Hệ thống điện 3 pha là gì? Đồ thị, Đặc điểm và Ứng dụng

Hệ thống điện 3 pha là gì? Đồ thị, Đặc điểm và Ứng dụng

1. Hệ thống điện ba pha là gì?

Hiện tại phần lớn các mạch điện có công suất lớn đều sử dụng mạch điện ba pha do tính ưu việt của nó về kỹ thuật và kinh tế.

Hệ thống điện 3 pha là tập hợp ba hệ thống điện một pha được nối với nhau tạo thành một hệ thống năng lượng điện từ chung, trong đó sức điện động ở mỗi mạch đều có dạng hình sin, cùng tần số, lệch pha nhau một phần ba chu kỳ.

Nguồn điện gồm có ba sức điện động hình sin cùng biên độ, cùng tần số, lệch nhau về pha 2Π/3 , gọi là nguồn ba pha đối xứng (hay nguồn cân bằng). Đối với nguồn đối xứng ta có :

eA + eB + eC = 0

EA + EB + EC = 0

Tải ba pha có tổng trở phức của các pha bằng nhau : ZA = ZB = ZC gọi là tải ba pha đối xứng.

Mạch điện ba pha gồm có nguồn, tải và đường dây đối xứng được gọi là mạch điện ba pha đối xứng (còn được gọi là mạch ba pha cân bằng). Nếu không thỏa mãn điều kiện đã nêu thì gọi là mạch ba pha không đối xứng.

2. Đồ thị dạng sóng và đồ thị vectơ

Hệ thống điện ba pha được tạo ra từ máy phát điện đồng bộ ba pha, hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Cấu tạo nguyên lý của máy phát điện 3 pha gồm hai phần:

Nguyên lý máy phát điện ba pha
Hình 1: Nguyên lý máy phát điện ba pha

a. Stator (phần tĩnh). Gồm ba cuộn dây giống nhau (gọi là các cuộn dây pha) đặt lệch nhau 1200 trong các rãnh của lõi thép stator. Các cuộn dây ba pha thường ký hiệu tương ứng là AX, BY,

b. Rotor (phần quay). Là một nam châm điện N-S.

Khi rotor quay, từ trường của nó lần lượt quét qua các cuộn dây pha, sinh ra các sức điện động hình sin có cùng biên độ, cùng tần số, nhưng lệch pha nhau một góc 1200. Nếu chọn pha ban đầu của sức điện động eA trong cuộn dây AX bằng không ta có biểu thức các sức điện động trong các pha là :

Nếu biểu diễn hệ thống SĐĐ 3 pha trên bằng số phức ta được:

Đồ thị dạng sóng và đồ thị vectơ mạch điện ba pha
Hình 2: Đồ thị dạng sóng và đồ thị vectơ mạch điện ba pha

3. Đặc điểm và ý nghĩa của hệ thống điện 3 pha

Hệ thống điện 3 pha có nhiều ưu điểm hơn hẳn hệ thống điện một pha. Để truyền tải điện một pha ta cần dùng 2 dây dẫn, nhưng để truyền tải hệ thống 3 pha chỉ cần dùng 3 hoặc 4 dây dẫn do vậy tiết kiệm và kinh tế hơn. Hệ 3 pha dễ dàng tạo ra từ trường quay, làm cho việc chế tạo động cơ điện đơn giản. Các động cơ công suất lớn đều phải sử dụng nguồn điện 3 pha.

Nếu nối riêng rẽ từng pha với tải ta được 3 hệ thống một pha độc lập, hay hệ thống 3 pha không liên hệ với nhau (hình 2). Hệ thống này ít sử dụng trong thực tế do không kinh tế vì cần tới 6 dây dẫn.

Thông thường 3 pha nguồn được nối với nhau, 3 pha tải cũng được nối với nhau và có đường dây 3 pha nối giữa nguồn và tải. Có 2 phương pháp nối mạch 3 pha thường sử dụng trong công nghiệp là nối hình sao (Y) và nối hình tam giác (Δ).

Hệ thống mạch điện ba pha độc lập

4. Ứng dụng

Hệ thống điện 3 pha được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp và hộ gia đình vì nhiều ưu điểm vượt trội so với hệ thống điện một pha. Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến của hệ thống điện 3 pha (tham khảo ChatGPT):

  1. Cung cấp điện cho công nghiệp: Hệ thống điện 3 pha được sử dụng rất phổ biến trong các nhà máy, xưởng sản xuất và công trình công nghiệp. Với công suất lớn, hệ thống 3 pha cho phép chuyển động mạnh mẽ và ổn định của các thiết bị công nghiệp như máy nén khí, bơm, máy kéo, máy phát điện và máy làm lạnh.
  2. Cung cấp điện cho hệ thống truyền tải và phân phối: Hệ thống truyền tải và phân phối điện thông thường sử dụng hệ thống điện 3 pha. Điều này cho phép truyền tải điện năng xa hơn và giảm thiểu tổn thất năng lượng so với hệ thống 1 pha.
  3. Hệ thống động cơ điện: Hệ thống điện 3 pha rất phù hợp cho các ứng dụng động cơ điện. Đa số các loại động cơ công nghiệp hiệu quả và mạnh mẽ như động cơ xoay chiều và động cơ không đồng bộ sử dụng nguồn điện 3 pha để hoạt động.
  4. Hệ thống đèn chiếu sáng công nghiệp: Hệ thống điện 3 pha được sử dụng để cung cấp nguồn điện cho hệ thống chiếu sáng công nghiệp, như đèn nhiễm xạ cao áp và đèn halogen. Hệ thống 3 pha cung cấp một nguồn điện ổn định và giảm thiểu hiện tượng nhấp nháy đèn.
  5. Máy hàn: Các máy hàn công nghiệp thường sử dụng nguồn điện 3 pha để cung cấp công suất lớn và ổn định để hàn các vật liệu kim loại.
  6. Hệ thống điều hòa không khí: Hệ thống điều hòa không khí công nghiệp và hệ thống quạt công nghiệp thường sử dụng nguồn điện 3 pha để đảm bảo hoạt động hiệu quả và đáng tin cậy.

Đây chỉ là một số ứng dụng phổ biến của hệ thống điện 3 pha. Hệ thống này còn được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, tùy thuộc vào yêu cầu và quy mô của từng ứng dụng.

5. So sánh điện 3 pha với điện 1 pha

Bảng so sánh giữa hệ thống điện 3 pha và điện 1 pha (nguồn ChatGPT):

Tiêu chí Hệ thống điện 3 pha Hệ thống điện 1 pha
Số lượng dây Ba dây: A, B và C Một dây: L
Điện áp Điện áp giữa các dây (Line voltage) Điện áp giữa dây và trung tính (Phase voltage)
Điện áp và công suất Công suất lớn hơn, đáng tin cậy hơn Công suất nhỏ hơn, hạn chế trong một pha
Độ tin cậy Tính ổn định cao, ít hiện tượng nhấp nháy Tính ổn định thấp, có thể có hiện tượng nhấp nháy
Độ mất điện năng Mất điện năng thấp do phân phối đồng đều Mất điện năng cao hơn do phân phối không đều
Động cơ điện Sử dụng động cơ mạnh mẽ và hiệu quả hơn Hạn chế sử dụng động cơ mạnh mẽ
Ứng dụng Công nghiệp, truyền tải điện, hàn, vv. Hộ gia đình, các thiết bị nhỏ, vv.

Lưu ý rằng bảng so sánh trên chỉ là một cái nhìn tổng quan và không bao hàm tất cả các khía cạnh của hai hệ thống điện. Các yêu cầu và ứng dụng cụ thể sẽ định rõ hơn sự lựa chọn giữa hệ thống điện 3 pha và điện 1 pha.

Trên đây là các thông tin cơ bản về hệ thống điện 3 pha. Like và share nếu bài viết hữu ích.

Share this post

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *