Mạch ba pha | Hệ thống Sao và Delta

Electrical4u

Trường dữ liệu: Điện Cơ Bản

China

Có hai loại hệ thống có sẵn trong đường dây điện, hệ thống một pha và hệ thống ba pha. Trong mạch một pha, chỉ có một pha, tức là dòng điện sẽ chảy qua chỉ một dây và sẽ có một đường trở về gọi là dây trung tính để hoàn thành mạch. Do đó, trong mạch một pha, lượng điện năng được truyền tải tối thiểu. Ở đây, trạm phát điện và trạm tải cũng sẽ là một pha. Đây là hệ thống cũ được sử dụng từ trước.
Năm 1882, phát minh mới đã được thực hiện trên hệ thống đa pha, cho phép sử dụng nhiều hơn một pha để phát điện, truyền tải và cho hệ thống tải. Mạch ba pha là hệ thống đa pha nơi ba pha được gửi cùng nhau từ máy phát đến tải.

Mỗi pha có độ lệch pha 120o, tức là 120o về mặt điện. Vì vậy, từ tổng cộng 360o, ba pha được chia đều thành 120o mỗi pha. Công suất trong hệ thống ba pha là liên tục vì cả ba pha đều tham gia vào việc tạo ra công suất tổng. Các sóng hình sin cho hệ thống 3 pha được thể hiện dưới đây-
Các pha có thể được sử dụng như một pha đơn lẻ. Do đó, nếu tải là một pha, thì một pha có thể được lấy từ mạch ba pha và dây trung tính có thể được sử dụng làm đất để hoàn thành mạch.
three phase power

Tại sao Hệ thống Ba Pha được Ưa chuộng Hơn Hệ thống Một Pha?

Có nhiều lý do cho câu hỏi này vì có nhiều lợi ích so với mạch một pha. Hệ thống ba pha có thể được sử dụng như ba đường dây một pha nên nó có thể hoạt động như ba hệ thống một pha. Việc phát điện ba pha và một pha là giống nhau trong máy phát điện ngoại trừ cách sắp xếp cuộn dây trong máy phát để có độ lệch pha 120o. Dây dẫn cần thiết trong mạch ba pha là 75% so với dây dẫn cần thiết trong mạch một pha. Và công suất tức thời trong hệ thống một pha giảm xuống còn không như ta có thể thấy từ đường cong hình sin, nhưng trong hệ thống ba pha, công suất tổng từ tất cả các pha cung cấp một công suất liên tục cho tải.

Cho đến nay, chúng ta có thể nói rằng có ba nguồn điện áp được kết nối lại để tạo thành mạch ba pha và thực tế nó nằm bên trong máy phát. Máy phát có ba nguồn điện áp hoạt động cùng nhau với độ lệch pha 120o. Nếu chúng ta có thể sắp xếp ba mạch một pha với độ lệch pha 120o, thì nó sẽ trở thành mạch ba pha. Vì vậy, độ lệch pha 120o là bắt buộc, nếu không mạch sẽ không hoạt động, tải ba pha sẽ không thể hoạt động và có thể gây hỏng hệ thống.

Kích thước hoặc số lượng kim loại của các thiết bị ba pha không có nhiều khác biệt. Bây giờ, nếu chúng ta xem xét biến áp, kích thước sẽ gần như giống nhau cho cả một pha và ba pha vì biến áp chỉ tạo liên kết lưu lượng từ. Vì vậy, hệ thống ba pha sẽ có hiệu quả cao hơn so với hệ thống một pha vì với khối lượng tương đương hoặc ít khác biệt, ba pha sẽ được đưa ra trong khi ở một pha chỉ có một. Và tổn thất sẽ tối thiểu trong mạch ba pha. Vì vậy, tổng thể, hệ thống ba pha sẽ có hiệu quả tốt hơn và cao hơn so với hệ thống một pha.
Trong mạch ba pha, kết nối có thể được thực hiện theo hai loại:

Kết nối sao
Kết nối tam giác

Ít phổ biến hơn, có cả kết nối delta mở, trong đó hai biến áp một pha được sử dụng để cung cấp nguồn ba pha. Chúng thường chỉ được sử dụng trong các điều kiện khẩn cấp, vì hiệu suất của chúng thấp hơn so với hệ thống delta đóng (được sử dụng trong hoạt động tiêu chuẩn).

Kết nối Sao

Trong kết nối sao, có bốn dây, ba dây là dây pha và dây thứ tư là dây trung tính được lấy từ điểm sao. Kết nối sao được ưu tiên cho truyền tải điện ở khoảng cách xa vì nó có điểm trung tính. Ở đây, chúng ta cần đi đến khái niệm về dòng điện cân bằng và không cân bằng trong hệ thống điện.

Khi dòng điện bằng nhau chảy qua tất cả ba pha, thì nó được gọi là dòng điện cân bằng. Và khi dòng điện không bằng nhau trong bất kỳ pha nào, thì nó là dòng điện không cân bằng. Trong trường hợp cân bằng, không có dòng điện chảy qua dây trung tính và do đó không cần sử dụng đầu cuối trung tính. Nhưng khi có dòng điện không cân bằng chảy trong mạch ba pha, dây trung tính có vai trò quan trọng. Nó sẽ đưa dòng điện không cân bằng qua đất và bảo vệ biến áp. Dòng điện không cân bằng ảnh hưởng đến biến áp và có thể gây hỏng biến áp, vì vậy kết nối sao được ưu tiên cho truyền tải điện ở khoảng cách xa.
Kết nối sao được thể hiện dưới đây-

Trong kết nối sao, điện áp đường dây là √3 lần điện áp pha. Điện áp đường dây là điện áp giữa hai pha trong mạch ba pha và điện áp pha là điện áp giữa một pha đến dây trung tính. Và dòng điện là như nhau cho cả đường dây và pha. Nó được thể hiện dưới dạng biểu thức sau

Kết nối Tam Giác

Trong kết nối tam giác, chỉ có ba dây và không có đầu cuối trung tính. Thường thì kết nối tam giác được ưu tiên cho khoảng cách ngắn do vấn đề về dòng điện không cân bằng trong mạch. Hình vẽ dưới đây cho kết nối tam giác. Ở trạm tải, đất có thể được sử dụng làm đường dẫn trung tính nếu cần.
delta connected source
Trong kết nối tam giác, điện áp đường dây là giống như điện áp pha. Và dòng điện đường dây là √3 lần dòng điện pha. Nó được thể hiện dưới dạng biểu thức sau,

Trong mạch ba pha, kết nối sao và tam giác có thể được sắp xếp theo bốn cách khác nhau:

Kết nối Sao-Sao
Kết nối Sao-Tam Giác
Kết nối Tam Giác-Sao
Kết nối Tam Giác-Tam Giác

Nhưng công suất độc lập với cách sắp xếp mạch của hệ thống ba pha. Công suất tổng trong mạch sẽ giống nhau trong cả kết nối sao và tam giác. Công suất trong mạch ba pha có thể được tính từ phương trình dưới đây,

Vì có ba pha, nên số 3 được nhân vào phương trình công suất thông thường và PF là hệ số công suất. Hệ số công suất là yếu tố rất quan trọng trong hệ thống ba pha và đôi khi do lỗi nhất định, nó được điều chỉnh bằng cách sử dụng dien tu.