Phân phối điện ba pha cho hệ thống sưởi lớn
Việc lắp đặt hệ thống sưởi công nghiệp với nhiều bộ sưởi hộp mực có đường kính-lớn được hưởng lợi từ việc phân phối điện ba-pha giúp cân bằng tải điện và giảm chi phí cơ sở hạ tầng. Thiết kế phù hợp của các hệ thống này đòi hỏi phải hiểu mối quan hệ pha và chiến lược cân bằng.
Nguồn điện ba{0}}pha cung cấp ba dạng sóng điện áp lệch 120 độ điện. Cấu hình này cho phép phân phối điện với ít vật liệu dẫn điện hơn so với các hệ thống một pha-tương đương và tạo ra từ trường quay hữu ích cho động cơ. Đối với tải sưởi bằng điện trở, ưu điểm chính xuất hiện ở việc cân bằng tải giữa các pha điện lưới, giảm thiểu sự mất cân bằng dòng điện và điện áp trung tính.
Các cấu hình phổ biến bao gồm kết nối wye (sao) và delta. Trong cách sắp xếp kiểu wye, ba phần tử gia nhiệt kết nối giữa mỗi pha và một điểm trung tính chung. Điện áp pha-đến-trung tính bằng điện áp đường dây chia cho điện áp đường dây √3-so 415V cung cấp điện áp 240V đến trung tính, phù hợp với định mức của bộ sưởi tiêu chuẩn. Kết nối Delta liên kết trực tiếp các máy sưởi giữa các pha, nhìn thấy điện áp đường dây đầy đủ.
Cân bằng yêu cầu tải bằng nhau giữa các giai đoạn. Đối với các hệ thống có số lượng bộ gia nhiệt chia hết cho ba, việc phân bổ bằng nhau sẽ đạt được sự cân bằng tự nhiên. Với các đại lượng khác, một số pha mang nhiều tải hơn các pha khác, tạo ra sự thay đổi điện áp pha và dòng điện trung tính. Thiết kế hệ thống điều khiển phải đáp ứng được những sự mất cân bằng này hoặc cung cấp khả năng tách pha để duy trì sự cân bằng theo chu kỳ của các vùng.
Tính toán công suất cho hệ thống sưởi ba pha- tuân theo các công thức cụ thể. Tổng công suất bằng √3 × điện áp đường dây × dòng điện × hệ số công suất. Đối với máy sưởi điện trở, hệ số công suất là đơn vị (1.0), đơn giản hóa thành √3 × V × I. Ngoài ra, hãy tính tổng công suất của máy sưởi riêng lẻ trên tất cả các pha, tính toán xem máy sưởi nhìn thấy đường dây-với-đường dây hay đường dây-đến{10}}điện áp trung tính.
Chiến lược điều khiển cho hệ thống ba{0}}pha bao gồm điều khiển góc-pha, bắn liên tục và chuyển đổi trạng thái{2}}rắn. Điều khiển góc pha{4}}thay đổi điểm dẫn trong mỗi chu kỳ điện áp, mang lại khả năng điều chế công suất mượt mà nhưng tạo ra hiện tượng méo sóng hài. Việc bắn liên tục áp dụng các chu kỳ hoàn chỉnh theo các kiểu thay đổi, làm giảm sóng hài nhưng có khả năng tạo ra hiện tượng nhấp nháy. Công tắc tơ ở trạng thái rắn-bật hoặc tắt hoàn toàn, cung cấp khả năng điều khiển đơn giản nhưng có quy định thô.
Yêu cầu bảo vệ khác với các hệ thống một pha. Rơle giám sát ba pha-phát hiện các tình trạng mất pha, đảo pha và mất cân bằng có thể làm hỏng bộ sưởi hoặc tạo ra các mối nguy hiểm về an toàn. Bảo vệ sự cố chạm đất phải đáp ứng được dòng rò cao hơn điển hình của các hệ thống sưởi lớn có điện dung phân tán.
Đối với bộ gia nhiệt hộp mực có đường kính-lớn, việc phân phối ba pha- tỏ ra đặc biệt thuận lợi. Công suất riêng lẻ đáng kể-2-5kW trên mỗi lò sưởi-có nghĩa là ngay cả số lượng khiêm tốn cũng tạo ra tổng tải đáng kể. Nguồn cung cấp ba pha cho phép các tổ hợp này không có dòng điện quá mức trên các dây dẫn hoặc pha riêng lẻ. Cách tiếp cận này cũng tạo điều kiện thuận lợi cho việc kiểm soát vùng, với mỗi giai đoạn có khả năng phục vụ các vùng nhiệt độ hoặc bộ phận máy móc khác nhau.
Tiêu chuẩn điện áp quốc tế khiến việc thiết kế ba pha trở nên phức tạp. Các hệ thống ở Bắc Mỹ thường cung cấp 480V/277Y hoặc 208V/120Y. Tiêu chuẩn Châu Âu ưu tiên 400V/230Y. Việc lắp đặt ở Châu Á có thể sử dụng nguồn điện 380V hoặc 220V. Thiết bị được thiết kế cho thị trường toàn cầu phải phù hợp với những biến thể này hoặc chỉ định những biến thể theo khu vực.
Các cơ sở công nghiệp khác nhau yêu cầu kỹ thuật điện tùy chỉnh để tối ưu hóa việc phân phối, cân bằng, bảo vệ và kiểm soát ba pha đối với các tải sưởi ấm cụ thể và cơ sở hạ tầng điện cục bộ.
