Tìm hiểu đặc điểm, ưu điểm của mạch điện sao và tam giác trong hệ thống điện, hệ thống điện 1 pha và 3 pha loại nào chiếm ưu thế hơn?
1. Hệ thống điện
Có 2 loại hệ thống điện trong mạch điện: hệ thống điện 1 pha và 3 pha.
1.1 Điện 1 pha
Trong hệ thống điện 1 pha có 2 dây một dây pha và một dây trung tính. Dòng điện sẽ chạy từ dây pha về dây trung tính trong bán kỳ dương, và đi từ trung tính về dây pha ở bán kỳ âm.
Dạng sóng điện áp 1 pha
Hệ thống điện 1 pha hạn chế về lượng điện được vận chuyển. Hệ thống điện 1 pha thì trạm phát điện và trạm phụ tải đều là điện một pha. Đây là hệ thống củ sử dụng từ thời gian trước.
1.2 Điện 3 pha
Mãi đến năm 1882 hệ thống điện nhiều pha được ra đời, có thể sử dụng nhiều ơn 1 pha trong hệ thống truyền tải và phụ tải. Mạch 3 pha là hệ thống điện nhiều pha mà trong đó 3 pha khác nhau được truyền tải cùng nhau từ máy phát điện đến phụ tải.
Mỗi pha trong điện 3 pha lệch nhau 120 độ điện. Do cả 3 pha đều tham gia vào việc tạo ra tổng công suất nên công suất trong hệ thống điện 3 pha là liên tục.
Dạng sóng điện áp 3 pha
Khi sử dụng tải 1 pha thì được sử dụng dây pha của nguồn điện 3 pha kết hợp với dây trung tính để tạo ra nguồn điện 1 pha.
1.3 Tại sao điện 3 pha được ưu tiên nhiều hơn 1 pha
Một số ưu điểm của điện 3 pha
+ Điện 3 pha có thể sử dụng thành 1 pha (sử dụng một dây pha và dây trung tính) khi tải yêu cầu là 1 pha
+ Các pha của nguồn điện 3 pha lệch nhau một góc 120 độ điện, nên công suất tức thời của nguồn luôn liên tục (luôn > 0). So với điện một pha thì giá trị công suất tức thời luôn thay đổi có những khoảng bằng 0.
+ Dây dẫn cần thiết trong mạch 3 pha bằng 75% so với dây dẫn cần thiết trong mạch 1 pha.
+ Động cơ sử dụng điện 3 pha sẽ tự tạo ra từ trường quay không cần dùng đến tụ như ở động cơ 1 pha.
+ Kích thước và khối lượng các thiết bị điện 3 pha so với 1 pha là như nhau. Ví dụ như kích thước biến áp một pha và 3 pha là như nhau vì nó chỉ tạo ra sự liên kết từ thông.
+ Tổn thất trong mạch điện 3 pha thấp hơn ở mạch 1 pha. Và về tổng thể hệ thống ba pha sẽ có hiệu suất cao hơn so với hệ thống một pha.
>>>Xem thêm: 4 loại contactor 3 pha thông dụng nhất, nên sử dụng loại nào
2. Mạch điện sao tam giác trong hệ thống điện
Trong mạch điện 3 pha sẽ có hai loại đấu nối là nối hình sao và nối tam giác.
2.1 Đối nối hình sao
Mạch điện đấu nối hình sao gồm 4 dây: 3 dây pha và 1 dây trung tính lấy từ điểm chung của 3 dây cuộn dây. Đấu nối hình sao được ưu tiên sử dụng cho truyền tải khoảng cách xa bởi vì có một điểm điện áp trung tính làm tham chiếu. Ở đây chúng ta cần hiểu về khái niệm cân bằng và không cân bằng trong hệ thống điện.
+ Khi dòng điện đo được trên mỗi pha của nguồn điện bằng nhau, ta nói điện áp 3 pha cân bằng. Khi mạch 3 pha cân bằng gì không có dòng điện chạy qua dây trung tính.
+ Và ngược lại khi dòng điện trong bất cứ một pha nào khác với pha còn lại thì điện áp 3 pha không cân bằng. Điện áp không cân bằng này nhờ có dây trung tính sẽ đi xuống đất. Do đó không làm ảnh hưởng đến máy biến áp.
=> Vì vậy mạch đấu hình sao được ưu tiên cho truyền tải đi xa
Đấu nối hình sao
Ở mạch đấu nối hình sao điện áp dây lớn gấp √3 lần điện áp pha, dòng điện pha bằng dòng điện dây. Trong đó điện áp dây là điện áp đo được giữa hai pha, điện áp pha là điện áp đo được giữa dây pha và dây trung tính.
Vd = √3 Vp và Id = Ip
2.2 Đối nối mạch điện sao tam giác trong hệ thống điện
Mạch đối nối hình tam giác sử dụng 3 dây pha không có dây trung tính. Như phân tính ở trên mạch đối nối tam giác thường sử dụng trong truyền tải khoảng cách gần, do mất cân bằng điện áp. Và việc nối đất vỏ các thiết bị ở nơi phân phối là cần thiết.
Đấu nối tam giác – mạch điện sao tam giác trong hệ thống điện
Trong mạch nối tam giác điện áp dây bằng với điện áp pha và dòng điện dây bằng √3 lần dòng điện pha.
Vd = Vp và Id = √3 Ip
2.3 Công suất nguồn đấu sao tam giác
Trong mạch 3 pha việc bố trí đấu nối ở nhà máy và nơi phân phối gồm 4 cách:
+ Kết nối sao – sao
+ Kết nối sao – tam giác
+ Kết nối tam giác – sao
+ Kết nối tam giác – tam giác
Công suất độc lập với sự đấu nối mạch trong hệ thống ba pha. Công suất trong mạch sẽ không thay đổi trong cả 4 trường hợp kết nối hình sao và kết nối tam giác. Công suất trong mạch ba pha có thể được tính theo phương trình dưới đây:
P = 3 x Vp x Ip x PF
Vì có ba pha, do đó trong phương trình công suất được nhân với 3 và PF là hệ số công suất . Hệ số công suất là một yếu tố rất quan trọng trong hệ thống ba pha. Trong một số trường hợp khi hệ số công suất giảm thì cần đến tủ bù sử dụng tụ điện.
>>> Xem thêm:
Phân tích nguyên lý, ưu, nhược điểm 4 mạch khởi động sao tam giác
4 loại contactor 1 pha thông dụng nhất – đặc tính, sơ đồ đấu dây
Bài viết tham khảo
https://www.electrical4u.com/three-phase-circuit-star-and-delta-system/