Công thức tính dòng điện 3 pha – Dòng điện xoay chiều

Công thức tính dòng điện 3 pha

Có 2 cách tích như sau:

Cách 1: cách tính này gần đúng là thực hiện lấy công suất động cơ nhân lên 2 lần sẽ ra dòng điện dây.

Ví dụ: 45kW thì có nghĩa là dòng điện xấp xỉ 90A

Cách 2: cách tính này có độ chính xác cao hơn:

Công thức: I = P/ (căn 3 x U x cosphi x hiệu suất)

Trong đó:

• I : dòng điện
• P : công suất
• U : điện áp (380)

Cảm ứng điện từ

Hiện tượng này ban đầu được mô tả bởi Michael Faraday. Nếu một dây dẫn được đặt trong một từ trường khác nhau (như được chỉ ra trong hình bên dưới) thì lực điện từ cảm ứng (EMF), tức là điện áp, xuất hiện ở đầu đối diện của nó. Một dòng điện chạy khi vòng lặp làm từ mạch dẫn được đóng lại, với điều kiện dây dẫn được đặt trong từ trường khác nhau được truyền qua các đường sức từ.

Dòng điện xoay chiều và cảm ứng điện từ

Dòng điện xoay chiều (AC) có dạng hình sin và thay đổi hướng và biên độ của nó xen kẽ. Dòng điện xoay chiều được tạo ra bởi một máy phát điện xoay chiều hoạt động theo nguyên lý cảm ứng điện từ (EMI). Do đó, máy phát điện chuyển đổi năng lượng cơ học thành năng lượng điện. Các bộ phận cơ bản của nó là stato và rôto. Cái sau đại diện cho nguồn từ trường trong khi cái trước chứa dây dẫn nơi EMF được cảm ứng (nói chung dây dẫn ở dạng dây cuộn).

Máy phát điện bao gồm nguồn của từ trường khác nhau (nam châm hoặc nam châm điện) và dây dẫn đi qua các đường sức từ. Nam châm điện là một vết thương ferromagnet (sắt) bằng cuộn dây (dây dẫn). Bàn ủi trở thành nam châm (tạo ra từ trường) khi có dòng điện chạy qua cuộn dây. Nam châm điện là nguồn từ trường được sử dụng phổ biến nhất vì những ưu điểm đặc biệt của chúng trong ứng dụng này (ví dụ: kiểm soát cường độ từ tính, công suất nam châm lớn hơn, v.v.).

Giá trị điện áp cảm ứng ở hai đầu của dây dẫn stato phụ thuộc vào cường độ từ trường (tỷ lệ với số lượng đường sức từ trên một đơn vị diện tích), tốc độ thay đổi từ trường (tốc độ quay của nam châm hoặc dây dẫn) và góc mà tại đó các đường sức từ đi qua dây dẫn.

Trong thực tế, cuộn dây (dây dẫn có nhiều vòng) được sử dụng thay cho dây dẫn cơ bản để đạt được giá trị EMF cao hơn. Giá trị EMF là tỷ lệ thuận với số lượng cuộn dây biến N . Ví dụ, trong trường hợp cuộn dây có 100 vòng, EMF cảm ứng sẽ cao hơn 100 lần so với một cuộn dây trong một đoạn dây dẫn.

Dòng điện xoay chiều có dạng hình sin?

Rôto (nam châm) quay trong từ trường, tạo ra 360˚ đầy đủ trong một khoảng thời gian ( t ). Khoảng thời gian t tỷ lệ nghịch với tần số, nghĩa là t = 1 / f. Hoa Kỳ sử dụng hệ thống AC 60 Hz ( t = 1 / f = 16,67 ms), trong khi Châu Âu sử dụng hệ thống 50 Hz ( t = 1 / f = 20 ms). Điều này có nghĩa là một rôto trong máy phát 60 Hz bao phủ toàn bộ vòng quay 360 full trong 16,67 ms.

Tạo dòng điện xoay chiều

Điện áp cảm ứng, cũng như dòng điện rút ra từ máy phát điện, có dạng hình sin, như hình trên là kết quả của nguyên lý làm việc và xây dựng máy phát điện. Các đường sức từ đi qua các cuộn dây ở một góc khác khi rôto (nam châm) quay. Do đó, khi rôto dịch chuyển, một giá trị EMF khác được tạo ra trong cuộn dây (như được biểu thị bằng biên độ hình sin trong hình trên).

Nam châm rôto có hai cực, bắc (N) và nam (S). Khi rôto (nam châm) quay, các cực nam châm đối diện đi qua cuộn dây trong mỗi nửa chu kỳ (180˚), tạo ra một EMF có cực tính đảo ngược. Phân cực điện áp đảo ngược gây ra một hướng dòng điện ngược (nghĩa là dòng điện xoay chiều).

Máy phát điện xoay chiều đa pha

Một máy phát có thể được sản xuất với một số cuộn dây khác nhau được đặt trong stato. Một cuộn dây trong stato tạo thành một máy phát một pha, trong khi một số cuộn dây tạo thành một máy phát đa pha. Một EMF với biên độ bằng nhau được tạo ra trong mỗi cuộn dây.

Những ưu điểm chung của máy phát đa pha so với máy phát một pha có công suất tương đương là cái trước nhỏ hơn, nhẹ hơn và ít tốn kém hơn. Về cơ bản, sự khác biệt vật lý duy nhất giữa một máy phát đơn và máy phát đa pha là các cuộn dây bổ sung với các bộ phận đi kèm trong stato. Mỗi pha tạo ra lượng năng lượng xấp xỉ bằng nhau. Năng lượng được tạo ra sẽ được nhân với số lượng pha (nghĩa là cuộn dây được cài đặt trong máy phát).

Khi so sánh với hệ thống một pha, hệ thống hai pha đòi hỏi nhiều dây và dây dẫn dày hơn nhưng không có bất kỳ lợi ích bổ sung nào, đó là lý do tại sao nó không phổ biến trong thực tế.

Máy phát điện ba pha

Máy phát điện ba pha

Sơ đồ trên minh họa một máy phát ba pha. Stator có ba cuộn dây (11 ‘, 22’, 33 ‘) và rôto có thể là nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện. Nó quay thông qua một lực bên ngoài, cho dù đó là nước trong tuabin thủy điện, hơi nước trong nhà máy điện, gió trong tuabin gió, v.v.

Từ trường quay cùng với nam châm rôto. EMF cảm ứng trong mỗi cuộn dây stato có cùng biên độ và tần số (pha dịch chuyển trong 120 °).

Ba EMF cảm ứng này đại diện cho ba pha và sự dịch chuyển thời gian giữa chúng (2π / 3) là sự dịch pha hoặc dịch chuyển pha. Lý do cho việc dịch chuyển các pha là các cuộn dây dịch chuyển không gian trong stato: Các cuộn dây được dịch chuyển vật lý 120 với nhau. Về cơ bản, cấu trúc máy phát và nguyên lý làm việc của nó xác định hình dạng và giá trị điện áp cảm ứng. Rôto chung quay với tốc độ bằng nhau, và do đó, các giá trị tần số của tất cả các điện áp cảm ứng cũng bằng nhau.

Điều cần thiết là cả ba EMF cảm ứng đều nhau, với sự dịch chuyển pha bằng nhau giữa chúng. Điều này thể hiện hệ thống ba pha đối xứng.

Tổng các giá trị điện áp tức thời trong hệ ba pha đối xứng bằng 0.

Điện áp xoay chiều ba pha. (Hình ảnh lịch sự của tác giả.)

Một hệ thống ba pha đối xứng khi và chỉ khi:

• Một tải của mỗi pha có giá trị trở kháng bằng nhau;
• Một trở kháng tải của mỗi pha có góc pha bằng nhau;
• Giá trị điện áp và hiện tại bằng nhau cho từng pha và;
• Độ dịch pha là 120˚ giữa mỗi pha.

Trong trường hợp hệ thống ba pha đối xứng, dòng điện không chảy qua một đường trung tính chung.

Hệ thống AC ba pha

Ngày nay, hệ thống ba pha đóng vai trò là nền tảng của hầu hết các hệ thống điện, bao gồm sản xuất, truyền tải và tiêu thụ năng lượng. Đây là một trong những đổi mới quan trọng nhất được đóng góp bởi Nikola Tesla (1856-1943) vì nó cho phép tạo và truyền năng lượng hiệu quả và đơn giản hơn.

Việc tăng giá trị năng lượng của hệ thống truyền tải điện đòi hỏi phải tăng số lượng đường truyền (dây dẫn), do đó thêm vào tổng chi phí.

Giả sử chúng ta muốn có thêm 3 lần năng lượng được truyền trong hệ thống. Sơ đồ dưới đây cho thấy ba hệ thống một pha (ba máy phát cách ly với nhau). Hệ thống này yêu cầu sáu đường giữa máy phát điện và người tiêu dùng, với mỗi dây dẫn mang tổng giá trị hiện tại.

Ba hệ thống đơn pha. (Hình ảnh lịch sự của tác giả.)

Tổng giá trị công suất ba được truyền chỉ với ba hoặc bốn dòng, tùy thuộc vào việc hệ thống ba pha được kết nối có hoặc không có đường trung tính. Đường trung tính mang dòng điện, là kết quả của hệ thống ba pha không cân bằng, nghĩa là sự khác biệt của giá trị hiện tại giữa các pha. Dòng điện qua đường trung tính thường thấp (thấp hơn giá trị hiện tại của đường) và mặt cắt ngang của đường trung tính có thể mỏng hơn.

Trong khi sơ đồ trên cho thấy một trường hợp gồm ba hệ thống một pha trong đó cần có sáu dòng để mang công suất, thì sơ đồ dưới đây minh họa hệ thống ba pha trong đó chỉ cần ba dòng cho cùng một công suất.

Một hệ thống ba pha duy nhất. (Hình ảnh lịch sự của tác giả.)

Các đầu của nguồn điện áp (và tải ở phía bên kia) được kết nối trong một điểm chung, được gọi là điểm trung tính hoặc điểm sao.