Trojfázový systém. Fázové a sieťové napätie

Medzi dvojfázovými vodičmi sa niekedy označuje ako medzifázové alebo medzifázové. Fáza je napätie medzi neutrálnym vodičom a jedným z fáz. Za normálnych prevádzkových podmienok sú lineárne napätia rovnaké a presahujú 1,73-násobok fázového napätia.

Prevádzkové napätie trojfázového obvodu

Trojfázové obvody majú niekoľko výhod v porovnaní s viacfázovými a jednofázovými obvodmi, ktoré sa dajú použiť na ľahké získanie rotačného kruhového magnetického poľa, ktoré zabezpečuje prevádzku. indukčné motory, napätie trojfázový obvod  odhad pre svoje sieťové napätie, pre trate vychádzajúce z rozvodní je nastavený na 380 V, čo zodpovedá fázovému napätiu 220 V. Na označenie menovitého napätia trojfázovej štvorvodičovej siete sa používajú obe hodnoty - 380/220 V, pričom sa zdôrazňuje, že nielen trojfázové zariadenia určené pre menovité napätie 380 V, ale aj jednofázové zariadenia pre 220 V.

Fáza je súčasťou viacfázového systému, ktorý má rovnakú prúdovú charakteristiku. Bez ohľadu na spôsob pripojenia fáz sú na prúdovej hodnote napätia trojfázového obvodu tri rovnaké. Vo fáze sú navzájom posunuté o uhol 2π / 3. Popri troch sieťových napätiach má štvorvodičový obvod aj tri fázy.

Menovité napätie

Najbežnejšie meniče napätia striedavý prúd  sú 220, 127 a 380 V. Napätia 220 a 380 V sa najčastejšie používajú na napájanie priemyselných zariadení a 127 a 220 V - pre domácnosť. Všetky (127, 220 a 380 V) sa považujú za menovité napätia trojfázová sieť, Ich prítomnosť v štvorvodičovej sieti umožňuje pripojenie jednofázových prijímačov s menovitým výkonom 220 a 127 V alebo 380 a 220 V.

Rozdiely v systémoch distribúcie energie

Trojfázový trojfázový trojfázový systém 380/220 V s uzemneným nulovým vodičom je najbežnejší, ale existujú aj iné spôsoby distribúcie elektriny. Napríklad v mnohých lokalitách možno nájsť trojfázový systém s neuzemneným izolovaným neutrálnym napätím a lineárnym napätím 220 V.

V tomto prípade sa nevyžaduje nulovací vodič a pravdepodobnosť porážky úraz elektrickým prúdom pri porušení izolácie klesá v dôsledku neuzemnenej neutrálnosti. Trojfázové prijímače sú pripojené na trojfázové vodiče a jednofázové sieťové napätie  medzi akýmkoľvek párom fázových vodičov.

Jednou z variantov viacfázových elektrických obvodov je trojfázový obvod. Pri viacfázových elektrických obvodoch pôsobia sínusové elektromotorické sily na rovnakej frekvencii. Líšia sa vo fáze a sú vytvorené zo spoločného zdroja energie. V trojfázových obvodoch sú dôležitými parametrami fázové a sieťové napätie, rozlíšené podľa ich elektrických charakteristík.

Čo je to fáza

Každá časť viacfázového systému, ktorý má rovnakú prúdovú charakteristiku, sa nazýva fáza. Preto má definícia fázy v elektrotechnike dvojaký význam. Po prvé, ako množstvo, ktoré sa sínusovo mení a po druhé ako samostatná časť systému viacfázových elektrických obvodov. Počet fáz určuje názov obvodov: dvojfázový, šesťfázový, atď.

Najbežnejšie obvody v modernej energii sú trojfázové. Majú niekoľko výhod oproti iným typom obvodov, jednofázových aj viacfázových. Sú úspornejšie pri výrobe a prenose elektriny. Trojfázové napätie vzniká v dôsledku otáčania magnetu vo vnútri cievky. S jeho pomocou sa jednoducho vytvorí rotujúci kruh, ktorý zabezpečuje prevádzku asynchrónnych motorov. Tento jav je známy ako emf alebo iný, elektromotorická sila  indukcie.

Rotujúci magnet sa nazýva rotor a cievky umiestnené okolo neho vytvárajú stator. Napätie striedavého prúdu sa získa konvertovaním jednosmerného napätia, keď priamka má sínusovú konfiguráciu s rôznymi kladnými a zápornými hodnotami.

K zmene magnetického toku dochádza v dôsledku otáčania rotora, čo vedie k vytváraniu striedavého napätia. V statore sú tri cievky, z ktorých každý má vlastný samostatný elektrický obvod. Každá cievka je voči sebe posunutá o 120 stupňov po obvode. Pri pôsobení rotujúceho magnetu vytvárajú všetky cievky rovnaké striedavé napätie medzi fázami v trojfázovej sieti.

Trojfázové obvody umožňujú získať dve prevádzkové napätia na jednej inštalácii - fázovej a lineárnej.

Fázové a sieťové napätie v trojfázových obvodoch

Fázové napätie - nastáva medzi začiatkom a koncom akejkoľvek fázy. Inak je definovaný ako napätie medzi jedným z fázových vodičov a neutrálnym vodičom.

Lineárne - definované ako medzifázové alebo medzifázové - vyskytujúce sa medzi dvoma vodičmi alebo rovnakými svorkami rôznych fáz.

Vzhľadom na fázové a lineárne napätie a prúdy treba poznamenať, že indikátor fázového napätia je približne 58% lineárnych parametrov. Za normálnych prevádzkových podmienok sú teda lineárne indikátory rovnaké a presahujú fázové indikátory o 1,73 krát. To znamená, že ak je lineárne napätie 380, môže sa pomocou tohto koeficientu určiť fázové napätie.

V trojfázovej sieti sa napätie zvyčajne odhaduje z údajov sieťového napätia. Pre trojfázové vedenia, ktoré vychádzajú z rozvodne, je nastavené lineárne napätie 380 voltov. To zodpovedá fázovému napätiu 220 voltov. V trojfázových štvorvodičových sieťach je menovité napätie indikované označením oboch veličín - 380/220 V. To znamená, že na takúto sieť je pripojených 380 voltových aj jednofázových zariadení - 220 voltov.

Najrozšírenejší trojfázový systém 380/220 voltov s uzemneným neutrálnym vodičom. Jednofázové 220 voltové spotrebiče sú pripojené na sieťové napätie medzi ľubovoľným párom fázových vodičov. Trojfázové zariadenia sú pripojené na tri rôzne fázové vodiče. V druhom prípade sa nevyžaduje použitie neutrálneho vodiča, pričom sa zvyšuje riziko úrazu elektrickým prúdom pri rozbití izolácie.

Napätie v sieťovom napätí voči fázovému napätiu

Pred zvážením praktického významu týchto parametrov je potrebné presne vedieť, ako sa líšia lineárne a fázové napätia. Určité medzifázové napätie v trojfázovom obvode môže nastať buď medzi dvoma fázami, alebo medzi jednou fázou a neutrálnym vodičom. Takáto interakcia je možná v dôsledku použitia štvorvodičového trojfázového obvodu v obvode. Jeho hlavné charakteristiky sú napätie a frekvencia.

Predpokladá sa, že napätie vznikajúce medzi dvomi fázovými vodičmi je lineárne a fázové napätie sa objavuje medzi fázou a nulou. Sieťové napätie sa používa na výpočet prúdov a ďalších parametrov trojfázového obvodu. K takýmto systémom je možné pripojiť nielen trojfázové kontakty, ale aj jednofázové, napríklad rôzne domáce spotrebiče, Menovitá hodnota sieťového napätia je 380 V. Niekedy sa mení pod vplyvom rôznych faktorov vyskytujúcich sa v lokálnej sieti. Takže všetky hlavné rozdiely medzi týmito dvoma typmi napätia spočívajú v spôsoboch pripojenia vinutí.

Najrozšírenejšie lineárne napätie v dôsledku bezpečného používania a pohodlnej distribúcie sietí. Na jeho meranie stačí multimeter, zatiaľ čo stanovenie charakteristík fázového napätia vyžaduje použitie voltmetrov, prúdových snímačov a iných špeciálnych zariadení.

Riadenie a zarovnanie tohto parametra sa vykonáva pomocou. Toto zariadenie udržiava tento indikátor na štandardnej úrovni, vrátane normalizácie a zvýšeného napätia.

Použitie elektrického a fázového napätia

Klasický príklad použitia lineárneho a fázového napätia sa považuje za pripojenie použité pri spúšťaní trojfázového generátora. Jeho konštrukcia zahŕňa primárne a sekundárne vinutia, ktoré môžu byť spojené hviezdou alebo trojuholníkom.

Schéma „trojuholníka“ zahŕňa spojenie konca prvej fázy so začiatkom druhej fázy. Okrem toho je každý fázový vodič pripojený k lineárnym vodičom zdroja prúdu. V dôsledku toho sa prúdy vyrovnávajú a fázové napätie sa stáva lineárnym. Elektromotory a transformátory sú pripojené rovnakým spôsobom.

Ďalšou možnosťou je schéma hviezd. V tomto prípade je štart všetkých vinutí pripojený k rovnakej sieti s prepojkami. Takže vinutia budú prijímať prúd s vlastnosťami tejto siete a medzifázové napätie bude spolupôsobiť so všetkými aktívnymi kontaktmi.

V tomto stručnom článku, bez toho, aby sme sa dostali do histórie AC sietí, preskúmame vzťah medzi fázovým napätím a napätím. Budeme odpovedať na otázky o tom, aké fázové napätie je a aké napätie linky je, ako sa navzájom spájajú a prečo sú tieto vzťahy presne také.

Nie je tajomstvom pre nikoho, kto dodá spotrebiteľom elektrinu z elektrární vedenia vysokého napätia  elektrické vedenia s frekvenciou 50 Hz. na trafostanice  vysoké sínusové napätie klesá a je distribuované spotrebiteľom na 220 alebo 380 voltoch. Niekde je to jednofázová sieť, niekde trojfázová, ale pochopme.

Efektívna hodnota a špičková hodnota napätia

V prvom rade si všimneme, že keď hovoria 220 alebo 380 voltov, znamenajú efektívne hodnoty napätia, na použitie matematického jazyka - rMS, Čo to znamená?

To znamená, že v skutočnosti amplitúda Um (maximálneho) sínusového napätia, fázy Umf alebo lineárneho Uml je vždy väčšia ako táto účinná hodnota. Pre sínusové napätie je jeho amplitúda väčšia ako efektívna hodnota koreňom 2-krát, to znamená 1,414-krát.

Takže pre fázové napätie 220 voltov je amplitúda 310 voltov a pre lineárne napätie 380 voltov je amplitúda 537 voltov. A ak si myslíme, že napätie v sieti nie je nikdy stabilné, potom tieto hodnoty môžu byť nižšie aj vyššie. Táto okolnosť by sa mala vždy zohľadniť napríklad pri výbere kondenzátorov pre trojfázový asynchrónny elektromotor.

Fázové sieťové napätie

Vinutia generátora sú spojené podľa schémy „hviezda“ a sú spojené koncami X, Y a Z v jednom bode (v strede hviezdy), ktorý sa nazýva neutrálny alebo nulový bod generátora. Toto je štvorvodičový trojfázový obvod, Vodiče L1, L2 a L3 sú pripojené na svorky A, B a C na vinutie a neutrálny vodič N je pripojený k nulovému bodu.

Napätia medzi terminálom A a nulovým bodom, B a nulovým bodom, C a nulovým bodom sa nazývajú fázové napätia, označujú sa ako Ua, Ub a Uc, a keďže sieť je symetrická, môžete jednoducho zapísať fázové napätie Uf.

V trojfázových sieťach striedavého prúdu vo väčšine krajín je štandardné fázové napätie približne 220 voltov - napätie medzi fázovým vodičom a neutrálnym bodom, ktorý je zvyčajne uzemnený, a jeho potenciál sa považuje za nulový, preto sa nazýva aj nulový bod.

Trojfázová sieťová sieť

Napätia medzi svorkou A a svorkou B, medzi svorkou B a svorkou C, medzi svorkou C a svorkou A, sa nazývajú sieťové napätia, to znamená napätie medzi lineárnymi vodičmi trojfázovej siete. Predstavujú Uab, Ubc, Uca, alebo môžete jednoducho písať Ul.

Štandardné napätie vo väčšine krajín je približne 380 voltov. V tomto prípade je ľahké si všimnúť, že 380 je viac ako 220 1,727 krát, a pri zanedbávaní strát je zrejmé, že toto je druhá odmocnina 3, to znamená 1,732. Samozrejme, napätie v sieti po celý čas v jednom smere alebo v inom sa mení v závislosti od aktuálnej záťaže siete, ale vzťah medzi napätím linky a fázovým napätím je práve to.

V elektrotechnike sa často používa metóda vektorového obrazu. Metóda je založená na pozícii, že keď sa určitý vektor U otáča okolo pôvodu s konštantnou uhlovou rýchlosťou ω, jeho projekcia na osi Y je úmerná sínusovému ωt, to znamená sínusu uhla ω medzi vektorom U a osou X, ktorá je určená v každom okamihu.

Graf projekcie verzus čas je sínusoid. A ak amplitúda napätia je dĺžka vektora U, potom projekcia, ktorá sa mení s časom, je aktuálna hodnota napätia a sínusová U (ωt) odráža dynamiku napätia.

Takže, ak teraz nakreslíte vektorový diagram trojfázové napätiepotom sa ukáže, že medzi vektormi týchto troch fáz sú rovnaké uhly 120 °, a ak sú dĺžky vektorov účinné hodnoty fázových napätí Uf, potom na zistenie lineárnych napätí Ul je potrebné vypočítať rozdiel akéhokoľvek páru vektorov dvoch fázových napätí. Napríklad Ua - Ub.

Po vykonaní konštrukcie metódy paralelogramu uvidíme, že vektor je Ul = Ua + (-Ub) a ako výsledok Ul = 1,732Uf. Ukazuje sa teda, že ak sú štandardné fázové napätia rovné 220 voltom, potom zodpovedajúce lineárne napätie bude rovné 380 voltom.

V súčasnosti takzvaný trojfázový systém striedavého prúdu, vyvinutý a vyvinutý v roku 1888 ruským elektrotechnikom Dolivo-Dobrovolským, získal najširšiu distribúciu po celom svete. Bol prvým, kto postavil a postavil trojfázový generátor, trojfázový asynchrónny elektromotor  a trojfázové elektrické vedenie. Tento systém poskytuje najpriaznivejšie podmienky pre prenos elektrickej energie cez drôty a umožňuje jednoduché zostavenie zariadenia a pohodlné ovládanie elektromotorov.

Trojfázový systém elektrických obvodov je systém pozostávajúci z troch okruhov, v ktorých striedavé elektromotorické sily toho istého kmitočtu pôsobia navzájom posunuté o 1/3 periódy (j = 120 °). Každý okruh takého systému sa nazýva fáza a systém troch fázovo posunutých striedavých prúdov v týchto obvodoch sa nazýva trojfázový prúd.

V prípade rovnomerného zaťaženia všetkých troch fáz je prúd v nulovom vodiči nulový a nemôže byť použitý. Pri nevyváženom zaťažení prúd v neutrálnom vodiči nie je nulový, ale oveľa slabší ako prúd v lineárnych vodičoch. Preto môže byť neutrálny vodič tenší ako fáza.

vinutia trojfázový generátor  môže byť pripojený trojuholníkom. Koniec každého vinutia je spojený so začiatkom ďalšieho vinutia tak, že tvoria uzavretý trojuholník a lineárne vodiče sú pripojené k vrcholom.

Príjem trojfázového prúdu.   Viacfázový systém je systém striedavého prúdu pozostávajúci z niekoľkých okruhov, v ktorých je emf. zdroje energie majú rovnakú frekvenciu, ale sú fázovo posunuté. Jednofázový obvod v takomto systéme sa nazýva fáza. Každý emf môže konať vo svojom vlastnom reťazci a nesmie byť pripojený k iným emf. V tomto prípade sa elektrický systém nazýva odpojený. Pripojené viacfázové systémy, v ktorých sú jednotlivé fázy elektricky prepojené, sa v praxi rozšírili.

V porovnaní s jednofázovým viacfázovým prúdom má niekoľko výhod. Na prenos rovnakého výkonu je potrebný menší prierez. Pri prevádzke motorov a AC zariadení sa používa rotujúce magnetické pole tvorené pevnými cievkami alebo vinutiami.

Obr. 1

Zo všetkých systémov viacfázového prúdu sa v praxi rozšíril trojfázový prúd. Trojfázový prúd môže byť vysvetlený nasledovne. Ak v rovnomernom magnetickom poli (obr. 1) umiestnite tri závity umiestnené pod uhlom 120 °   a otáčajú ich konštantnou uhlovou rýchlosťou, v cievkach bude indukovaná emf, ktorá bude tiež posunutá vo fáze 120 °  , V priemysle, aby sa získal trojfázový prúd na statore alternátora, sú vytvorené tri vinutia, posunuté o jeden voči druhému vinutím. 120 °  , Takéto vinutia sa nazývajú generátorové fázy.

Obr. 2

Hviezdne spojenia.   Spojením fázových vinutí generátora alebo spotrebiča tak, že konce vinutí sú uzavreté do jedného spoločného bodu a spojením začiatkov vinutí s vodičmi vedenia, získame spojenie nazývané hviezda (obr. 2). Vidíme teda, že pri vytváraní troch jednofázových systémov AC trojfázový systémnamiesto šiestich vodičov sú potrebné iba štyri. Spojenie hviezd je zvyčajne označené symbolom Y   , Body, na ktorých sú pripojené konce fázových vinutí, sa nazývajú nulové a vodič, ktorý ich spája, je nulový alebo neutrálny. Tri drôty spájajúce voľné konce fáz generátora s koncami fáz spotrebiča sa nazývajú lineárne.

S rovnomerne zaťaženým trojfázovým symetrickým systémom nie je potrebný nulový vodič; Všetok výkon môže byť prenášaný cez tri vodiče. Keď je však zapnutý elektrického obvodu  jednofázové spotrebiče nemôžu dosiahnuť rovnomerné zaťaženie fáz. Preto je v takýchto prípadoch potrebný neutrálny drôt, hoci jeho prierez sa rovná polovici prierezu lineárneho drôtu.

Obr. 3

   S takýmto spojením je koniec prvej fázy spojený so začiatkom druhej, s koncom druhej fázy - so začiatkom tretej a s koncom tretej - so začiatkom prvej fázy a vodiče vedenia sú spojené so spojovacími bodmi fáz (obr. 3). Spojenie trojuholníkom podmienečne podpísať Δ .

Pri pripojení trojuholníkom tvoria fázy generátora uzavretú slučku s malým odporom. S nesprávnym zapojením vinutí EMF môže zdvojnásobiť. S malým odporovým obvodom je možné nastaviť režim v blízkosti skratu.

Pri pripojení trojuholníkom každé fázové vinutie vytvára lineárne napätie. Fázové napätie je v tomto prípade lineárne. Spojovací trojuholník sa používa pre osvetlenie a výkon.

V trojfázových motoroch je zvyčajne vyvedených všetkých šesť koncov troch vinutí, ktoré môžu byť v prípade potreby spojené s hviezdou alebo trojuholníkom.