Trožični i četvorožični trofazni električni krugovi. Trofazni električni krugovi

§ 5.1. Opće informacije.

Tri sinusoidna EMF-a iste frekvencije i amplitude, pomerena u fazi za 120°, formiraju trofazni simetrični sistem. Slično se dobijaju i trofazni sistemi napona i struje.

Trenutno su trofazni sistemi široko rasprostranjeni, što je uglavnom zbog sljedećih razloga:

1. pri istim naponima, snagama potrošača i drugim jednakim uslovima, trofazno napajanje omogućava značajne uštede u žičanim materijalima u odnosu na tri monofazna voda;

2. pod svim ostalim uslovima trofazni generator je jeftiniji, lakši i ekonomičniji od tri monofazna generatora istog tipa ukupna snaga, isto važi i za trofazne motore i transformatore;

3. Sistem trofazne struje vam omogućava da dobijete rotirajuće magnetno polje pomoću tri fiksna namotaja, što uvelike pojednostavljuje proizvodnju i rad trofaznih motora;

4. Sa jednoličnim opterećenjem, trofazni generator stvara konstantan obrtni moment na vratilu pogonskog motora, za razliku od jednofaznog generatora, kod kojeg snaga i obrtni moment na vratilu pulsiraju dvostruko većom frekvencijom struje.

§ 5.2. Princip dobijanja trofaznog EMF-a. Osnovni dijagrami povezivanja za trofazna kola.

Fig.5-1. Shema najjednostavnijeg trofaznog generatora.

Na slici 5-1 prikazan je dijagram najjednostavnijeg trofaznog generatora, uz pomoć kojeg je lako objasniti princip dobijanja trofaznog EMF-a. U jednoličnom magnetnom polju permanentni magnet Tri okvira rotiraju konstantnom ugaonom brzinom ω, pomereni u prostoru jedan u odnosu na drugi za ugao od 120°.

U trenutku t=0, AX okvir se nalazi horizontalno i u njemu se indukuje EMF

.

Potpuno isti EMF će se inducirati u okviru BY kada se rotira za 120° i zauzme poziciju okvira AX. Dakle, pri t=0

Rezonirajući na sličan način, nalazimo EMF u okviru CZ:

Slika 5-2 pokazuje vektorski dijagram trofazni EMF sistem.

Fig.5-2. Vektorski dijagram trofaznog EMF sistema.

Bilo koji trofazni generator (industrijski) je izvor trofaznog simetričnog EMF-a, što znači jednakost:

1. amplitudske vrijednosti indukovana EMF u fazama A, B, C;

2. svi su pomaknuti e A, e B, e C jedno u odnosu na drugo za ugao od 120°.

Ako je opterećenje spojeno na svaki od okvira AX, BY i CZ (pomoću četkica i kliznih prstenova), tada će se struje pojaviti u rezultirajućim krugovima.

Vektorski dijagram trofaznih napona i struja sa simetričnim opterećenjem prikazan je na slici 5-3.

U trofaznom kolu teče trofazni sistem struja, tj. sinusoidne struje sa tri različite faze. Deo strujnog kola kroz koji teče jedna od struja naziva se faza trofaznog kola.

Postoje različiti načini za povezivanje namotaja generatora na opterećenje. Slika 5-4 prikazuje isključeno trofazno kolo u kojem svaki namotaj generatora napaja svoje fazno opterećenje. Takav sklop, koji zahtijeva 6 spojnih žica, praktički se nikada ne koristi.

Fig.5-4. Nepovezani trofazni krug.

On električni dijagrami Trofazni generator se obično prikazuje kao tri namotaja koja se nalaze pod uglom od 120° jedan prema drugom.

Kada su spojeni zvijezdom (sl. 5-5), krajevi ovih namotaja se kombinuju u jednu tačku, koja se naziva nulta tačka generatora i označena je O. Početak namotaja je označen slovima A, B, C.

Kada je spojen trouglom (sl. 5-6), kraj prvog namota generatora spojen je na početak drugog, kraj drugog na početak trećeg, kraj trećeg na početak prvog. Žice priključne linije su povezane na tačke A, B, C.

U trofaznom kolu, prema GOST-u, za strujne krugove se uspostavljaju sljedeće vrijednosti napona: 127; 220; 380; 660 V i više. Svi se razlikuju od najbliže brojke za faktor.

§ 5.3. Zvezdasta veza namotaja generatora i potrošača.

Spojiti generator (potrošač) sa zvijezdom znači spojiti u jedan zajednička tačka, zvao null(N – za generator, N’ – za potrošača), krajevi faza namotaja generatora (potrošača). ABC je početak faza namotaja generatora, XYZ je kraj faza namotaja generatora.

Faza je napon mjeren između početka i kraja faze generatora (potrošača) ili između linearne i neutralne žice.

Linijska žica– žica koja povezuje početak faza generatora sa potrošačem.

Žica koja povezuje nulu generatora (N) sa nulom potrošača označena je U A, U B, U C ili U F.

Linearno je napon mjeren između početaka faza ili između linearnih žica. Označeno U AB, U BC, U CA ili U L.

Postoji odnos između faza linearnog napona (njihov vektorski oblik)

Vektorski dijagrami faznih i linijskih napona generatora trofazna struja(važi i za trofazni potrošač sa simetričnim opterećenjem).

Postupak za konstruiranje vektorskog dijagrama za bilo koje opterećenje:

Dijagram mora biti nacrtan u mjerilu. Prilikom odabira skale, treba imati na umu da dužine vektora fazne struje trebaju biti nešto manje od odgovarajućih vektora faznog napona. Konstrukcija dijagrama počinje:

1. Vektori faznog napona , , , postavljeni su pod uglom od 120° jedan prema drugom.

2. uzimajući u obzir uglove faznog pomaka φ A, φ B, φ C, vektore fazne struje , , ;

3. vektor struje u neutralnoj žici (za simetrično opterećenje nije pronađen, jer je I N = 0) nalazi se iz izraza prvog Kirchhoffovog zakona za vektorski oblik struja

.

Ovdje U A =U B =U C ; U AB =U BC =U CA . Po definiciji kosinusa , odavde , , tj. .

Kada je spojen zvijezdom, linearni napon generatora je puta veći od faznog napona. Ova izjava vrijedi za simetrično opterećenje trofaznih potrošača povezane zvezdom.

Simetrično naziva se opterećenje pri kojem:

1. Z A =Z B =Z C ;

2. φ A =φ B =φ C, gdje je φ ugao pomaka faze;

3. u svakoj fazi priroda napona mora biti ista, tj. mora biti aktivna, kapacitivna, induktivna, aktivno-induktivna, aktivno-kapacitivna u svim fazama.

Kada je spojena zvijezdom, struja linije i faze su iste struje

Neutralna žica i njena uloga.

Potrebno je dobiti takav dijagram povezivanja kada je opterećenje asimetrično. Korišćenjem neutralna žica sa asimetričnim opterećenjem, fazni naponi potrošača su izjednačeni. Ako nema neutralne žice (prekid, mehaničko oštećenje) gdje je opterećenje manje, napon će biti veći i obrnuto.

Neutralna žica nije potrebna ako je opterećenje simetrično. Upečatljiv primjer Takva opterećenja su trofazni asinhroni motori. Presjek neutralne žice i linearne žice je gotovo isti.

§ 5.4. Spajanje namotaja generatora i potrošača trokutom.

e AB, e BC, e CA – trenutne vrijednosti EMF inducirane u fazama A, B, C sinhronog generatora.

Za takav spoj potrebno je fazu A generatora (početak faze) spojiti na kraj faze C, tj. sa tačkom Z; povezati početak faze B sa krajem faze A (tačka X) i povezati početak faze C (tačka C) sa krajem faze B (tačka Y). Stoga je kod takvog priključka fazni napon generatora (potrošača) jednak linearnom naponu generatora (u normalnim radnim uvjetima takvog kola).

Stoga, pri povezivanju potrošača prema trokutastom kolu, njegov je fazni napon uvijek jednak linearnom naponu generatora, ne ovisi o veličini i prirodi opterećenja itd. Napon generatora se održava konstantnim pomoću automatskih regulatora, zatim je konstantan i fazni napon potrošača. Kao što se može vidjeti iz dijagrama povezivanja generatora, njegove tri faze čine zatvoreno kolo sa zanemarljivim otporom. Stoga, kako bi se spriječilo pregrijavanje namotaja, pojava kratki spoj potrebno je da e AB +e BC +e CA uvijek bude jednako 0. Zbog toga je nepravilan spoj namotaja generatora opasan (brkanje početka sa krajem), što će dovesti do kratkog spoja.

Za potrošača.

Sastavimo izraze koji povezuju fazu i linijske struje potrošača, primjenjujući prvi Kirchhoffov zakon. Zatim, za potrošačke podružnice prema prvom Kirchhoffovom zakonu

(1)

Izvedemo odnos između linearne i fazne struje potrošača povezanih trokutom za slučaj simetričnog opterećenja. Da bismo to učinili, koristit ćemo vektorski dijagram i izraze (1), na osnovu kojih je ovaj dijagram konstruiran.

Redoslijed izgradnje:

1. pod uglom od 120° jedna u odnosu na drugu, nacrtaćemo vektore faznih struja, a I AB =I BC =I CA - tako se označavaju fazne struje;

2. da biste pronašli vrijednosti linearnih struja, sada morate povezati vrhove vektora faznih struja i odvojiti vektor (strelicu) uzimajući u obzir izraz (1). Dobili smo jednakostranični trougao ABC, gdje su vektori linearnih struja , , jedni drugima jednaki. Iz jednakokračnog trougla imamo da će okomita DM također biti simetrala i medijana. Tada je CM podijeljen sa I CA jednak cos30°, dakle, ako su opterećenja simetrična, linearna struja je uvijek veća od fazne struje za faktor, tj. .

LABORATORIJSKI RAD br.5

Trofazna kola sa neuravnoteženim prijemnicima

Cilj rada:

Upoznajte se s glavnim metodama povezivanja asimetričnih prijemnika u trofazni krug. Naučite razumjeti ulogu neutralne (nulte) žice. Naučite zamisliti utjecaj redoslijeda izmjenjivanja faza i smjenjivanja heterogenih potrošača ( R, L, C) po trenutnoj vrijednosti u neutralna žica. Ovladati tehnikom konstruisanja vektorskih dijagrama. Naučite odrediti redoslijed smjene faza.

1. Teorijski uvod

1.1. Osnovni koncepti

Trofazna kola su glavna u strujnim krugovima industrijskih preduzeća. Takav krug može uključivati ​​jednofazne prijemnike (lampe, motore, kondenzatore) i trofazne (peći, trofazni motori itd.).

Trofazni prijemnici se dijele na simetrične i asimetrične.

Simetrično Zovu se prijemnici čiji su kompleksi faznog otpora međusobno jednaki: .

Evo - kompleksna otpornost;

Z - modul kompleksnog otpora;

 - argument kompleksnog otpora.

Ako ovaj uslov nije ispunjen, pozivaju se prijemnici asimetrično; u ovom slučaju opterećenje može biti uniforma, Ako

, ili homogena, Ako

.

Faze prijemnika mogu biti povezane u zvijezdu ili trokut. Žice koje čine liniju napajanja iz trofaznog generatora označene su A, B, C i nazivaju se linearne žice. Počeci i krajevi faza trofaznih prijemnika označeni su a, x, b, y, c, z. Povezivanjem krajeva faza x, y, z u jednu zajedničku tačku, koja se naziva neutralna ili nula, dobijamo dijagram veze u obliku zvijezde. Ako je neutralna tačka prijemnika povezana sa neutralnom tačkom generatora, dobijamo zvjezdastu vezu sa neutralnom žicom. Dijagram u kojem je početak sljedeće faze povezan sa krajem prethodne (a-z, b-x, c-y) naziva se trokut.

Trofazna kola mogu biti četvorožični(ako se koristi neutralna žica) ili trožični. U trofaznom kolu razlikuju se fazni i linearni naponi i struje. Naponi između linearnih žica A, B, C nazivaju se linearno

. Zovu se struje koje prolaze kroz linearne žice linearne struje

. Naponi između početaka i kraja faza prijemnika nazivaju se fazni naponi. Struje koje prolaze kroz fazne prijemnike

su pozvani fazne struje.

Imajte na umu da u praksi uređaji, uključujući osigurače, nisu povezani na neutralnu žicu. Mjerenje struje u neutralnoj žici pomoću ampermetra predloženog u laboratorijskom radu ima istraživačku svrhu.

1.2. Trofazna kola sa neuravnoteženim pasivnim prijemnicima

Prijemnici su spojeni u zvijezdu neutralnom žicom (sl. 1, a; 2, a). Struje u fazama mogu se odrediti formulama:

.

Struja u neutralnoj žici jednaka je:

.

Ako

, struja

. Imajte na umu da su u ovom kolu linearne struje jednake faznim strujama. Veličina struje u neutralnoj žici ovisi o redoslijedu u kojem su prijemnici uključeni različite karakteristike. Na primjer, u fazi a postoji otporni element R, u fazi b je induktivni element L, u fazi c je kapacitivni element C (slika 1a). Current može se odrediti pomoću vektorskog dijagrama (slika 1, b).

Konstrukcija vektorskog dijagrama počinje sa simetrična zvezda fazni naponi. Pretpostavlja se da je otpor neutralne žice nula. Zatim se crtaju vektori fazne struje. U fazi a vektor fazne struje se poklapa sa vektorom faznog napona, u fazi b struja prednjači za napon za 90 0, u fazi c struja zaostaje za naponom za 90 0. Geometrijski zbrajanje trenutnih vektora

, dobiti vektor struje u neutralnoj žici. Kao što se može vidjeti iz dijagrama, vrijednost struje u neutralnoj žici je mnogo veća nego u faznoj žici.

Ako

, To

. Značajno povećanje struje u neutralnoj žici je opasno. Kada se neutralna žica prekine, između nulte tačke generatora i opterećenja pojavljuje se napon, takozvani neutralni prednapon. Narušena je simetrija napona u fazama, što dovodi do nenormalnog rada potrošača (pregrijavanje ili pregrijavanje rasvjetnih lampi, gašenje motora ili kvar njihove izolacije, podgrijavanje ili pregrijavanje peći i sl.).

Dakle, neutralna žica služi da osigura jednake napone na fazama prijemnika.

Ispostavilo se da se struja u neutralnoj žici značajno smanjuje ako se reaktivni elementi L i C zamijene (slika 2a). Vektorski dijagram za ovaj spojni krug prikazan je na Sl. 2, b. Kao što se može vidjeti iz vektorskog dijagrama, struja neutralne žice postaje manja od fazne žice. Ako onda

. Dakle, način rada kola postaje povoljniji. Uz malu vrijednost struje, poprečni presjek neutralne žice može se smanjiti u odnosu na poprečni presjek linearne žice.

Povezivanjem redosleda uključivanja elemenata R, L, C sa rotacijom faza, moguće je odrediti redosled faza u odsustvu oznaka. Kao što je poznato, redoslijed faza određuje smjer rotacije rotacionog polja, a samim tim i rotora motora. Poznavanje redosleda faza je veoma važno za normalan rad ventilatora, pumpi, transportera, mlinova itd.

Razmotrimo dijagram povezivanja faznih prijemnika s trokutom. Svaka faza prijemnika, kao što slijedi iz dijagrama povezivanja (slika 3a), ispada da je povezana na linearni napon generatora, stoga su ti isti naponi fazni naponi prijemnika:

Sa ovim dijagramom povezivanja, naponi na fazama prijemnika ne ovise o veličini i prirodi opterećenja. Fazne struje određuju se formulama:

Linearne struje se nalaze iz jednačine prvog Kirchhoffovog zakona.

Za čvor a:

;

za čvor u:

;

za čvor sa:

.

Zbir linijskih struja

.

Vektorski dijagram ovog kola prikazan je na Sl. 3, b. Ovdje se, kao iu prethodnim slučajevima, pretpostavlja da . Posljedice prebacivanja prijemnika iz jedne faze u drugu mogu se predvidjeti analizom fazorskog dijagrama. Poređenje dvije opcije za povezivanje prijemnika omogućava vam da označite terminale trofazni napon. Na primjer, potvrdite ili odbijte usklađenost sa oznakama (A, B, C) primijenjenim na postolju.

Rice. 1. Priključivanje nebalansiranog trofaznog prijemnika

prema shemi “zvijezda s neutralnom žicom” i

njegov odgovarajući vektorski dijagram

Rice. 2. Priključivanje nebalansiranog trofaznog prijemnika

prema shemi "zvijezda s neutralnom žicom".

i njegov odgovarajući vektorski dijagram

Rice. 3. Priključivanje nebalansiranog trofaznog prijemnika

prema shemi “trougla” i odgovarajućem vektorskom dijagramu

2.Radni zadatak

1. Upoznajte se sa panelom za napajanje laboratorijskog stola i procedurom uključivanja i isključivanja trofaznog napona (stezaljke A, B, C; tipke iznad terminala: crno - uključeno, crveno - isključeno). Kada je uključen, zelena indikatorska lampica svijetli.

Napajanje laboratorijske klupe uključuje se automatskim prekidačem AP koji se nalazi u donjem desnom uglu klupe. Kada se uključi, zelena lampica iznad mašine svetli.

2. Upoznajte se sa radnim panelom. Sadrži: elemente R, L, C; njihove priključne terminale; prekidači za izbor kapaciteta kondenzatora (položaj prekidača je gore - kondenzator uključen).

3. Upoznajte se sa električnim mjernim instrumentima na postolju i radnom stolu. Odaberite tri ampermetra sa istim ograničenjem do 1A (panel uređaji) i tri sa ograničenjem do 2,5A (mogu se koristiti stolni uređaji). Odaberite tri voltmetra sa istim mjernim opsegom (150V ili 300V) i jedan panel voltmetar s opsegom mjerenja od 0-250V. Zapišite u tablicu 1 glavne karakteristike odabrane elektrike merni instrumenti.

Tabela 1

4. Istražite kola sa različitim metodama povezivanja prijemnika R, L, C. Da biste to uradili, sastavite kola prikazana na slici jedan po jedan. 4, 5, 6.

Pažnja! Možete uključiti napajanje postolja tek nakon što nastavnik ili asistent provjeri ispravnost sklopa kola.

5. Provesti eksperimente sa više kapacitivnih vrednosti kondenzatora (vrednost kapacitivnosti i broj uključenih prekidača se moraju dogovoriti sa nastavnikom).

6. Očitavanja instrumenta se bilježe u tabelama 2, 3, 4. Oblik tabela za sve šeme je dat u nastavku.

Pažnja! Sve promjene u eksperimentalnom dizajnu provode se samo kada je napajanje postolja isključeno.

7. Konstruirajte vektorske dijagrame za sva kola.

8. Uporedite trenutne vrijednosti u neutralnoj žici na razne opcije uključivanje elemenata reaktivnog opterećenja.

9. Odredite oznake faznih stezaljki. Potvrdite ili promijenite oznake naznačene na postolju.

Rice. 4. Šema za proučavanje asimetrije trofazni prijemnik, spojen prema krugu "zvijezda sa neutralnom žicom".

tabela 2

Rice. 5. Šema za proučavanje asimetričnog trofaznog prijemnika spojenog prema krugu "zvijezda sa neutralnom žicom"

Tabela 3

Rice. 6. Kolo za proučavanje asimetričnog trofaznog prijemnika spojenog u trokutni krug

Tabela 4

10. Izvesti zaključak o uticaju načina povezivanja i redosleda uključivanja faza prijemnika na veličinu struje u neutralnoj žici i na veličinu faznih napona.

11. Prilikom konstruisanja vektorskih dijagrama, uzmite u obzir stvarne oznake faznih terminala. Vektorski dijagrami su iscrtani na skali napona (V/cm) i struje (A/cm). Konstrukcija dijagrama zvjezdanog kola s neutralnom žicom počinje s vektorima faznog napona, koji formiraju trosnopnu simetričnu zvijezdu. Zatim se konstruišu vektori fazne (ili linearne) struje. Podsjećamo vas da je u idealnom otpornom elementu R vektor struje u fazi s vektorom napona (

), u idealnom induktivnom elementu L vektor struje zaostaje za vektorom napona za ugao od 90 0 (

), i idealno kapacitivni element C, vektor struje vodi vektor napona za 90 0 (). Treba imati na umu da laboratorijska postavka koristi pravi induktor, a čini se da ih ima dva sukcesivnih elemenata R i L. Stoga je ugao pomaka faze između struje i napona nešto (5-7 0) manji od 90 0.

Struja u neutralnoj žici se dobija zbrajanjem vektora faznih struja (poligon ili paralelogramsko pravilo).

Konstrukcija vektorskog dijagrama za dijagram povezivanja trougla takođe počinje sa faznim (ili linearnim) vektorima napona, koji formiraju jednakostranični trougao. Zatim se, u skladu sa prirodom opterećenja, konstruišu vektori faznih struja. Vektori linearne struje se konstruišu geometrijskim sumiranjem faznih struja u skladu sa prethodno navedenim formulama.

12. Sačiniti izvještaj o radu sljedećeg sadržaja:

Naziv rada;

Cilj rada;

Podaci iz električnih mjernih instrumenata;

Sheme eksperimentalnih instalacija;

Tablice podataka;

Primjeri proračuna;

Vektorski dijagrami;

3. Sigurnosne mjere pri radu sa trofaznim prijemnicima

Napon od 220 V se dovodi do laboratorijskog stola - opasno je po život.

Prije sastavljanja eksperimentalnih kola, uvjerite se da na postolju nema napona (signalne lampice ne svijetle, crveno dugme AP mašine je udubljeno).

Nemojte koristiti žice sa oštećenom izolacijom.

Sigurno pričvrstite žičane papučice na stezaljke, posebno u slučajevima kada se ispod terminala nalazi nekoliko papučica.

Sve promjene u krugu izvršite samo kada ublažila napetost. Ponovo uključite strujno kolo tek nakon provjere od strane nastavnika ili laboratorijskog asistenta.

Za to vrijeme ne dirajte terminale postolja i terminale mjernih instrumenata.

U slučaju vanrednih situacija (ispadanje vrhova provodnika ispod terminala, igle mjernih instrumenata koji izlaze iz skale, pojava dima ili mirisa izgorele izolacije), odmah isključite postolje pritiskom na crveno dugme AP mašina na desnoj strani postolja.

4. Test pitanja

Navedite načine povezivanja trofaznog opterećenja.

Koje opterećenje se naziva simetrično, asimetrično, homogeno, jednolično?

Objasnite svrhu neutralne žice.

Kako možete odrediti slijed faza trofaznog napona?

1. Studija trofaznog kola sa opterećenjem spojenim u zvjezdasti krug

   Studija

   Koje su prednosti trofazni lancima prije šestožičnih. TO trofazni lancima sa neutralnom žicom... naponi unutra trofazni lancima, nakon povezivanja prijemnici"zvezda". Slučajevi simetričnog i asimetrično utovar, lom...

2. Predavanje br. 1 Trofazna električna kola

   Dokument

   Jer značajan dio prijemnici uključeno u trofazni lancima, Dešava se asimetrično, veoma važno u praksi... - trougao" i "trougao - zvezda". Trofazni lancima su tip lancima sinusoidna struja, a samim tim i sve...

3. Projektni zadatak za pravo zaključivanja ugovora za nabavku, instalaciju i puštanje u rad softversko-metodološkog kompleksa za Državnu obrazovnu ustanovu Stručni licej br. 143 Početna (maksimalna) cijena ugovora (lot) 174.000,00 rubalja

   Tehnički zadatak

   Serijska veza prijemnici električna energija. Paralelna veza prijemnici elektricna energija... trofazni lancima 64. Četvorožični proračun trofazni lancima at asimetrično opterećenje 65. Proračun asimetrično trofazni lancima ...

Trenutno, elektronska energija naizmjenična struja se generiše, prenosi i distribuira između pojedinačnih strujnih kolektora u trofaznom sistemu kola.
Sistem trofaznih kola je kombinacija elektronskih kola u kojima strujni kolektori primaju energiju iz uobičajenog trofaznog generatora.
Trofazni generator je onaj koji ima namotaj koji se sastoji od tri dijela. Bilo koji dio ovog namotaja naziva se faza. Zbog toga su ovi generatori i dobili ime trofazni . Treba napomenuti da termin "faza" u elektrotehnici ima dva značenja:

1) u smislu određene faze ponavljajućeg oscilatornog procesa i
2) kao naziv dela elektronskog kola naizmenične struje (na primer, dela namotaja elektronske mašine).

Rice. 1. Trofazni generatorski krug

Da bismo razumjeli princip rada trofaznog generatora, okrenimo se modelu koji je shematski prikazan na slici 1. Model se sastoji od statora izrađenog u obliku željeznog prstena i rotora - trajnog magneta. Prsten statora sadrži trofazni namotaj sa sličnim brojem okreta u svakoj fazi. Faze namota su pomaknute u prostoru jedna u odnosu na drugu za ugao od 120°.
Zamislimo da se rotor modela generatora rotira konstantnom brzinom u smjeru suprotnom od kazaljke na satu. Tada će se, zbog kontinuiranog kretanja polova konstantnog magneta u odnosu na provodnike namotaja statora, inducirati emf u svakoj fazi.

Primjena pravila desna ruka, možemo se uvjeriti da će emf indukovana u fazi namotaja sjevernim polom rotirajućeg magneta djelovati u jednom smjeru, a inducirana južnim polom u drugom. Kako slijedi, e.m.f. faza generatora će biti promjenjiva.
Posljednje tačke (stezaljke) svake faze generatora uvijek su označene: jedna ekstremna tačka faze naziva se početak , a drugi - kraj . Počeci faza su označeni latinskim znakovima A, B, C, i njihovi krajevi respektivno - X, Y, Z. Nazivi “početak” i “kraj” faze su dati na osnovu sljedećeg pravila: pozitivno e. d.s. Generator djeluje u smjeru od kraja faze do njenog početka.
E.m.f. Slažemo se da smatramo generator pozitivnim ako je induciran sjevernim polom rotirajućeg magneta. Tada bi oznaka terminala generatora za opciju rotacije njegovog rotora u smjeru suprotnom od kazaljke na satu trebala biti kao što je prikazano na slici 1.
Pri konstantnoj brzini rotacije polova rotora, amplituda i frekvencija emf stvorene u fazama namotaja statora ostaju konstantne. Ali u svakom trenutku veličina i smjer djelovanja emf. jedna od faza se razlikuje od veličine i smjera emf. 2 druge faze. Ovo se objašnjava prostornim faznim pomakom. Sve pojave u 2. fazi ponavljaju pojave u prvoj fazi, ali sa zakašnjenjem. Kažu da e. d.s. Druga faza zaostaje za emf u vremenu. prva faza. Oni, na primjer, postižu vlastite vrijednosti amplitude u različito vrijeme. Zaista, najveća vrijednost E.m.f. indukovana u bilo kojoj fazi bit će kada središte pola rotora prođe sredinu ove faze. Naime, za trenutak vremena koji odgovara lokaciji rotora prikazanom na slici 1, elektromotorna sila prva faza generatora će biti pozitivna i najveća. Pozitivna maksimalna vrijednost emf. Druga faza će nastupiti kasnije, kada se rotor rotira za ugao od 120°. Pošto se tokom jednog obrtaja rotora dvopolnog generatora javlja kompletan ciklus konfiguracije emf, vreme T 1. obrtaja je period konfiguracije emf. Naravno, za rotaciju rotora za 120° potrebno je vrijeme jednako jednoj trećini perioda (T/3).
Kako slijedi, svi stupnjevi konfiguracije emf. 2. faze se javljaju kasnije od odgovarajućih faza konfiguracije emf. prva faza za jednu trećinu perioda. Isto kašnjenje u ponovljenoj promjeni emf. posmatrano u trećoj fazi u odnosu na 2. Naravno, s obzirom na prvu fazu, ponavljaju se konfiguracije emf. treće faze se javljaju sa zakašnjenjem od dvije trećine perioda (2/3 T).

Davanjem odgovarajućeg oblika polovima magneta, može se postići konfiguracija emf. u vremenu prema zakonu bliskom sinusoidnom.
Kako slijedi, ako promjena e.m.f. prva faza generatora se javlja prema sinusni zakon
e1 = Emsin?t,
zatim zakon konfiguracije emf Druga faza se može napisati formulom
e2 = Em sin? (t ? T/3) ,

Rice. 2. Krive trenutnih vrijednosti trofaznog E.M.F. sistema.

a treći – po formuli
e3 = Em sin? (t ? 2/3 T) ,
Ovo je ilustrovano grafikonom na slici 2.
Dakle, možemo izvući sljedeći zaključak: ravnomjernom rotacijom polova rotora indukuje se promjenljiva emfs u sve 3 faze generatora. slične frekvencije i amplitude, čije se ponavljajuće konfiguracije jedna u odnosu na drugu javljaju sa kašnjenjem od 1/3 perioda.
Trofazni generator služi kao izvor napajanja i za jednofazne i za trofazne elektronskih uređaja. Monofazni strujni kolektori, kao što je jasno, imaju dva eksterna terminala. To uključuje, na primjer, rasvjetne lampe, drugačije Aparati, električni aparati za zavarivanje, indukcijske peći, elektromotori sa jednofaznim namotom.
Trofazni uređaji uglavnom imaju 6 eksternih terminala. Svaki takav uređaj sastoji se od 3, obično slična elektronska kola, koja se nazivaju fazama. Primjeri trofaznih kolektora struje uključuju elektronske lučne peći sa 3 elektrode ili elektromotore sa trofazni namotaj.
Metode povezivanja faza generatora i strujnog kolektora
Trofazno kolo se naziva nepovezanim ako je bilo koja faza generatora nezavisno povezana sa 2 žice na njegov strujni kolektor (slika 3). Glavni nedostatak nespregnutog trofaznog kola je što se 6 žica mora koristiti za prijenos energije od generatora do prijemnika. Broj žica se može smanjiti na 4 ili čak 3 ako su faze generatora i pantografa međusobno povezane odgovarajućom metodom. U ovom slučaju se zove trofazni krug povezan trofaznim kolom .

Fig.3. Nepovezana trofazna shema

U praksi se gotovo uvijek koriste povezani trofazni krugovi, jer su napredniji i ekonomičniji. Postoje dvije glavne metode za povezivanje faza generatora i faza prijemnika: zvezda veza I delta veza.
Prilikom povezivanja faza generatora sa zvijezdom (slika 4, a) svi "krajevi" faznih namotaja X, Y, Z povezani su u jednu zajedničku tačku 0 , zvao neutralan ili null generatorska tačka.
Na slici 4, b shematski su prikazane tri faze generatora u obliku namotaja, čije su osi pomaknute u prostoru jedna u odnosu na drugu pod uglom od 120°.
Napon između početka i kraja svake faze generatora naziva se fazni napon , a između početaka faza – linearno.
Budući da se fazni naponi mijenjaju tokom vremena prema sinusoidnom zakonu, linijski naponi će se također mijenjati prema sinusoidnom zakonu. Složimo se da je pozitivan smjer djelovanja linearnih napona smjer u kojem djeluju:

Fig.4. Trofazni namotaj spojen zvijezdom: a – dijagram povezivanja, b – dijagram namotaja

zvijezda: a – dijagram povezivanja, b – dijagram namotaja
od terminala A prve faze do terminala B druge faze;
od terminala B 2. faze do terminala C treće faze;
od terminala C treće faze do terminala A prve faze.
Ova tri uvjetno pozitivna smjera djelovanja linearnih napona na slici 4, b prikazana su strelicama.
Proračuni i mjerenja pokazuju da je efektivna vrijednost linearnog napona generatora, čije su tri faze spojene u zvijezdu, v3 puta veća od efektivne vrijednosti faznog napona.
Za prijenos energije iz generatora spojenog zvijezdom na jednofazne ili trofazne kolektore struje, općenito su potrebne četiri žice. Tri žice su spojene na početak faza generatora (A, B, C ). Ove žice se zovu linijske žice. 4. žica je spojena na neutralnu tačku (0) generatora i poziva se neutralan (neutralna) žica .
Trofazni krug s neutralnom žicom omogućava korištenje dva napona generatora. Prijemnici u takvom kolu mogu se povezati između linearnih žica za linijski napon ili između linearnih žica i neutralne žice za fazni napon.

Fig.5. Četvorožični trofazni krug

Na slici 5 prikazan je dijagram povezivanja strujnih kolektora projektovanih za fazni napon generatora. U ovom slučaju, faze pantografa će imati zajedničku tačku spajanja - neutralnu tačku 0?, a struje u linearnim žicama (linearne struje) će biti jednake strujama u odgovarajućim fazama opterećenja (fazne struje).
Bilo koju fazu opterećenja može formirati ili jedan pantograf ili nekoliko pantografa povezanih paralelno jedan s drugim (slika 6).
Ako su fazne struje i fazni uglovi ovih struja u odnosu na fazne napone slični, onda se takvo opterećenje naziva simetrično . Ako barem jedan od navedenih kriterija nije ispunjen, onda će opterećenje biti asimetrično .
Simetrično opterećenje može se stvoriti, na primjer, žaruljama sa žarnom niti slične snage. Pretpostavimo da bilo koju fazu opterećenja formiraju 3 slične lampe (slika 7).
Koristeći metodu specifičnih mjerenja, možete provjeriti da kada je opterećenje uključeno zvijezdom s neutralnom žicom, napon na svakoj fazi opterećenja Uph će biti manji od linearnog napona Ul za v3 puta, baš kao što je bio kada su faze namotaja generatora bile uključene zvijezdom.

Fig.6. Shema za povezivanje jednofaznih kolektora struje na četverožičnu mrežu

Ul = v3Uf
U praksi, trofazni krugovi sa neutralne žice na naponima
Ul = 380 V; Uph = 220 V
ili
Ul = 220 V; Uph = 127 V
Sa slike 7 je jasno da je struja u linearnoj žici (Il) jednaka struji u fazi (Iph)
Il = Ako
Veličina struje u neutralnoj žici sa simetričnim opterećenjem je nula, što se također može provjeriti posebnom metodom mjerenja.
Ali ako u neutralnoj žici nema struje, čemu je onda potrebna ova žica?

Rice. 7. Dijagram povezivanja simetričnog zvjezdanog opterećenja

Da bismo razjasnili ulogu neutralne žice, izvešćemo sledeći eksperiment. Pretpostavimo da u svakoj fazi opterećenja postoje tri slične lampe i jedan voltmetar, a ampermetar je priključen na neutralnu žicu (vidi sliku 7). Kada se u svakoj fazi upale tri lampe, sve su pod istim naponom i svijetle sličnim intenzitetom, a struja u neutralnoj žici je nula. Promjenom broja uključenih lampi u svakoj fazi opterećenja, pobrinut ćemo se da se fazni naponi ne mijenjaju (sve lampe će svijetliti istim nagibom), ali će se u neutralnoj žici pojaviti struja.
Odspojimo neutralnu žicu od nulte tačke prijemnika i ponovimo sve konfiguracije opterećenja u fazama. Sada ćemo primijetiti da će veći napon pasti na fazu čiji je otpor veći od ostalih, odnosno gdje je uključen najmanji broj lampi. U ovoj fazi, lampe će sjajiti velikim intenzitetom, a mogu čak i pregorjeti. To se objašnjava činjenicom da u fazama opterećenja sa ogromnim otporom dolazi do većeg pada napona.

Rice. 8. Šema rasvjetne mreže kuće pri spajanju faza opterećenja sa zvijezdom

Kako slijedi, potrebna je neutralna žica za izjednačavanje faznih napona opterećenja kada su otpori ovih faza različiti.
Zahvaljujući neutralnoj žici, svaka faza opterećenja se uključuje na fazni napon generatora, koji zapravo ne zavisi od veličine struje opterećenja, jer unutrašnji pad napona u fazi generatora nije kardinalan. Stoga će napon u svakoj fazi opterećenja biti gotovo konstantan pod konfiguracijom opterećenja.
Ako su otpori faza opterećenja jednaki po vrijednosti i ujednačeni, tada neutralna žica nije potrebna (slika 7). Primjer takvog opterećenja su simetrični trofazni kolektori struje.
Tipično, svjetlosno opterećenje nije simetrično, stoga, bez neutralne žice, nije povezano sa zvijezdom (slika 8). U suprotnom, to bi dovelo do neravnomjerne raspodjele napona u fazama opterećenja: na nekim lampama bi napon bio veći od uobičajenog i mogle bi pregorjeti, dok bi druge, naprotiv, bile pod niskim naponom i slabo bi gorile.
Iz istog razloga nikada ne postavljaju osigurač u neutralnu žicu, jer pregorevanje osigurača može uzrokovati neprihvatljive prenapone u pojedinačnim fazama opterećenja (vidi sliku 8).

Rice. 9. Trožični trofazni krug

Ako su tri faze opterećenja direktno spojene između linearnih žica, onda dobijamo takvu vezu faza strujnih kolektora, koja se naziva delta veza (Sl. 9). Pretpostavimo da je 1. faza opterećenja R1 povezana između prve i druge linearne žice; Drugi R2 je između druge i treće žice, a treći R3 između treće i prve žice. Lako je vidjeti da je svaka linijska žica povezana na 2 različite faze opterećenja.
Trokutom možete povezati bilo koje opterećenje. Slika 10 pokazuje
takva šema.

Rice. 10. Šema rasvjetne mreže kuće pri spajanju faza opterećenja trokutom

Trouglasti spoj rasvjetnog opterećenja kuće prikazan je na slici 11. Prilikom spajanja faza opterećenja trouglom, napon na svakoj fazi opterećenja jednak je naponu mreže.
Ul = Uf
Ovaj omjer se održava čak i pod neravnomjernim opterećenjem.
Linijska struja sa simetričnim faznim opterećenjem, kao što mjerenja pokazuju, bit će v3 puta veća od fazne struje
Il = v3·If
Ali treba shvatiti da je s asimetričnim opterećenjem faza ovaj odnos između struja narušen.

U principu, moguće je spojiti faze generatora trokutom, ali to se obično ne radi. Činjenica je da bi se ovo stvorilo

Rice. 11. Dijagram rasvjetne mreže kuće pri spajanju faza opterećenja trokutom

linijski napon, svaka faza generatora kada je spojena na trokut mora biti

dizajniran za napon v3 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 mašine. Zbog toga su faze trofaznih generatora gotovo uvijek povezane u zvijezdu.
Prijemnici elektronske energije, bez obzira na način povezivanja namotaja generatora, mogu se spojiti u zvijezdu ili u trougao. Izbor jednog ili drugog načina povezivanja određen je veličinom mrežnog napona i nazivni napon prijemnici.

Plan

1. Trofazni električni uređaji

2. Povezivanje izvora energije i prijemnika prema zvjezdanom kolu

3. Povezivanje izvora energije i prijemnika prema dijagramu trougla

4. Aktivna i reaktivna i prividna snaga trofaznog simetričnog sistema

5. Poređenje uslova rada trofaznih kola sa različitim faznim priključcima prijemnika

6. Merenje aktivne snage trofaznog sistema

7. Simetrično trofazno kolo sa više prijemnika

8. Asimetrični način rada trofaznog kola

1. Trofaznie električnih uređaja

Trofazni krug je poseban slučaj polifaze električni sistemi, koji su skup električnih kola u kojima djeluju EMF iste frekvencije, pomaknuti u fazi jedan u odnosu na drugi za određeni ugao. Imajte na umu da su obično ovi EMF-i, prvenstveno u elektroenergetici, sinusoidni. Međutim, u modernim elektromehaničkim sistemima, gdje se frekventni pretvarači koriste za upravljanje motorima aktuatora, sistem napona je općenito nesinusoidan. Svaki dio višefaznog sistema koji karakterizira ista struja naziva se faza, one. faza je dio kruga koji se odnosi na odgovarajući namotaj generatora ili transformatora, liniju i opterećenje.

Dakle, koncept "faze" ima dva značenja u elektrotehnici: različita značenja:

· faza kao argument sinusno promjenjive veličine;

· faza kao komponenta višefazni električni sistem.

Razvoj višefaznih sistema bio je vođen istorijom. Istraživanja u ovoj oblasti bila su vođena zahtjevima razvoja proizvodnje, a napredak u razvoju višefaznih sistema bio je olakšan otkrićima u fizici električnih i magnetskih fenomena.

Najvažniji preduslov za razvoj višefaznih električnih sistema bilo je otkriće fenomena rotacije. magnetsko polje(G. Feraris i N. Tesla, 1888). Prvo električni motori bili su dvofazni, ali su imali niske performanse. Trofazni sistem se pokazao najracionalnijim i najperspektivnijim, čije će glavne prednosti biti razmotrene u nastavku. Veliki doprinos razvoju trofaznih sistema dao je istaknuti ruski inženjer elektrotehnike M.O. Dolivo-Dobrovolsky, koji je stvorio trofazne asinkrone motore, transformatore, predložio tro- i četverožične sklopove, pa se s pravom smatra osnivačem trofaznih sistema.

Izvor trofaznog napona je trofazni generator, na čijem je statoru (vidi sliku 1) postavljen trofazni namotaj. Faze ovog namotaja su raspoređene na takav način da su njihove magnetne ose pomaknute u prostoru jedna u odnosu na drugu za električnu količinu. drago. Na sl. 1, svaka faza statora je konvencionalno prikazana kao jedan okret. Početak namotaja obično se označava velikim slovima. slova A, B, C, a krajevi - respektivno velika slova x,y,z. EMF u stacionarnim namotajima statora indukuje se kao rezultat ukrštanja njihovih zavoja magnetnim poljem koje stvara struja namotaja polja rotora (na slici 1, rotor je konvencionalno prikazan kao trajni magnet, koji je koristi se u praksi na relativno malim snagama). Kada se rotor okreće sa ujednačena brzina u namotajima faza statora induciraju se periodično promjenjivi sinusoidni EMF iste frekvencije i amplitude, ali se razlikuju zbog prostornog faznog pomaka rada jedan od drugog. (vidi sliku 2).

Trofazni sistemi su trenutno najrasprostranjeniji. Sve velike elektrane i potrošači rade na trofaznoj struji, što je povezano s nizom prednosti trofaznih kola u odnosu na jednofazne, od kojih su najvažnije:

Ekonomičan prijenos električne energije na velike udaljenosti;

Najpouzdaniji i najekonomičniji električni pogon koji ispunjava zahtjeve industrijskog električnog pogona je asinhroni motor sa kaveznim rotorom;

Mogućnost dobijanja rotacionog magnetnog polja pomoću stacionarnih namotaja, na kojima se radi sinhroni i asinhroni motori, kao i niz drugih električnih uređaja;

Balans simetričnih trofaznih sistema.

Da razmotrimo najvažnije svojstva ravnoteže trofaznog sistema, što će se kasnije dokazati, uvodimo pojam simetrije višefaznog sistema.

EMF sistem (naponi, struje, itd.) se naziva simetričan, ako se sastoji od m EMF vektora (napona, struja, itd.) jednake veličine, pomjerenih u fazi jedan u odnosu na drugi za isti ugao. Konkretno, vektorski dijagram za simetrični EMF sistem koji odgovara trofazni sistem sinusoidi na sl. 2, prikazan je na sl. 3.

Sl.3 Sl.4

Od asimetričnih sistema, dvofazni sistem sa faznim pomakom od 90 stepeni je od najvećeg praktičnog interesa (vidi sliku 4).

Svi simetrični trofazni i m-fazni (m>3) sistemi, kao i dvofazni sistemi su uravnotežen. To znači da iako u određenim fazama trenutnu snagu pulsira (vidi sliku 5,a), menjajući tokom jednog perioda ne samo veličinu, već u opštem slučaju i predznak, ukupna trenutna snaga svih faza ostaje konstantna tokom čitavog perioda sinusoidnog EMF (vidi sliku 5. ,b) .

Balans je od najveće praktične važnosti. Ako bi ukupna trenutna snaga pulsirala, tada bi pulsirajući moment djelovao na osovinu između turbine i generatora. Takvo promjenjivo mehaničko opterećenje bi štetno djelovalo na elektranu, skraćujući njen vijek trajanja. Ista razmatranja vrijede i za višefazne elektromotore.

Ako je simetrija narušena (Teslin dvofazni sistem, zbog svoje specifičnosti, nije uzet u obzir), onda je narušena i ravnoteža. Stoga se u energetskoj industriji striktno osigurava da opterećenje generatora ostane simetrično.

2. Povezivanje izvora energije i prijemnika prema zvjezdanom kolu

Trofazni generator (transformator) ima tri izlazna namotaja, identična po broju zavoja, ali razvijaju EMF pomaknutu u fazi za 1200. Bilo bi moguće koristiti sistem u kojem faze namota generatora nisu bile galvanski povezane sa svakim ostalo. Ovo je tzv isključen sistem. U tom slučaju, svaka faza generatora mora biti povezana sa prijemnikom sa dvije žice, tj. postojaće šestožilna linija, što je neekonomično. S tim u vezi, ovakvi sistemi se ne koriste široko u praksi.

Da bi se smanjio broj žica u liniji, faze generatora su galvanski povezane jedna s drugom. Postoje dvije vrste veza: u zvezdu I u trougao. Zauzvrat, kada je povezan u zvijezdu, sistem može biti tri- I četvorožični.

Zvezdasta veza

Na sl. Slika 6 prikazuje trofazni sistem kada su generator i faza opterećenja spojeni u zvijezdu. Ovdje su žice AA, BB" i SS" linearne žice.

Linearno naziva se žica koja povezuje početak faza namotaja generatora i prijemnika. Tačka u kojoj su krajevi faza povezani u zajednički čvor se naziva neutralan(na slici 6 N i N" su neutralne tačke generatora i opterećenja, respektivno).

Zove se žica koja povezuje neutralne tačke generatora i prijemnika neutralan(prikazano isprekidanom linijom na slici 6). Trofazni sistem kada je spojen u zvijezdu bez neutralne žice naziva se trožični, sa neutralnom žicom - četvorožični.

Sve veličine koje se odnose na faze se nazivaju fazne varijable, do linije - linearno. Kao što se može vidjeti iz dijagrama na sl. 6, kada su spojene u zvijezdu, linearne struje i jednake su odgovarajućim faznim strujama. Ako postoji neutralna žica, struja u neutralnoj žici

Ako je sistem faznih struja simetričan, onda. Shodno tome, ako bi simetrija struja bila zagarantovana, neutralna žica ne bi bila potrebna. Kao što će biti prikazano u nastavku, neutralna žica osigurava održavanje simetrije napona na opterećenju kada je samo opterećenje neuravnoteženo.

Budući da je napon na izvoru suprotan smjeru njegovog EMF-a, fazni naponi generatora (vidi sliku 6) djeluju od tačke A, B i C do neutralne tačke N; - naponi faznog opterećenja.

Linijski naponi djeluju između linijskih žica. U skladu sa drugim Kirchhoffovim zakonom za linearne napone možemo pisati

Imajte na umu da uvek

kao zbir napona duž zatvorene petlje.

Na sl. Slika 7 prikazuje vektorski dijagram za simetrični naponski sistem. Kao što pokazuje njegova analiza (zraci faznih napona formiraju stranice jednakokračnih trokuta sa uglovima u osnovi jednakim 300), u ovom slučaju

Obično se u proračunima uzima

Onda za slučaj direktna rotacija faza

(kod obrnuta rotacija faza fazni pomaci y i menjaju mesta). Uzimajući to u obzir, na osnovu relacija (1) ... (3) mogu se odrediti kompleksi linearnih napona. Međutim, sa simetrijom napona, ove se veličine lako određuju direktno iz vektorskog dijagrama na Sl. 7. Usmjeravajući realnu osu koordinatnog sistema duž vektora (njegova početna faza je nula), računamo fazne pomake linearnih napona u odnosu na ovu osu i određujemo njihove module u skladu sa (4). Tako za linearne napone dobijamo:

3. Povezivanje izvora energije i prijemnika prema dijagramu trougla

Zbog činjenice da je značajan dio prijemnika uključenih u trofazna kola asimetričan, to je vrlo važno u praksi, na primjer, u krugovima sa rasvjetna tijela, osiguravaju neovisnost režima rada pojedinih faza. Osim četverožičnog kola, trožična kola također imaju slična svojstva kada su faze prijemnika spojene u trokut. Ali faze generatora se takođe mogu povezati u trougao (vidi sliku 8).

Za simetričan EMF sistem imamo

Dakle, u odsustvu opterećenja u fazama generatora u krugu na Sl. 8 struje će biti nula. Međutim, ako zamijenite početak i kraj bilo koje faze, struja kratkog spoja će teći u trokutu. Stoga se za trokut mora strogo poštovati redoslijed povezivanja faza: početak jedne faze povezan je s krajem druge.

Dijagram za povezivanje faza generatora i prijemnika u trokut prikazan je na sl. 9.

Očigledno je da kada su spojeni u trokut, linijski naponi su jednaki odgovarajućim faznim naponima. Prema Kirchhoffovom prvom zakonu, veza između linearne i fazne struje prijemnika određena je odnosima

Slično, strujne linije se mogu izraziti kroz fazne struje generatora.

Na sl. Slika 10 prikazuje vektorski dijagram simetričnog sistema linearnih i faznih struja. Njegova analiza to pokazuje sa trenutnom simetrijom

Osim razmatranih veza zvijezda-zvijezda i trokut-trokut, u praksi se koriste i kola zvijezda-trokut i delta-zvijezda.

4. Aktivna i reaktivna i prividna snaga trofazna simetričnoth sistema

Aktivna snaga trofaznog sistema je zbir aktivnih snaga svih faza izvora energije, jednak zbiru aktivnih snaga svih faza prijemnika.

U simetričnom trofaznom sistemu, tj. sistem sa simetričnim generatorom i prijemnikom, za bilo koju shemu njihovog povezivanja za svaku fazu snaga izvora energije prijemnika je ista. U ovom slučaju P=3Pph i za svaku od faza vrijedi formula za aktivnu snagu sinusoidalne struje:

Pf = Uf Ako cos ,

gdje je ugao pomaka faze između faznog napona i struje.

Generalno, reaktivna snaga trofaznog sistema je zbir reaktivne snage svih faza izvora energije, jednak zbiru reaktivnih snaga svih faza prijemnika. Reaktivna snaga je simetrična u odnosu na trofazni sistem prema

Q = 3Qf =3Uf Ako sin ,

ili nakon zamjene efektivnih vrijednosti fazne struje i napona linearnim.

Q = v3 Ul Il sin .

Kompleksna snaga trofaznog sistema je zbir kompleksnih snaga faza izvora energije, jednak zbiru kompleksnih snaga svih faza prijemnika.

Prividna snaga simetričnog trofaznog sistema

S = v3 Ul Il .

5. Poređenje uslova rada trofaznih kola sa različitimprivatne fazne veze prijemnika

Dijagram povezivanja trofaznog prijemnika ne ovisi o dijagramu priključka trofaznog generatora. Delta fazna veza prijemnika se često prebacuje na vezu u obliku zvijezde kako bi se promijenila struja i snaga, na primjer kako bi se smanjile udarne struje trofazni motori, temperaturne promjene trofaznih električne pećnice itd.

Prilikom povezivanja prijemnika prema zvjezdastom kolu vrijede sljedeći odnosi između efektivnih vrijednosti faznih i linearnih struja i napona:

I?g=U?g/z?=Ilg; U?g = Ul/v3,

iz čega sledi da

Ilg=Ul/v3z?.

Prilikom povezivanja prijemnika prema dijagramu trougla, između efektivnih vrijednosti faznih i linearnih struja i napona vrijede sljedeći odnosi:

I?D=U?D/ z?=IlD/v3; U?D = Ul,

Iz čega proizilazi

6. Merenje aktivne snage trofaznog sistema

Sa simetričnim opterećenjem trofaznog sistema, za mjerenje snage koristi se jedan jednofazni vatmetar, povezan prema krugu prikazanom na sl. 232 (a - za vezu zvijezda; b - za vezu u obliku trougla). U ovom slučaju, fazna struja teče kroz serijski namotaj vatmetra, a paralelni namotaj je povezan na fazni napon. Stoga će vatmetar pokazati snagu jedne faze. Da biste dobili snagu trofaznog sistema, morate pomnožiti očitavanje jednofaznog vatmetra sa tri.

Kod asimetričnog opterećenja u četverožičnoj, trofaznoj strujnoj mreži, za mjerenje snage koristi se kolo od tri vatmetra (Sl. 233). Svaki jednofazni vatmetar mjeri snagu jedne faze. Da bi se dobila snaga trofaznog sistema, potrebno je uzeti zbir očitanja tri vatmetra.

Uz promjenjivo opterećenje, teško je dobiti istovremena očitavanja sa tri vatmetra.

Osim toga, tri jednofazna vatmetra zauzimaju puno prostora. Dakle, jedan troelement trofazni vatmetar, što je spoj tri jednofazna vatmetra u jednom uređaju. U troelementnom elektrodinamičkom vatmetru, tri pomična paralelna zavojnica postavljena su na jednoj osi spojenoj sa strelicom, a ukupni obrtni moment dobijen kao rezultat zbrajanja mehaničkih sila svake zavojnice bit će proporcionalan snazi ​​utrošenoj u trofazna mreža. U drugim izvedbama, pokretni zavojnici smješteni u različitim mjestima, međusobno su povezani fleksibilnim trakama i strelicom prenose ukupnu silu na osu.

Aktivna snaga trofazne mreže s ujednačenim opterećenjem može se odrediti pomoću tri instrumenta: ampermetra, voltmetra i fazometra - prema formuli

gdje su U i I linearni naponi,

Ugao pomaka između faznog napona i struje.

Snaga trožične, trofazne mreže pod bilo kojim opterećenjem (ujednačenim ili neravnomjernim), bez obzira na način povezivanja potrošača (zvijezda ili trokut), može se mjeriti pomoću kruga od dva vatmetra.

Prema prvom Kirchhoffovom zakonu, zbir trenutnih vrijednosti struje sve tri faze je nula:

Trenutna snaga trofaznog sistema će biti

gdje su u sa indeksima trenutne vrijednosti faznih napona.

Zamjenom vrijednosti struje i2 u posljednji izraz dobijamo

Rezultirajuća jednačina pokazuje da jedan od vatmetara mora biti uključen tako da struja prve faze teče kroz njegov strujni kalem, a naponski kalem je ispod razlike napona prve i druge faze; drugi vatmetar treba uključiti tako da struja treće faze teče kroz njen strujni kalem, a naponski kalem bude ispod naponske razlike između treće i druge faze.

Sabiranjem očitavanja oba vatmetra dobijamo snagu sve tri faze.

Na sl. 234, a - u tri opcije su prikazane za krug od dva vatmetra.

Dijagrami pokazuju da su serijski namotaji vatmetara povezani na bilo koje dvije linearne žice mreže. Počeci paralelnih namotaja svakog vatmetra povezani su na istu žicu u koju je spojen serijski namotaj vatmetra. Krajevi paralelnih namotaja spojeni su na žicu treće linije.

Sa simetričnim aktivnim opterećenjem i cos = 1, očitanja vatmetra su međusobno jednaka. Kada cos nije jednak jedinici, očitavanja vatmetara neće biti jednaka. Kod cos jednak 0,5, jedan od vatmetara će pokazati nulu. Kada je cos manji od 0,5, igla ovog uređaja će početi da odstupa ulijevo. Da biste dobili očitanje s uređaja, trebate promijeniti krajeve njegovih serijskih ili paralelnih namotaja.

Da biste izmjerili aktivnu snagu trofaznog sistema pomoću očitavanja dva vatmetra, potrebno je da saberete njihova očitanja ili od očitanja jednog vatmetra oduzmete očitanje drugog vatmetra, koje je bilo negativno. Kolo za mjerenje snage sa dva vatmetra pomoću mjernih transformatora napona i struje prikazano je na sl. 235.

Prikladnije je izmjeriti snagu trofaznim vatmetrom, koji kombinira dva uređaja povezana prema krugu od dva vatmetra i djeluju na jednu zajedničku os na koju je spojena strelica. U uređajima elektrodinamičkih i ferodinamičkih sistema, dvije pomične zavojnice smještene na istoj osi ili povezane fleksibilnim trakama rotiraju jednu os. U uređajima indukcijskog sistema dva elementa rotiraju dva diska koja se nalaze na istoj osi, ili dva elementa djeluju na jedan disk. Dijagram povezivanja dvoelementnog trofaznog vatmetra prikazan je na Sl. 236.

U visokonaponskim mrežama trofazni vatmetar se uključuje pomoću mjernih transformatora napona i struje.

7. Simetrična trofaznavišestruko kolo prijemnika

Proračun trofaznog kola u simetrični način rada svodi se na proračun jedne faze i izvodi se slično kao i proračun konvencionalnog sinusoidnog strujnog kola.

Dati: - linearni napon; UL

ZL - otpor linije;

ZF1 - fazni otpor opterećenja 1;

ZF2 - fazni otpor opterećenja 2.

Redoslijed izračunavanja:

1. Otpor dva paralelno povezana trokuta mora se zamijeniti ekvivalentnim trouglom sa faznim otporom:

2. Rezultirajući ekvivalentni trokut treba zamijeniti ekvivalentnom zvijezdom s faznim otporom:

3. Odrediti fazni otpor ekvivalentne zvijezde uzimajući u obzir ZL:

4. Dalji proračun ne zahtijeva korištenje složene metode. Dovoljno je odrediti efektivnu vrijednost linijske struje

onda nađi efektivne vrednosti fazni napon ekvivalentne zvezde prijemnika

i linijski napon prijemnika

Efektivne vrijednosti faznih struja prijemnika određene su Ohmovim zakonom:

8. Nosimometrički način rada trofazno kolo

Asimetrični režim u trofaznom sistemu nastaje ako je narušen barem jedan od uslova za simetriju faznog EMF izvora --

i jednakost faznih otpora prijemnika ZA = ZB = ZC.

Kada su faze prijemnika spojene zvijezdom i postoji neutralna žica (slika 1), u općenitom slučaju asimetričnog načina rada, struja u neutralnoj žici I0 je različita od nule i postoji napon između neutrali prijemnika i izvora U0"0. U tom smislu, proračun struja se ne može vršiti izolovano po fazama, kao u simetričnom režimu.

Za izračunavanje kruga koji se razmatra, najprikladnije je koristiti metodu nodalnog napona, budući da krug sadrži samo dva čvora. Za jedan čvorni napon imamo jednačinu

iz koje direktno nalazimo napon između neutralnih tačaka:

Za struje u kolu naći ćemo dalje i slično za i, a. Iz toga slijedi da su struje u sve tri faze asimetričnog sistema međusobno zavisne, odnosno promjena otpora jedne od faza dovodi do promjene struje u drugim fazama, jer se time mijenja napon U0"0.

Rezultirajuća formula vrijedi i za lanac s izolovano neutralno, na koji biste trebali postaviti samo Y0 = 0. Fazne struje u ovom slučaju se određuju korištenjem istih formula kao gore.

Trenutne vrijednosti u asimetričnom opterećenju spojenom deltom, za date fazne EMF, mogu se izračunati pretvaranjem trokuta ZAB, ZBC, ZCA u zvijezdu, čiji su fazni otpori izraženi formulama:

Kao rezultat toga, problem izračunavanja kola se svodi na upravo razmatrani. Ova transformacija omogućava da se istovremeno uzmu u obzir otpori linearnih žica ZA", ZB, ZC", koji se nakon transformacije ispostavi da su povezani u seriju sa fazama rezultirajuće zvijezde ZA, ZB, ZC, prikazane na slici 10.3 isprekidanim linijama.

Prema istom opšta šema Oni također razmatraju slučaj kada su linearni EMF specificirani u asimetričnom sistemu, itd. U ovom slučaju, za zvjezdani spojni krug sa izolovanim neutralnim elementom (vidi sliku 10.4 na Y0 = 0) kao referentnim čvorom 0" za izračunavanje napona faze C prijemnika, uzimamo, na primjer, terminal C prijemnika. Kao rezultat, dobijamo direktno

Slično, izvodeći kružnu permutaciju indeksa, pišemo:

Struje u fazama dobijamo množenjem faznih napona sa odgovarajućim provodljivostima YA, B, C.

U prisustvu nekoliko asimetričnih opterećenja sa na različite načine faznih veza, trebalo bi da koristite sekvencijalnu transformaciju zvezde u trougao i obrnuto i ekvivalentne transformacije paralelno ili serijski povezanih delova.