Trong bài viết này, chúng ta sẽ nghiên cứu sâu hơn mạch điện xoay chiều 3 pha, cộng với việc làm bài tập sẽ giúp chúng ta càng nắm vững kiến thức phần này.
I. Khái niệm về điện xoay chiều 3 pha
Điện xoay chiều 3 pha là dòng điện xoay chiều được tạo ra bằng máy phát điện xoay chiều 3 pha dựa vào nguyên lý biến thiên của từ trường trong cuộn dây.
Hệ thống điện 3 pha gồm 1 dây lạnh và 3 dây nóng.
Điện năng sử dụng trong công nghiệp dưới dạng dòng điện 3 pha vì những lí do sau:
- Máy phát điện xoay chiều 3 pha có cấu tạo đơn giản và đặc tính tốt hơn máy 1 pha.
- Truyền tải điện năng bằng mạch điện 3 pha tiết kiệm được dây dẫn hơn so với việc truyền tải điện năng bằng dòng điện 1 pha.
II. Mạch điện xoay chiều 3 pha
Mạch điện xoay chiều 3 pha gồm: Nguồn điện 3 pha; dây dẫn; các tải 3 pha
1. Nguồn điện 3 pha
a) Cấu tạo
Để tạo ra nguồn điện 3 pha, ta dùng máy phát điện đồng bộ 3 pha có cấu tạo gồm:
Phần Roto: 1 nam châm điện dao động 1 chiều, xoay quanh trục cố định. Việc xoay quanh trục như vậy nhằm tạo ra được một lượng từ trường biến thiên phù hợp.
Phần STATO: Gồm 3 cuộn dây được thiết kế giống hết nhau từ kích thước đến số vòng. Chúng được đặt ngay trên vòng tròn lệch với nhau từng đôi một một góc 120 độ.
Dây quấn pha A kí hiệu là AX.
Dây quấn pha B kí hiệu là BY.
Dây quấn pha C kí hiệu là CZ
X,Y,Z: Điểm cuối pha
A,B,C điểm đầu pha
b) Nguyên lí làm việc:
Khi nam châm quay đều, trong giây cuốn mỗi pha xuất hiện suất điện động xoay chiều một pha
Vì 3 cuộn dây giống nhau đặt lệch nhau 120 độ nên suất điện động các pha bằng nhau và lệch pha nhau một góc 2π/3
Khi quay rôto, từ trường sẽ lần lượt quét các dây cuốn stato, và cảm ứng vào trong dây cuốn stato các sức điện động sin cùng biên độ, tần số và lệch nhau một góc 120 độ.Khi nam châm bắt đầu quay trong cuộn dây, thì điện áp sẽ sinh ra ở giữa 2 đầu cuộn dây. Điện áp này đồng thời sẽ sinh ra một dòng điện xoay chiều.
Mối liên hệ giữa dòng điện được sinh ra trong cuộn dây và vị trí của các nam châm được chỉ ra trong hình vẽ. Dòng điện lớn nhất sẽ được sinh ra khi 2 cực N và cực S của nam châm gần với cuộn dây nhất. Tuy nhiên, chiều dòng điện ở mỗi nửa vòng quay, của nam châm lại ngược nhau.
2. Tải 3 pha
Thường là động cơ điện 3 pha
a) Cách nối nguồn điện 3 pha
Có 2 cách nối phổ biến:
Nối tam giác: Điểm đầu pha này nối với điểm cuối pha kia. Ví dụ: A nối với Z; B nối với X; C nối với Y
Nối hình sao: Nối chung 3 điểm cuối X, Y, Z thành điểm trung tính.
Đối với nguồn, 3 điểm cuối X, Y, Z nối với nhau thành điểm trung tính O của nguồn
Đối với tải, 3 điểm cuối X’, Y’, Z’ nối với nhau tạo thành trung tính của tải O’
Nối sao có 2 loại: Nối sao có dây trung tính và nối sao không có dây trung tính
b) Sơ đồ mạch điện 3 pha
Khái niệm
- Dây pha: Nối điểm đầu của nguồn (A, B,C) đến các tải
- Dây trung tính: Nối từ điểm trung tính của nguồn đến điểm trung tính của tải
- Điện áp dây: Điện áp giữa 2 dây pha (Ud)
- Điện áp pha: Điện áp giữa điểm đầu và điểm cuối một pha (Up)
- Dòng điện dây: Dòng điện trên dây pha (Id)
- Dòng điện pha: Dòng điện trong mỗi pha (Ip)
- Dòng điện trung tính: (Io)
Nguồn nối hình sao, tải nối hình sao:
Nguồn và tải nối hình sao có dây trung tính:
Nguồn nối hình sao, tải nối hình tam giác:
Quan hệ giữa đại lượng dây và pha
Xét với tải 3 pha đối xứng
Khi nối hình sao:
Khi nối hình tam giác:
III. Bài tập mạch điện xoay chiều 3 pha
Bài 1: Máy phát điện 3 pha có điện áp pha là 220V. Nếu nối hình sao hoặc tam giác thì ta sẽ có những giá trị điện áp dây, pha khác nhau. Tính các giá trị đó.
Giải:
Bài 2: Tải 3 pha gồm 3 điện trở R=10Ω, nối tam giác, đấu vào nguồn 3 pha có Ud=380V. Tính dòng điện pha, dòng điện dây?
Giải:
Xem thêm:
