Dreiphasige Sinusstromkreise. Dreiphasiger Wechselstrom

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.

Kraftwerke erzeugen Drei Phasen Wechselstrom . Ein Drehstromgenerator besteht gewissermaßen aus drei zusammengeschalteten Wechselstromgeneratoren, die so arbeiten, dass sich die Stromstärke (und Spannung) nicht gleichzeitig, sondern mit einer Verzögerung von 1/3 der Periode ändert. Dies geschieht durch Verschieben der Generatorspulen um 120° zueinander (Abb. rechts).

Jeder Teil der Generatorwicklung wird aufgerufen Phase. Daher werden Generatoren genannt, deren Wicklung aus drei Teilen bestehtDrei Phasen .

Es ist zu beachten, dass der Begriff Phase„hat in der Elektrotechnik zwei Bedeutungen: 1) als Größe, die zusammen mit der Amplitude den Zustand des Schwingungsvorgangs zu einem bestimmten Zeitpunkt bestimmt; 2) im Sinne des Namens des Teils Stromkreis Wechselstrom (z. B. Teil der Wicklung einer elektrischen Maschine).
Eine visuelle Darstellung des Auftretens eines Drehstroms bietet die in Abb. 1 dargestellte Installation. links.
Drei Spulen eines zusammenklappbaren Schultransformators mit Kernen sind in einem Winkel von 120° zueinander um den Umfang herum angeordnet. Jede Spule ist mit einer Demo verbunden Galvanometer. Auf der Achse im Mittelpunkt des Kreises ist ein gerader Magnet befestigt. Dreht man den Magneten, so entsteht in jedem der drei „Spule-Galvanometer“-Kreise ein Wechselstrom. Bei langsamer Drehung des Magneten erkennt man, dass die größten und kleinster Wert Ströme und ihre Richtungen sind in allen drei Stromkreisen zu jedem Zeitpunkt unterschiedlich.

Auf diese Weise, Drehstrom stellt die gemeinsame Wirkung von drei Wechselströmen gleicher Frequenz dar, die jedoch relativ zueinander um 1/3 der Periode phasenverschoben sind.
Jede Wicklung des Generators kann mit ihrem Verbraucher verbunden werden und so eine unabhängige Wicklung bilden Dreiphasensystem. Im Hinblick auf drei separate Lichtmaschinen bietet eine solche Verbindung keinen Vorteil, da das Getriebe elektrische Energie erfolgt über sechs Drähte (Abb. rechts).
In der Praxis haben sich zwei weitere Methoden zum Anschluss der Wicklungen eines Drehstromgenerators herauskristallisiert. Die erste Verbindungsmethode heißt Sterne(Abb. links, a) und die zweite - Dreieck(Abb. b).
Wenn verbunden Stern Die Enden (oder Anfänge) aller drei Phasen sind zu einem gemeinsamen Knoten verbunden, und von den Anfängen (oder Enden) führen Drähte zu Verbrauchern. Diese Drähte werden genannt Leitungsdrähte. gemeinsamer Punkt, bei dem die Enden der Phasen des Generators (oder Verbrauchers) verbunden sind, heißt Null Punkte, oder neutral. Der Draht, der die Nullpunkte des Generators und des Verbrauchers verbindet, wird genannt Neutralleiter. Nulldraht Es wird für den Fall verwendet, dass im Netzwerk eine ungleichmäßige Belastung der Phasen entsteht. Damit können Sie die Spannungen in den Phasen des Verbrauchers ausgleichen.

Nulldraht, wird in der Regel in Beleuchtungsnetzen eingesetzt. Selbst wenn in allen drei Phasen die gleiche Anzahl von Lampen mit gleicher Leistung vorhanden ist, wird keine gleichmäßige Last aufrechterhalten, da die Lampen möglicherweise nicht in allen Phasen gleichzeitig ein- und ausgeschaltet werden, sie durchbrennen und dann die Lastgleichmäßigkeit der Phasen werden gestört. Daher wird für das Beleuchtungsnetz eine Sternschaltung verwendet, die vier statt sechs Drähte in einem unverbundenen Drehstromsystem aufweist.

Bei Anschluss an einen Stern werden zwei Spannungsarten unterschieden: Phase und linear. Die Spannung zwischen jedem linearen und neutralen Draht ist gleich der Spannung zwischen den Anschlüssen der entsprechenden Phase des Generators und wird als Phase bezeichnet ( U f ), und die Spannung zwischen zwei Leitungsdrähten ist die Leitungsspannung ( U l ).

Da im Neutralleiter bei symmetrische Belastung Wenn der Strom Null ist, ist der Strom im linearen Draht gleich dem Strom in der Phase.
Bei ungleichmäßiger Belastung der Phasen fließt ein Ausgleichsstrom von relativ geringem Wert durch den Neutralleiter. Daher muss der Querschnitt dieses Drahtes deutlich kleiner sein als der des linearen Drahtes. Dies kann überprüft werden, indem vier Amperemeter in die Leitungs- und Neutralleiter eingebaut werden. Als Ladung ist es praktisch, gewöhnliches zu verwenden Glühbirne(Abb. rechts).
Bei gleicher Belastung in den Phasen ist der Strom im Neutralleiter Null und dieser Draht ist nicht erforderlich (Beispiel: Elektromotoren erzeugen eine gleichmäßige Belastung). In diesem Fall erfolgt die Verbindung im „Dreieck“, also serielle Verbindung miteinander die Anfänge und Enden der Generatorspulen. In diesem Fall gibt es keinen Neutralleiter.
Beim Anschluss der Wicklungen von Generator und Verbrauchern“ Dreieck» Phasen- und Netzspannungen sind einander gleich,
diese. U L = U F , A Leitungsstrom V √3 mal der Phasenstrom ICHL = √3 . ICHF
Verbindung Dreieck Es wird sowohl bei der Beleuchtung als auch bei der Strombelastung eingesetzt. Beispielsweise können in einer Schulwerkstatt Maschinen in einem Stern oder Dreieck eingebunden werden. Die Wahl der einen oder anderen Anschlussart richtet sich nach der Höhe der Netzspannung und Nennspannung Empfänger elektrischer Energie.
Grundsätzlich ist es möglich, die Phasen des Generators mit einem Dreieck zu verbinden, in der Regel wird dies jedoch nicht gemacht. Tatsache ist, dass zur Erzeugung einer gegebenen linearen Spannung jede Phase des Generators bei einer Dreieckschaltung für eine um ein Vielfaches höhere Spannung ausgelegt sein muss als bei einer Sternschaltung. Eine höhere Spannung in der Generatorphase erfordert mehr Windungen und eine stärkere Isolierung Wickeldraht, was die Größe und die Kosten der Maschinen erhöht. Daher die Phasen Drehstromgeneratoren fast immer durch einen Stern verbunden. Motoren hingegen schalten beim Anlassen manchmal einen Stern ein und schalten dann auf Dreieck um.

Elektromotoren.

Elektromotor ist eine elektrische Maschine (elektromechanischer Wandler), bei der elektrische Energie in mechanische Energie umgewandelt wird, wobei als Nebeneffekt Wärme freigesetzt wird.

Funktionsprinzip

Der Betrieb jeder elektrischen Maschine basiert auf dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion. elektrische Maschine besteht aus einem Stator (feststehender Teil) und einem Rotor (Anker bei einer Gleichstrommaschine) (beweglicher Teil), elektrischer Schock(oder auch Permanentmagnete), in denen stationäre und/oder rotierende Magnetfelder erzeugt werden.

Stator- der feste Teil des Elektromotors, meistens der äußere. Je nach Motortyp kann er ein stationäres Magnetfeld erzeugen und aus Permanentmagneten und/oder Elektromagneten bestehen oder ein rotierendes Magnetfeld erzeugen (und aus mit Wechselstrom betriebenen Wicklungen bestehen).

Rotor- der bewegliche Teil des Elektromotors, der sich meist im Stator befindet.

Der Rotor kann bestehen aus:

§ Permanentmagnete;

§ Wicklungen auf dem Kern (verbunden über eine Bürsten-Kollektor-Einheit);

§ kurzgeschlossene Wicklung („Eichhörnchenrad“ oder „Käfigläufer“), in der unter Einwirkung einer Drehung Ströme entstehen Magnetfeld Stator).

Durch die Wechselwirkung der Magnetfelder von Stator und Rotor entsteht ein Drehmoment, das den Motorrotor in Bewegung setzt. Auf diese Weise wird die den Motorwicklungen zugeführte elektrische Energie in mechanische (kinetische) Rotationsenergie umgewandelt. erhalten mechanische Energie können zum Antrieb von Mechanismen verwendet werden.

Klassifizierung von Elektromotoren

§ Gleichspannungs Motor - Elektromotor, das mit Gleichstrom betrieben wird;

§ DC-Kollektormotoren. Sorten:

§ Mit Erregung durch Permanentmagnete;

§ MIT parallele Verbindung Erreger- und Ankerwicklungen;

§ Mit Reihenschaltung von Erreger- und Ankerwicklungen;

§ Mit gemischter Verbindung der Erreger- und Ankerwicklungen;

§ Bürstenlose Gleichstrommotoren (Ventilmotoren) – Elektromotoren in Form geschlossenes System unter Verwendung eines Rotorpositionssensors (RPS), eines Steuerungssystems (Koordinatenwandler) und eines Leistungshalbleiterwandlers (Wechselrichter).

§ AC Motor- Es gibt zwei Varianten eines mit Wechselstrom betriebenen Elektromotors:

§ Synchron-Elektromotor – ein Wechselstrom-Elektromotor, dessen Rotor sich synchron mit dem Magnetfeld der Versorgungsspannung dreht;

§ Hysteresemotor

§ Asynchronmotor- ein Wechselstrommotor, bei dem sich die Rotorgeschwindigkeit von der Frequenz des durch die Versorgungsspannung erzeugten rotierenden Magnetfelds unterscheidet.

§ Einphasig – werden manuell gestartet oder müssen Beginn des Aufziehens oder über eine Phasenschieberschaltung verfügen

§ Zweiphasig – inklusive Kondensator.

§ Drei Phasen

§ Mehrphasig

§ Schrittmotoren – Elektromotoren, die eine endliche Anzahl von Rotorpositionen haben. Die vorgegebene Position des Rotors wird durch Bestromung der entsprechenden Wicklungen fixiert. Der Übergang in eine andere Position erfolgt durch Entfernen der Versorgungsspannung von einigen Wicklungen und Übertragen auf andere.

Rotierendes Magnetfeld

§ Universal-Kollektormotor (UKD) – ein Kollektor-Elektromotor, der auch betrieben werden kann Gleichstrom und auf Wechselstrom.

AC-Motoren angetrieben von Industrienetzwerk Mit 50 Hz können Sie keine Drehzahl über 3000 U/min erreichen. Um hohe Frequenzen zu erhalten, wird daher ein Kollektor-Elektromotor verwendet, der außerdem leichter und kleiner ist als ein Wechselstrommotor gleicher Leistung, oder es werden spezielle Übertragungsmechanismen verwendet, die die kinematischen Parameter des Mechanismus auf das ändern, was wir brauchen ( Multiplikatoren). Bei Verwendung von Frequenzumrichtern oder einem Hochfrequenznetz (100, 200, 400 Hz) sind Wechselstrommotoren leichter und kleiner als Kollektormotoren (die Kollektorbaugruppe nimmt manchmal die Hälfte des Platzes ein). Ressource Induktionsmotoren Der Wechselstrom ist viel höher als der des Kollektors und wird durch den Zustand der Lager und der Isolierung der Wicklungen bestimmt.

Ein Synchronmotor mit Rotorpositionssensor und Wechselrichter ist ein elektronisches Analogon eines Gleichstromkollektormotors.

Arten von Waschmaschinen.

Wissenschaftliches Waschen.

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

Im symmetrischen Modus eines Drehstromkreises 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 umgekehrt gewählt Richtung. 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 gibt es keinen Strom im Neutralleiter: und der Neutralleiter kann aufgegeben werden. 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, ihren effektive Werte identisch, die Phasenverschiebungen zwischen ihnen sowie zwischen den 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 bestimmt den 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. Der Widerstand der Leitungs- 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.

Der beliebteste Stromkreis ist eine Drehstromleitung, die gegenüber anderen Anschlussarten erhebliche Vorteile bietet. Im Vergleich zu mehrphasigen Stromkreisen ist eine dreiphasige Leitung hinsichtlich des Materialverbrauchs wirtschaftlicher und kann im Vergleich zu einphasigen Leitungen mehr Spannung übertragen.

Darüber hinaus dient eine solche Verbindung dazu, Elektromotoren in einen Stromkreis einzubinden: Mit ihrer Hilfe entsteht auf einfache Weise ein Magnetfeld, das aktiv zum Starten von Elektromotoren und Generatoren genutzt wird. Ein weiterer Vorteil eines Drehstromsystems ist die Möglichkeit, unterschiedliche Betriebsspannungen zu empfangen. Je nach Anschlussart der Last wird zwischen linearen und linearen unterschieden Phasenspannung aus der Versorgungsleitung erhalten.

Grundlegende Definitionen

Erinnern wir uns zunächst an einige Definitionen.

Dreiphasensystem

Ein Dreiphasensystem besteht aus drei Stromkreisen, die von derselben Quelle erzeugt werden, jedoch relativ zueinander phasenverschoben sind.

Phase

In diesem Fall wird jeder Stromkreis eines Mehrphasensystems als Phase bezeichnet. Als Phasenanfang gilt der Anschluss bzw. das Ende des Leiters, durch den der elektrische Strom in den Stromkreis gelangt. In diesem Fall können die Enden der Phasen miteinander verbunden werden. In diesem Fall beginnt die gesamte EMF im Stromkreis zu wirken und das System wird als verbunden bezeichnet. Dies wird häufig zum Antrieb von Elektromotoren verwendet.

Verbindungsmethoden

Der Dreiphasenanschluss wird häufig zum Einschalten der Wicklungen von Elektromotoren und Generatoren verwendet. Dabei kommen zwei Möglichkeiten zum Anschluss von Wicklungen mit stromführenden Leitern zum Einsatz.

• Bei der Sternschaltung reduziert sich die Anzahl der Anschlussdrähte von sechs auf vier, was sich positiv auf die Haltbarkeit der Verbindungen auswirkt. Die Versorgungsdrähte werden an den Anfang der Wicklung angeschlossen und die Enden werden zu einem Knoten zusammengefasst, der N-Punkt oder Generatorneutralpunkt genannt wird. Mit dieser Anschlussmöglichkeit können Sie auf einen Dreileiteranschluss umstellen, allerdings nur, wenn der Receiver angeschlossen ist dreiphasige Belastung symmetrisch;
• Wenn die Wicklungen im Dreieck über Kreuz geschaltet werden, entsteht ein geschlossener Kreis mit relativ geringem Widerstand. Eine solche Verbindung wird verwendet, wenn ein symmetrisches System aus drei EMFs angeschlossen wird: In diesem Fall tritt in Abwesenheit einer Last kein Strom im Stromkreis auf.

Phasen- und Leitungsspannungen

Gleich zu Beginn des Artikels haben wir darauf hingewiesen Dreiphasenanschluss ermöglicht es Ihnen, zwei verschiedene Spannungen zu erhalten: linear und phasenförmig. Schauen wir uns genauer an, was es ist.

• Phasenspannung entsteht beim Anschluss an den Neutralleiter und eine der drei Phasen des Stromkreises;
• Beim Anschluss an zwei beliebige Phasen entsteht eine lineare Spannung. Elektriker nennen es Grenzfläche, was in der Messmethode näher kommt.

Sehen wir uns nun an, was der Unterschied zwischen diesen beiden Definitionen ist.

IN normale Bedingungen Die Netzspannungsindikatoren sind zwischen allen Phasen gleich und gleichzeitig 1,73-mal höher als die Phasenspannungen. Einfach ausgedrückt beträgt die lineare Spannung gemäß den inländischen Standards 380 Volt und die Phasenspannung 220 V. Solche Merkmale von Drehstromleitungen finden Anwendung bei der Bereitstellung einer unterbrechungsfreien Stromversorgung sowohl für Industrie- als auch für Privatverbraucher.

Es ist zu beachten, dass nur ein dreiphasiger Vierleiterstromkreis über diese Merkmale verfügt, dessen Nennspannung mit 380/220 V angegeben ist. Aus dieser Bezeichnung wird deutlich, dass es möglich ist, eine breite Palette von Verbrauchern an diese für konzipierte Leitung anzuschließen Nennstrom sowohl 380V als auch 220 Volt.

Beachten Sie! Es ist wichtig zu wissen, dass sich bei einem Abfall der Netzspannung auch die Phasenspannung ändert. Darüber hinaus lässt sich der Phasenspannungsindikator leicht berechnen, sofern er bekannt ist lineare Werte. Dazu müssen Sie aus den linearen Indikatoren extrahieren Quadratwurzel von drei. Die erhaltenen Daten entsprechen der Phasenspannung.

Aufgrund der oben genannten Merkmale und der Vielfalt der Anschlussmöglichkeiten hat sich die Vierleiter-Drehstromschaltung weit verbreitet. Der Anwendungsbereich eines solchen Stromversorgungsschemas ist universell. Daher wird es zur Stromversorgung großer Objekte mit leistungsstarken Verbrauchern, Wohngebäuden, Büros usw. verwendet Verwaltungsgebäude und andere Strukturen.

In diesem Fall ist es überhaupt nicht erforderlich, beide Arten von Verbrauchern an 380 V und 220 V anzuschließen. Zum Beispiel in Wohngebäude am häufigsten nur verwendet Haushaltsgeräte für 220 Volt ausgelegt. In diesem Fall ist es wichtig, durch die richtige Verteilung der Anschlussleistung jeder einzelnen Leitung für eine gleichmäßige Belastung aller drei Phasen zu sorgen. IN Apartmentgebäude Dies wird durch die gestaffelte Reihenfolge der Wohnungsanschlüsse an Phasenleiter gewährleistet. In einem Privathaus (sofern ein 380-V-Eingang vorhanden ist) müssen Sie die Last selbst über Standleitungen verteilen.

Jetzt wissen Sie, welche Spannungsarten aus einem Drehstromkreis gewonnen werden können und welche Anschlussarten an ein vieradriges Kabel dafür verwendet werden. Dieses Wissen wird sowohl für Elektriker als auch für normale Verbraucher von Nutzen sein.

Dreiphasiges Wechselstromsystem

Kraftwerke erzeugen dreiphasiger Wechselstrom. Ein Drehstromgenerator besteht gewissermaßen aus drei zusammengeschalteten Wechselstromgeneratoren, die so arbeiten, dass sich die Stromstärke (und Spannung) nicht gleichzeitig, sondern mit einer Verzögerung von 1/3 der Periode ändert. Dies geschieht durch Verschieben der Generatorspulen um 120° zueinander (Abb. rechts).

Jeder Teil der Generatorwicklung wird aufgerufen Phase. Daher werden Generatoren genannt, deren Wicklung aus drei Teilen besteht Drei Phasen .

Es ist zu beachten, dass der Begriff Phase „hat in der Elektrotechnik zwei Bedeutungen: 1) als Größe, die zusammen mit der Amplitude den Zustand des Schwingungsvorgangs zu einem bestimmten Zeitpunkt bestimmt; 2) im Sinne der Benennung eines Teils eines Wechselstromkreises (zum Beispiel eines Teils der Wicklung einer elektrischen Maschine).

Eine visuelle Darstellung des Auftretens eines Drehstroms bietet die in Abb. 1 dargestellte Installation. links.
Drei Spulen eines zusammenklappbaren Schultransformators mit Kernen sind in einem Winkel von 120° zueinander um den Umfang herum angeordnet. Jede Spule ist mit einer Demo verbunden Galvanometer. Auf der Achse im Mittelpunkt des Kreises ist ein gerader Magnet befestigt. Dreht man den Magneten, so entsteht in jedem der drei „Spule-Galvanometer“-Kreise ein Wechselstrom. Bei einer langsamen Drehung des Magneten ist zu erkennen, dass die größten und kleinsten Werte der Ströme und deren Richtungen in allen drei Stromkreisen zu jedem Zeitpunkt unterschiedlich sind.

Somit stellt ein Dreiphasenstrom die kombinierte Wirkung von drei Wechselströmen gleicher Frequenz dar, die jedoch relativ zueinander um 1/3 der Periode phasenverschoben sind.
Jede Wicklung des Generators kann mit ihrem Verbraucher verbunden werden, so dass ein entkoppeltes Drehstromsystem entsteht. Bei drei separaten Generatoren bietet eine solche Verbindung keinen Vorteil, da die Übertragung der elektrischen Energie über sechs Drähte erfolgt (Abb. rechts).

In der Praxis haben sich zwei weitere Methoden zum Anschluss der Wicklungen eines Drehstromgenerators herauskristallisiert. Die erste Verbindungsmethode heißt Sterne (Abb. links, a) und die zweite - Dreieck (Abb. b).

Wenn verbunden Stern Die Enden (oder Anfänge) aller drei Phasen sind zu einem gemeinsamen Knoten verbunden, und von den Anfängen (oder Enden) führen Drähte zu Verbrauchern. Diese Drähte werden genannt Leitungsdrähte . Der gemeinsame Punkt, an dem die Enden der Phasen des Generators (oder Verbrauchers) angeschlossen sind, wird genannt Null Punkte , oder neutral . Der Draht, der die Nullpunkte des Generators und des Verbrauchers verbindet, wird genannt Neutralleiter . Der Neutralleiter wird verwendet, wenn das Netzwerk eine ungleichmäßige Belastung der Phasen erzeugt. Damit können Sie die Spannungen in den Phasen des Verbrauchers ausgleichen.

In Beleuchtungsnetzen wird in der Regel ein Neutralleiter verwendet. Selbst wenn in allen drei Phasen die gleiche Anzahl von Lampen mit gleicher Leistung vorhanden ist, wird keine gleichmäßige Last aufrechterhalten, da die Lampen möglicherweise nicht in allen Phasen gleichzeitig ein- und ausgeschaltet werden, sie durchbrennen können und dann die Lastgleichmäßigkeit der Phasen werden gestört. Daher wird für das Beleuchtungsnetz eine Sternschaltung verwendet, die vier Adern (Abb. rechts) anstelle von sechs Adern in einem unverbundenen Drehstromsystem aufweist.

Bei Anschluss an einen Stern werden zwei Spannungsarten unterschieden: Phase und linear. Die Spannung zwischen jedem linearen und neutralen Draht ist gleich der Spannung zwischen den Anschlüssen der entsprechenden Phase des Generators und wird als Phase bezeichnet ( U f ), und die Spannung zwischen zwei Leitungsdrähten ist die Leitungsspannung ( U l ).

Zwischen Phasen- und Linearspannungen können Sie das Verhältnis einstellen:

U l \u003d √3. U f ≈ 1,73. U f ,

wenn wir das Spannungsdreieck betrachten (Abb. links).

Wirklich,

Il = ^h-T^-r-T^-coyW^ Sf-l / 2 + 2-co560 ° = l / 3 -C,

In der Praxis weit verbreitet Dreiphasenstromkreise Mit Neutralleiter bei Belastungen U L = 380 V; U F = 220 V.

Da der Strom im Neutralleiter bei symmetrischer Last Null ist, ist der Strom im linearen Leiter gleich dem Strom in der Phase.
Bei ungleichmäßiger Belastung der Phasen fließt ein Ausgleichsstrom von relativ geringem Wert durch den Neutralleiter. Daher muss der Querschnitt dieses Drahtes deutlich kleiner sein als der des linearen Drahtes. Dies kann überprüft werden, indem vier Amperemeter in die Leitungs- und Neutralleiter eingebaut werden. Es ist praktisch, gewöhnliche Glühbirnen als Last zu verwenden (Abb. rechts).

Bei gleicher Belastung in den Phasen ist der Strom im Neutralleiter Null und dieser Draht ist nicht erforderlich (Beispiel: Elektromotoren erzeugen eine gleichmäßige Belastung). In diesem Fall wird eine „Dreiecks“-Verbindung hergestellt, bei der es sich um eine serielle Verbindung der Anfänge und Enden der Generatorspulen handelt. In diesem Fall gibt es keinen Neutralleiter.
Beim Anschluss der Wicklungen von Generator und Verbrauchern“ Dreieck » Phasen- und Netzspannungen sind einander gleich,
diese. U L = U F und der lineare Strom in √3 mal der Phasenstrom ICH L = √3 . ICH F

Verbindung Dreieck Es wird sowohl bei der Beleuchtung als auch bei der Strombelastung eingesetzt. Beispielsweise können in einer Schulwerkstatt Maschinen in einem Stern oder Dreieck eingebunden werden. Die Wahl der einen oder anderen Anschlussart wird durch die Höhe der Netzspannung und die Nennspannung der elektrischen Energieempfänger bestimmt.
Grundsätzlich ist es möglich, die Phasen des Generators mit einem Dreieck zu verbinden, in der Regel wird dies jedoch nicht gemacht. Tatsache ist, dass zur Erzeugung einer gegebenen linearen Spannung jede Phase des Generators bei einer Dreieckschaltung für eine um ein Vielfaches höhere Spannung ausgelegt sein muss als bei einer Sternschaltung. Eine höhere Spannung in der Generatorphase erfordert mehr Windungen und eine stärkere Isolierung des Wicklungsdrahts, was die Größe und die Kosten der Maschinen erhöht. Daher sind die Phasen von Drehstromgeneratoren fast immer durch einen Stern verbunden. Motoren hingegen schalten beim Anlassen manchmal einen Stern ein und schalten dann auf Dreieck um.