Τριφασικά κυκλώματα ημιτονοειδούς ρεύματος. Τριφασικό εναλλασσόμενο ρεύμα

Το τριφασικό σύστημα AC είναι ευρέως διαδεδομένο και χρησιμοποιείται σε όλο τον κόσμο. Χρησιμοποιώντας ένα τριφασικό σύστημα, παρέχουμε βέλτιστες συνθήκεςγια τη μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας μέσω καλωδίων σε μεγάλες αποστάσεις, τη δυνατότητα δημιουργίας ηλεκτρικών κινητήρων που είναι απλοί στη σχεδίαση και εύχρηστοι.

Τριφασικό σύστημα AC

Ένα σύστημα που αποτελείται από τρία κυκλώματα με ενεργές ηλεκτροκινητικές δυνάμεις (EMF) ίδιας συχνότητας ονομάζεται. Αυτά τα EMF μετατοπίζονται μεταξύ τους σε φάση κατά το ένα τρίτο. Κάθε μεμονωμένο κύκλωμα στο σύστημα ονομάζεται φάση. Ολόκληρο το σύστημα τριών εναλλασσόμενων ρευμάτων, μετατοπισμένα σε φάση, ονομάζεται τριφασικό ρεύμα.

Σχεδόν όλες οι γεννήτριες που εγκαθίστανται σε σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής είναι τριφασικές γεννήτριες ρεύματος. Ο σχεδιασμός συνδυάζει τρία σε μία μονάδα. Οι ηλεκτροκινητικές δυνάμεις που προκαλούνται σε αυτά, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, μετατοπίζονται κατά το ένα τρίτο της περιόδου μεταξύ τους.

Πώς λειτουργεί μια γεννήτρια;

Μια τριφασική γεννήτρια ρεύματος έχει τρεις ξεχωριστούς οπλισμούς που βρίσκονται στον στάτορα της συσκευής. Συμψηφίζονται κατά 1200 μεταξύ τους. Στο κέντρο της συσκευής περιστρέφεται ένας επαγωγέας, κοινός σε τρεις οπλισμούς. Ένα εναλλασσόμενο emf της ίδιας συχνότητας προκαλείται σε κάθε πηνίο. Ωστόσο, οι στιγμές που περνούν αυτές ηλεκτροκινητικές δυνάμειςμέσω του μηδενός σε καθένα από αυτά τα πηνία μετατοπίζονται κατά το 1/3 της περιόδου, αφού ο επαγωγέας περνά κοντά σε κάθε πηνίο το 1/3 του χρόνου αργότερα από το προηγούμενο.

Όλες οι περιελίξεις είναι ανεξάρτητες γεννήτριεςρεύμα και πηγές ηλεκτρικής ενέργειας. Εάν συνδέσετε καλώδια στα άκρα κάθε περιέλιξης, λαμβάνετε τρία ανεξάρτητα κυκλώματα. Σε αυτή την περίπτωση, θα απαιτηθούν έξι καλώδια για τη μετάδοση όλης της ηλεκτρικής ενέργειας. Ωστόσο, με άλλες συνδέσεις των περιελίξεων μεταξύ τους, είναι πολύ πιθανό να τα βγάλετε πέρα ​​με 3-4 καλώδια, γεγονός που δίνει μεγάλη οικονομία στα καλώδια.

Σύνδεση - αστέρι

Τα άκρα όλων των περιελίξεων συνδέονται σε ένα σημείο της γεννήτριας, το λεγόμενο σημείο μηδέν. Στη συνέχεια γίνεται σύνδεση με τους καταναλωτές χρησιμοποιώντας τέσσερα καλώδια: τρία είναι γραμμικά καλώδια που προέρχονται από την αρχή των περιελίξεων 1, 2, 3, το ένα είναι ένα μηδενικό (ουδέτερο) καλώδιο που προέρχεται από το σημείο μηδέν της γεννήτριας. Αυτό το σύστημα ονομάζεται επίσης τετρασύρμα.

Σύνδεση Δέλτα

Σε αυτή την περίπτωση, το άκρο της προηγούμενης περιέλιξης συνδέεται με την αρχή της επόμενης, σχηματίζοντας έτσι ένα τρίγωνο. Τα γραμμικά καλώδια συνδέονται με τις κορυφές του τριγώνου - σημεία 1, 2, 3. Με αυτή τη σύνδεση συμπίπτουν. Σε σύγκριση με μια σύνδεση αστέρι, μια σύνδεση τριγώνου μειώνει την τάση γραμμής κατά περίπου 1,73 φορές. Επιτρέπεται μόνο εάν το φορτίο των φάσεων είναι το ίδιο, διαφορετικά μπορεί να αυξηθεί στις περιελίξεις, γεγονός που θέτει σε κίνδυνο τη γεννήτρια.

Μεμονωμένοι καταναλωτές (φορτία), που τροφοδοτούνται από χωριστά ζεύγη καλωδίων, μπορούν επίσης να συνδεθούν είτε σε αστέρι είτε σε τρίγωνο. Το αποτέλεσμα είναι μια κατάσταση παρόμοια με μια γεννήτρια: όταν συνδέεται με ένα δέλτα, τα φορτία είναι υπό γραμμική τάση, όταν συνδέονται με ένα αστέρι, η τάση είναι 1,73 φορές μικρότερη.

Οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής παράγουν τρεις φάσεις εναλλασσόμενο ρεύμα . Μια τριφασική γεννήτρια ρεύματος είναι σαν τρεις γεννήτριες εναλλασσόμενου ρεύματος συνδυασμένες μαζί, που λειτουργούν έτσι ώστε η ισχύς του ρεύματος (και η τάση) να μην αλλάζει ταυτόχρονα, αλλά με καθυστέρηση 1/3 της περιόδου. Αυτό επιτυγχάνεται με τη μετατόπιση των πηνίων της γεννήτριας κατά 120° μεταξύ τους (Εικ. δεξιά).

Κάθε τμήμα της περιέλιξης της γεννήτριας ονομάζεται φάση. Επομένως, ονομάζονται γεννήτριες που έχουν περιέλιξη που αποτελείται από τρία μέρητρεις φάσεις .

Πρέπει να σημειωθεί ότι ο όρος " φάση«στην ηλεκτρολογική μηχανική έχει δύο έννοιες: 1) ως ποσότητα που, μαζί με το πλάτος, καθορίζει την κατάσταση της ταλαντωτικής διαδικασίας σε μια δεδομένη χρονική στιγμή. 2) με την έννοια του ονόματος του τμήματος ηλεκτρικό κύκλωμαεναλλασσόμενο ρεύμα (για παράδειγμα, μέρος της περιέλιξης μιας ηλεκτρικής μηχανής).
Κάποια οπτική αναπαράσταση της εμφάνισης τριφασικού ρεύματος δίνεται από την εγκατάσταση που φαίνεται στο Σχ. αριστερά.
Τρία πηνία από σχολικό αποσυναρμολογούμενο μετασχηματιστή με πυρήνες τοποθετούνται γύρω από έναν κύκλο υπό γωνία 120° μεταξύ τους. Κάθε πηνίο συνδέεται με ένα demo γαλβανόμετρο. Ένας ευθύς μαγνήτης είναι προσαρτημένος στον άξονα στο κέντρο του κύκλου. Εάν περιστρέψετε τον μαγνήτη, εμφανίζεται ένα εναλλασσόμενο ρεύμα σε καθένα από τα τρία κυκλώματα «πηνίο - γαλβανόμετρο». Όταν ο μαγνήτης περιστρέφεται αργά, μπορείτε να παρατηρήσετε ότι το μεγαλύτερο και μικρότερη τιμήτα ρεύματα και οι κατευθύνσεις τους θα είναι διαφορετικές κάθε στιγμή και στα τρία κυκλώματα.

Ετσι, τριφασικό ρεύμααντιπροσωπεύει τη συνδυασμένη δράση τριών εναλλασσόμενων ρευμάτων της ίδιας συχνότητας, αλλά μετατοπισμένα στη φάση κατά το 1/3 της περιόδου μεταξύ τους.
Κάθε περιέλιξη γεννήτριας μπορεί να συνδεθεί με τον καταναλωτή της, σχηματίζοντας ένα μη συνδεδεμένο τριφασικό σύστημα. Δεν υπάρχει κέρδος από μια τέτοια σύνδεση σε σχέση με τρεις ξεχωριστές γεννήτριες εναλλασσόμενου ρεύματος, από τη μετάδοση ηλεκτρική ενέργειαπραγματοποιείται με χρήση έξι καλωδίων (εικ. δεξιά).
Στην πράξη, έχουν ληφθεί δύο άλλες μέθοδοι για τη σύνδεση των περιελίξεων μιας τριφασικής γεννήτριας. Η πρώτη μέθοδος σύνδεσης κλήθηκε αστέρια(Εικ. στα αριστερά, α) και το δεύτερο - τρίγωνο(Εικ. β).
Όταν συνδέεται αστέριτα άκρα (ή οι αρχές) και των τριών φάσεων συνδέονται σε έναν κοινό κόμβο και τα καλώδια πηγαίνουν από την αρχή (ή τα άκρα) στους καταναλωτές. Αυτά τα καλώδια ονομάζονται καλώδια γραμμής. Κοινό σημέιο, στο οποίο συνδέονται τα άκρα των φάσεων της γεννήτριας (ή του καταναλωτή), ονομάζεται σημείο μηδέν, ή ουδέτερος. Καλείται το καλώδιο που συνδέει τα μηδενικά σημεία της γεννήτριας και του καταναλωτή ουδέτερο σύρμα. Ουδέτερο σύρμαχρησιμοποιείται εάν το δίκτυο δημιουργεί ανομοιόμορφο φορτίο στις φάσεις. Σας επιτρέπει να εξισορροπείτε τις τάσεις στις φάσεις των καταναλωτών.

Ουδέτερο σύρμα, κατά κανόνα, χρησιμοποιείται σε δίκτυα φωτισμού. Ακόμα κι αν υπάρχει ο ίδιος αριθμός λαμπτήρων ίσης ισχύος και στις τρεις φάσεις, το ομοιόμορφο φορτίο δεν διατηρείται, αφού οι λαμπτήρες μπορούν να ανάβουν και να σβήνουν όχι ταυτόχρονα σε όλες τις φάσεις, μπορεί να καούν και στη συνέχεια η ομοιομορφία του το φορτίο των φάσεων θα διαταραχθεί. Ως εκ τούτου, χρησιμοποιείται μια σύνδεση αστέρι για το δίκτυο φωτισμού, το οποίο έχει τέσσερα καλώδια αντί για έξι σε ένα μη συνδεδεμένο τριφασικό σύστημα.

Κατά τη σύνδεση σε ένα αστέρι, διακρίνονται δύο τύποι τάσης: φάση και γραμμικό. Η τάση μεταξύ κάθε γραμμικού και ουδέτερου καλωδίου είναι ίση με την τάση μεταξύ των ακροδεκτών της αντίστοιχης φάσης της γεννήτριας και ονομάζεται φάση ( U f ), και η τάση μεταξύ δύο καλωδίων γραμμής είναι τάση γραμμής ( U l ).

Αφού στο ουδέτερο σύρμα στο συμμετρικό φορτίοη ισχύς του ρεύματος είναι μηδέν, τότε το ρεύμα στο γραμμικό καλώδιο είναι ίσο με το ρεύμα στη φάση.
Όταν το φορτίο φάσης είναι ανομοιόμορφο, ένα σχετικά μικρό ρεύμα εξισορρόπησης διέρχεται από το ουδέτερο καλώδιο. Επομένως, η διατομή αυτού του σύρματος θα πρέπει να είναι σημαντικά μικρότερη από αυτή ενός γραμμικού σύρματος. Αυτό μπορεί να επαληθευτεί συνδέοντας τέσσερα αμπερόμετρα στα γραμμικά και ουδέτερα καλώδια. Είναι βολικό να χρησιμοποιείτε συνηθισμένα φορτία ως φορτία. λάμπες(εικόνα δεξιά).
Με το ίδιο φορτίο στις φάσεις, το ρεύμα στο ουδέτερο καλώδιο είναι μηδέν και δεν υπάρχει ανάγκη για αυτό το καλώδιο (για παράδειγμα, οι ηλεκτροκινητήρες δημιουργούν ένα ομοιόμορφο φορτίο). Σε αυτή την περίπτωση, μια σύνδεση γίνεται σε ένα "τρίγωνο", το οποίο είναι σειριακή σύνδεσηοι αρχές και τα άκρα της γεννήτριας περιελίσσονται μεταξύ τους. Δεν υπάρχει ουδέτερο καλώδιο σε αυτή την περίπτωση.
Κατά τη σύνδεση των περιελίξεων της γεννήτριας και των καταναλωτών " τρίγωνο» οι τάσεις φάσης και γραμμής είναι ίσες μεταξύ τους,
εκείνοι. U L = U F , ΕΝΑ ρεύμα γραμμής V √3 φορές το ρεύμα φάσης Εγώμεγάλο = √3 . Εγώφά
Χημική ένωση τρίγωνοχρησιμοποιείται τόσο για φορτία φωτισμού όσο και για φορτία ισχύος. Για παράδειγμα, σε ένα σχολικό εργαστήριο, οι μηχανές μπορούν να συμπεριληφθούν σε αστέρι ή τρίγωνο. Η επιλογή μιας ή άλλης μεθόδου σύνδεσης καθορίζεται από το μέγεθος της τάσης δικτύου και μετρημένη ηλεκτρική τάσηδέκτες ηλεκτρικής ενέργειας.
Κατ 'αρχήν, είναι δυνατή η σύνδεση των φάσεων της γεννήτριας με ένα τρίγωνο, αλλά αυτό συνήθως δεν γίνεται. Το γεγονός είναι ότι για να δημιουργηθεί μια δεδομένη τάση γραμμής, κάθε φάση της γεννήτριας, όταν συνδέεται με ένα δέλτα, πρέπει να σχεδιαστεί για μια τάση που είναι αρκετές φορές μεγαλύτερη από ό,τι στην περίπτωση μιας σύνδεσης αστέρα. Η υψηλότερη τάση στη φάση της γεννήτριας απαιτεί αύξηση του αριθμού των στροφών και αυξημένη μόνωση για σύρμα περιέλιξης, γεγονός που αυξάνει το μέγεθος και το κόστος των μηχανών. Επομένως οι φάσεις τριφασικές γεννήτριεςσχεδόν πάντα συνδεδεμένο με ένα αστέρι. Οι κινητήρες μερικές φορές ανάβουν ως αστέρι τη στιγμή της εκκίνησης και στη συνέχεια ενεργοποιούνται σε δέλτα.

Ηλεκτροκινητήρες.

Ηλεκτρικός κινητήραςείναι ένα ηλεκτρικό μηχάνημα (ηλεκτρομηχανικός μετατροπέας) στο οποίο η ηλεκτρική ενέργεια μετατρέπεται σε μηχανική ενέργεια, με παρενέργεια την απελευθέρωση θερμότητας.

Λειτουργική αρχή

Η λειτουργία κάθε ηλεκτρικής μηχανής βασίζεται στην αρχή της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής. Ηλεκτρική μηχανήαποτελείται από έναν στάτορα (σταθερό μέρος) και έναν ρότορα (οπλισμό στην περίπτωση μηχανής συνεχούς ρεύματος) (κινητό μέρος), ηλεκτροπληξία(ή επίσης μόνιμοι μαγνήτες) στα οποία δημιουργούνται σταθερά ή/και περιστρεφόμενα μαγνητικά πεδία.

Στάτωρ- το ακίνητο μέρος του ηλεκτροκινητήρα, πιο συχνά το εξωτερικό. Ανάλογα με τον τύπο του κινητήρα, μπορεί να δημιουργήσει ένα σταθερό μαγνητικό πεδίο και να αποτελείται από μόνιμους μαγνήτες ή/και ηλεκτρομαγνήτες ή να δημιουργήσει ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο (και να αποτελείται από περιελίξεις που τροφοδοτούνται από εναλλασσόμενο ρεύμα).

Στροφείο- το κινούμενο μέρος του ηλεκτροκινητήρα, που βρίσκεται συχνότερα στο εσωτερικό του στάτορα.

Ο ρότορας μπορεί να αποτελείται από:

§ μόνιμοι μαγνήτες.

§ περιελίξεις στον πυρήνα (συνδεδεμένες μέσω μιας μονάδας βούρτσας-συλλέκτη).

§ βραχυκυκλωμένο τύλιγμα ("τροχός σκίουρου" ή "κλουβί σκίουρου"), στο οποίο προκύπτουν ρεύματα υπό την επίδραση ενός περιστρεφόμενου μαγνητικό πεδίοστάτωρ).

Η αλληλεπίδραση των μαγνητικών πεδίων του στάτορα και του ρότορα δημιουργεί μια ροπή που κινεί τον ρότορα του κινητήρα. Έτσι η ηλεκτρική ενέργεια που παρέχεται στις περιελίξεις του κινητήρα μετατρέπεται σε μηχανική (κινητική) περιστροφική ενέργεια. Ελήφθη μηχανική ενέργειαμπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κίνηση μηχανισμών.

Ταξινόμηση ηλεκτροκινητήρων

§ Μοτέρ DC - Ηλεκτρικός κινητήρας, τροφοδοτείται από συνεχές ρεύμα.

§ Κινητήρες με βούρτσα DC. Ποικιλίες:

§ Με διέγερση από μόνιμους μαγνήτες.

§ ΜΕ παράλληλη σύνδεσηπεριελίξεις πεδίου και οπλισμού.

§ Με σειριακή σύνδεση περιελίξεων πεδίου και οπλισμού.

§ Με μικτή σύνδεση περιελίξεων πεδίου και οπλισμού.

§ Κινητήρες συνεχούς ρεύματος χωρίς ψήκτρες (κινητήρες ανεμιστήρα) - Ηλεκτροκινητήρες κατασκευασμένοι στη μορφή κλειστό σύστημαχρησιμοποιώντας έναν αισθητήρα θέσης ρότορα (RPS), ένα σύστημα ελέγχου (μετατροπέας συντεταγμένων) και έναν μετατροπέα ημιαγωγού ισχύος (inverter).

§ Μοτέρ AC- Ένας ηλεκτροκινητήρας που τροφοδοτείται από εναλλασσόμενο ρεύμα έχει δύο τύπους:

§ Σύγχρονος ηλεκτροκινητήρας - ένας ηλεκτρικός κινητήρας εναλλασσόμενου ρεύματος, ο ρότορας του οποίου περιστρέφεται ταυτόχρονα με το μαγνητικό πεδίο της τάσης τροφοδοσίας.

§ Μοτέρ υστέρησης

§ Ασύγχρονος ηλεκτροκινητήρας- έναν ηλεκτροκινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος στον οποίο η ταχύτητα του ρότορα διαφέρει από τη συχνότητα του περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου που δημιουργείται από την τάση τροφοδοσίας.

§ Μονοφασικό - χειροκίνητη εκκίνηση ή έχει εκκίνηση της περιέλιξης, ή έχουν κύκλωμα μετατόπισης φάσης

§ Διφασικό - συμπεριλαμβανομένου του πυκνωτή.

§ Τρεις φάσεις

§ Πολυφασική

§ Βηματικοί κινητήρες - Ηλεκτροκινητήρες που έχουν πεπερασμένο αριθμό θέσεων ρότορα. Η καθορισμένη θέση του ρότορα καθορίζεται με την παροχή ισχύος στις αντίστοιχες περιελίξεις. Η μετάβαση σε άλλη θέση πραγματοποιείται με την αφαίρεση της τάσης τροφοδοσίας από ορισμένες περιελίξεις και τη μεταφορά της σε άλλες.

Περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο

§ Universal commutator motor (UCM) - ένας ηλεκτρικός κινητήρας μεταγωγέα που μπορεί επίσης να λειτουργήσει σε DCκαι σε εναλλασσόμενο ρεύμα.

Κινητήρες AC που τροφοδοτούνται από βιομηχανικό δίκτυοΤα 50 Hz δεν σας επιτρέπουν να αποκτήσετε ταχύτητα περιστροφής πάνω από 3000 rpm. Επομένως, για την απόκτηση υψηλών συχνοτήτων, χρησιμοποιείται ένας ηλεκτροκινητήρας μεταγωγέα, ο οποίος είναι επίσης ελαφρύτερος και μικρότερος από έναν κινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος ίδιας ισχύος ή χρησιμοποιούνται ειδικοί μηχανισμοί μετάδοσης που αλλάζουν τις κινηματικές παραμέτρους του μηχανισμού σε αυτές που χρειαζόμαστε (πολλαπλασιαστές ). Όταν χρησιμοποιείτε μετατροπείς συχνότητας ή παρουσία δικτύου υψηλής συχνότητας (100, 200, 400 Hz), οι κινητήρες AC αποδεικνύονται ελαφρύτεροι και μικρότεροι από τους κινητήρες μεταγωγέα (η μονάδα μεταγωγέα καταλαμβάνει μερικές φορές το μισό χώρο). Πόρος ασύγχρονοι κινητήρεςΤο εναλλασσόμενο ρεύμα είναι πολύ υψηλότερο από αυτό του ρεύματος συλλέκτη και καθορίζεται από την κατάσταση των ρουλεμάν και τη μόνωση των περιελίξεων.

Ένας σύγχρονος κινητήρας με αισθητήρα θέσης ρότορα και μετατροπέα είναι ένα ηλεκτρονικό ανάλογο ενός βουρτσισμένου κινητήρα συνεχούς ρεύματος.

Τύποι πλυντηρίων ρούχων.

Πλύσιμο με επιστημονικό τρόπο.

Τα ρεύματα στις φάσεις της γεννήτριας και του δέκτη ονομάζονται ρεύματα φάσης,και το ρεύμα στα γραμμικά καλώδια είναι γραμμικός.

Σε μια συμμετρική λειτουργία ενός τριφασικού κυκλώματος και οι περιελίξεις της γεννήτριας συνδέονται με ένα αστέρι, οι θετικές κατευθύνσεις των ρευμάτων στα γραμμικά καλώδια επιλέγονται από τη γεννήτρια προς τον δέκτη και το ρεύμα στο ουδέτερο καλώδιο στην αντίθετη κατεύθυνση . Σε συμμετρικό τριφασικός δέκτηςή για τρεις πανομοιότυπους δέκτες που συνδέονται σε ένα αστέρι, οι αντιστάσεις φάσης είναι ίσες σε μέγεθος , από το οποίο προκύπτει ότι τα ρεύματα γραμμικής και φάσης είναι αριθμητικά ίσα.

, (3.11)

πού είναι η σύνθετη αντίσταση φάσης.

Τα γραμμικά ρεύματα ή τα ρεύματα φάσης μετατοπίζονται σε φάση μεταξύ τους σε ίσες γωνίες ίσες με 120°. Το άθροισμα των διανυσμάτων των τριών ρευμάτων που σχηματίζουν ένα συμμετρικό τριπλό είναι ίσο με μηδέν, καθώς και τα τρία διανύσματα των τάσεων φάσης. Επομένως, δεν υπάρχει ρεύμα στο ουδέτερο καλώδιο: , και το ουδέτερο καλώδιο μπορεί να εγκαταλειφθεί. Ένα τέτοιο σύστημα τεσσάρων συρμάτων μπορεί να αντικατασταθεί με ένα τρισύρματο (Εικ. 3.4).

Ρύζι. 3.4. Τριφασικό διάγραμμα τριών συρμάτων

Σε μια συμμετρική λειτουργία ενός τριφασικού κυκλώματος και οι περιελίξεις της γεννήτριας συνδέονται με ένα τρίγωνο, η θετική κατεύθυνση των γραμμικών ρευμάτων, όπως με μια σύνδεση αστέρα, επιλέγεται από τη γεννήτρια προς τους δέκτες. Η θετική κατεύθυνση των ρευμάτων φάσης στους δέκτες θεωρείται ότι είναι οι κατευθύνσεις από ΕΝΑΠρος την σι, από σιΠρος την Με, από ΜεΠρος την ΕΝΑ, το οποίο υποδεικνύεται με τη σειρά των γραμμάτων στους δείκτες. Για παράδειγμα, είναι το ρεύμα σε φάση προ ΧΡΙΣΤΟΥ, κατευθυνόμενη από τον κόμβο σιστον κόμβο ντο.

Το ρεύμα σε κάθε γραμμικό καλώδιο είναι ίσο με τη διαφορά των ρευμάτων των δύο φάσεων που συνδέονται σε έναν κόμβο με αυτό το καλώδιο.

Με ένα συμμετρικό σύστημα τάσης και ίσες αντιστάσεις φάσης δέκτη, τα ρεύματα φάσης σχηματίζουν ένα συμμετρικό σύστημα. Οι ενεργές τιμές των ρευμάτων είναι οι ίδιες και στη φάση τα ρεύματα μετατοπίζονται μεταξύ τους σε γωνίες 120°. Τα γραμμικά ρεύματα είναι ίσα με τις διαφορές των αντίστοιχων ρευμάτων φάσης, τους αποτελεσματικές αξίεςπανομοιότυπα, οι μετατοπίσεις φάσης μεταξύ τους, καθώς και μεταξύ των ρευμάτων φάσης, είναι ίσες με 120°. Τα διανύσματα ρευμάτων φάσης γειτονικών φάσεων, μαζί με το διάνυσμα του αντίστοιχου γραμμικού ρεύματος, σχηματίζουν ένα ισοσκελές τρίγωνο με γωνίες βάσης 30° και γωνίες κορυφής 120°. Η βάση του τριγώνου καθορίζει το ρεύμα γραμμής.

Από το τρίγωνο προκύπτει ότι:

Το ρεύμα γραμμής είναι αρκετές φορές μεγαλύτερο από το ρεύμα φάσης σε συμμετρική λειτουργία ενός τριφασικού κυκλώματος και μιας σύνδεσης δέλτα. Κάθε ρεύμα γραμμής είναι εκτός φάσης με το αντίστοιχο ρεύμα φάσης κατά γωνία 30°.

Παράδειγμα 3.2.Τάσεις φάσης γεννήτριας Uφά=240 V, αντίσταση φάσης δέκτη za= ra=20 Ohm, zb= rb=8 Ohm, zc= rc=50 Ohm. Η αντίσταση των γραμμικών και ουδέτερων καλωδίων μπορεί να παραμεληθεί. Προσδιορίστε τα ρεύματα σε όλα τα τμήματα του κυκλώματος.

Λύση.

Ας κατευθύνουμε το διάνυσμα κατά μήκος του πραγματικού θετικού ημιάξονα, δηλ. Ας επιλέξουμε μια μηδενική αρχική φάση για αυτήν την τάση: ΣΕ,

Τάση:

Ρεύματα σε περιοχές.

Το πιο δημοφιλές ηλεκτρικό κύκλωμα θεωρείται ότι είναι μια τριφασική γραμμή, η οποία έχει σημαντικά πλεονεκτήματα σε σχέση με άλλους τύπους σύνδεσης. Σε σύγκριση με τα πολυφασικά κυκλώματα, μια τριφασική γραμμή είναι πιο οικονομική όσον αφορά την κατανάλωση υλικού και σε σχέση με τις μονοφασικές γραμμές, είναι ικανή να μεταδίδει υψηλότερη τάση.

Επιπλέον, αυτή η σύνδεση χρησιμοποιείται για συμπερίληψη στο κύκλωμα ηλεκτρικών κινητήρων: με τη βοήθειά της, σχηματίζεται εύκολα ένα μαγνητικό πεδίο, το οποίο χρησιμοποιείται ενεργά για την εκκίνηση ηλεκτρικών κινητήρων και γεννητριών. Ένα άλλο πλεονέκτημα ενός τριφασικού συστήματος είναι η δυνατότητα λήψης διαφορετικών τάσεων λειτουργίας. Ανάλογα με τη μέθοδο σύνδεσης του φορτίου, γίνεται διάκριση μεταξύ γραμμικού και τάση φάσης, που ελήφθη από τη γραμμή τροφοδοσίας.

Βασικοί ορισμοί

Πρώτα απ 'όλα, ας θυμηθούμε ορισμένους ορισμούς.

Τριφασικό σύστημα

Ένα τριφασικό σύστημα είναι ένας συνδυασμός τριών ηλεκτρικών κυκλωμάτων που παράγονται από μία πηγή, αλλά μετατοπίζονται σε φάση το ένα σε σχέση με το άλλο.

Φάση

Στην περίπτωση αυτή, κάθε ηλεκτρικό κύκλωμα ενός πολυφασικού συστήματος ονομάζεται φάση. Ως αρχή της φάσης θεωρείται ο ακροδέκτης ή το άκρο του αγωγού μέσω του οποίου το ηλεκτρικό ρεύμα εισέρχεται στο δεδομένο κύκλωμα. Σε αυτή την περίπτωση, τα άκρα των φάσεων μπορούν να συνδεθούν μεταξύ τους. Σε αυτή την περίπτωση, το συνολικό EMF αρχίζει να δρα στο ηλεκτρικό κύκλωμα και το σύστημα ονομάζεται συνδεδεμένο. Αυτό χρησιμοποιείται ευρέως για την τροφοδοσία ηλεκτρικών κινητήρων.

Μέθοδοι σύνδεσης

Η τριφασική σύνδεση χρησιμοποιείται ευρέως για την ενεργοποίηση των περιελίξεων των ηλεκτροκινητήρων και των γεννητριών. Σε αυτή την περίπτωση, χρησιμοποιούνται δύο επιλογές για τη σύνδεση περιελίξεων με αγωγούς που μεταφέρουν ρεύμα.

• Κατά τη σύνδεση με αστέρι, ο αριθμός των καλωδίων σύνδεσης μειώνεται από έξι σε τέσσερα, γεγονός που έχει θετική επίδραση στην ανθεκτικότητα των συνδέσεων. Οι πυρήνες τροφοδοσίας συνδέονται με την αρχή της περιέλιξης και τα άκρα συνδυάζονται σε έναν κόμβο που ονομάζεται σημείο N ή το ουδέτερο της γεννήτριας. Αυτή η επιλογή σύνδεσης σάς επιτρέπει να μεταβείτε σε σύνδεση τριών καλωδίων, αλλά μόνο εάν ο συνδεδεμένος δέκτης τριφασικό φορτίοσυμμετρικός;
• Όταν οι περιελίξεις διασταυρώνονται σε τρίγωνο, δημιουργούν ένα κλειστό κύκλωμα που έχει σχετικά μικρή αντίσταση. Αυτή η σύνδεση χρησιμοποιείται κατά τη σύνδεση ενός συμμετρικού συστήματος τριών EMF: σε αυτήν την περίπτωση, ελλείψει φορτίου, δεν προκύπτει ρεύμα στο κύκλωμα.

Τάσεις φάσης και γραμμής

Στην αρχή του άρθρου σημειώσαμε ότι τριφασική σύνδεσησας επιτρέπει να αποκτήσετε δύο διαφορετικές τάσεις: γραμμική και φάση. Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά σε τι είναι.

• Η τάση φάσης εμφανίζεται όταν συνδέεται στον ουδέτερο πυρήνα και σε μία από τις τρεις φάσεις του κυκλώματος.
• Η τάση γραμμής δημιουργείται όταν συνδέεται σε οποιεσδήποτε δύο φάσεις. Οι ηλεκτρολόγοι το ονομάζουν interphase, που είναι πιο κοντά στη μέθοδο μέτρησης.

Τώρα ας καταλάβουμε ποια είναι η διαφορά μεταξύ αυτών των δύο ορισμών.

ΣΕ φυσιολογικές συνθήκεςΟι γραμμικοί δείκτες τάσης είναι οι ίδιοι μεταξύ οποιωνδήποτε φάσεων και ταυτόχρονα είναι 1,73 φορές υψηλότεροι από τους δείκτες τάσης φάσης. Με απλά λόγια, σύμφωνα με τα εγχώρια πρότυπα, η γραμμική τάση είναι 380 βολτ και η τάση φάσης είναι 220 V. Τέτοια χαρακτηριστικά τριφασικών γραμμών έχουν βρει την εφαρμογή τους στην παροχή αδιάλειπτης παροχής ρεύματος τόσο σε βιομηχανικούς όσο και σε οικιακούς καταναλωτές.

Αξίζει να σημειωθεί ότι μόνο ένα τριφασικό τετρασύρματο κύκλωμα έχει αυτά τα χαρακτηριστικά, η ονομαστική τάση του οποίου επισημαίνεται ως 380/220V. Από αυτή την ονομασία γίνεται σαφές ότι είναι δυνατή η σύνδεση ενός ευρέος φάσματος καταναλωτών σε αυτήν τη γραμμή, που έχει σχεδιαστεί για ονομαστικό ρεύμα 380V και 220 βολτ.

Σημείωση! Είναι σημαντικό να γνωρίζετε ότι όταν η τάση της γραμμής πέφτει (πέφτει), αλλάζει και η τάση φάσης. Επιπλέον, ο δείκτης τάσης φάσης υπολογίζεται εύκολα αν γνωρίζετε γραμμικές τιμές. Για να γίνει αυτό, πρέπει να εξαγάγετε από γραμμικούς δείκτες Τετραγωνική ρίζααπό τα τρία. Τα δεδομένα που λαμβάνονται θα είναι ίσα με την τάση φάσης.

Χάρη στα χαρακτηριστικά που περιγράφηκαν παραπάνω και την ποικιλία των πιθανών συνδέσεων, είναι το τριφασικό κύκλωμα τεσσάρων συρμάτων που έχει γίνει ευρέως διαδεδομένο. Το πεδίο εφαρμογής ενός τέτοιου συστήματος τροφοδοσίας είναι καθολικό. Ως εκ τούτου, χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία μεγάλων εγκαταστάσεων με ισχυρούς καταναλωτές, κατοικιών, γραφείων και διοικητικά κτίριακαι άλλα κτίρια.

Σε αυτή την περίπτωση, δεν είναι καθόλου απαραίτητο να συνδέσετε και τους δύο τύπους καταναλωτών στα 380V και 220V. Για παράδειγμα, σε κτίρια κατοικιώνπιο συχνά χρησιμοποιείται μόνο Συσκευέςονομαστική για 220 βολτ. Σε αυτήν την περίπτωση, είναι σημαντικό να διασφαλίσετε ομοιόμορφο φορτίο και στις τρεις φάσεις κατανέμοντας σωστά την ισχύ σύνδεσης σε κάθε μεμονωμένη γραμμή. ΣΕ πολυκατοικίεςΑυτό εξασφαλίζεται από την κλιμακωτή σειρά σύνδεσης διαμερισμάτων με αγωγούς φάσης. Σε μια ιδιωτική κατοικία (εάν υπάρχει είσοδος 380 V), θα πρέπει να κατανείμετε μόνοι σας το φορτίο σε αποκλειστικές γραμμές.

Τώρα ξέρετε ποιοι τύποι τάσεων μπορούν να ληφθούν από ένα τριφασικό κύκλωμα, ποιες μέθοδοι σύνδεσης σε ένα καλώδιο τεσσάρων πυρήνων χρησιμοποιούνται για αυτό. Αυτή η γνώση θα είναι χρήσιμη τόσο για τους ηλεκτρολόγους όσο και για τους απλούς καταναλωτές.

Τριφασικό σύστημα AC

Οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής παράγουν τριφασικό εναλλασσόμενο ρεύμα. Μια τριφασική γεννήτρια ρεύματος είναι σαν τρεις γεννήτριες εναλλασσόμενου ρεύματος συνδυασμένες μαζί, που λειτουργούν έτσι ώστε η ισχύς του ρεύματος (και η τάση) να μην αλλάζει ταυτόχρονα, αλλά με καθυστέρηση 1/3 της περιόδου. Αυτό επιτυγχάνεται με τη μετατόπιση των πηνίων της γεννήτριας κατά 120° μεταξύ τους (Εικ. δεξιά).

Κάθε τμήμα της περιέλιξης της γεννήτριας ονομάζεται φάση. Επομένως, ονομάζονται γεννήτριες που έχουν περιέλιξη που αποτελείται από τρία μέρη τρεις φάσεις .

Πρέπει να σημειωθεί ότι ο όρος " φάση «στην ηλεκτρολογική μηχανική έχει δύο έννοιες: 1) ως ποσότητα που, μαζί με το πλάτος, καθορίζει την κατάσταση της ταλαντωτικής διαδικασίας σε μια δεδομένη χρονική στιγμή. 2) με την έννοια της ονομασίας ενός τμήματος ενός ηλεκτρικού κυκλώματος εναλλασσόμενου ρεύματος (για παράδειγμα, τμήμα της περιέλιξης μιας ηλεκτρικής μηχανής).

Κάποια οπτική αναπαράσταση της εμφάνισης τριφασικού ρεύματος δίνεται από την εγκατάσταση που φαίνεται στο Σχ. αριστερά.
Τρία πηνία από σχολικό αποσυναρμολογούμενο μετασχηματιστή με πυρήνες τοποθετούνται γύρω από έναν κύκλο υπό γωνία 120° μεταξύ τους. Κάθε πηνίο συνδέεται με ένα demo γαλβανόμετρο. Ένας ευθύς μαγνήτης είναι προσαρτημένος στον άξονα στο κέντρο του κύκλου. Εάν περιστρέψετε τον μαγνήτη, εμφανίζεται ένα εναλλασσόμενο ρεύμα σε καθένα από τα τρία κυκλώματα «πηνίο - γαλβανόμετρο». Όταν ο μαγνήτης περιστρέφεται αργά, μπορείτε να παρατηρήσετε ότι οι υψηλότερες και οι χαμηλότερες τιμές των ρευμάτων και οι κατευθύνσεις τους θα είναι διαφορετικές κάθε στιγμή και στα τρία κυκλώματα.

Έτσι, το τριφασικό ρεύμα αντιπροσωπεύει τη συνδυασμένη δράση τριών εναλλασσόμενων ρευμάτων της ίδιας συχνότητας, αλλά μετατοπισμένα στη φάση κατά το 1/3 της περιόδου μεταξύ τους.
Κάθε περιέλιξη γεννήτριας μπορεί να συνδεθεί με τον καταναλωτή της, σχηματίζοντας ένα μη συνδεδεμένο τριφασικό σύστημα. Δεν υπάρχει κέρδος από μια τέτοια σύνδεση σε σχέση με τρεις ξεχωριστές γεννήτριες εναλλασσόμενου ρεύματος, αφού η μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας πραγματοποιείται με χρήση έξι καλωδίων (εικ. δεξιά).

Στην πράξη, έχουν ληφθεί δύο άλλες μέθοδοι για τη σύνδεση των περιελίξεων μιας τριφασικής γεννήτριας. Η πρώτη μέθοδος σύνδεσης κλήθηκε αστέρια (Εικ. στα αριστερά, α) και το δεύτερο - τρίγωνο (Εικ. β).

Όταν συνδέεται αστέρι τα άκρα (ή οι αρχές) και των τριών φάσεων συνδέονται σε έναν κοινό κόμβο και τα καλώδια πηγαίνουν από την αρχή (ή τα άκρα) στους καταναλωτές. Αυτά τα καλώδια ονομάζονται καλώδια γραμμής . Το κοινό σημείο στο οποίο συνδέονται τα άκρα των φάσεων της γεννήτριας (ή του καταναλωτή) ονομάζεται σημείο μηδέν , ή ουδέτερος . Καλείται το καλώδιο που συνδέει τα μηδενικά σημεία της γεννήτριας και του καταναλωτή ουδέτερο σύρμα . Το ουδέτερο καλώδιο χρησιμοποιείται εάν το δίκτυο δημιουργεί ανομοιόμορφο φορτίο στις φάσεις. Σας επιτρέπει να εξισορροπείτε τις τάσεις στις φάσεις των καταναλωτών.

Το ουδέτερο καλώδιο, κατά κανόνα, χρησιμοποιείται σε δίκτυα φωτισμού. Ακόμα κι αν υπάρχει ο ίδιος αριθμός λαμπτήρων ίσης ισχύος και στις τρεις φάσεις, το ομοιόμορφο φορτίο δεν διατηρείται, αφού οι λαμπτήρες μπορούν να ανάβουν και να σβήνουν όχι ταυτόχρονα σε όλες τις φάσεις, μπορεί να καούν και στη συνέχεια η ομοιομορφία του το φορτίο των φάσεων θα διαταραχθεί. Ως εκ τούτου, χρησιμοποιείται μια σύνδεση αστεριού για το δίκτυο φωτισμού, το οποίο έχει τέσσερα καλώδια (σχήμα δεξιά) αντί για έξι σε ένα μη συνδεδεμένο τριφασικό σύστημα.

Κατά τη σύνδεση σε ένα αστέρι, διακρίνονται δύο τύποι τάσης: φάση και γραμμικό. Η τάση μεταξύ κάθε γραμμικού και ουδέτερου καλωδίου είναι ίση με την τάση μεταξύ των ακροδεκτών της αντίστοιχης φάσης της γεννήτριας και ονομάζεται φάση ( U f ), και η τάση μεταξύ δύο καλωδίων γραμμής είναι τάση γραμμής ( U l ).

Η σχέση μεταξύ των τάσεων φάσης και γραμμής μπορεί να καθοριστεί:

U l = √3. U f ≈ 1,73. U f ,

αν λάβουμε υπόψη το τρίγωνο τάσης (Εικ. αριστερά).

Πραγματικά,

Il= ^h-T^-g-T^-coySh^ Sf-l/2 + 2-co5b0° = l/3 -C,

Στην πράξη, ευρέως διαδεδομένο τριφασικά κυκλώματαΜε ουδέτερα καλώδιαστις τάσεις U L = 380 V; U F = 220 V.

Δεδομένου ότι το ρεύμα στο ουδέτερο καλώδιο με συμμετρικό φορτίο είναι μηδέν, το ρεύμα στο γραμμικό καλώδιο είναι ίσο με το ρεύμα στη φάση.
Όταν το φορτίο φάσης είναι ανομοιόμορφο, ένα σχετικά μικρό ρεύμα εξισορρόπησης διέρχεται από το ουδέτερο καλώδιο. Επομένως, η διατομή αυτού του σύρματος θα πρέπει να είναι σημαντικά μικρότερη από αυτή ενός γραμμικού σύρματος. Αυτό μπορεί να επαληθευτεί συνδέοντας τέσσερα αμπερόμετρα στα γραμμικά και ουδέτερα καλώδια. Είναι βολικό να χρησιμοποιείτε συνηθισμένους λαμπτήρες ως φορτίο (Εικ. δεξιά).

Με το ίδιο φορτίο στις φάσεις, το ρεύμα στο ουδέτερο καλώδιο είναι μηδέν και δεν υπάρχει ανάγκη για αυτό το καλώδιο (για παράδειγμα, οι ηλεκτροκινητήρες δημιουργούν ένα ομοιόμορφο φορτίο). Σε αυτή την περίπτωση, γίνεται μια σύνδεση "τριγώνου", η οποία είναι μια σειριακή σύνδεση των αρχών και των άκρων των πηνίων της γεννήτριας μεταξύ τους. Δεν υπάρχει ουδέτερο καλώδιο σε αυτή την περίπτωση.
Κατά τη σύνδεση των περιελίξεων της γεννήτριας και των καταναλωτών " τρίγωνο » οι τάσεις φάσης και γραμμής είναι ίσες μεταξύ τους,
εκείνοι. U L = U F , και το γραμμικό ρεύμα μέσα √3 φορές το ρεύμα φάσης Εγώ μεγάλο = √3 . Εγώ φά

Χημική ένωση τρίγωνοχρησιμοποιείται τόσο για φορτία φωτισμού όσο και για φορτία ισχύος. Για παράδειγμα, σε ένα σχολικό εργαστήριο, οι μηχανές μπορούν να συμπεριληφθούν σε αστέρι ή τρίγωνο. Η επιλογή μιας ή άλλης μεθόδου σύνδεσης καθορίζεται από το μέγεθος της τάσης του δικτύου και την ονομαστική τάση των δεκτών ηλεκτρικής ενέργειας.
Κατ 'αρχήν, είναι δυνατή η σύνδεση των φάσεων της γεννήτριας με ένα τρίγωνο, αλλά αυτό συνήθως δεν γίνεται. Το γεγονός είναι ότι για να δημιουργηθεί μια δεδομένη τάση γραμμής, κάθε φάση της γεννήτριας, όταν συνδέεται με ένα δέλτα, πρέπει να σχεδιαστεί για μια τάση που είναι αρκετές φορές μεγαλύτερη από ό,τι στην περίπτωση μιας σύνδεσης αστέρα. Η υψηλότερη τάση στη φάση της γεννήτριας απαιτεί αύξηση του αριθμού των στροφών και αυξημένη μόνωση για το σύρμα περιέλιξης, γεγονός που αυξάνει το μέγεθος και το κόστος των μηχανών. Επομένως, οι φάσεις των τριφασικών γεννητριών συνδέονται σχεδόν πάντα σε ένα αστέρι. Οι κινητήρες μερικές φορές ανάβουν ως αστέρι τη στιγμή της εκκίνησης και στη συνέχεια ενεργοποιούνται σε δέλτα.