Máy phát điện 3 pha – cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng thực tế

Máy phát điện 3 pha

Máy phát điện 3 pha hay máy phát điện xoay chiều 3 pha, là thiết bị biến đổi cơ năng thành điện năng, dòng điện đầu ra là dòng điện xoay chiều 3 pha cung cấp điện cho những hệ thống sử dụng điện 3 pha.

Máy phát điện 3 pha thường là những dòng máy phát điện chạy dầu, công suất lớn từ trên 10kva đến hàng nghìn kva, sử dụng làm nguồn điện dự phòng cho các nhà máy, xí nghiệp và các công trình lớn.

Đọc thêm :

Máy phát điện là gì? Nguyên lý hoạt động và hướng dẫn sử dụng an toàn

Trước khi tìm hiểu chi tiết về máy phát điện 3 pha, chúng ta cùng tìm hiểu về dòng điện 3 pha và các thành phần của điện 3 pha.

Dòng điện 3 pha

Điện 3 pha là hệ thống điện gồm 3 dòng điện xoay chiều có cùng biên độ, tần số nhưng lệch pha nhau một góc 2π/3. Tuy nhiên chúng ta có thể hiểu đơn giản dòng điện 3 pha là dòng điện gồm có 3 dây nóng và chung 1 dây lạnh.

đồ thị biểu diễn các pha trong dòng điện 3 pha
Đồ thị biểu diễn các pha trong dòng 3 pha.

Vì có cấu tạo khác với điện 1 pha nên quy tắc đấu nối điện 3 pha và điện 1 pha cũng hoàn toàn khác nhau. Hiện tại mạch điện xoay chiều 3 pha có 2 phương pháp đấu nối được áp dụng nhiều nhất đó là đấu nối hình saođấu nối hình tam giác.

Các thành phần của điện 3 pha

Nguồn điện 3 pha : thường là những máy phát điện 3 pha.

Máy phát điện 3 pha Koop KDF16000Q có tủ chống ồn.
Máy phát điện 3 pha Koop KDF16000Q có tủ chống ồn.

Dây dẫn 3 pha : Dây dẫn 3 pha được sử dụng để truyền tải điện từ nguồn điện 3 pha đến tải 3 pha. Nguồn điện 3 pha phát ra 3 dòng điện xoay chiều vì vậy cần phải có dây dẫn phù hợp. Hiện nay phổ biến loại dây dẫn 3 pha có từ 3 đến 4 dây.

Dây dẫn điện 3 pha 4 lõi
Dây dẫn điện 3 pha 4 lõi

Tải 3 pha : Trong mạch điện xoay chiều 3 pha, tải 3 pha thường sẽ là các động cơ điện 3 pha.

động cơ điện 3 pha
Động cơ điện 3 pha.

Sơ đồ mạch điện 3 pha

Sơ đồ mạch điện 3 pha hình sao

Trong cách nối điện 3 pha hình sao, 3 điểm cuối X, Y, Z nối với nhau tạo thành dây trung tính O.

mắc mạch 3 pha hình sao
Sơ đồ mạch điện 3 pha hình sao.

Sơ đồ mạch điện 3 pha hình tam giác

Để nối sơ đồ mạch điện hình tam giác, điểm đầu pha này nối với cuối pha kia, A nối với Z, B nối với Y, C nối với X.

mắc mạch 3 pha hình tam giác
Sơ đồ mạch điện 3 pha hình tam giác.

Những ưu điểm khi sử dụng điện 3 pha

  • Khi sử dụng hệ thống điện 3 pha, việc truyền tải điện năng sẽ tiết kiệm được dây dẫn hơn so với điện 1 pha.
  • Không có điểm chết và các pha cân bằng nhau, giúp cho thiết bị điện làm việc hiệu quả, tránh tình trạng cháy nổ do lệch pha.
  • Các động cơ được thiết kế để sử dụng dòng điện 3 pha cũng đơn giản và có đặc tính, hiệu năng tốt hơn so với động cơ điện một pha.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động máy phát điện 3 pha

Cấu tạo

Bao gồm một tập hợp các bộ phận tĩnh và các bộ phận động, chúng có chức năng sản xuất điện từ nguồn năng lượng cơ học được cung cấp. Các phần làm việc với nhau tạo ra chuyển động tương đối giữa từ và điện, do đó tạo ra dòng điện.

đầu phát của máy phát điện 3 pha
Mô tả đầu phát trong máy phát điện 3 pha.

Chú thích : 1 – Vỏ máy, 2 – Bạc lót, 3 – Stator, 4 – Giá đỡ, 5 – Bộ chỉnh lưu, 6 – Bộ điều chỉnh điện, 7 – Vòng tiếp điện, 8 – Rotor.

Phần cảm – ROTO: là 1 nam châm điện (được nuôi bởi các dao động 1 chiều) có thể quay xung quanh trục cố định, mục đích để tạo ra từ trường biến thiên.

Phần ứng – STATO: gồm 3 cuộn dây giống hệt nhau về số vòng, kích thước, và được quấn trên 3 lõi sắt bố trí trên ṿòng tṛòn lệch nhau một góc 120 độ.

sơ đồ cấu tạo máy phát điện 3 pha
Sơ đồ cấu tạo máy phát điện 3 pha.

Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của máy phát điện 3 pha dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.

Khi hoạt động, nam châm quay với vận tốc không đổi sẽ sinh ra điện áp ở 2 đầu của mỗi cuộn dây. Các suất điện động cảm ứng xuất hiện trong ba cuộn dây có cùng biên độ, cùng tần số nhưng lệch nhau về pha là 2π/3.

Trong 3 cuộn dây sẽ tạo nên 3 dòng điện xoay chiều có cùng cường độ và hiệu điện thế nhưng khác pha, vì vậy chúng sẽ bổ sung cho nhau trong các phiên làm việc của tải 3 pha.

Ưu điểm của máy phát điện 3 pha

  • Máy phát điện 3 pha thường được ứng dụng cho các lưới điện, trung tâm dữ liệu, hệ thống điện công nghiệp, vận tải hoặc cho các thiết bị máy móc có tải trọng lớn hơn 1KW.
  • Máy phát điện 3 pha có thể sử dụng được cả cho mạng lưới điện của gia đình và công nghiệp, tuy nhiên để sử dụng cho gia đình bạn cần phải sử dụng ổn áp.
  • Máy phát điện 3 pha sử dụng dây dẫn với tiết diện tiết kiệm hơn so với dòng điện 1 pha khi sử dụng để truyền tải điện năng. Cấu tạo của các động cơ sử dụng điện 3 pha cũng đơn giản và có nhiều đặc tính tốt hơn so với các thiết bị dùng điện 1 pha.

Đọc thêm :

Tìm hiểu về máy phát điện một chiều và máy phát điện xoay chiều