Điện 3 pha là gì

Công suất điện ba pha là phương pháp phổ biến để luân phiên phát điện, truyền tải và phân phối điện. [1] Nó là một loại hệ thống polyphase và là phương pháp phổ biến nhất được sử dụng bởi lưới điện trên toàn thế giới để chuyển giao quyền lực. Nó cũng được sử dụng để cấp năng lượng cho các động cơ lớn và các tải nặng khác. Mạch ba pha ba dây thường tiết kiệm hơn so với mạch một pha hai dây tương đương ở cùng đường dây với điện áp mặt đất vì nó sử dụng vật liệu dẫn ít hơn để truyền tải một lượng điện năng nhất định. [2] Hệ thống điện polyphase được phát minh độc lập bởi Galileo Ferraris, Mikhail Dolivo-Dobrovolsky, Jonas Wenstrom, John Hopkinson và Nikola Tesla vào cuối những năm 1880.

>>Xem thêm về mô tơ điện 3 pha trong nhà máy sản xuất

Nguyên tắc

Trong một hệ thống cung cấp điện ba pha đối xứng, ba dây dẫn mang Mỗi năm xen kẽ tần số hiện tại của Saami và biên độ điện áp liên quan đến một đối tượng tài liệu tham khảo với một sự khác biệt chung giai đoạn của một phần ba của mỗi một entre chu kỳ. Các tài liệu tham khảo chung thường được kết nối với mặt đất và thường để một dây dẫn mang dòng gọi là hết hạn trung lập. Do sự khác biệt trong giai đoạn điện áp trên dây dẫn Bất kỳ Lọt đột đỉnh ở một phần ba của một chu kỳ sau-một trong những dây dẫn khác và một phần ba của một chu kỳ trước khi các dây dẫn còn lại. Giai đoạn này trễ Cung cấp chuyển giao quyền lực không ngừng để một tải tuyến tính cân bằng. Nó có thể aussi Làm cho nó để tạo ra một từ trường quay trong một mô-tơ điện và tạo ra các thiết lập giai đoạn khác sử dụng máy biến áp (ví dụ, một hệ thống hai giai đoạn sử dụng một máy biến áp Scott-T). Biên độ của điện áp chênh lệch entre hai giai đoạn là {\ displaystyle {\ sqrt {3}}} {\ sqrt {3}} lần so với biên độ của điện áp của các pha riêng biệt. Đó là, {\ displaystyle 2 \ sin} {\ displaystyle 2 \} sin (60 °).

 

Các hệ thống ba giai đoạn đối xứng được mô tả ở đây chỉ đơn giản được gọi là hệ thống ba giai đoạn Bởi vì, mặc dù nó là khả thi để thiết kế và Thực hiện hệ thống điện ba pha không đối xứng (ví dụ, với điện áp hoặc thay đổi giai đoạn bất bình đẳng), họ không được sử dụng trong thực tế bởi vì họ thiếu lợi thế đáng kể Hầu hết các hệ thống đối xứng.

>> Cách làm mô tơ chạy nhanh

Trong một hệ thống ba giai đoạn cho ăn một cân bằng tải và tuyến tính, tổng các dòng tức thời của ba dây dẫn là zero. Nói cách khác, hiện tại trong mỗi dây dẫn bằng độ lớn để tổng của các dòng hải lưu ở hai người kia, với mục đích ngược dấu. Con đường trở lại cho giai đoạn hiện tại trong dây dẫn Bất kỳ là hai dây dẫn giai đoạn khác.

Ưu điểm

So với nguồn điện một pha AC sử dụng hai dây dẫn (pha và trung tính), một nguồn cung cấp ba pha không có điện áp trung hòa và điện áp pha và điện áp tương tự chỉ gấp 1,5 lần nhiều dây (tức là ba dây thay vì hai dây). Do đó, tỷ lệ công suất vật liệu dẫn được tăng gấp đôi. [3] Tỷ lệ công suất của vật liệu dẫn đến tăng lên 3: 1 với hệ thống ba pha không đồng pha và trung tâm một pha (hoặc 2,25: 1 nếu cả hai đều sử dụng đất của cùng khổ với dây dẫn). Việc truyền và ngắt pha liên tục sẽ có thể thực hiện được với bất kỳ số pha nào, duy trì tỷ lệ vật liệu công suất so với dây dẫn gấp hai lần công suất một pha. Tuy nhiên, công suất hai pha dẫn đến một mô men xoắn (xung) trong máy phát hoặc động cơ (làm cho việc truyền tải điện trở thành một thách thức) và hơn ba giai đoạn làm phức tạp cơ sở hạ tầng một cách không cần thiết. [4] Hệ thống ba pha cũng có thể có dây thứ tư, đặc biệt trong phân phối điện áp thấp. Đây là dây trung tính. Pha biến duy nhất là một trong một số nguồn cung cấp một pha và thường được sử dụng cho tải một pha. Các kết nối được sắp xếp sao cho chúng được rút ra từ mỗi pha. Hơn nữa lên hệ thống phân phối, các dòng thường được cân bằng tốt. Máy biến áp có thể được nối dây theo cách mà chúng có bốn dây phụ nhưng một dây chính ba dây trong khi cho phép tải không cân bằng và các dòng trung hòa phụ liên quan. Hệ thống cấp điện ba pha: Dòng pha có xu hướng hủy bỏ một dòng khác, tổng cộng bằng không trong hộp tải cân bằng tuyến tính. Điều này làm cho nó có thể làm giảm kích thước của dây dẫn trung tính vì nó mang ít hoặc không có dòng điện. Với tải trọng cân bằng, tất cả các dây dẫn pha mang cùng dòng điện và có thể có cùng kích thước. Việc truyền tải điện thành tải trọng cân bằng tuyến tính là không đổi, giúp giảm rung động máy phát và động cơ. Hệ thống ba pha có thể tạo ra từ trường quay với một hướng xác định và cường độ không đổi, giúp đơn giản hóa thiết kế của động cơ điện. Hầu hết các tải hộ gia đình là một pha. Trong khu dân cư Bắc Mỹ, điện ba pha có thể cấp một khối căn hộ nhiều đơn vị. Ở các khu vực mật độ thấp hơn, chỉ có thể sử dụng một pha để phân phối. Một số thiết bị gia dụng công suất lớn như bếp điện và máy sấy quần áo được cấp nguồn bằng pha tách 240 volt hoặc 208 volt

 

Trình tự pha

Đấu dây cho ba giai đoạn thường được xác định bằng mã màu khác nhau theo quốc gia. Kết nối các pha theo thứ tự đúng là cần thiết để đảm bảo hướng quay của động cơ ba pha. Ví dụ, máy bơm và quạt có thể không hoạt động ngược lại. Duy trì danh tính của các pha có thể được kết nối cùng một lúc; một kết nối trực tiếp giữa hai pha khác nhau là một mạch ngắn.

 

Thế hệ và phân phối

Tại nhà máy điện, máy phát điện chuyển đổi công suất cơ học thành một bộ ba dòng điện AC, một từ mỗi cuộn dây (hoặc cuộn dây) của máy phát điện. Các cuộn dây được sắp xếp theo cách mà các dòng thay đổi với tần số đỉnh và máng của các dạng bổ sung của chúng (120 ° hoặc 2π / 3 radian). Tần số máy phát điện thường là 50 hoặc 60 Hz, tùy thuộc vào quốc gia.

 

Dòng điện xoay chiều trong một biến đổi. Điện áp được gây ra trong phụ (cuộn dây bên phải) chỉ khi điện áp được thay đổi trong chính (trái). Điều này xảy ra thông qua cảm ứng điện từ.

Tại nhà máy điện, biến đổi điện áp từ máy phát đến mức phù hợp để truyền tải nhằm giảm thiểu tổn thất.

 

Sau khi chuyển đổi điện áp thêm trong mạng truyền dẫn, điện áp cuối cùng được chuyển đổi sang sử dụng tiêu chuẩn trước khi nguồn điện được cung cấp cho khách hàng.

 

Hầu hết các máy phát điện ô tô tạo ra ba pha AC và chỉnh nó đến DC với một diode cầu. [7]

 

Kết nối biến áp Một "đồng bằng" kết nối biến áp quanh co được kết nối giữa các giai đoạn của một hệ thống ba pha. Biến đổi "wye" kết nối từng cuộn dây từ một dây phổ biến đến một điểm trung hòa chung. Một phép biến đổi ba pha có thể được sử dụng, hoặc ba máy biến áp một pha. Trong hệ thống "đồng bằng mở" hoặc "V", chỉ có hai máy biến áp được sử dụng. Một đồng bằng khép kín làm bằng ba máy biến áp một pha có thể hoạt động như một đồng bằng mở nếu một trong các máy biến áp đã thất bại hoặc cần phải được loại bỏ. [8] Trong đồng bằng mở, mỗi giai đoạn này phải được sử dụng cho giai đoạn thứ ba, do đó công suất được giảm xuống còn 87%. Với hiệu suất 87%, công suất là 58% (2/3 của 87%). [9] [10] Trong trường hợp hệ thống delta-ăn phải được căn cứ để phát hiện đi lạc hiện tại để xay hoặc bảo vệ khỏi điện áp tăng, đất đã chuyển đổi (thường là một zigzag transform) Có thể kết nối để cho phép dòng lỗi mặt đất trở lại từ giai đoạn Bất kỳ xuống đất. Một biến thể khác là hệ thống delta "nối đất", là một đồng bằng đóng được nối đất tại một trong các nút giao của máy biến áp

 

Mạch ba dây và bốn dây

 

Có hai cấu hình ba pha cơ bản: wye (Y) và delta (Δ). Như được thể hiện trong biểu đồ, một cấu hình delta chỉ yêu cầu ba dây để truyền nhưng một cấu hình wye (sao) có thể có một dây thứ tư. Dây thứ tư, nếu có, được cung cấp như một trung tính và thường được nối đất. Các chỉ định "3 dây" và "4 dây" không tính dây điện mặt đất có mặt trên nhiều đường truyền, phù hợp để sử dụng bình thường.

 

Một hệ thống bốn dây với điện áp đối xứng giữa các pha thu được khi trung hòa được kết nối với "điểm sao chung" của tất cả các cuộn dây cung cấp. Trong một hệ thống như vậy, cả ba pha sẽ có cùng cường độ điện áp tương đối so với trung tính. Các hệ thống phi đối xứng khác đã được sử dụng.

 

Hệ thống wye bốn dây được sử dụng khi sử dụng hỗn hợp các pha một pha và ba pha, chẳng hạn như ánh sáng hỗn hợp và tải động cơ. Một ví dụ về ứng dụng là phân phối cục bộ ở châu Âu (và các nơi khác), trong đó mỗi khách hàng chỉ có thể được cho ăn từ một giai đoạn và trung tính (đó là chung cho ba giai đoạn). Khi một nhóm khách hàng chia sẻ một sự hòa hòa trung lập của các dòng điện hiện tại, dây trung hòa chung mang dòng điện từ những sự mất cân bằng này. Các kỹ sư điện cố gắng thiết kế hệ thống điện ba pha cho bất kỳ một trong ba giai đoạn phát điện, mà càng xa càng tốt tại vị trí đó. [12] Các kỹ sư điện cũng cố gắng sắp xếp mạng lưới phân phối càng nhiều càng tốt, vì các nguyên tắc tương tự áp dụng cho sức mạnh của hệ thống phân phối. Do đó, mọi nỗ lực được thực hiện bằng cách cung cấp cho các nhà chức trách phân phối sức mạnh của một trong ba giai đoạn, đó không phải là một nhiệm vụ dễ dàng.

 

Để sử dụng trong nước, một số quốc gia như Vương quốc Anh có thể cung cấp một giai đoạn và một dòng điện cao (lên đến 100 A) đánh giá, thường là 40-63 A mỗi giai đoạn và "xoay" để tránh ảnh hưởng

 

 

Biến đổi cho hệ thống "delta cao" được sử dụng cho các tải một pha và ba pha hỗn hợp trên cùng một hệ thống phân phối. Ba pha L1, L2 và L3. Các khoản phí một pha sẽ được kết nối giữa L1 ​​hoặc L2 và trung tính, hoặc giữa L1 ​​và L2. Pha L3 là 1,73 lần điện áp L1 hoặc L2 đến trung tính vì vậy nó không được sử dụng cho tải một pha.

Ở Bắc Mỹ, một vùng đồng bằng cao là một trong hai loại bệnh liên quan đến đồng bằng. Thiết lập này tạo ra ba điện áp khác nhau: Điện áp giữa tâm và vòi (pha và pha chống) là 120 V (100%), điện áp trên pha và các pha chống pha là 240 V (200%), và điện áp trung tính đến "chân cao" là 208 V (173%). [8]

 

Lý do cung cấp đồng bằng được kết nối với nguồn điện thường được yêu cầu cho một trường quay. Tuy nhiên, các điều kiện cũng sẽ yêu cầu nguồn cung cấp 120 V "bình thường" ở Bắc Mỹ, hai trong số đó có nguồn gốc (180 độ "lệch pha") giữa "trung tính" và "các điểm pha khai thác".

 

Theo https://en.wikipedia.org/wiki/Three-phase_electric_power