Máy phát điện xoay chiều 3 pha - Nguyên lý và cấu tạo

22-09-2022, 12:01 pm 15

Máy phát điện xoay chiều 3 pha đang được ứng dụng phổ biến trong cuộc sống, đặc biệt là các ngành công nghiệp, các nhà máy sản xuất… Bạn đã biết gì về thiết bị điện này? Cùng tìm hiểu về máy phát điện xoay chiều ba pha trong bài viết dưới đây nhé!

Máy phát điện xoay chiều 3 pha là gì?

Lý thuyết và bài tập máy phát điện xoay chiều 3 pha chúng ta đã được học trong môn Vật lý 12 rồi đó. Rất đơn giản, đây là một tổ hợp máy gồm có 1 hệ thống với 3 dòng điện xoay chiều.

Dòng điện này có cùng tần số và biên độ với nhau. Tuy nhiên, chúng sẽ được đặt lệch pha nhau một góc 120 độ. Không chỉ thế, 3 cuộn dây của phần ứng sẽ nằm lệch nhau ⅓ vòng trên stato. Như vậy, trong máy phát điện 3 pha, ba suất điện động trong ba cuộn dây có cùng tần số, cùng biên độ, chỉ khác nhau về pha.

Máy phát điện xoay chiều 3 pha

Mô hình máy phát điện xoay chiều 3 pha

Máy phát điện xoay chiều 3 pha thường là dòng máy phát điện công nghiệp, có công suất lớn từ 10kva đến hàng nghìn kva. Thiết bị được sử dụng làm nguồn điện dự phòng cho các cơ quan, nhà máy, xí nghiệp và các công trình lớn.

Cấu tạo máy phát điện xoay chiều 3 pha

Không phải ai cũng biết máy phát điện xoay chiều 3 pha gồm mấy phần. Cấu tạo máy phát điện xoay chiều 1 pha và máy phát điện xoay chiều 3 pha giống nhau, đều có phần ứng và phần cảm.

Phần cảm (roto) trong máy phát điện xoay chiều 3 pha là 1 nam châm điện được nuôi dưỡng bởi các dao động 1 chiều. Các dao động này có thể xoay quanh trục cố định và tạo ra lượng từ trường biến thiên.

Stato (phần ứng) của máy phát điện xoay chiều 3 pha gồm 3 cuộn dây giống nhau về kích thước và số vòng. Chúng sẽ nằm trên 1 vòng tròn và được đặt lệch nhau 120 độ.

Ngoài phần cảm và phần ứng là hai bộ phận chính của máy phát điện xoay chiều 3 pha, thiết bị còn có các bộ phận khác như: bộ điều chỉnh điện, giá đỡ, bạc lót, bộ chỉnh lưu.

Nguyên lý hoạt động của máy phát điện 3 pha

Ngoài việc tìm hiểu về định nghĩa, khái niệm của máy, bạn cũng cần tìm hiểu thêm về nguyên lí làm việc của máy phát điện xoay chiều 3 pha để hiểu được cách thức hoạt động của thiết bị này. 

Nguyên lý máy phát điện xoay chiều 3 pha

Nguyên lý làm việc máy phát điện xoay chiều 3 pha

Nguyên lý, nguyên tắc làm việc của máy phát điện xoay chiều 3 pha lệch pha nhau và đồng bộ 3 pha dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Khi hoạt động nam châm được đặt bên trong cuộn dây của máy sẽ sinh ra dòng điện áp xoay chiều ở giữa hai đầu. Từ đó có thể thấy được mối liên hệ chặt chẽ giữa điện áp và nam châm được sinh ra ở cuộn dây. 

Tiếp đó, khi cực N và cực S của nam châm quay tịnh tiến đến vị trí của cuộn dây sẽ làm xuất hiện dòng điện lớn nhất. Dòng điện sẽ có chiều mỗi nửa vòng quay của nam châm và lệch nhau 1 pha.

Thông thường, thiết bị sẽ sử dụng 3 cuộn dây. Khi nam châm quay sẽ tạo ra dòng điện xoay chiều ở cả ba cuộn dây. Chính vì vậy, máy phát điện được gọi là máy phát điện xoay chiều 3 pha.

Như vậy, nguyên lý hoạt động của máy phát điện 3 pha rất đơn giản, đảm bảo máy hoạt động ổn định.

Công thức máy phát điện xoay chiều 3 pha

Các công thức máy phát điện đồng bộ 3 pha đó là: Máy phát điện xoay chiều 3 pha nguồn mắc hình sao và tải mắc hình sao; nguồn mắc sao và tải mắc tam giác; nguồn mắc tam giác và tải mắc tam giác; nguồn mắc tam giác và tải mắc sao.

Công thức tính nguồn điện máy phát điện xoay chiều 3 pha mắc tải sao

Công thức tính nguồn điện máy phát điện xoay chiều 3 pha mắc tải tam giác

Các công thức của máy phát điện xoay chiều ba pha

Trong đó:

Điện áp pha  chính là điện áp giữa hai đầu một cuộn của máy phát.

Điện áp dây  là điện áp giữa hai đầu dây nóng của máy phát được đưa ra ngoài.

Điện áp định mức trên mỗi tải của U.

Sơ đồ đấu dây máy phát điện 3 pha

Trong máy phát điện xoay chiều ba pha có 3 hệ thống dòng điện xoay chiều có cùng biên độ, cùng tần số nhưng lại lệch nhau 2π/3 pha. 3 cuộn dây của phần ứng sẽ được đặt lệch 1/3 vòng tròn ở trên stato.

Hiểu một cách đơn giản, nếu chúng ta đấu nối các đầu của ba cuộn dây với ba mạch ngoài giống nhau thì có được hệ ba dòng điện cùng biên độ, cùng tần số nhưng lại lệch nhau 2π/3 pha.

Sơ đồ đấu dây máy phát điện 3 pha

 

2 dạng sơ đồ đấu dây máy phát 3 pha

Có 2 dạng sơ đồ đấu nối máy phát điện 3 pha là đấu hình sao và hình tam giác.

Trong đó, cách đấu hình tam giác chính là lấy đầu pha của dây này nối với cuối pha của dây kia. Cụ thể, A nối với Z, B nối với X và nối C với Y.

Đối với cách đấu mạch hình sao thì nối 3 điểm cuối pha với nhau tạo thành một điểm trung tính.

Dù đấu mạch điện xoay chiều 3 pha theo cách nào thì cũng phải chính xác tuyệt đối, tránh tình trạng chập điện, cháy điện. Đặc biệt tránh được các vấn đề liên quan tới tính mạng con người.

Cách đấu máy phát điện 3 pha thành 1 pha

Với cách mắc nối cuộn dây hình sao ở máy phát điện 3 pha, chúng ta có 3 dây nóng (dây pha) và 1 dây lạnh (dây trung tính). Hiệu điện thế giữa 1 pha dây nóng với 1 pha dây lạnh là 220V, hiệu điện thế giữa 2 pha dây nóng sẽ là 380V. Để đấu nối thành máy phát 1 pha, ta cần có dòng điện 220V, có nghĩa là bạn cần  đấu nối 1 dây pha bất kì với dây trung tính.

Khi chuyển các cuộn dây 3 pha thành 1 pha, ta cần tuân theo các nguyên tắc sau:

  • Không thay đổi hiệu điện thế.
  • Đặt 1 cuộn dây pha thành cuộn làm việc, còn cuộn pha còn lại thành cuộn khởi động.
  • Trị số tụ điện cần đặt để góc lệch pha giữa cuộn làm việc với cuộn khởi động bằng 90⁰.

Cách đấu máy phát điện 3 pha thành 1 pha

Hiệu điện thế đo được ở các điểm khác nhau tùy theo từng cách mắc

Đối với máy phát điện 3 pha được đấu theo hình tam giác, bạn cần sử dụng máy biến áp. Thiết bị này sẽ tạo ra một đường dây trung tính (bởi cách mắc tam giác không còn dây trung tính) để có dòng điện 220V. 

Lưu ý: Một số người cho rằng dùng một thanh sắt cắm sâu xuống nền đất ẩm có thể thay thế cho dây lạnh (dây trung tính), sẽ không cần dùng đến máy biến áp. Tuy nhiên cách làm này vô cùng nguy hiểm, điện có thể bị hở hoặc xảy ra hiện tượng lệch pha.

Ứng dụng của máy phát điện xoay chiều 3 pha

Ưu điểm của máy phát điện xoay chiều 3 pha rất nhiều nên nó được sử dụng vô cùng phổ biến. Bạn có thể tham khảo một số ứng dụng chính của máy phát điện xoay chiều 3 pha dưới đây:

Máy phát điện 3 pha được sử dụng phổ biến trong cuộc sống sinh hoạt cũng như hoạt động kinh doanh, sản xuất. Đặc biệt, là thiết bị cần có trong các khu công nghiệp, nhà máy sản xuất để giải quyết tình trạng quá tải điện, các sự cố đường truyền điện,...

Bên cạnh đó, thiết bị còn được sử dụng làm nguồn điện dự phòng cho các thiết bị điện trong gia đình; trong những lĩnh vực bị hạn chế về nguồn điện như vận tải biển, nông nghiệp, khai khoáng, đào mỏ, cần trục điện… 

Hy vọng với bài viết trên, quý bạn đọc đã có một cái nhìn tổng quan hơn về cấu tạo và nguyên lý hoạt động máy phát điện xoay chiều 3 pha. Nếu cần tư vấn thêm về sản phẩm máy phát điện quý khách hàng vui lòng liên hệ với Điện máy Đặng Gia qua số hotline 0987 661 782.

Chia sẻ nhận xét của bạn về Máy phát điện xoay chiều 3 pha - Nguyên lý và cấu tạo

Tin liên quan