Dreiphasen-Wicklungsstromgenerator. Sternschaltung von Generatorwicklungen und elektrischen Energieverbrauchern

§ 62. ANSCHLÜSSE DER GENERATORWICKLUNGEN

In Abb. Abbildung 65 zeigt ein Diagramm eines Generators mit drei unabhängigen einphasigen Stromkreisen. E.m.f. in diesen Schaltungen sind identisch, haben die gleichen Amplituden und sind um 1/3 der Periode phasenverschoben. An jedes Paar Statorwicklungsklemmenpaare des Generators können Drähte angeschlossen werden, die die Last mit Strom versorgen. Es ist rentabler, diese drei Phasen in einem gemeinsamen Dreiphasensystem zusammenzufassen. Dazu werden die Generatorwicklungen durch einen Stern oder ein Dreieck miteinander verbunden.

Beim Verbinden der Generatorwicklungen mit einem Stern (Abb. 66) werden die Enden aller drei Phasen X, Y und Z (oder die Anfänge von A, B und C) miteinander verbunden und die Drähte werden von Anfang an herausgeführt (oder endet) und entlädt Energie in das Netzwerk. Die so erhaltenen drei Drähte werden als linear bezeichnet, und die Spannung zwischen zwei beliebigen linearen Drähten beträgt lineare Spannungen U l. Vom gemeinsamen Verbindungspunkt der Enden (bzw. Anfänge) der drei Phasen (vom Sternnullpunkt aus) kann

Es sollte ein vierter Draht, Neutralleiter genannt, zugewiesen werden. Die Spannung zwischen einem der drei linearen Drähte und dem Neutralleiter ist gleich der Spannung zwischen Anfang und Ende einer Phase, also der Phasenspannung U f.

Typischerweise sind alle Phasen der Generatorwicklung identisch, so dass die Effektivwerte von z. d.s. in Phasen sind gleich, d. h. E A = E B = E C. Wenn im Stromkreis jeder Phase des Generators eine Last enthalten ist,

dann fließen Ströme durch diese Stromkreise. Bei gleichem Widerstandswert und gleicher Beschaffenheit aller drei Phasen des Empfängers, also bei gleichmäßiger Belastung, sind die Ströme in den Phasen gleich stark und gegenüber ihren Spannungen um den gleichen Winkel j phasenverschoben . Sowohl die Maximal- als auch die Effektivwerte der Phasenspannungen bei gleichmäßiger Belastung sind gleich, d.h. U A = U B = U C . Diese Spannungen sind um 120° phasenverschoben, wie im Zeigerdiagramm (Abb. 67) dargestellt. Die Spannung zwischen beliebigen Punkten des Stromkreises (siehe Abb. 66) entspricht den Vektoren (Abb. 67) zwischen denselben Punkten. So ist beispielsweise die Spannung zwischen den Punkten A und O des Stromkreises ( Phasenspannung U A) entspricht dem Vektor A-O-Diagramme und die Spannung zwischen den linearen Drähten A und B des Stromkreises - zum Vektor der linearen Spannung AB des Diagramms. Mithilfe eines Vektordiagramms lässt sich der Zusammenhang zwischen linearer und Phasenspannung leicht ermitteln. Vom Dreieck AO A wir können die folgende Beziehung schreiben:

Das heißt, wenn die Generatorwicklungen in einem Stern verbunden sind, ist die lineare Spannung = 1,73-mal größer als die Phasenspannung (bei gleichmäßiger Belastung).

Aus dem Diagramm (siehe Abb. 66) geht hervor, dass bei Sternschaltung der Generatorwicklungen der Strom im linearen Draht gleich dem Strom in den Generatorphasen ist, d. h. Il = Iph.

Basierend auf dem ersten Kirchhoffschen Gesetz können wir schreiben, dass der Strom im Neutralleiter gleich der geometrischen Summe der Ströme in den Generatorphasen ist, d. h.

Bei gleichmäßiger Belastung sind die Ströme in den Generatorphasen einander gleich und um 1/3 der Periode phasenverschoben. Die geometrische Summe der Ströme der drei Phasen ist in diesem Fall Null, d. h. im Neutralleiter fließt kein Strom. Deshalb wann symmetrische Belastung Neutralleiter kann fehlen. Bei einer asymmetrischen Belastung ist der Strom im Neutralleiter nicht Null, aber normalerweise hat der Neutralleiter einen kleineren Querschnitt als die linearen.

Bei der Verbindung der Generatorwicklungen mit einem Dreieck (Abb. 68) wird der Anfang (oder das Ende) jeder Phase mit dem Ende (oder dem Anfang) der anderen Phase verbunden. Somit bilden die drei Phasen des Generators einen geschlossenen Stromkreis, in dem der elektrische Strom arbeitet. d.s, gleich der geometrischen Summe e. d.s in den Phasen des Generators induziert, d. h. Ea + Eb + Ec. Da e. d.s. im Generator sind die Phasen gleich und verschoben

für 1/3 der Periode in Phase ist ihre geometrische Summe Null und daher fließt im geschlossenen Regelkreis eines durch ein Dreieck verbundenen Dreiphasensystems kein Strom, wenn keine externe Last vorhanden ist.

Lineare Drähte in einer Dreieckschaltung werden an den Verbindungspunkten zwischen dem Anfang einer Phase und dem Ende einer anderen Phase angeschlossen. Die Spannung zwischen den linearen Drähten ist gleich der Spannung zwischen dem Anfang und dem Ende einer Phase. Wenn also die Generatorwicklungen mit einem Dreieck verbunden werden, ist die lineare Spannung gleich der Phasenspannung, d. h.

Bei gleichmäßiger Belastung fließen in den Phasen der Generatorwicklungen gleiche Ströme, die gegenüber den Phasenspannungen um gleiche Winkel j verschoben sind, d.h. I AB = I BC =I CA

In Abb. In Abb. 69 ist ein Vektordiagramm dargestellt, das die Vektoren der Phasenspannungen und -ströme zeigt.

Die Verbindungspunkte der Phasen und Leitungsdrähte A, B und C sind Verzweigungspunkte und Leitungsströme sind nicht gleich Phaseneinsen. Nimmt man die positive Richtung der Phasen- und Linearströme wie in Abb. 69, basierend auf Kirchhoffs erstem Gesetz für Momentanstromwerte, können die folgenden Ausdrücke geschrieben werden:

i A = i AB – i CA ; i B = i BC – i AB ; i C = i CA – i BC

Da die Ströme sinusförmig sind, ersetzen wir die algebraische Subtraktion der Momentanwerte der Ströme durch die geometrische Subtraktion von Vektoren, die ihre Effektivwerte darstellen:

Der Strom des linearen Drahtes AI A wird durch die geometrische Differenz bestimmt: die Phasenstromvektoren I AB und I CA.

Um den linearen Stromvektor I A zu konstruieren, stellen wir den Phasenstromvektor I AB (Abb. 69.6) dar, aus dessen Ende wir den Vektor -I CA konstruieren, der gleich und entgegengesetzt zum Vektor I CA ist. Der Vektor, der den Anfang des Vektors I AB mit dem Ende des Vektors -I CA verbindet, ist der lineare Stromvektor I A. Auf ähnliche Weise können die linearen Stromvektoren I B und IC konstruiert werden.

Beim Betrieb eines 3-Phasen-Generators entsteht in jeder seiner Wicklungen eine EMK in Form einer Sinusschwingung. Alle Vektoren sind im Drehwinkel um 120° getrennt und können durch die Formeln beschrieben werden:

e A = E m sinωt, E A = Efe j0° ;
e B =E m sin(ωt-120°), E B =Efe -j120°;
e C =E m sin(ωt-240°)=E m sin(ωt+120°), E C =Efe j120°.

Um die Generatorwicklungen an ein angeschlossenes System anzuschließen, wird eines von zwei Schemata verwendet:

- „Stern“ (Y);
- „Dreieck“ (Δ).

"Stern". Bei der „Stern“-Schaltung sind alle Ausgänge der Statorphasenwicklungen zu einem einzigen verbunden gemeinsamer Punkt N, Neutral- oder Nullpunkt genannt. Eingang (Anfang) der Wicklungen jeder Phase A, B und C An die linearen Anschlüsse des Generators anschließen.

"Dreieck". Für diesen Anschlussplan werden die Ausgangsphasen gebildet:

- "A" Anschluss des Wicklungsausgangs A zum Wicklungseingang C;
- "IN" Anschluss des Wicklungsausgangs IN zum Wicklungseingang A;
- "MIT" Anschluss des Wicklungsausgangs MIT zum Wicklungseingang IN.

Verbindungspunkte A, B und C als lineare Ausgänge für den Generator verwendet.

Vektordiagramme. Bei einem funktionierenden Generator, dessen Wicklungen sternförmig geschaltet sind, hat das Spannungsvektordiagramm die Form eines gleichseitigen Dreiecks, dessen Mittelpunkt im Ursprung liegt und symmetrisch zur Ordinatenachse liegt.

Seine Seiten werden durch lineare Spannungsvektoren dargestellt, deren Drehrichtung dem Uhrzeigersinn entgegengesetzt ist. Die Phasenspannungsvektoren verbinden den Mittelpunkt des Dreiecks mit den Eckpunkten in Richtung vom Ursprung.

Der Begriff Phasenspannung bezieht sich auf die Potentialdifferenz zwischen dem gemeinsamen Anschluss N und dem linearen Anschluss A, B oder MIT und markieren: U A, U B, U C. Die Spannungen in den Generatorphasen sind gleich der EMK der Wicklungen: E A =U A, E B =U B, E C =U C.

Die Netzspannung des Generators wird zwischen zwei beliebigen Anschlüssen gemessen und durch den Namen der ausgewählten Phasen bezeichnet: U AB, U BC, U CA. Die Größe des Netzspannungsvektors wird durch die geometrische Differenz zwischen den Vektoren der entsprechenden Phasen bestimmt:

U AB =U A -U B;
U BC =U B -U C;
U CA =U C -U A.

Bei einem Generator mit im „Dreieck“-Muster angeschlossenen Wicklungen hat das Spannungsvektordiagramm ebenfalls die Form eines gleichseitigen Dreiecks, ist jedoch um 30° relativ zum Koordinatenmittelpunkt in Richtung der Bewegung im Uhrzeigersinn gedreht.

Die Verhältnisse der linearen und Phasenspannungen bleiben bei einem nach einer „Dreieck“-Schaltung aufgebauten Generator gleich wie bei einem nach einer „Stern“-Schaltung arbeitenden Generator.

Parameterberechnungen Dreiphasennetze durchgeführt mit mathematischen Methoden (zum Beispiel der komplexen Methode) und Methoden der geometrischen Addition.

Wählen Sie dazu einen der Vektoren als Anfangsvektor aus und richten Sie ihn unter Berücksichtigung von Richtung und Betrag in der komplexen Ebene aus. Die verbleibenden Vektoren werden entsprechend den Winkeln ihrer Phasenverschiebung relativ zum ausgewählten Anfangsvektor unter Berücksichtigung ihrer Werte vervollständigt.

Es ist einfacher, normale Berechnungen für eine Sternschaltung zu starten, indem man die Phasenvektorspannung ermittelt A, die in diesem System den Ursprung der komplexen Ebene in Richtung Norden verlässt. Ausdrücke der Phasenspannungen in komplexe Form für eine solche Berechnung werden durch die Formeln beschrieben:

U A =Ufe j0°;
U B =Ufe -j120°;
U C =Ufe j120°.

Formeln für lineare Vektoren haben nächste Ansicht:

U AB =Ule j30°;
U BC =Ule -j90°;
U SA = Ule j150° .

Bei „Dreieck“-Schaltungen wird der lineare Spannungsvektor als anfängliche Referenz verwendet U AB. Formeln zur Berechnung von Phasenspannungsvektoren nehmen die folgenden Ausdrücke an:

U A =Ufe -j30°;
U B =Ufe -j150°;
U C =Ufe j90°.

Lineare Spannungsvektoren werden durch die Formeln beschrieben:

U AB = Ule j0° ;
U BC =Ule -j120°;
U SA = Ule j120° .

Nach geometrischen Berechnungen ist es nicht schwierig, aus dem Phasenwert den linearen Betrag des Vektors zu bestimmen:

U l =2U f cos30°=2U f √3/2=U f √3.

Wichtig! Der Anschlussplan der „Dreieck“-Wicklung eines Generators ist praktisch nicht für den realen Einsatz geeignet, daher ist seine Verwendung verboten.

In den Phasen der „Dreieck“-Schaltung entsteht ein gemeinsamer Stromkreis, in dem eine Gesamt-EMK entsteht Σe=e AB +e BC +e CA. Die Impedanzwerte in den Wicklungen sind klein und sogar die Gesamt-EMF ist klein Σe>0 verursacht Ausgleichsströme im „Dreieck“-Netz, die mit dem Nennstromwert im Generator vergleichbar sind. Dies schafft große Verluste Energie und reduziert den Wirkungsgrad des Generators erheblich.

Energieingenieure haben eine Definition Nennspannung für 3-Phasen-System. Sie werden lineare Spannungen genannt und in Kilovolt (kV, kV) ausgedrückt. Sie werden durch Werte von 0,4 dargestellt; 1,1; 3,5; 6,3; 10,5; 22; 35; 63; 110; 220; 330; 500; 750.

Für Stromverbraucher kann der Nennwert der 3-Phasen-Spannung durch das Verhältnis von Linear- und Phasenspannung angegeben werden U L /U F. Für ein 0,4-kV-Stromnetz sieht es so aus: 380/220 Volt.

Wissen Sie, Was ist ein Gedankenexperiment, ein Gedankenexperiment?
Dies ist eine nicht existierende Praxis, eine jenseitige Erfahrung, eine Vorstellung von etwas, das tatsächlich nicht existiert. Gedankenexperimente sind wie Wachträume. Sie bringen Monster zur Welt. Im Gegensatz zu einem physikalischen Experiment, bei dem es sich um einen experimentellen Test von Hypothesen handelt, ersetzt ein „Gedankenexperiment“ experimentelle Tests auf magische Weise durch gewünschte Schlussfolgerungen, die in der Praxis nicht getestet wurden, und manipuliert logische Konstruktionen, die tatsächlich die Logik selbst verletzen, indem unbewiesene Prämissen als bewiesene Prämissen verwendet werden ist, durch Substitution. Daher besteht die Hauptaufgabe der Antragsteller von „Gedankenexperimenten“ darin, den Zuhörer oder Leser zu täuschen, indem sie ein reales physikalisches Experiment durch seine „Puppe“ ersetzen – fiktive Argumentation auf Bewährung ohne die physische Überprüfung selbst.
Das Füllen der Physik mit imaginären „Gedankenexperimenten“ hat zur Entstehung eines absurden, surrealen, verwirrenden Bildes der Welt geführt. Ein echter Forscher muss solche „Bonbonpapiere“ von echten Werten unterscheiden.

Relativisten und Positivisten argumentieren, dass „Gedankenexperimente“ ein sehr nützliches Werkzeug sind, um Theorien (die auch in unserem Kopf entstehen) auf Konsistenz zu testen. Damit täuschen sie die Menschen, da jede Überprüfung nur von einer Quelle durchgeführt werden kann, die vom Überprüfungsgegenstand unabhängig ist. Der Antragsteller der Hypothese selbst kann kein Prüfer seiner eigenen Aussage sein, da der Grund für diese Aussage selbst das Fehlen von für den Antragsteller sichtbaren Widersprüchen in der Aussage ist.

Wir sehen dies am Beispiel von SRT und GTR, die sich zu einer Art Religion entwickelt haben, die die Wissenschaft und die öffentliche Meinung kontrolliert. Keine Menge Fakten, die ihnen widersprechen, können Einsteins Formel überwinden: „Wenn eine Tatsache nicht der Theorie entspricht, ändern Sie die Tatsache.“ (In einer anderen Version: „Entspricht die Tatsache nicht der Theorie? – Umso schlimmer für die Tatsache.“ “).

Das Maximum, das ein „Gedankenexperiment“ für sich beanspruchen kann, ist lediglich die innere Konsistenz der Hypothese im Rahmen der eigenen, oft keineswegs wahren Logik des Antragstellers. Dabei wird nicht die Einhaltung der Praxis überprüft. Eine echte Überprüfung kann nur in einem tatsächlichen physikalischen Experiment erfolgen.

Ein Experiment ist ein Experiment, weil es keine Verfeinerung des Denkens, sondern ein Test des Denkens ist. Ein Gedanke, der in sich konsistent ist, kann sich nicht selbst bestätigen. Dies wurde von Kurt Gödel bewiesen.

Beim Verbinden der Wicklungen in einem Stern werden die Enden der Wicklungen X, Y, Z mit einem Punkt verbunden, der als Nullpunkt oder Neutralleiter des Generators bezeichnet wird (Abb. 7-5). In einem Vierleitersystem wird der Neutralleiter oder Neutralleiter mit dem Neutralleiter verbunden. Am Anfang der Generatorwicklungen sind drei lineare Drähte angeschlossen.

Die Spannungen zwischen den Anfängen und Enden der Phasen oder, was dasselbe ist, die Spannungen zwischen jedem der linearen Drähte und dem Neutralleiter werden Phasenspannungen genannt und in allgemeiner Form mit oder bezeichnet

Unter Vernachlässigung des Spannungsabfalls in den Generatorwicklungen können wir davon ausgehen, dass die Phasenspannungen dem entsprechenden e entsprechen. d.s. in den Generatorwicklungen induziert.

Die Spannungen zwischen den Anfängen der Wicklungen bzw. zwischen linearen Drähten werden als lineare Spannungen bezeichnet und in allgemeiner Form mit oder bezeichnet

Lassen Sie uns den Zusammenhang zwischen linearen und Phasenspannungen ermitteln, wenn die Generatorwicklungen mit einem Stern verbunden werden.

Reis. 7-5. Sternschaltungsdiagramm der Generatorwicklungen.

Reis. 7-6. Vektordiagramm Spannungen im Drehstromkreis.

Da das Ende der ersten Phase X nicht mit dem Anfang der zweiten Phase, sondern mit deren Ende Y verbunden ist, ähnelt dies der Gegenverbindung zweier Energiequellen. d.s. Bei konstantem Strom ist der Momentanwert der linearen Spannung zwischen den Drähten A und B gleich der Differenz der entsprechenden Phasenspannungen, d.h.

ähnlich Momentanwerte anderer linearer Spannungen

Somit ist der Momentanwert der Netzspannung gleich der algebraischen Differenz der Momentanwerte der entsprechenden Phasenspannungen.

Da sie sich nach einem Sinusgesetz ändern und die gleiche Frequenz haben, ändern sich auch die linearen Spannungen sinusförmig und die Effektivwerte der linearen Spannungen lassen sich aus dem Zeigerdiagramm ermitteln (Abb. 7-6):

Daraus folgt, dass der lineare Spannungsvektor gleich der Differenz zwischen den Vektoren der entsprechenden Phasenspannungen ist.

Phasenspannungen sind um 120° gegeneinander verschoben. Um den linearen Spannungsvektor zu bestimmen, müssen Sie den Vektor geometrisch vom Spannungsvektor subtrahieren oder, was dasselbe ist, einen Vektor addieren – gleich groß und entgegengesetzt im Vorzeichen.

Ebenso erhalten wir den linearen Spannungsvektor als Differenz zwischen den Spannungsvektoren und den linearen Spannungsvektor als Differenz zwischen den Vektoren und OA.

Indem wir beispielsweise die Senkrechte vom Ende eines beliebigen Phasenspannungsvektors auf den linearen Spannungsvektor senken, erhalten wir ein rechtwinkliges Dreieck OHM, woraus folgt

Reis. 7-7. Vektordiagramm der Spannungen beim Anschluss der Generatorwicklungen mit einem Stern.

Aus dem Vektordiagramm (Abb. 7-6) und der letzten Formel folgt, dass der Effektivwert der Netzspannung um ein Vielfaches größer ist effektiver Wert Phasenspannung und dass die lineare Spannung 30° vor der Phasenspannung liegt; Um den gleichen Winkel eilt die lineare Spannung der Phasenspannung und der Spannung-Phasen-Spannung voraus

Benachbarte lineare Spannungen sind im gleichen Winkel (120°) gegeneinander verschoben wie benachbarte Phasenspannungen. Der Stern der linearen Spannungsvektoren ist gegenüber dem Stern der Phasenspannungsvektoren um einen Winkel von 30° in positiver Richtung gedreht.

Es ist zu beachten, dass die erhaltenen Beziehungen zwischen linearen und Phasenspannungen nur bei einem symmetrischen Spannungssystem vorliegen.

Da die linearen Spannungsvektoren als Differenzen zwischen den Phasenspannungsvektoren definiert sind, erhalten wir durch die Verbindung der Enden der Phasenspannungsvektoren zu einem Stern ein Dreieck linearer Spannungsvektoren (Abb. 7-7).

Beispiel 7-1. Bestimmen Sie die lineare Spannung des Generators, wenn seine Phasenspannung 127 und 220 V beträgt.

Wenn die Phasenspannung 220 V beträgt, dann