Điện 3 pha là gì? Nguyên lý hoạt động, cấu tạo và cách sử dụng

Điện 3 pha là một hệ thống cung cấp điện hiệu quả, được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp và dân dụng. So với điện một pha, hệ thống này mang lại nhiều lợi ích như khả năng truyền tải công suất cao hơn, ổn định và tiết kiệm năng lượng. Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá cấu tạo, nguyên lý hoạt động, cũng như các phương pháp đấu nối và chuyển đổi hiệu quả cho dòng điện này.

1. Tìm hiểu về điện 3 pha 

1.1 Định nghĩa về điện 3 pha

Điện 3 pha là một hệ thống điện cung cấp ba dòng điện xoay chiều, mỗi dòng có cùng tần số và cùng điện áp nhưng chúng lệch pha nhau 120 độ. Điều này tạo ra một hệ thống cung cấp điện liên tục và ổn định, cho phép truyền tải công suất lớn hơn so với hệ thống điện một pha.

Trong hệ thống này, có ba dây pha và một dây trung tính, giúp tối ưu hóa việc phân phối năng lượng. Hệ thống này được ưa chuộng trong các ứng dụng công nghiệp do khả năng chạy các thiết bị cơ khí lớn và cung cấp năng lượng cho các tải điện nặng một cách hiệu quả.

Nó không chỉ giúp giảm thiểu sự mất mát năng lượng trong quá trình truyền tải mà còn góp phần nâng cao độ tin cậy và ổn định của hệ thống điện.

1.2 Cấu tạo của điện 3 pha

Cấu tạo của hệ thống này bao gồm ba dây dẫn pha, thường được ký hiệu là L1, L2, và L3, và một dây trung tính ký hiệu là N. Mỗi dây pha chứa một dòng điện xoay chiều, với cùng tần số và cùng điện áp nhưng lệch pha nhau 120 độ. Điều này tạo ra một cấu trúc vòng lặp, trong đó tại bất kỳ thời điểm nào, tổng dòng điện trong ba pha là không đổi, đảm bảo sự ổn định và hiệu quả trong truyền tải điện năng.

Trong cấu tạo này, dây trung tính đóng vai trò quan trọng trong việc cân bằng điện áp giữa các pha, nhất là trong các ứng dụng có tải không đồng đều. Dây trung tính cũng giúp cung cấp một điểm tham chiếu ổn định cho điện áp, đặc biệt hữu ích trong các hệ thống điện dân dụng. Cấu tạo này cho phép hệ thống điện này cung cấp năng lượng một cách linh hoạt và hiệu quả, đáp ứng nhu cầu đa dạng của cả ứng dụng dân dụng lẫn công nghiệp.

1.3 Nguyên lý hoạt động của điện 3 pha

Nguyên lý hoạt động của điện 3 pha dựa trên việc cung cấp ba dòng điện xoay chiều độc lập, mỗi dòng lệch pha 120 độ so với nhau. Khi ba dòng điện này được cung cấp đến một động cơ hoặc thiết bị, chúng tạo ra một trường quay trong động cơ, giúp động cơ hoạt động mượt mà và hiệu quả.

Sự lệch pha giữa các dòng điện không chỉ đảm bảo việc truyền tải công suất liên tục và ổn định mà còn giúp giảm thiểu sự biến động về tải và điện áp. Điều này làm cho hệ thống này trở nên lý tưởng cho các ứng dụng cần công suất lớn và hoạt động liên tục, như các nhà máy sản xuất, trung tâm dữ liệu, và hệ thống truyền động.

Độ ổn định và hiệu quả cao của nó là những yếu tố quan trọng giúp nó được ứng dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp và thương mại.

2. So sánh điện 3 pha với điện 1 pha và 2 pha

Điện 3 pha với điện 1 pha và 2 pha có rất nhiều sự khác biệt rõ rệt. Tuy nhiên, nhiều người ko hiểu rõ ràng sự khác nhau giữa các hệ thống này với nhau. Hãy cùng Cơ Khí P69 phân tích sự khác nhau giữa các hệ thống này nhé:

2.2 Điện 3 pha và 1 pha

Điện 3 pha và điện 1 pha là hai hệ thống được sử dụng phổ biến trong cung cấp năng lượng điện, nhưng chúng có sự khác biệt đáng kể về cấu trúc và ứng dụng. Điện 1 pha gồm một dây pha và một dây trung tính, cung cấp điện cho các thiết bị gia dụng và thương mại nhỏ lẻ, như đèn chiếu sáng, tivi, và máy giặt. Nó phù hợp với các ứng dụng không yêu cầu công suất lớn hoặc hoạt động liên tục.

Ngược lại, điện 3 pha bao gồm ba dây pha và một dây trung tính, cung cấp năng lượng mạnh mẽ và ổn định hơn, thích hợp cho các ứng dụng công nghiệp và các thiết bị cần công suất lớn như máy bơm, máy nén, và động cơ điện.

Sự lệch pha 120 độ giữa các dòng điện trong hệ thống này không chỉ giúp truyền tải công suất một cách hiệu quả mà còn tạo ra môi trường làm việc ổn định cho động cơ, giảm thiểu sự cần thiết của các thiết bị bổ sung để cân bằng pha. Do đó, nó trở thành lựa chọn ưu tiên cho các ứng dụng công nghiệp nặng.

2.2 Điện 3 pha và 2 pha

Điện 3 pha và điện 2 pha đều là các hệ thống điện được sử dụng để cung cấp và truyền tải năng lượng, nhưng chúng có những đặc điểm và ứng dụng khác biệt. Điện 2 pha, ít phổ biến hơn, bao gồm hai dòng điện xoay chiều, mỗi dòng lệch pha 90 độ so với dòng kia.

Hệ thống này cung cấp một lựa chọn trung gian giữa điện 1 pha và 3 pha, tuy nhiên, nó không mang lại hiệu quả và sự ổn định tương tự như điện 3 pha. Do đó, điện 2 pha thường chỉ được sử dụng trong một số ứng dụng cụ thể, nơi mà điện 1 pha không đáp ứng đủ nhu cầu và điện 3 pha lại quá mạnh

3. Các thông số chủ yếu trong điện 3 pha

3.1 Điện 3 pha có bao nhiêu von?

Hệ thống này có điện áp khác nhau tùy thuộc vào khu vực địa lý. Ở châu Âu, điện áp dây tiêu chuẩn thường là 380V, 400V hoặc 415V, trong khi điện áp pha là khoảng 220V đến 240V. Tại Bắc Mỹ, điện áp dây trong hệ thống này thường gặp bao gồm 208V, 240V, 277V, và 480V, với điện áp pha tương ứng thấp hơn, khoảng 120V đến 277V tùy theo cấp điện áp dây.

Ở Việt Nam, hệ thống này thường có điện áp dây là 380V, phù hợp với chuẩn châu Âu, và điện áp pha là khoảng 220V. Điều này phản ánh sự chuẩn hóa trong việc sử dụng điện ở các khu vực khác nhau, với Việt Nam và châu Âu sử dụng một chuẩn tương tự nhau, trong khi Bắc Mỹ có một hệ thống điện áp khác biệt.

3.2 Cách tính cường độ dòng điện của điện 3 pha

Cường độ dòng điện trong một hệ thống này có thể được tính dựa trên công suất và điện áp của hệ thống. Để tính cường độ dòng điện (I), công thức cơ bản là:

I= P/(√3× U × cosφ × hiệu suất)

Trong đó:

• I là cường độ dòng điện (Ampe),
• P là tổng công suất tiêu thụ của hệ thống (Watt),
• U là điện áp của hệ thống điện (Volt),
• cosφ là hệ số công suất của hệ thống, phản ánh mức độ hiệu quả mà điện năng được sử dụng (không có đơn vị).
• Hiệu suất là tỷ lệ giữa công suất thực tế đầu ra và công suất tiêu thụ, thường được tính dựa trên thông số hiệu năng của các thiết bị trong hệ thống.

Ví dụ, trong một hệ thống có công suất 15kW, điện áp dây 380V và hệ số công suất là 0.8, cường độ dòng điện sẽ được tính như sau:

I= 15,000/(√3 × 380 × 0.8 ×1)

Việc tính toán này giúp xác định cường độ dòng điện chính xác cho việc thiết kế và bảo dưỡng hệ thống điện, đảm bảo an toàn và hiệu quả trong sử dụng.

3.3 Cách tính công suất điện 3 pha

Công suất trong một hệ thống này được tính dựa vào điện áp dây, cường độ dòng điện và hệ số công suất. Đối với một hệ thống cân bằng, công thức để tính công suất tổng (P) là:

P=√3 × V​ × I × cosφ

Trong đó:

• P là công suất tổng của hệ thống (Watt),
• V là điện áp hiệu dụng của mạch 3 pha (Volt),
• I là dòng điện hiệu dụng của mạch 3 pha (Ampe),
• cosφ là hệ số công suất, chỉ ra phần công suất thực sự được sử dụng để thực hiện công việc.

Ví dụ, nếu một hệ thống điện 3 pha có điện áp dây là 380V, cường độ dòng điện là 10A và hệ số công suất là 0.8, công suất tổng sẽ được tính như sau:

P=√3 × 380 × 10 × 0.8

Công suất điện 3 pha không chỉ phản ánh khả năng cung cấp năng lượng của hệ thống mà còn quan trọng trong việc đánh giá hiệu quả và kinh tế của hệ thống điện, giúp trong việc thiết kế và quản lý tải hiệu quả.

4. Cách đấu dây điện 3 pha

4.1 Đấu dây điện 3 pha tam giác

Cách đấu dây điện 3 pha hình tam giác là một phương pháp đấu nối quan trọng và phổ biến trong hệ thống điện công nghiệp, đặc biệt là với các động cơ điện. Phương pháp này không quá phức tạp nhưng đòi hỏi sự chính xác và tuân thủ nguyên tắc cụ thể.

Trong cách đấu dây này, chúng ta nối đầu cuối (U2) của cuộn dây thứ nhất với đầu đầu (V1) của cuộn dây thứ hai. Tương tự, đầu cuối (V2) của cuộn thứ hai nối với đầu đầu (W1) của cuộn thứ ba, và đầu cuối (W2) của cuộn thứ ba nối lại với đầu đầu (U1) của cuộn thứ nhất, tạo thành một vòng kín hình tam giác.

Phương pháp đấu tam giác thường được áp dụng khi điện áp của động cơ cao hơn điện áp của nguồn cung cấp, tức là U động cơ = √3U nguồn. Ví dụ, nếu điện áp nguồn là 220/380V, thì phương pháp này sẽ phù hợp với động cơ có điện áp là 380/660V.

4.2 Đấu dây điện 3 pha hình sao

Khi đấu dây điện 3 pha theo hình sao, việc đầu tiên cần làm là xác định rõ ràng các dây pha và dây trung tính từ nguồn điện. Nguyên tắc cơ bản của việc đấu hình sao là kết nối ba đầu cuối của các cuộn dây (U2, V2, W2) lại với nhau, thường sử dụng một thanh đồng có sẵn trong hộp đấu dây của động cơ. Còn ba đầu còn lại (U1, V1, W1) được nối trực tiếp với ba pha của nguồn điện.

Trong cấu hình hình sao, một điểm chung được tạo ra từ việc chụm ba đầu dây cuối lại, tạo ra một điểm trung tâm. Điểm này thường được kết nối với dây trung tính của hệ thống, trong khi ba đầu dây còn lại được kết nối với ba dây pha.

Cách đấu này thường được áp dụng khi điện áp của động cơ thấp hơn hoặc bằng điện áp của nguồn cung cấp. Ví dụ, nếu động cơ có điện áp là 220/380V và nguồn cung cấp là 380V, việc đấu hình sao là phù hợp. Việc đấu nối chính xác theo hình sao giúp đảm bảo hiệu quả hoạt động của động cơ và giảm thiểu rủi ro trong quá trình vận hành.

4.3 Đấu điện 3 pha vào aptomat

Đấu điện 3 pha vào aptomat là một bước quan trọng trong việc bảo vệ hệ thống điện, đặc biệt là trong các ứng dụng công nghiệp hoặc tại các nhà xưởng, nơi mà nó được sử dụng phổ biến. Khi thực hiện đấu nối này, việc phân biệt rõ ràng giữa dây pha và dây trung tính là cực kỳ quan trọng để đảm bảo an toàn và hiệu quả.

Trong hệ thống này, aptomat được sử dụng để ngắt mạch tự động khi phát hiện có sự cố, ngăn chặn rủi ro về cháy nổ hay hỏng hóc thiết bị. Đối với việc kết nối, ba dây pha (thường được ký hiệu là L1, L2, và L3) từ nguồn điện sẽ được kết nối trực tiếp vào ba cực của aptomat 3 pha.

Các bước cơ bản để đấu hệ thống điện này vào aptomat bao gồm:

• Chuẩn bị aptomat phù hợp với thông số kỹ thuật của hệ thống điện.
• Ngắt nguồn điện và đảm bảo rằng tất cả các thiết bị đã được ngắt kết nối để đảm bảo an toàn.
• Kết nối ba dây pha từ nguồn điện vào ba cực của aptomat.
• Đảm bảo kết nối chắc chắn và kiểm tra lại để tránh sự cố.

5. Cách chuyển đổi điện 3 pha sang 1 pha và ngược lại 

5.1 Chuyển từ 3 pha sang 1 pha

Chuyển đổi điện 3 pha sang 1 pha là quy trình cần thiết khi bạn muốn sử dụng thiết bị điện 1 pha trong một hệ thống điện 3 pha. Quá trình này đòi hỏi sự hiểu biết về cấu trúc và hoạt động của hệ thống điện. Dưới đây là hướng dẫn chi tiết về cách thực hiện chuyển đổi này một cách an toàn và hiệu quả.

Đầu tiên, bạn cần xác định rõ nguồn điện của mình. Hệ thống này thường có ba dây pha và một dây trung tính. Điểm khác biệt chính giữa hai hệ thống này là số lượng dây pha sử dụng để cung cấp điện năng.

Khi chuyển đổi, một trong những phương pháp phổ biến là sử dụng chỉ một trong ba dây pha và kết hợp với dây trung tính để tạo ra một nguồn điện 1 pha. Điều này thường được thực hiện bằng cách chọn một dây pha (ví dụ: L1) và dây trung tính (N), sau đó kết nối chúng với thiết bị sử dụng điện 1 pha.

Cần lưu ý rằng điện áp giữa dây pha và dây trung tính trong hệ thống điện này thường thấp hơn điện áp giữa các dây pha. Ví dụ, trong một hệ thống 380V/220V, điện áp giữa hai dây pha là 380V, trong khi điện áp giữa dây pha và dây trung tính là 220V.

Đối với việc chuyển đổi an toàn, quan trọng là phải đảm bảo tất cả các kết nối đều chặt chẽ và an toàn, tránh nguy cơ gây cháy nổ hoặc hỏng hóc thiết bị. Ngoài ra, kiểm tra và đảm bảo rằng tổng tải của các thiết bị kết nối không vượt quá công suất cho phép của nguồn điện.

5.2 Chuyển từ 1 pha sang 3 pha

Chuyển đổi điện từ 1 pha sang 3 pha là một quá trình quan trọng, đặc biệt là trong các ứng dụng cần nguồn điện 3 pha từ một hệ thống điện 1 pha. Dưới đây là một số phương pháp phổ biến để thực hiện việc này:

Sử dụng Máy Biến Áp: Đây là phương pháp truyền thống và được sử dụng rộng rãi nhất. Máy biến áp sẽ chuyển đổi điện áp từ 1 pha sang 3 pha, cho phép cung cấp nguồn điện phù hợp với yêu cầu của thiết bị sử dụng điện 3 pha.

Máy Biến Tần: Một lựa chọn khác là sử dụng máy biến tần, thiết bị này không chỉ chuyển đổi từ 1 pha sang 3 pha mà còn cho phép điều chỉnh tần số của dòng điện, phù hợp với các ứng dụng cần điều khiển tốc độ của động cơ điện.

Máy Chuyển Đổi Điện Áp: Sử dụng máy chuyển đổi điện áp để chuyển đổi từ 220V 1 pha sang 380V 3 pha là một giải pháp cho các hệ thống cần nguồn điện 3 pha với điện áp cao hơn.

Khi chuyển đổi từ 1 pha sang 3 pha, quan trọng là phải đảm bảo rằng hệ thống được thiết kế và lắp đặt một cách chính xác để tránh những sự cố không mong muốn, đồng thời đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình sử dụng. Việc lắp đặt và vận hành các thiết bị này nên được thực hiện bởi các chuyên gia có kinh nghiệm để tránh những rủi ro có thể xảy ra.

6. Các sự cố với điện 3 pha

6.1 Sự cố mất dây trung tính

Sự cố mất dây trung tính trong hệ thống điện này có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng, ảnh hưởng đến an toàn và hiệu quả của hệ thống điện. Dây trung tính trong một hệ thống này có nhiệm vụ cân bằng dòng điện giữa các pha, giúp hệ thống hoạt động ổn định và an toàn.

Khi dây trung tính bị mất, cân bằng điện áp giữa các pha sẽ bị phá vỡ, dẫn đến hiện tượng điện áp không đồng đều giữa các pha. Điều này có thể gây ra sự không ổn định trong hệ thống, thiết bị điện hoạt động không hiệu quả, và thậm chí là hỏng hóc do điện áp quá cao hoặc quá thấp.

Ngoài ra, sự mất cân bằng có thể tạo ra dòng điện quá tải, gây nóng và cháy các thiết bị điện, ảnh hưởng đến an toàn của hệ thống và có thể gây ra nguy cơ cháy nổ. Để phòng ngừa sự cố này, quan trọng là phải thường xuyên kiểm tra hệ thống điện, đảm bảo rằng mọi kết nối đều chắc chắn và dây trung tính hoạt động đúng chức năng.

6.2 Điện 3 pha bị yếu hoặc bị mất 1 pha

Sự cố điện 3 pha bị yếu hoặc mất 1 pha là một trong những vấn đề phổ biến trong hệ thống điện, có thể gây ra nhiều ảnh hưởng tiêu cực đến hoạt động của thiết bị và an toàn của hệ thống. Khi một trong ba pha của hệ thống này bị yếu hoặc mất, điều này dẫn đến sự mất cân bằng tải, làm cho điện áp và dòng điện trên các pha còn lại thay đổi bất thường.

Sự mất cân bằng này có thể gây ra quá tải, làm tổn hại thiết bị điện và giảm tuổi thọ của chúng. Trong một số trường hợp, nó cũng có thể gây ra sự cố chập mạch hoặc cháy nổ, đặc biệt là khi thiết bị không được thiết kế để hoạt động trong điều kiện điện áp không ổn định.

Để xử lý sự cố này, cần phải kiểm tra và xác định nguyên nhân của sự cố, có thể là do đường dây bị đứt, kết nối lỏng lẻo, hoặc hư hỏng ở thiết bị cung cấp điện. Việc kiểm tra và sửa chữa cần được thực hiện bởi các kỹ thuật viên điện chuyên nghiệp để đảm bảo an toàn và khôi phục lại hiệu suất hệ thống điện.

Kết thúc bài viết, chúng tôi hy vọng đã cung cấp cái nhìn toàn diện và sâu sắc về điện 3 pha. Nếu bạn muốn tìm hiểu thêm hoặc cần tư vấn chi tiết, đừng ngần ngại liên hệ với chúng tôi. Hãy cùng khám phá và tận dụng tối đa lợi ích từ nó để nâng cao hiệu quả công việc và cuộc sống của bạn!

CÔNG TY CỔ PHẦN ĐẦU TƯ P69

• Nhà máy sản xuất: Km 18, đường Đại Lộ Thăng Long, Khu CN Thạch Thất Quốc Oai, Hà Nội
• Số điện thoại: 0966686969 | Hotline: 0989188982
• Email: kd1@cokhip69.com.vn
• Website: https://cokhip69.com.vn