suất lớn.

Khám phá trang 17

Đề bài: Em hãy cho biết:

• Trong Hình 3.2, sơ đồ nào mô tả cấu tạo máy phát điện một pha và ba pha?
• Trong Hình 3.3, đồ thị nào biểu diễn sức điện động tức thời một pha và ba pha?
• Khác biệt chính giữa máy phát điện một pha và ba pha là gì?

Lời giải:

a) Sơ đồ máy phát điện trong Hình 3.2:

• Hình 3.2a: có 3 cuộn dây AX, BY, CZ đặt lệch nhau 120° → máy phát điện ba pha.
• Hình 3.2b: chỉ có 1 cuộn dây AX → máy phát điện một pha.

b) Đồ thị sức điện động trong Hình 3.3:

• Hình 3.3a: có 1 đường hình sin ($e_A$) → sức điện động một pha.
• Hình 3.3b: có 3 đường hình sin ($e_A$, $e_B$, $e_C$) lệch nhau $\dfrac{2\pi}{3}$ rad → sức điện động ba pha.

c) Khác biệt chính:

Luyện tập trang 21

Câu 1 trang 21

Đề bài: Quan sát Hình 3.3b và viết biểu thức sức điện động tức thời $e_A$, $e_B$, $e_C$ trên các pha của máy phát điện ba pha.

Lời giải:

Từ Hình 3.3b, ba sức điện động có cùng biên độ $E_m$, cùng tần số góc $\omega$, nhưng lệch pha nhau $\dfrac{2\pi}{3}$ rad. Biểu thức:

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

$$e_B = E_m \sin\left(\omega t – \dfrac{2\pi}{3}\right)$$

$$e_C = E_m \sin\left(\omega t – \dfrac{4\pi}{3}\right) = E_m \sin\left(\omega t + \dfrac{2\pi}{3}\right)$$

Câu 2 trang 21

Đề bài: Cho mạch điện ba pha tải đối xứng nối theo hình sao trong đó điện áp pha $U_p = 220$ V và tải ba pha gồm 3 điện trở $R = 50$ Ω. Tính dòng điện pha, dòng điện dây và điện áp dây của mạch.

Lời giải:

Vì tải nối hình sao (Y) nên áp dụng công thức:

$$I_d = I_p \quad ; \quad U_d = \sqrt{3} \cdot U_p$$

Bước 1: Tính dòng điện pha của tải:

$$I_p = \dfrac{U_p}{R} = \dfrac{220}{50} = 4,4 \text{ A}$$

Bước 2: Tính dòng điện dây:

$$I_d = I_p = 4,4 \text{ A}$$

Bước 3: Tính điện áp dây:

$$U_d = \sqrt{3} \cdot U_p = \sqrt{3} \cdot 220 \approx 381,05 \text{ V}$$

Kết luận: $I_p = I_d = 4,4$ A; $U_d \approx 381,05$ V.

Câu 3 trang 21

Đề bài: Quan sát Hình 3.8 và cho biết nguồn điện và các tải ba pha 1, 2, 3 được nối theo hình gì?

Lời giải:

Quan sát Hình 3.8:

• Nguồn điện: có 4 dây A, B, C, O → nguồn nối hình sao có dây trung tính (Y).
• Tải 1: 3 điện trở, mỗi điện trở nối giữa một dây pha (A, B, C) và dây trung tính (O) → tải nối hình sao (Y) có dây trung tính.
• Tải 2: 3 điện trở nối liên tiếp thành mạch vòng kín (điểm đầu pha này nối với điểm cuối pha kia) → tải nối hình tam giác (Δ).
• Tải 3: 3 bóng đèn, mỗi bóng nối giữa một dây pha và dây trung tính (O) → tải nối hình sao (Y) có dây trung tính.

Câu 4 trang 21

Đề bài: Cho nguồn điện xoay chiều ba pha, bốn dây có điện áp dây/pha là 380/220 V, 6 bóng đèn loại 60 W – 220 V và một máy bơm nước ba pha 2,2 kW – 380 V. Xác định cách nối các thiết bị với nguồn điện để chúng hoạt động bình thường trong mạch ba pha đối xứng và tính các thông số dây và pha của mạch điện.

Lời giải:

a) Xác định cách nối:

• 6 bóng đèn có điện áp định mức 220 V = điện áp pha $U_p$ của nguồn → nối mỗi bóng vào giữa một dây pha và dây trung tính.
• Để mạch đối xứng, chia đều 6 bóng thành 3 nhóm, mỗi nhóm 2 bóng mắc song song và nối vào một pha (pha A, B, C).
• Máy bơm nước ba pha có điện áp định mức 380 V = điện áp dây $U_d$ của nguồn → nối hình tam giác (Δ) vào 3 dây pha A, B, C.

b) Tính thông số dây và pha:

• Điện áp pha: $U_p = 220$ V.
• Điện áp dây: $U_d = 380$ V.

Dòng điện qua mỗi bóng đèn:

$$I_{đèn} = \dfrac{P_{đèn}}{U_{đèn}} = \dfrac{60}{220} \approx 0,273 \text{ A}$$

Dòng điện pha của nhóm đèn (2 bóng mắc song song):

$$I_{p(đèn)} = 2 \cdot I_{đèn} = 2 \cdot 0,273 \approx 0,545 \text{ A}$$

Dòng điện dây do máy bơm (nối tam giác, giả sử $\cos\varphi = 1$):

$$I_{d(bơm)} = \dfrac{P_{bơm}}{\sqrt{3} \cdot U_d} = \dfrac{2200}{\sqrt{3} \cdot 380} \approx 3,34 \text{ A}$$

Dòng điện pha của máy bơm:

$$I_{p(bơm)} = \dfrac{I_{d(bơm)}}{\sqrt{3}} = \dfrac{3,34}{\sqrt{3}} \approx 1,93 \text{ A}$$

Vận dụng trang 21

Câu hỏi trang 21

Đề bài: Mạng điện gia đình em dùng nguồn một pha hay ba pha? Trường hợp nào cần dùng nguồn ba pha?

Lời giải:

a) Mạng điện gia đình:

• Gia đình em (và đa số hộ gia đình) dùng nguồn một pha 220 V, gồm 1 dây pha và 1 dây trung tính.
• Vì các thiết bị gia dụng (đèn, tivi, tủ lạnh, quạt,…) đều có công suất nhỏ, sử dụng điện áp 220 V.

b) Trường hợp cần dùng nguồn ba pha:

• Khi sử dụng thiết bị công suất lớn như: máy bơm nước công nghiệp, máy điều hoà công suất lớn, động cơ điện ba pha, máy hàn,…
• Trong nhà xưởng, cơ sở sản xuất, khu công nghiệp – nơi có nhiều máy móc công suất lớn.
• Các toà nhà cao tầng, chung cư dùng nguồn ba pha để cấp cho thang máy, máy bơm nước, hệ thống chiếu sáng chung.

→ Nguồn ba pha giúp truyền tải công suất lớn hiệu quả hơn, tiết kiệm dây dẫn so với dùng nhiều mạch một pha.

ThS. Hồ Thị Thư

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Công Nghệ THPT

Trình độ: Cử nhân Sư phạm Công nghệ, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ STEM, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 10+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Hoàng Hoa Thám