Dobijanje i određivanje trofazne struje. Trofazna struja

Trofazni sistem napajanja - poseban slučaj višefazni sistemi električnih krugova naizmjenične struje, u kojima djeluju sinusoidni EMF-i iste frekvencije stvoreni zajedničkim izvorom, pomaknuti jedan u odnosu na drugi u vremenu za određeni fazni ugao. U trofaznom sistemu ovaj ugao je 2π/3 (120°).

Višežilni (šestožični) trofazni sistem naizmjenična struja izumeo Nikola Tesla. Značajan doprinos razvoju trofaznih sistema dao je M. O. Dolivo-Dobrovolsky, koji je prvi predložio tro- i četvorožične prenosne sisteme naizmenične struje, identifikovao niz prednosti trofaznih sistema niske provodljivosti u odnosu na druge sistema, te proveo niz eksperimenata sa asinhronim elektromotorom.

Enciklopedijski YouTube

1 / 5

Svaki od operativnih EMF-a je u svojoj fazi periodičnog procesa, pa se često naziva jednostavno "faza". Takođe se nazivaju "faze" provodnici - nosioci ovih EMF-a. U trofaznim sistemima, ugao smicanja je 120 stepeni. Fazni provodnici su u Ruskoj Federaciji označeni latiničnim slovima L s digitalnim indeksom 1...3, ili A, B i C.

Uobičajene oznake za fazne žice:

Rusija, EC (iznad 1000 V)	Rusija, EU (ispod 1000 V)	Njemačka	Danska
A	L1	L1	R
B	L2	L2	S
C	L3	L3	T

Prednosti

Ekonomičan.
- Isplativ prijenos električne energije na velike udaljenosti.
- Manja potrošnja materijala 3-faznih transformatora.
- Manja potrošnja materijala strujni kablovi, budući da se sa istom potrošnjom struje smanjuju struje u fazama (u odnosu na jednofazna kola).
Balans sistema. Ovo svojstvo je jedno od najvažnijih, jer u neuravnoteženom sistemu dolazi do neravnomjernog mehaničkog opterećenja na instalaciji za proizvodnju energije, što značajno smanjuje njen vijek trajanja.
Mogućnost lakog dobijanja kružne rotacije magnetsko polje, neophodan za rad elektromotora i niz drugih električnih uređaja. Motori 3- fazna struja(asinhroni i sinhroni) su jednostavnijeg dizajna od DC motora, jednofaznih ili 2-faznih, i imaju visoke pokazatelje efikasnosti.
Mogućnost dobijanja dva radna napona u jednoj instalaciji - faznog i linearnog, i dva nivoa snage kada su spojeni na zvijezdu ili trougao.
Mogućnost oštrog smanjenja treperenja i stroboskopskog efekta sijalica koje koriste fluorescentne lampe postavljanjem u jednu lampu tri lampe (ili grupe lampi) koje napajaju različite faze.

Zahvaljujući ovim prednostima, trofazni sistemi su najčešći u modernoj proizvodnji električne energije.

Šeme povezivanja za trofazna kola

Star

Trofazni krug s neutralnom žicom naziva se četverožilni krug. Ako nema neutralne žice, trožičnu.

Ako su otpori potrošača Z a , Z b , Z c jednaki jedan drugom, onda se takvo opterećenje naziva simetrično.

Linearne i fazne veličine

Napon između linijske žice i nule (U a, U b, U c) naziva se faza. Napon između dvije linijske žice (U AB, U BC, U CA) naziva se linearno. Za spajanje namotaja sa zvijezdom, kada simetrično opterećenje, odnos između linearnih i faznih struja i napona je važeći:

I L = I F ; U L = 3 × U F (\displaystyle I_(L)=I_(F);\qquad U_(L)=(\sqrt (3))\puta (U_(F)))

Lako je pokazati da je linijski napon fazno pomjeren π / 6 (\displaystyle \pi /6) u vezi prve faze:

U L a b = u F a − u F b = U F [ cos ⁡ (ω t) − cos ⁡ (ω t − 2 π / 3) ] = 2 U F sin ⁡ (− π / 3) sin ⁡ (ω t − π / 3) = 3 U F cos ⁡ (ω t + π − π / 3 − π / 2) (\displaystyle u_(L)^(ab)=u_(F)^(a)-u_(F)^(b )=U_(F)[\cos(\omega t)-\cos(\omega t-2\pi /3)]=2U_(F)\sin(-\pi /3)\sin(\omega t- \pi /3)=(\sqrt (3))U_(F)\cos(\omega t+\pi -\pi /3-\pi /2))

U L = 3 U F cos ⁡ (ω t + π / 6) (\displaystyle u_(L)=(\sqrt (3))U_(F)\cos(\omega t+\pi /6))

Snaga trofazne struje

Za zvjezdasto spajanje namotaja, sa simetričnim opterećenjem, snaga trofazna mreža je jednako:

P = 3 U F I F c o s φ = 3 U L 3 I L c o s φ = 3 U L I L c o s φ (\displaystyle P=3U_(F)I_(F)cos\varphi =3(\frac (U_(L))(\sqrt (3 )))I_(L)cos\varphi =(\sqrt (3))U_(L)I_(L)cos\varphi )

Posljedice pregaranja (prekidanja) neutralne žice u trofaznim mrežama

Sa simetričnim opterećenjem u trofaznom sistemu, napajanje potrošača linearnim naponom moguće je čak iu odsustvu neutralne žice. Međutim, kada se opterećenje napaja faznim naponom, kada opterećenje na fazama nije striktno simetrično, prisustvo neutralne žice je obavezno. Ako se pokvari ili dođe do značajnog povećanja otpora (lošog kontakta), dolazi do takozvane „fazne neravnoteže“, zbog čega priključeno opterećenje, projektovano za fazni napon, može biti pod proizvoljnim naponom u rasponu od nule. do linearnog ( specifično značenje zavisi od distribucije opterećenja po fazama u trenutku prekida neutralne žice). To je često uzrok kvara potrošačke elektronike u stambenim zgradama, što može dovesti do požara. Nizak napon također može uzrokovati kvar opreme.

Problem harmonika, višekratnika terce

Moderna tehnologija je sve više opremljena impulsnim napajanjem. Impulsni izvor bez korektora faktora snage troši struju u uskim impulsima blizu vrha sinusnog vala napona napajanja, u trenutku punjenja ulaznog ispravljačkog kondenzatora. Veliki broj Takvi izvori napajanja u mreži stvaraju povećanu struju trećeg harmonika napona napajanja. Harmonične struje koje su višekratne trećine, umjesto međusobne kompenzacije, matematički se sabiraju u neutralnom vodiču (čak i sa simetričnom raspodjelom opterećenja) i mogu dovesti do njegovog preopterećenja čak i bez prekoračenja dozvoljene potrošnje energije po fazama. Ovaj problem postoji, posebno, u poslovnim zgradama sa velikim brojem kancelarijske opreme koja istovremeno radi. Rješenje problema trećeg harmonika je korištenje korektora faktora snage (pasivnog ili aktivnog) kao dijela proizvedenog kola. pulsni izvori ishrana. Zahtjevi standarda IEC 1000-3-2 nameću ograničenja na harmonijske komponente struje opterećenja uređaja snage 50 W ili više. U Rusiji je broj harmonijskih komponenti struje opterećenja standardiziran GOST R 54149-2010, GOST 32144-2013 (od 1. jula 2014.), OST 45.188-2001.

Trofazni sistem naizmenične struje rasprostranjen je i koristi se širom sveta. Koristeći trofazni sistem obezbjeđujemo optimalni uslovi za prijenos električne energije kroz žice na velike udaljenosti, mogućnost stvaranja električnih motora koji su jednostavni u dizajnu i laki za rukovanje.

Trofazni sistem naizmenične struje

Sistem koji se sastoji od tri kola sa aktivnim elektromotornim silama (EMF) iste frekvencije naziva se. Ovi EMF-ovi su pomjereni jedan u odnosu na drugi u fazi za jednu trećinu. Svaki pojedinačni krug u sistemu naziva se faza. Cijeli sistem od tri naizmjenične struje, pomjerene u fazi, naziva se trofazna struja.

Gotovo svi generatori koji se ugrađuju u elektrane su generatori trofazna struja. Dizajn kombinuje tri u jednoj jedinici. Elektromotorne sile inducirane u njima, kao što je ranije spomenuto, pomaknute su za jednu trećinu perioda jedna u odnosu na drugu.

Kako radi generator?

Generator trofazne struje ima tri odvojene armature smještene na statoru uređaja. Oni su međusobno kompenzirani za 1200. U središtu uređaja rotira se induktor, zajednički za tri armature. Naizmjenična emf iste frekvencije inducira se u svakoj zavojnici. Međutim, trenuci prolaska ovih elektromotorne sile kroz nulu u svakom od ovih namotaja su pomaknuti za 1/3 perioda, budući da induktor prolazi pored svake zavojnice 1/3 vremena kasnije od prethodnog.

Svi namotaji su nezavisni generatori struje i izvori električne energije. Ako spojite žice na krajeve svakog namota, dobit ćete tri nezavisna kruga. U ovom slučaju će biti potrebno šest žica za prijenos cjelokupne električne energije. Međutim, uz druge veze namotaja međusobno, sasvim je moguće proći i sa 3-4 žice, što daje veliku uštedu u žicama.

Priključak - zvijezda

Krajevi svih namotaja spojeni su u jednu tačku generatora, takozvanu nultu tačku. Zatim se vrši povezivanje sa potrošačima pomoću četiri žice: tri su linearne žice koje dolaze od početka namotaja 1, 2, 3, jedna je nulta (neutralna) žica koja dolazi iz nulte tačke generatora. Ovaj sistem se još naziva i četvorožičnim.

Delta veza

U ovom slučaju, kraj prethodnog namotaja povezan je s početkom sljedećeg, formirajući tako trokut. Linearne žice su spojene na vrhove trougla - tačke 1, 2, 3. Ovim spojem one se poklapaju. U poređenju sa zvjezdanom vezom, trougaona veza smanjuje mrežni napon za približno 1,73 puta. Dozvoljeno je samo ako je opterećenje faza isto, inače se može povećati u namotajima, što predstavlja opasnost za generator.

Pojedinačni potrošači (opterećenja), koji se napajaju odvojenim parovima žica, također se mogu spojiti u zvijezdu ili u trokut. Rezultat je situacija slična generatoru: kada su spojeni na trokut, opterećenja su pod linearnim naponom, kada su spojena zvijezdom, napon je 1,73 puta manji.

Federalna agencija za obrazovanje GOU VPO "Ural State Technical University– UPI"

Elektrotehnika: Trofazna električna kola

Tutorial

V.S. Proskuryakov, S.V. Sobolev, N.V. Khrulkova Katedra za elektrotehniku i elektrotehnološke sisteme

Ekaterinburg 2007

1. Osnovni pojmovi i definicije

2. Dobijanje trofaznog EMF sistema.

3. Metode povezivanja faza u trofazno kolo.

4. Naponi trofaznih izvora.

5. Klasifikacija prijemnika u trofaznom kolu.

6. Proračun trofaznog kruga pri povezivanju faza prijemnika sa "zvijezdom"

7. Vrijednost neutralne žice

8. Proračun trofaznog kruga pri povezivanju faza prijemnika s "trokutom"

9. Snaga trofaznog kola

Trofazni električni krugovi.

1. Osnovni pojmovi i definicije

Trofazni krug je kombinacija tri električna kola u kojima

izvor energije.

Svaki pojedinačni krug uključen u trofazni krug obično se naziva faza.

Dakle, pojam "faza" ima dva značenja u elektrotehnici: prvo je argument sinusno promjenjive veličine, drugo je dio višefaznog sistema električnih kola.

Trofazni krug je poseban slučaj višefaznih AC sistema.

Široka upotreba trofazna kola objašnjava se nizom njihovih prednosti u odnosu na jednofazna i druga višefazna kola:

isplativost proizvodnje i prijenosa energije u odnosu na jednofazna kola;

mogućnost relativno jednostavnog dobivanja kružnog rotirajućeg magnetnog polja potrebnog za trofazni asinhroni motor;

mogućnost dobijanja dva radna napona u jednoj instalaciji - fazni i linearni.

Svaka faza trofaznog kola ima standardni naziv:

prva faza – faza “A”; druga faza – faza “B”; treća faza je faza “C”.

Počeci i krajevi svake faze također imaju standardne oznake. Počeci prve, druge i treće faze označeni su A, B, C, redom, a krajevi faza X, Y, Z.

Glavni elementi trofaznog kola su: trofazni generator koji pretvara mehanička energija na električnu; dalekovodi; prijemnici (potrošači), koji mogu biti ili trofazni (na primjer, trofazni asinhroni motori) ili jednofazni (na primjer, žarulje sa žarnom niti).

2. Dobivanje trofaznog EMF sistema.

Trofazni generator istovremeno stvara tri EMF-a, jednake veličine i različite faze za 1200.

Generisanje trofaznog EMF sistema zasniva se na principu elektromagnetne indukcije koja se koristi u trofaznom generatoru. Trofazni generator je sinhrona električna mašina. Najjednostavniji dizajn takav generator je prikazan na sl. 3.1.

Rice. 3.1. Šema uređaja trofaznog generatora

Na statoru 1 generatora nalazi se trofazni namotaj 2. Svaka faza trofazni namotaj Stator je skup nekoliko zavojnica s određenim brojem zavoja koji se nalaze u utorima statora. Na sl. Na slici 3.1, svaka faza je konvencionalno prikazana kao jedan okret. Tri faze namotaja statora generatora rotiraju se u prostoru jedna u odnosu na drugu za 1/3 kruga, tj. magnetne fazne ose su rotirane u prostoru za ugao

2 3 π = 120°. Počeci faza su označeni slovima A, B i C, a krajevi X, Y, Z.

Rotor 3 generatora je trajni elektromagnet, pobuđen jednosmernom strujom namotaja polja 4. Rotor stvara konstantno magnetsko polje čije su linije sile prikazane isprekidanim linijama na slici 3.1. Kada generator radi, ovo magnetsko polje rotira zajedno sa rotorom.

Kada se rotor rotira sa turbinom konstantna brzina dolazi do ukrštanja provodnika namotaja statora sa linijama magnetnog polja. U ovom slučaju, sinusoidni EMF se indukuje u svakoj fazi.

Veličina ovog EMF-a određena je intenzitetom magnetnog polja rotora i brojem zavoja u namotu.

Frekvencija ovog EMF-a određena je brzinom rotora.

Budući da su sve faze namotaja statora iste (imaju isti broj zavoja) i interakciju sa istim magnetnim poljem rotacionog rotora, EMF svih faza ima istu amplitudu E m i frekvenciju ω.

poput magnetnih osa faza u

prostor rotiran

120°, početne faze njihovog EMF-a se razlikuju za ugao

Uzmimo početnu fazu EMF faze A jednakom nuli, odnosno ψ eA = 0

eA = Em sin ω t.

EMF faze B zaostaje za EMF faze A

E m sin(ω t − 120) .

eB = Em sin ω t−

EMF faze C zaostaje za drugim za EMF faze B

E m sin(ω t − 240) .

eS = Em sin ω t−

Efektivna vrijednost EMF-a svih faza je ista:

						E m= E

Može se prikazati trofazni simetrični EMF sistem trigonometrijske funkcije, funkcije kompleksne varijable, grafovi na vremenskim dijagramima, vektori na vektorskim dijagramima.

Analitički prikaz trigonometrijskim funkcijama dat je u (3.1) – (3.3).

U složenom obliku, EMF faza su prikazane njihovim kompleksom efektivne vrednosti:

		− j 120		− j 2400

EA = Ee	E; E.B.		; EC = Ee

Grafovi trenutnih vrijednosti trofaznog simetričnog EMF sistema na vremenskom dijagramu prikazani su na Sl. 3.2. To su tri sinusoida, pomjerene jedna u odnosu na drugu za 1/3 perioda.

Rice. 3.2. Grafovi trenutnih vrijednosti trofaznog simetričnog EMF sistema.

U vektorskom dijagramu, fazni EMF su prikazani vektorima iste dužine, rotirani jedan u odnosu na drugi pod uglom od 120° (slika 3.3a).

Rice. 3.3. Vektorski dijagrami EMF trofaznih simetričnih sistema. (a – direktna sekvenca faza; b – obrnuta fazna sekvenca).

Budući da EMF inducirana u namotajima statora ima iste amplitude i pomaknuta su u fazi jedna u odnosu na drugu za isti ugao od 120°, rezultirajući trofazni EMF sistem je simetričan.

Treba napomenuti da vremenska promena faznog EMF zavisi od smera rotacije rotora generatora u odnosu na trofazni namotaj statora. Kada se rotor rotira u smjeru kazaljke na satu, kao što je prikazano na slici 3.1, rezultirajući simetrični trofazni EMF sistem ima direktnu alternaciju (A – B – C) (slika 3.3a). Kada se rotor okreće u smjeru suprotnom od kazaljke na satu, također se formira simetrični trofazni EMF sistem. Međutim, izmjena faznih EMF-a će se vremenom mijenjati. Ova alternacija se naziva obrnuto (A – C – B) (slika 3.3b).

Izmjenu faznog EMF-a važno je uzeti u obzir pri analizi trofaznih kola i uređaja. Na primjer, slijed faza određuje smjer rotacije trofaznih motora, i tako dalje. Za praktično određivanje faznog slijeda koristimo se specijalnih uređaja– indikatori faza.

Podrazumevano, kada se konstruišu trofazna kola i analiziraju, pretpostavlja se direktna promena faznih EMF-a trofaznog izvora.

Na dijagramima je statorski namotaj generatora prikazan kao što je prikazano na sl. 3.4a koristeći prihvaćene oznake za početak i kraj faza.

U ekvivalentnom dijagramu, trofazni izvor je predstavljen sa tri idealni izvori EMF (slika 3.4b)

Rice. 3.4. Konvencionalna slika namotaja statora generatora.

Uvjetni pozitivni smjer EMF u svakoj fazi uzima se kao smjer od kraja faze prema početku.

3. Metode povezivanja faza u trofazno kolo.

Za izgradnju trofaznog kruga, na svaku fazu trofaznog izvora priključen je poseban prijemnik električne energije ili jedna faza trofaznog prijemnika.

Slika 3.5 Dijagram nepovezanog trofaznog kola.

Ovdje je trofazni izvor predstavljen sa tri idealna emf izvora E&A, E&B, E&C. Tri faze prijemnika su predstavljene kao uslovno idealne

elementi sa ukupnim kompleksnim otporima Z a , Z b , Z c . Svaka faza prijemnika je povezana sa odgovarajućom fazom izvora, kao što je prikazano na sl. 3.5. U ovom slučaju formiraju se tri električna kruga, strukturno ujedinjena jednim trofaznim izvorom, tj. trofazno kolo. U ovom krugu, tri faze su povezane samo strukturno i nemaju električnu vezu jedna s drugom (nisu električno povezane jedna s drugom). Takav krug se naziva nepovezanim trofaznim krugom i praktički se ne koristi.

U praksi su tri faze trofaznog kola međusobno povezane (električno).

Postoji razne načine fazne veze trofaznih izvora i trofaznih potrošača struja. Najčešći su spojevi zvijezda i delta. Istovremeno, način povezivanja faza izvora i faza potrošača u trofaznim sistemima može biti različit. Faze izvora su obično povezane zvijezdom, faze potrošača povezane su zvijezdom ili trouglom.

Kada su faze namotaja generatora (ili transformatora) povezane sa zvijezdom, njihovi krajevi X, Y i Z su povezani u jednu zajedničku tačku N, koja se naziva neutralna tačka (ili neutralna) (slika 3.6). Krajevi faza prijemnika x, y, z su takođe povezani sa jednom tačkom n (neutralna tačka prijemnika). Ova veza se zove zvezda veza.

Rice. 3.6. Šema povezivanja faza izvora i prijemnika u zvijezdu.

Žice A-a, B-b i C-c koje povezuju početak faza generatora i prijemnika nazivaju se linijske žice (linijska žica A, linijska žica B, linijska žica C). Žica N-n zove se spojna tačka N generatora sa tačkom N prijemnika neutralna žica.

Ovdje, kao i ranije, svaka faza predstavlja električni krug u kojem je prijemnik povezan na odgovarajuću fazu izvora preko neutralne žice i jedne od linearnih žica (isprekidana linija na slici 3.6). Međutim, za razliku od nepovezanog trofaznog kola, dalekovod koristi manje žica. Ovo određuje jednu od prednosti trofaznih kola - efikasnost prijenosa energije.

Prilikom povezivanja faza trofaznog napajanja sa trokutom (slika 3.12), kraj X jedne faze je povezan sa početkom B druge faze, kraj Y druge faze je povezan sa početkom C treće faze, kraj treće faze Z je povezan sa početkom prve faze A. Počeci A, B i C faza su povezani pomoću tri žice na tri faze prijemnika, takođe spojene na delta način.

Rice. 3.7. Dijagram povezivanja faza izvora i prijemnika u trokut

I ovdje svaka faza predstavlja električno kolo u kojem je prijemnik spojen na odgovarajuću fazu izvora preko dvije linearne žice (isprekidana linija na sl. 3.7). Međutim, dalekovod koristi još manje žica. To čini prijenos snage još ekonomičnijim

Kod metode povezivanja "trokut", faze prijemnika se imenuju sa dva simbola u skladu sa linearnim žicama na koje je ova faza povezana: faza "ab", faza "bc", faza "ca". Fazni parametri pokazuju

odgovarajući indeksi: Z ab ,Z bc ,Z ca

Trofazni izvor spojen u zvjezdastu vezu stvara dva trofazna naponska sistema različitih veličina. U ovom slučaju se pravi razlika između faznih napona i linearnih napona.

Slika 3.8 prikazuje ekvivalentno kolo trofaznog zvjezdanog izvora povezanog na strujni vod.

Sl.3.8. Ekvivalentno kolo trofaznog izvora

Fazni napon U F - napon između početka i kraja faze ili između linijske žice i neutralnog (U & A, U & B, U & C). Za uslovnu kaznu

pozitivni pravci faznih napona uzimaju pravce od početka do kraja faza.

Linijski napon (U L) - napon između linearnih žica ili između početaka faza (U & AB, U & BC, U & CA). Uslovno pozitivno

pravci linearnih napona uzimaju se od tačaka koje odgovaraju prvom indeksu, do tačaka koje odgovaraju drugom indeksu (tj. od tačaka sa većim potencijalom do tačaka sa nižim) (slika 3.8).

Trenutno najrasprostranjeniji u svijetu trofazni AC sistem.

Trofazni sistem elektronskih kola oni nazivaju sistem koji se sastoji od 3 kola u kojima postoje naizmjenični EMF-i iste frekvencije, pomjereni u fazi jedan u odnosu na drugi za 1/3 perioda (φ = 2π /3). Svako pojedinačno kolo takvog sistema se ukratko naziva njegova faza, a sistem 3 fazno pomerene naizmenične struje u takvim kolima jednostavno se naziva trofazna struja.

Gotovo svi generatori instalirani na našoj elektrane, are generatori trofazne struje. U suštini, svaki takav generator je veza u jednoj elektronskoj mašini od 3 generatora naizmenične struje, projektovanih tako da se emf indukovane u njima pomeraju jedna u odnosu na drugu za jednu trećinu perioda, kao što je prikazano na sl. 1.

Rice. 1. Grafovi EMF inducirane u namotajima armature generatora trofazne struje u funkciji vremena

Kako je sličan generator implementiran lako je razumjeti iz dijagrama na Sl. 2.

Rice. 2. Tri para nezavisnih žica spojenih na tri armature trofaznog strujnog generatora napajaju rasvjetnu mrežu

Na statoru elektronske mašine nalaze se tri nezavisne armature i pomerene za 1/3 kruga (120 o). U središtu elektronske mašine rotira se induktor zajednički za sve armature, prikazan na dijagramu kao trajni magnet.

Naizmjenični EMF iste frekvencije indukuje se u svakoj zavojnici, ali trenuci prolaska ovih EMF-a kroz nulu (ili kroz maksimum) u svakom od zavojnica bit će pomjereni za 1/3 perioda jedan u odnosu na drugi, jer induktor prolazi pored svake zavojnice za 1/3 perioda kasnije od prethodnog.

Bilo koji namotaj trofaznog generatora je nezavisni generator struja i izvor elektronske energije. Povezivanjem žica na krajeve svake od njih, kao što je prikazano na sl. 2, dobili bismo tri nezavisna kola, od kojih bi svaki mogao napajati određene električne prijemnike, na primjer, vakuumske cijevi.

U ovom slučaju, 6 žica bi bilo potrebno da prenesu svu energiju koju apsorbuju električni prijemnici. Moguće je, međutim, spojiti namote trofaznog strujnog generatora jedni s drugima kako biste se snašli s 4 ili čak 3 žice, odnosno značajno uštedjeli ožičenje.

Prva od ovih metoda se zove zvezda veza(Sl. 3).

Rice. 3. Četvorožični sistem ožičenja pri povezivanju trofaznog generatora sa zvijezdom. Opterećenja (grupe vakuumske cijevi I, II, III) napajaju se faznim naponima.

Stezaljke namotaja 1, 2, 3 nazvat ćemo počecima, a terminale 1', 2', 3' - krajevima odgovarajućih faza.

Povezivanje zvijezda se sastoji u tome da krajeve svih namota spojimo u jednu tačku generatora, koja se zove nulta tačka ili neutralna, a generator povežemo sa prijemnicima struje sa 4 žice: 3 tzv. linijske žice, koji dolazi od početka namotaja 1, 2, 3 i neutralna ili neutralna žica, koji dolazi iz nulte tačke generatora. Ovaj sistem ožičenja se zove četvorožični.

Napon između nulte tačke i početka svake faze se naziva fazni naponi, a naponi između početaka namotaja, odnosno tačaka 1 i 2, 2 i 3, 3 i 1, nazivaju se linearnim. Fazni naponi se obično označavaju sa U1, U2, U3 ili opšti pogled U f, i linearni naponi - U12, U23, U31, ili općenito U l.

Između amplituda ili efektivnih vrijednosti faznog i linijskog napona pri povezivanju namota generatora sa zvijezdom postoji odnos U l =√3 U f ≈ 1,73 U f

Tako, na primjer, ako je fazni napon generatora U f = 220 V, onda kada su namoti generatora povezani sa zvijezdom, linearni napon U l je 380 V.

U slučaju ujednačenog opterećenja na sve 3 faze generatora, tj. sa približno sličnim strujama u svakoj od njih, struja u neutralnoj žici je nula. Stoga, u ovom slučaju, možete eliminirati neutralnu žicu i prijeći na još ekonomičniji trožični sistem. Sva opterećenja su povezana između odgovarajućih parova linearnih žica.

Kod asimetričnog opterećenja struja u neutralnoj žici nije nula, ali je, općenito govoreći, slabija od struje u linearnim žicama. Stoga, neutralna žica može biti tanja od linearnih žica.

Kada rade na trofaznu naizmjeničnu struju, nastoje da opterećenje različitih faza bude slično po kapacitetu. Stoga, na primjer, kada se postavlja rasvjetna mreža za ogromnu kuću sa četverožičnim sistemom, neutralna žica i jedna od linearnih žica se ubacuju u svaki stan na način da u prosjeku svaka faza dobije približno ujednačen opterećenje.

Drugi način povezivanja namotaja generatora, koji također omogućava trožilno ožičenje, je trostruka veza prikazana na sl. 4.

Rice. 4. Dijagram povezivanja namotaja trofaznog generatora sa trouglom

Ovdje je kraj svakog namota povezan s početkom sljedećeg, tako da formiraju zatvoreni trokut, a linearne žice su spojene na vrhove ovog trokuta - tačke 1, 2 i 3. U trokutnoj vezi, linijski napon generatora jednak je njegovom faznom naponu: U l = U f.

Na ovaj način, prebacivanje namotaja generatora sa zvijezde na trokut dovodi do smanjenja linijski napon√3 ≈ 1,73 puta. Trokut priključak je također dopušten samo sa sličnim ili skoro sličnim faznim opterećenjima. Inače će struja u zatvorenom krugu namotaja biti vrlo jaka, što je nesigurno za generator.

Kada se koristi trofazna struja, pojedinačni prijemnici (opterećenja), napajani odvojenim parovima žica, mogu se povezati i zvijezdom, odnosno tako da je jedan njihov kraj spojen na zajedničku tačku, a preostala tri slobodna kraja spojeni su na linearne žice mreže, odnosno trougao, odnosno tako da su sva opterećenja povezana jedno po jedno i formiraju zajedničko kolo, na tačke 1, 2, 3 od kojih su linearne žice mreže povezane.

Na sl. Na slici 5 prikazano je zvjezdasto spajanje opterećenja sa trožilnim sistemom ožičenja, a na Sl. 6 - sa četvorožilnim sistemom ožičenja (u ovom slučaju, zajednička tačka svih opterećenja je povezana na neutralnu žicu).

Na sl. Na slici 7 prikazan je dijagram trokutnog povezivanja opterećenja sa trožilnim sistemom ožičenja.

Rice. 5. Zvezdasta veza tereta sa trožilnim sistemom ožičenja

Rice. 6. Zvezdasta veza opterećenja sa četvorožilnim sistemom ožičenja

Rice. 7. Delta veza tereta sa trožilnim sistemom ožičenja

U stvari, fundamentalno je implicirati sljedeće. Prilikom spajanja tereta sa trouglom, svako opterećenje je pod linearnim naponom, a kod spajanja sa zvijezdom - pod naponom, u√3 puta najmanji. Za verziju sistema sa četiri žice to je jasno sa Sl. 6. Ali isto se dešava u slučaju trožilnog sistema (slika 5).

Između svakog para linearnih napona naizmjenično su spojena dva opterećenja, struje u kojima se pomiču u fazi za 2π /3. Napon na svakom opterećenju jednak je odgovarajućem mrežnom naponu podijeljenom sa√3 .

Dakle, pri prebacivanju opterećenja sa zvijezde na trokut, napon na svakom opterećenju, a time i struja u njemu, raste za√3 ≈ 1,73 puta. Ako je, na primjer, linearni napon trožilne mreže bio jednak 380 V, tada će kada je spojen zvijezdom (slika 5) napon na svakom od opterećenja biti jednak 220 V, a kada je povezan preko delta (slika 7) bit će jednaka 380 V.

Škola električara

Prilikom pripreme članka korišteni su podaci iz udžbenika fizike koji je uredio G. S. Landsberg.

Elektrane proizvode trofazna naizmjenična struja. Generator trofazne struje je kao tri generatora naizmjenične struje spojena zajedno, koji rade tako da se jačina struje (i napon) ne mijenja istovremeno, već sa kašnjenjem od 1/3 perioda. Ovo se postiže pomeranjem namotaja generatora za 120° jedan u odnosu na drugi (slika desno).

Svaki dio namotaja generatora se zove faza. Stoga se nazivaju generatori koji imaju namotaj koji se sastoji od tri dijelatrofazni .

Treba napomenuti da pojam " faza"u elektrotehnici ima dva značenja: 1) kao veličina koja, zajedno sa amplitudom, određuje stanje oscilatornog procesa u datom trenutku; 2) u smislu naziva dijela električni krug naizmjenična struja (na primjer, dio namotaja električne mašine).
Neki vizuelni prikaz pojave trofazne struje daje instalacija prikazana na sl. lijevo.
Tri namotaja iz školskog rastavljivog transformatora sa jezgrima postavljena su oko kruga pod uglom od 120° jedan prema drugom. Svaki kalem je povezan sa demo galvanometar. Pravi magnet je pričvršćen za osu u središtu kruga. Ako rotirate magnet, naizmjenična struja se pojavljuje u svakom od tri kruga "zavojnica - galvanometar". Kada se magnet polako rotira, možete primijetiti da je najveća i najmanju vrijednost struje i njihovi smjerovi bit će različiti u svakom trenutku u sva tri kola.

Dakle, trofazna struja predstavlja kombinovano djelovanje tri naizmjenične struje iste frekvencije, ali pomjerene u fazi za 1/3 perioda jedna u odnosu na drugu.
Svaki namotaj generatora može biti povezan sa svojim potrošačem, formirajući nepovezani trofazni sistem. Nema dobiti od takvog povezivanja u odnosu na tri odvojena generatora naizmjenične struje, od prenosa električna energija izvedeno pomoću šest žica (sl. desno).
U praksi su dobijene još dvije metode za povezivanje namotaja trofaznog generatora. Prvi način povezivanja je pozvan zvijezde(sl. lijevo, a), a drugi - trougao(Sl. b).
Kada je povezan zvijezda krajevi (ili počeci) sve tri faze su povezani u jedan zajednički čvor, a žice idu od početaka (ili krajeva) do potrošača. Ove žice se zovu linijske žice. Zajednička tačka, u kojem su krajevi faza generatora (ili potrošača) povezani, naziva se nultu tačku, ili neutralan. Zove se žica koja povezuje nulte tačke generatora i potrošača neutralna žica. Neutralna žica koristi se ako mreža stvara neravnomjerno opterećenje faza. Omogućava vam izjednačavanje napona u fazama potrošača.

Neutralna žica, u pravilu se koristi u rasvjetnim mrežama. Čak i sa istim brojem lampi jednaka snaga u sve tri faze se ne održava ujednačeno opterećenje, budući da se lampe mogu uključivati i gasiti ne istovremeno u svim fazama, mogu pregorjeti i tada će se narušiti ujednačenost opterećenja faza. Stoga se za rasvjetnu mrežu koristi veza zvijezda, koja u nepovezanom trofaznom sistemu ima četiri žice umjesto šest.

Prilikom spajanja u zvijezdu razlikuju se dvije vrste napona: fazni i linearni. Napon između svake linearne i neutralne žice jednak je naponu između terminala odgovarajuće faze generatora i naziva se faza ( U f ), a napon između dvije linijske žice je linijski napon ( U l ).

Budući da je struja u neutralnoj žici sa simetričnim opterećenjem nula, struja u linearnoj žici jednaka je struji u fazi.
Kada je fazno opterećenje neujednačeno, relativno mala struja izjednačavanja prolazi kroz neutralnu žicu. Stoga bi poprečni presjek ove žice trebao biti znatno manji od presjeka linearne žice. To se može provjeriti spajanjem četiri ampermetra na linearne i neutralne žice. Pogodno je koristiti obične terete kao terete. sijalice(slika desno).
Uz isto opterećenje u fazama, struja u neutralnoj žici je nula i nema potrebe za ovom žicom (na primjer, elektromotori stvaraju jednolično opterećenje). U ovom slučaju se izvodi spoj "trokut", koji je serijski spoj između početaka i krajeva zavojnica generatora. U ovom slučaju nema neutralne žice.
Prilikom spajanja namota generatora i potrošača " trougao» fazni i linijski naponi su međusobno jednaki,
one. U L = U F , A linijska struja V √3 puta faznu struju IL = √3 . IF
Compound trougao koristi se i za rasvjetu i za električna opterećenja. Na primjer, u školskoj radionici mašine mogu biti uključene u zvijezdu ili trokut. Izbor jednog ili drugog načina povezivanja određen je veličinom mrežnog napona i nazivni napon prijemnici električne energije.
U principu, moguće je spojiti faze generatora trokutom, ali to se obično ne radi. Činjenica je da za stvaranje zadanog mrežnog napona, svaka faza generatora, kada je povezana trokutastom linijom, mora biti dizajnirana za napon koji je nekoliko puta veći nego u slučaju spoja zvijezda. Veći napon u fazi generatora zahtijeva povećanje broja zavoja i povećanu izolaciju za žica za namotavanje, što povećava veličinu i cijenu mašina. Stoga faze trofazni generatori skoro uvek povezan sa zvezdom. Motori se ponekad pale kao zvijezda u trenutku pokretanja, a zatim se prebacuju na delta.

Električni motori.

Električni motor je električna mašina (elektromehanički pretvarač) u kojoj se električna energija pretvara u mehaničku, uz oslobađanje toplote kao nuspojavu.

Princip rada

Rad bilo koje električne mašine zasniva se na principu elektromagnetne indukcije. Električna mašina sastoji se od statora (fiksni dio) i rotora (armatura u slučaju DC mašine) (pokretni dio), strujni udar(ili takođe trajni magneti) u kojem se stvaraju stacionarna i/ili rotirajuća magnetna polja.

Stator- stacionarni dio elektromotora, najčešće vanjski. Ovisno o vrsti motora, može generirati stacionarno magnetsko polje i sastojati se od trajnih magneta i/ili elektromagneta, ili generirati rotirajuće magnetsko polje (i sastoji se od namotaja napajanih izmjeničnom strujom).

Rotor- pokretni dio elektromotora, najčešće smješten unutar statora.

Rotor se može sastojati od:

§ trajni magneti;

§ namotaji na jezgru (povezani preko četke-kolektora);

§ kratkospojeni namotaj („točak veverice” ili „kavez za veverice”), u kojem struje nastaju pod uticajem obrtnog magnetnog polja statora).

Interakcija magnetnih polja statora i rotora stvara obrtni moment koji pokreće rotor motora. Tako se električna energija dovedena u namotaje motora pretvara u mehaničku (kinetičku) energiju rotacije. Rezultirajuća mehanička energija može se koristiti za pogon mehanizama.

Klasifikacija elektromotora

§ DC motor - Električni motor, napaja se jednosmernom strujom;

§ DC brušeni motori. Sorte:

§ Sa pobudom trajnim magnetima;

§ SA paralelna veza namotaji polja i armature;

§ SA serijska veza namotaji polja i armature;

§ Sa mješovitom vezom namotaja polja i armature;

§ DC motori bez četkica (motori ventilatora) - Elektromotori izrađeni u obliku zatvoreni sistem pomoću senzora položaja rotora (RPS), upravljačkog sistema (koordinatnog pretvarača) i energetskog poluvodičkog pretvarača (invertera).

§ AC motor- elektromotor koji se pokreće naizmjeničnom strujom ima dvije vrste:

§ Sinhroni elektromotor - elektromotor naizmjenične struje čiji se rotor rotira sinhrono sa magnetnim poljem napona napajanja;

§ Histerezni motor

§ Asinhroni elektromotor- elektromotor naizmjenične struje kod kojeg se brzina rotora razlikuje od frekvencije obrtnog magnetskog polja stvorenog naponom napajanja.

§ Monofazni - ručno pokrenuti ili imaju startno namotavanje, ili imaju krug za pomicanje faze

§ Dvofazni - uključujući kondenzator.

§ Trofazni

§ Višefazni

§ Koračni motori - Elektromotori koji imaju konačan broj položaja rotora. Navedeni položaj rotora fiksira se napajanjem odgovarajućih namotaja. Prijelaz u drugi položaj se vrši uklanjanjem napona napajanja s nekih namotaja i prijenosom na druge.

Rotirajuće magnetno polje

§ Univerzalni komutatorski motor (UCM) - komutatorski elektromotor koji može da radi i na DC i na naizmjeničnu struju.

AC motori napajani industrijska mreža 50 Hz vam ne dozvoljava da postignete brzinu rotacije iznad 3000 o/min. Stoga se za postizanje visokih frekvencija koristi komutatorski elektromotor, koji je također lakši i manji od motora na izmjeničnu struju iste snage, ili se koriste posebni prijenosni mehanizmi koji mijenjaju kinematičke parametre mehanizma na one koje su nam potrebne (množitelji ). Pri korištenju frekventnih pretvarača ili prisutnosti visokofrekventne mreže (100, 200, 400 Hz), motori na izmjeničnu struju ispadaju lakši i manji od komutatorskih motora (komutatorska jedinica ponekad zauzima pola prostora). Resurs asinhroni motori naizmjenična struja je mnogo veća od struje kolektora, a određena je stanjem ležajeva i izolacije namotaja.

Sinhroni motor sa senzorom položaja rotora i inverterom je elektronski analog brušenog DC motora.

Vrste mašina za pranje veša.

Pranje na naučni način.