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Formel für Phasenströme. Dreiphasiger Wechselstrom

Die Ströme in der Generator- und Empfängerphase werden aufgerufen Phasenströme, und der Strom der linearen Drähte - linear.

Bei symmetrischer Modus Bei einem dreiphasigen Stromkreis und der Verbindung der Generatorwicklungen mit einem Stern werden die positiven Richtungen der Ströme in den linearen Drähten vom Generator zum Empfänger und die Ströme im Neutralleiter in die entgegengesetzte Richtung gewählt. Habe eine symmetrische Dreiphasenempfänger oder bei drei identischen Empfängern, die durch einen Stern verbunden sind, sind die Phasenwiderstände im Absolutwert gleich , woraus folgt, dass die linearen und Phasenströme numerisch gleich sind.

, (3.11)

Wo ist die Phasenimpedanz?

Linear- oder Phasenströme sind relativ zueinander um gleiche Winkel von 120° phasenverschoben. Die Summe der Vektoren von drei Strömen, die ein symmetrisches Tripel bilden, ist gleich Null, ebenso wie die drei Vektoren der Phasenspannungen. Daher fließt im Neutralleiter kein Strom: , und von Neutralleiter Sie können ablehnen. Ein solches Vierleitersystem kann durch ein Dreileitersystem ersetzt werden (Abb. 3.4).

Reis. 3.4. Diagramm einer dreiphasigen Dreileiterschaltung

Im symmetrischen Modus eines Drehstromkreises und der Verbindung der Generatorwicklungen mit einem Dreieck wird die positive Richtung der linearen Ströme wie bei einer Sternschaltung vom Generator zu den Empfängern gewählt. Für die positive Richtung der Phasenströme in Empfängern gelten die Richtungen von A Zu B, aus B Zu Mit, aus Mit Zu A, was durch die Reihenfolge der Buchstaben in den Indizes angezeigt wird. Ist beispielsweise der Strom in der Phase v. Chr, gerichtet vom Knoten B zum Knoten C.

Der Strom in jedem linearen Draht ist gleich der Differenz zwischen den Strömen der beiden Phasen, die mit diesem Draht an einen Knoten angeschlossen sind.

Bei einem symmetrischen Spannungssystem und gleichen Phasenwiderständen des Empfängers bilden die Phasenströme ein symmetrisches System. Die Effektivwerte der Ströme sind gleich und in der Phase sind die Ströme um Winkel von 120° gegeneinander verschoben. Lineare Ströme sind gleich den Differenzen der entsprechenden Phasenströme, ihre Effektivwerte sind gleich, die Phasenverschiebungen zwischen ihnen sowie zwischen Phasenströmen betragen 120°. Die Vektoren der Phasenströme benachbarter Phasen bilden zusammen mit dem Vektor des entsprechenden linearen Stroms ein gleichschenkliges Dreieck mit Winkeln an der Basis von 30° und einem Winkel an der Spitze von 120°. Die Basis des Dreiecks definiert Leitungsstrom.

Aus dem Dreieck ergibt sich:

Im symmetrischen Modus eines Drehstromkreises und einer Dreieckschaltung ist der lineare Strom um ein Vielfaches größer als der Phasenstrom. Jeder Leitungsstrom eilt dem entsprechenden Phasenstrom um 30° in der Phase nach.

Beispiel 3.2. Generatorphasenspannungen UF=240 V, Empfängerphasenwiderstände za= ra\u003d 20 Ohm, Zum Beispiel= rb= 8 Ohm, zc= rc=50 Ohm. Leitungswiderstand und Neutralleiter kann vernachlässigt werden. Bestimmen Sie die Ströme in allen Abschnitten des Stromkreises.

Lösung.

Richten wir den Vektor entlang der reellen positiven Halbachse, d.h. Wir wählen die Null-Anfangsphase dieser Spannung: IN,

Stromspannung:

Strömungen in den Gebieten.

Derzeit ist das sogenannte dreiphasige Wechselstromsystem, das 1888 vom russischen Elektroingenieur Dolivo-Dobrovolsky erfunden und entwickelt wurde, weltweit am weitesten verbreitet. Er war der Erste, der einen Drehstromgenerator, einen Drehstrom-Asynchron-Elektromotor und eine Drehstromleitung entwarf und baute. Dieses System bietet am meisten gewinnbringende KonditionenÜbertragung elektrische Energie per Draht und ermöglicht den Bau einfach aufgebauter und benutzerfreundlicher Elektromotoren.

Dreiphasensystem Stromkreise wird als System bezeichnet, das aus drei Schaltkreisen besteht, in denen variable EMFs derselben Frequenz wirken, die um 1/3 der Periode (j \u003d 120 °) relativ zueinander phasenverschoben sind. Jeder Stromkreis eines solchen Systems wird als Phase bezeichnet, und ein System aus drei phasenverschobenen Wechselströmen in solchen Stromkreisen wird als Drehstrom bezeichnet.

Die Aufrechterhaltung einer konstanten Phasenverschiebung zwischen Spannungsschwankungen am Ausgang von drei unabhängigen Generatoren ist ein ziemlich schwieriges technisches Problem. In der Praxis werden Drehstromgeneratoren verwendet, um drei phasenverschobene Ströme zu erhalten. Der Induktor im Generator ist ein Elektromagnet, dessen Wicklung mit Gleichstrom betrieben wird. Der Induktor ist der Rotor und der Anker des Generators ist der Stator. Jede Wicklung des Generators ist ein unabhängiger Stromgenerator. Durch das Anbringen von Drähten an den Enden jedes dieser Stromkreise, wie in der Abbildung gezeigt, würden wir drei unabhängige Stromkreise erhalten, von denen jeder beispielsweise bestimmte Empfänger mit Strom versorgen könnte elektrische Lampen. In diesem Fall wäre es erforderlich, die gesamte Energie zu übertragen, die die Empfänger absorbieren sechs Drähte. Es ist jedoch möglich, die Generatorwicklungen auf diese Weise miteinander zu verbinden Drehstrom mit vier oder sogar drei Leitungen auszukommen, also deutlich Verkabelung einzusparen.
einmal.
3
Die erste dieser Methoden wird als Sternverbindung bezeichnet. Damit sind alle Enden der Phasenwicklungen X, Y, Z mit einem gemeinsamen Knoten O verbunden (er wird Neutral- oder Nullpunkt des Generators genannt) und die Anfänge dienen als Klemmen zum Anschließen der Last. Als Spannung wird die Spannung zwischen dem Nullpunkt und dem Beginn jeder Phase bezeichnet Phasenspannung ( U F ) , und die Spannung zwischen den Anfängen der Wicklungen, also den Punkten A und B, B und C, C und A, angerufen Leitungsspannung ( U l ). Dabei effektiver Wert Die Netzspannung überschreitet den Effektivwert der Phasenspannung in

Bei gleichmäßiger Belastung aller drei Phasen Der Strom im Neutralleiter ist Null und kann nicht verwendet werden. Wann nicht symmetrische Belastung Der Strom im Neutralleiter ist nicht gleich Null, aber viel schwächer als der Strom in den linearen Drähten. Daher kann der Neutralleiter dünner sein als die Phasendrähte.

Wicklungen Drehstromgenerator können in einem Dreieck verbunden werden. In diesem Fall wird das Ende jeder Wicklung mit dem Anfang der nächsten verbunden, sodass sie ein geschlossenes Dreieck bilden, und die linearen Drähte werden an den Eckpunkten befestigt

Dieses Dreieck weist die Punkte A, B und C auf. Es ist leicht zu erkennen, dass bei einer Verbindung durch ein Dreieck die lineare Spannung des Generators gleich seiner Phasenspannung ist. Um die gewünschte Netzspannung zu erhalten, muss daher jede Wicklung des Generators für eine höhere Spannung ausgelegt werden als bei einer Sternschaltung der Generatorwicklungen. Dies führt zu einer Erhöhung der Kosten des Generators. Zudem ist die Belastung selten perfekt symmetrisch. Dabei sind die Generatorwicklungen in der Regel durch einen Stern verbunden.

Literaturverzeichnis.

1. G. S. Landsberg „Grundlehrbuch der Physik“.

2. A. A. Pinsky „Physik-11“.

Das dreiphasige Wechselstromsystem ist weltweit verbreitet und wird eingesetzt. Bei einem Dreiphasensystem optimale Bedingungen für die Übertragung von Elektrizität über große Entfernungen durch Drähte, die Möglichkeit, Elektromotoren zu schaffen, die einfach im Design und einfach zu bedienen sind.

Dreiphasiges Wechselstromsystem

Es wird ein System genannt, das aus drei Stromkreisen besteht, in denen elektromotorische Kräfte (EMF) gleicher Frequenz wirken. Diese EMKs sind relativ zueinander in der Phase um ein Drittel verschoben. Jeder einzelne Stromkreis im System wird als Phase bezeichnet. Das Gesamtsystem aus drei phasenverschobenen Wechselströmen wird als Drehstrom bezeichnet.

Fast alle Generatoren, die in Kraftwerken installiert sind, sind Drehstromgeneratoren. Bei der Konstruktion sind drei in einer Einheit verbunden. Die in ihnen induzierten elektromotorischen Kräfte sind, wie bereits erwähnt, um ein Drittel der Periode gegeneinander verschoben.

Wie funktioniert ein Generator?

Bei einem Drehstromgenerator befinden sich drei separate Anker am Stator des Geräts. Sie sind untereinander um 1200 versetzt. In der Mitte des Geräts dreht sich ein Induktor, der drei Ankern gemeinsam ist. In jeder Spule wird eine variable EMF derselben Frequenz induziert. Allerdings sind die Momente des Vergehens diese elektromotorische Kräfte durch Null in jeder dieser Spulen werden um 1/3 der Periode verschoben, da der Induktor jede Spule 1/3 der Zeit später als die vorherige passiert.

Alle Wicklungen sind unabhängige Generatoren Strom- und Stromquellen. Wenn Sie an den Enden jeder Wicklung Drähte anbringen, erhalten Sie drei unabhängige Stromkreise. In diesem Fall sind sechs Drähte erforderlich, um den gesamten Strom zu übertragen. Bei anderen Verbindungen der Wicklungen untereinander ist es jedoch durchaus möglich, mit 3-4 Drähten auszukommen, was zu einer großen Drahteinsparung führt.


Verbindung - Stern

Die Enden aller Wicklungen sind an einem Punkt des Generators, dem sogenannten Nullpunkt, verbunden. Anschließend erfolgt die Verbindung mit den Verbrauchern über vier Drähte: Drei sind lineare Drähte, die vom Anfang der Wicklungen 1, 2, 3 ausgehen, einer ist ein neutraler (neutraler) Draht, der vom Nullpunkt des Generators kommt. Ein solches System wird auch Vierleitersystem genannt.


Delta-Verbindung

In diesem Fall wird das Ende der vorherigen Wicklung mit dem Anfang der nächsten verbunden und bildet so ein Dreieck. Lineare Drähte sind mit den Eckpunkten des Dreiecks verbunden – den Punkten 1, 2, 3. Mit dieser Verbindung fallen sie zusammen. Im Vergleich zu einer Sternschaltung reduziert eine Dreieckschaltung die verkettete Spannung um etwa das 1,73-fache. Dies ist nur bei gleicher Belastung der Phasen zulässig, da es sonst zu einer Überlastung der Wicklungen kommen kann, was für den Generator gefährlich ist.

Getrennte Verbraucher (Lasten), die über getrennte Adernpaare mit Strom versorgt werden, können auf die gleiche Weise entweder im Stern oder im Dreieck angeschlossen werden. Es ergibt sich eine ähnliche Situation wie bei einem Generator: Bei einer Dreiecksschaltung stehen die Lasten unter linearer Spannung, bei einer Sternschaltung ist die Spannung 1,73-mal geringer.

Dreiphasiges Stromversorgungssystem - besonderer Fall Mehrphasensysteme von Stromkreisen, in denen sinusförmige EMFs gleicher Frequenz, die von einer gemeinsamen Quelle erzeugt werden, zeitlich um einen bestimmten Phasenwinkel gegeneinander verschoben sind. IN Dreiphasensystem dieser Winkel beträgt 2π/3 (120°).

Das mehradrige (sechsadrige) Dreiphasen-Wechselstromsystem wurde von Nikola Tesla erfunden. Einen wesentlichen Beitrag zur Entwicklung von Dreiphasensystemen leistete M. O. Dolivo-Dobrovolsky, der als Erster Drei- und Vierdraht-Wechselstromübertragungssysteme vorschlug und eine Reihe von Vorteilen von Niederdraht-Dreiphasensystemen gegenüber anderen Systemen aufzeigte , und führte eine Reihe von Experimenten mit einem asynchronen Elektromotor durch.

Animiertes Bild des Stromflusses in einem symmetrischen Drehstromkreis mit Sternschaltung

Vektordiagramm der Phasenströme. symmetrischer Modus.


Vorteile

Möglicher Schaltplan Dreiphasennetz in Mehrfamilienhäusern

  • Rentabilität.
    • Kostengünstige Stromübertragung über große Entfernungen.
    • Geringerer Materialverbrauch von 3-Phasen-Transformatoren.
    • Weniger Materialverbrauch Stromkabel, da bei gleicher Leistungsaufnahme die Ströme in den Phasen reduziert werden (im Vergleich zu einphasigen Schaltungen).
  • Systembalance. Diese Eigenschaft ist eine der wichtigsten, da in einem unausgeglichenen System die Energieerzeugungsanlage mechanisch ungleichmäßig belastet wird, was ihre Lebensdauer erheblich verkürzt.
  • Die Fähigkeit, leicht eine kreisförmige Rotation zu erreichen Magnetfeld für die Arbeit erforderlich Elektromotor und eine Reihe anderer elektronische Geräte. Drehstrommotoren (Asynchron und Synchron) sind einfacher als Motoren Gleichstrom, ein- oder zweiphasig und haben hohe Wirkungsgrade.
  • Die Möglichkeit, in einer Installation zwei Betriebsspannungen – Phase und Linear, und zwei Leistungsstufen bei Anschluss an einen „Stern“ oder „Dreieck“ zu erhalten.
  • Möglichkeit, das Flimmern und den Stroboskopeffekt von Leuchten auf Leuchtstofflampen drastisch zu reduzieren, indem drei Lampen (oder Gruppen von Lampen), die von unterschiedlichen Phasen gespeist werden, in einer Leuchte untergebracht werden.

Aufgrund dieser Vorteile sind Dreiphasensysteme in der heutigen Energiewirtschaft am weitesten verbreitet.

Anschlusspläne für Drehstromkreise

Stern


Bestehende Arten von Netzspannungsschutz, die in Elektrofachgeschäften erhältlich sind. Nach Bedarf moderne Standards Die Montage erfolgt auf einer DIN-Schiene.

Ein Stern ist eine solche Verbindung, wenn die Enden der Phasen der Generatorwicklungen (G) zu einer verbunden sind gemeinsamer Punkt, genannt Neutralpunkt oder neutral. Die Enden der Phasen der Empfängerwicklungen (M) sind ebenfalls mit einem gemeinsamen Punkt verbunden. Die Drähte, die den Anfang der Phasen des Generators und des Empfängers verbinden, werden genannt linear. Der Draht, der zwei Neutralleiter verbindet, wird Neutralleiter genannt.


Verteilerreifen Nulldrähte und Erdungskabel, wenn sie mit einem Stern verbunden sind. Einer der Vorteile der Sternschaltung ist die Einsparung des Neutralleiters, da vom Generator bis zur Neutralleitertrennstelle in der Nähe des Verbrauchers nur noch ein Leiter benötigt wird.

Ein Dreiphasenstromkreis mit Neutralleiter wird als Vierleiterstromkreis bezeichnet. Wenn kein Neutralleiter vorhanden ist, dreiadrig.

Wenn die Widerstände Z a, Z b, Z c des Empfängers einander gleich sind, wird eine solche Last aufgerufen symmetrisch.

Zusammenhang zwischen linearen und Phasenströmen und -spannungen.

Die Spannung zwischen dem Außenleiter und dem Neutralleiter (U a, U b, U c) wird aufgerufen Phase. Als Spannung wird die Spannung zwischen zwei Leitungsdrähten (U AB, U BC, U CA) bezeichnet linear. Um die Wicklungen mit einem Stern zu verbinden, mit einer symmetrischen Last, gilt die Beziehung zwischen linearen und Phasenströmen und -spannungen:

Folgen eines Durchbrennens (Bruch) des Neutralleiters in Drehstromnetzen

Bei symmetrischer Belastung in einem Drehstromsystem ist die Versorgung des Verbrauchers mit linearer Spannung auch ohne Neutralleiter möglich. Wenn die Last jedoch mit Phasenspannung versorgt wird und die Belastung der Phasen nicht streng symmetrisch ist, ist das Vorhandensein eines Neutralleiters zwingend erforderlich. Bei Bruch oder deutlichem Widerstandsanstieg (schlechter Kontakt) kommt es zum sogenannten „Phasenungleichgewicht“, wodurch die angeschlossene, für die Phasenspannung ausgelegte Last unter einer willkürlichen Spannung im Bereich von Null stehen kann zu linear ( spezifische Bedeutung hängt von der Lastverteilung über die Phasen im Moment der Unterbrechung ab Neutralleiter). Dies ist häufig die Ursache für Ausfälle der Unterhaltungselektronik in Mehrfamilienhäusern. Da der Widerstand des Verbrauchers konstant bleibt, ist nach dem Ohmschen Gesetz mit zunehmender Spannung der durch das Verbrauchergerät fließende Strom viel größer als der maximal zulässige Wert, was zu Verbrennungen und/oder Ausfällen der mit Strom versorgten elektrischen Geräte führt . Unterspannung kann auch zu Geräteausfällen führen. Manchmal kann ein Durchbrennen (Bruch) des Neutralleiters an einem Umspannwerk einen Brand in Wohnungen verursachen.

Das Problem der Harmonischen, die ein Vielfaches einer Terz sind

Moderne Technik wird zunehmend mit Impulsnetzen ausgestattet. Eine Schaltquelle ohne Leistungsfaktorkorrektur zieht Strom in schmalen Impulsen nahe der Spitze der Sinuswelle der Versorgungsspannung, wenn der Eingangsgleichrichterkondensator aufgeladen wird. Große Menge Solche Netzteile erzeugen im Netzwerk einen erhöhten Strom der dritten Harmonischen der Versorgungsspannung. Harmonische Ströme, die ein Vielfaches der Terz sind, summieren sich statt gegenseitiger Kompensation mathematisch im Neutralleiter (auch bei symmetrischer Lastverteilung) und können zu dessen Überlastung führen, auch ohne die zulässige Leistungsaufnahme der Phasen zu überschreiten. Ein solches Problem besteht insbesondere in Bürogebäuden mit einer großen Anzahl gleichzeitig betriebener Bürogeräte.
Die bestehenden Anlagen zur Blindleistungskompensation können dies nicht lösen dieses Problem, da die Abnahme des Leistungsfaktors in Netzen mit einer Dominanz von Impulsquellen Die Stromversorgung ist nicht mit der Einführung einer Blindkomponente verbunden, sondern beruht auf der Nichtlinearität der Stromaufnahme. Die Lösung des Problems der dritten Harmonischen ist die Verwendung eines Leistungsfaktorkorrektors (passiv oder aktiv) als Teil der Schaltung hergestellter Schaltnetzteile.
Die Anforderungen der IEC 1000-3-2 begrenzen die harmonischen Komponenten des Laststroms für Geräte mit einer Leistung von 50 W oder mehr. In Russland ist die Anzahl der harmonischen Komponenten des Laststroms durch die Normen GOST 13109-97, OST 45.188-2001 standardisiert.


Dreieck

Ein Dreieck ist eine solche Verbindung, wenn das Ende der ersten Phase mit dem Anfang der zweiten Phase, das Ende der zweiten Phase mit dem Anfang der dritten und das Ende der dritten Phase mit dem Anfang der zweiten Phase verbunden ist Erste.

Zusammenhang zwischen Leitungs- und Phasenströmen und -spannungen

Um die Wicklungen in einem Dreieck mit symmetrischer Last zu verbinden, gilt die Beziehung zwischen linearen und Phasenströmen und -spannungen:

Gemeinsame Spannungsstandards

Markierung

Dirigenten gehören zu verschiedene Phasen sind mit unterschiedlichen Farben gekennzeichnet. verschiedene Farben Markieren Sie auch neutral und Schutzleiter. Dies geschieht, um einen ausreichenden Schutz vor Schäden zu gewährleisten. elektrischer Schock sowie für einfache Wartung, Installation und Reparatur Elektroinstallationen Und elektrische Ausrüstung. IN verschiedene Länder Die Leitermarkierung hat ihre eigenen Unterschiede. Viele Länder folgen jedoch allgemeine Grundsätze Farbcodierung Leiter gemäß der Norm IEC 60445:2010 der Internationalen Elektrotechnischen Kommission.

Phasenleiter 1 Phasenleiter 2 Phasenleiter 3 Neutralleiter Schutzleiter
USA(120/208V) Schwarz Rot Blau Weiß oder Grau Grün
USA(277/480V) Orange Braun Gelb Weiß oder Grau Grün
Kanada Rot Schwarz Blau Weiß Grün
Kanada(Isolierte Drehstromanlagen) Orange Braun Gelb Weiß Grün
Großbritannien(seit April 2006) Rotbraun) Gelb (früher Weiß) (Schwarz) Blau grau) Schwarz Blau) Grün Gelb
Europa(seit April 2004) Braun Schwarz Grau Blau Grün Gelb
Europa(bis April 2004, je nach Land) Braun oder Schwarz Schwarz oder Braun Schwarz oder Braun Blau Grün Gelb
Europa(Reifenbezeichnung) Gelb Braun Rot
Russland(DIE UDSSR) Gelb Grün Rot Blau Grün-Gelb (schwarz bei älteren Geräten)
Russland(seit 1. Januar 2011) Braun Schwarz Grau Blau Grün Gelb
Australien und Neuseeland Rot Gelb Blau Schwarz
Südafrika Rot Gelb Blau Schwarz Grün-Gelb (bei alten Anlagen - Grün)
Malaysia Rot Gelb Blau Schwarz Grün-Gelb (bei alten Anlagen - Grün)
Indien Rot Gelb Blau Schwarz Grün

Dreiphasige Zweikreis-Übertragungsleitung

Dreiphasiges Stromversorgungssystem- ein Sonderfall von Mehrphasensystemen von Wechselstromkreisen, bei denen sinusförmige EMFs gleicher Frequenz, die von einer gemeinsamen Quelle erzeugt werden, zeitlich um einen bestimmten Phasenwinkel gegeneinander verschoben sind. In einem Dreiphasensystem beträgt dieser Winkel 2π/3 (120°).

Ein mehradriges (sechsadriges) dreiphasiges Wechselstromsystem wurde von Nikola Tesla erfunden. Einen wesentlichen Beitrag zur Entwicklung von Dreiphasensystemen leistete M. O. Dolivo-Dobrovolsky, der als Erster Drei- und Vierdraht-Wechselstromübertragungssysteme vorschlug und eine Reihe von Vorteilen von Niederdraht-Dreiphasensystemen gegenüber anderen Systemen aufzeigte , und führte eine Reihe von Experimenten mit einem asynchronen Elektromotor durch.

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    Jedes der wirkenden EMF befindet sich in seiner eigenen Phase des periodischen Prozesses, daher wird es oft einfach als „Phase“ bezeichnet. „Phasen“ werden auch Leiter genannt – Träger dieser EMFs. In Drehstromsystemen beträgt der Scherwinkel 120 Grad. Phasenleiter werden in der Russischen Föderation mit lateinischen Buchstaben L mit einem digitalen Index 1 ... 3 oder A, B und C bezeichnet.

    Gängige Bezeichnungen für Phasendrähte:

    Russland, EU (über 1000 V) Russland, EU (unter 1000 V) Deutschland Dänemark
    A L1 L1 R
    B L2 L2 S
    C L3 L3 T

    Vorteile

    • Rentabilität.
      • Kostengünstige Stromübertragung über große Entfernungen.
      • Geringerer Materialverbrauch von 3-Phasen-Transformatoren.
      • Geringerer Materialverbrauch von Stromkabeln, da bei gleichem Stromverbrauch die Ströme in den Phasen reduziert werden (im Vergleich zu einphasigen Stromkreisen).
    • Systembalance. Diese Eigenschaft ist eine der wichtigsten, da in einem unausgeglichenen System die Energieerzeugungsanlage mechanisch ungleichmäßig belastet wird, was ihre Lebensdauer erheblich verkürzt.
    • Die Fähigkeit, auf einfache Weise ein kreisförmiges rotierendes Magnetfeld zu erzeugen, das für den Betrieb eines Elektromotors und einer Reihe anderer elektrischer Geräte erforderlich ist. Drehstrommotoren (asynchron und synchron) sind einfacher als Gleichstrommotoren, ein- oder zweiphasig, und haben einen hohen Wirkungsgrad.
    • Die Möglichkeit, in einer Installation zwei Betriebsspannungen – Phase und Linear, und zwei Leistungsstufen bei Anschluss an einen „Stern“ oder „Dreieck“ zu erhalten.
    • Möglichkeit, das Flimmern und den Stroboskopeffekt von Leuchten auf Leuchtstofflampen drastisch zu reduzieren, indem drei Lampen (oder Gruppen von Lampen), die von unterschiedlichen Phasen gespeist werden, in einer Leuchte untergebracht werden.

    Aufgrund dieser Vorteile sind Dreiphasensysteme in der heutigen Energiewirtschaft am weitesten verbreitet.

    Anschlusspläne für Drehstromkreise

    Stern

    Ein Dreiphasenstromkreis mit Neutralleiter wird als Vierleiterstromkreis bezeichnet. Wenn kein Neutralleiter vorhanden ist, dreiadrig.

    Sind die Widerstände Z a, Z b, Z c des Verbrauchers einander gleich, so spricht man von einer solchen Belastung symmetrisch.

    Lineare und Phasengrößen

    Die Spannung zwischen dem Außenleiter und dem Neutralleiter (U a, U b, U c) wird aufgerufen Phase. Als Spannung wird die Spannung zwischen zwei Leitungsdrähten (U AB, U BC, U CA) bezeichnet linear. Um die Wicklungen mit einem Stern zu verbinden, mit einer symmetrischen Last, gilt die Beziehung zwischen linearen und Phasenströmen und -spannungen:

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

    Es lässt sich leicht zeigen, dass die Netzspannung um phasenverschoben ist π / 6 (\displaystyle \pi /6) zur Phase:

    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))

    Drehstromleistung

    Um die Wicklungen mit einem Stern zu verbinden, beträgt die Leistung eines dreiphasigen Netzwerks bei symmetrischer Last:

    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 )

    Folgen eines Durchbrennens (Bruch) des Neutralleiters in Drehstromnetzen

    Bei symmetrischer Belastung in einem Drehstromsystem ist die Versorgung des Verbrauchers mit linearer Spannung auch ohne Neutralleiter möglich. Wenn die Last jedoch mit Phasenspannung versorgt wird und die Belastung der Phasen nicht streng symmetrisch ist, ist das Vorhandensein eines Neutralleiters zwingend erforderlich. Bei Bruch oder deutlichem Widerstandsanstieg (schlechter Kontakt) entsteht die sogenannte „Phasenunsymmetrie“, wodurch die angeschlossene Last, ausgelegt für die Phasenspannung, unter einer willkürlichen Spannung im Bereich von Null bis liegen kann linear (der spezifische Wert hängt von der Lastverteilung über die Phasen zum Zeitpunkt der Unterbrechung des Neutralleiters ab). Dies ist häufig die Ursache für Ausfälle der Unterhaltungselektronik in Mehrfamilienhäusern, die zu Bränden führen können. Unterspannung kann auch zu Geräteausfällen führen.

    Das Problem der Harmonischen, die ein Vielfaches einer Terz sind

    Moderne Technik wird zunehmend mit Impulsnetzen ausgestattet. Eine gepulste Quelle ohne Leistungsfaktorkorrektur verbraucht Strom in schmalen Impulsen nahe der Spitze der Sinuskurve der Versorgungsspannung, wenn der Eingangsgleichrichterkondensator aufgeladen wird. Eine große Anzahl solcher Netzteile im Netz erzeugt einen erhöhten Strom der dritten Harmonischen der Versorgungsspannung. Harmonische Ströme, die ein Vielfaches der Terz sind, summieren sich statt gegenseitiger Kompensation mathematisch im Neutralleiter (auch bei symmetrischer Lastverteilung) und können zu dessen Überlastung führen, auch ohne die zulässige Leistungsaufnahme der Phasen zu überschreiten. Ein solches Problem besteht insbesondere in Bürogebäuden mit einer großen Anzahl gleichzeitig betriebener Bürogeräte. Die Lösung des Problems der dritten Harmonischen ist die Verwendung eines Leistungsfaktorkorrektors (passiv oder aktiv) als Teil der Schaltung hergestellter Schaltnetzteile. Die Anforderungen der IEC 1000-3-2 begrenzen die harmonischen Komponenten des Laststroms für Geräte mit einer Leistung von 50 W oder mehr. In Russland ist die Anzahl der harmonischen Komponenten des Laststroms durch die Normen GOST R 54149-2010, GOST 32144-2013 (ab 1.07.2014), OST 45.188-2001 standardisiert.