Động cơ ba pha thường không cần điểm trung tính. Lý do cốt lõi là phương pháp đấu dây và đặc tính đối xứng của nguồn điện xoay chiều ba pha kết hợp với nhau, do đó điểm trung tính không có dòng điện thực tế chạy qua trong quá trình vận hành bình thường, do đó không cần phải dẫn ra ngoài.
Để hiểu được điều này, cần phải phân tích nó từ ba khía cạnh: nguyên lý cơ bản của điện ba pha, phương pháp kết nối cuộn dây động cơ và vai trò của điểm trung tính.
1、 Điều kiện tiên quyết: Đặc tính đối xứng của nguồn điện xoay chiều ba pha
Nguồn điện xoay chiều ba pha công nghiệp là nguồn điện ba pha đối xứng đáp ứng ba điều kiện chính:
Tần số điện áp (hoặc dòng điện) của ba pha là như nhau;
Biên độ bằng nhau (độ lớn điện áp/dòng điện);
Độ lệch pha là 120° (tức là pha A dẫn trước pha B 120°, pha B dẫn trước pha C 120° và pha C dẫn trước pha A 120°).
Tính đối xứng này đưa ra một kết luận quan trọng: dưới tải đối xứng, tổng vectơ của dòng điện ba pha bằng không.
Có thể biểu thị bằng toán học (lấy dòng điện làm ví dụ): i_A+i_B+i_C=0 (khi cộng các vectơ lại, ba vectơ có biên độ bằng nhau với hiệu số 120 ° sẽ triệt tiêu hoàn toàn lẫn nhau)
2、 Lõi: Hai phương pháp kết nối cuộn dây cho động cơ ba pha
Có hai phương pháp kết nối tiêu chuẩn cho cuộn dây stato của động cơ ba pha: kết nối hình sao (hình chữ Y) và kết nối hình tam giác (hình △).
Trong cả hai trường hợp, điểm trung tính hoặc không tồn tại hoặc không có dòng điện, do đó không cần phải dẫn nó ra ngoài.
1. Kết nối tam giác (loại △): Không có điểm trung tính nào cả
Kết nối tam giác là quá trình kết nối tuần tự các đầu của ba cuộn dây để tạo thành một mạch “tam giác” kín, với các nguồn điện được kết nối với ba điểm kết nối (A, B, C).
Về mặt cấu trúc, ba cuộn dây được kết nối đầu này đến đầu kia mà không có điểm kết nối chung và không có “điểm trung tính” nên không cần phải dẫn chúng ra ngoài.
Đường dẫn dòng điện: Dòng điện ba pha chạy qua các cuộn dây tam giác kín, mỗi cuộn dây đi qua “√ một phần ba dòng điện lưới”, hoàn toàn dựa vào đặc tính đối xứng của ba pha để tạo thành mạch mà không cần điểm trung tính.
2. Kết nối hình sao (hình chữ Y): Điểm trung tính không có dòng điện nên không cần phải dẫn ra ngoài
Kết nối hình sao là quá trình kết nối các đầu của ba cuộn dây (thường được dán nhãn X, Y, Z) với nhau để tạo thành một điểm kết nối chung – “điểm trung tính (N)”;
Kết nối ba đầu cực (A, B, C) với nguồn điện ba pha.
Mặc dù có điểm trung tính trong kết nối hình chữ Y, nhưng dưới tải đối xứng (động cơ hoạt động bình thường), không có dòng điện nào chạy qua điểm trung tính do tổng bằng không của các vectơ dòng điện ba pha (i_A+i_B+i_C=0).
Tại thời điểm này, điểm trung tính tương đương với trạng thái “nhàn rỗi” và không có tác dụng thực tế nào sau khi được đưa vào (chẳng hạn như không cung cấp điện áp một pha hoặc dòng điện chạy qua).
Do đó, cuộn dây hình chữ Y của động cơ ba pha thường không dẫn ra điểm trung tính, chỉ giữ lại ba đầu dây pha (A, B, C).
3、 So sánh: Tại sao hệ thống phân phối ba pha lại cần có điểm trung tính?
Nhiều người có thể thắc mắc: “Tại sao động cơ không cần máy biến áp phân phối có kết nối hình chữ Y ở phía thứ cấp và điểm trung tính (tạo thành hệ thống ba pha bốn dây)?
Sự khác biệt chính nằm ở tính “đặc thù” và tính “đa dạng” của tải trọng:
Động cơ ba pha là tải ba pha đối xứng đơn: trong quá trình hoạt động bình thường, dòng điện ba pha luôn đối xứng và không có dòng điện ở điểm trung tính nên không cần phải kéo ra;
Hệ thống phân phối điện áp thấp (như điện dân dụng/thương mại) là nhiều tải hỗn hợp: ngoài động cơ ba pha, còn có một số lượng lớn tải một pha (như đèn, ổ cắm, chỉ sử dụng một pha và dây trung tính).
Công suất tiêu thụ của các tải một pha này thay đổi bất cứ lúc nào, điều này có thể gây ra sự bất đối xứng dòng điện ba pha (i_A+i_B+i_C ≠ 0) và tại thời điểm này, điểm trung tính sẽ tạo ra dòng điện (i_N ≠ 0).
Chức năng cốt lõi của việc đưa điểm trung tính (đường trung tính) vào là cân bằng tải không đối xứng, đảm bảo điện áp ổn định của mỗi pha và cung cấp mạch cho tải một pha.




