तीन-चरण साइनसॉइडल वर्तमान सर्किट। तीन चरण ए.सी

तीन चरण वाली प्रत्यावर्ती धारा प्रणाली दुनिया भर में व्यापक और उपयोग की जाती है। तीन चरण प्रणाली के साथ, इष्टतम स्थितियाँतारों द्वारा लंबी दूरी तक बिजली के संचरण के लिए, ऐसी इलेक्ट्रिक मोटर बनाने की क्षमता जो डिज़ाइन में सरल और उपयोग में आसान हो।

तीन चरण एसी प्रणाली

एक सिस्टम कहलाता है, जिसमें समान आवृत्ति के ऑपरेटिंग इलेक्ट्रोमोटिव फोर्स (ईएमएफ) वाले तीन सर्किट होते हैं। ये ईएमएफ एक-दूसरे के सापेक्ष एक-तिहाई चरण में स्थानांतरित होते हैं। सिस्टम में प्रत्येक व्यक्तिगत सर्किट को एक चरण कहा जाता है। चरण में स्थानांतरित तीन प्रत्यावर्ती धाराओं की पूरी प्रणाली को तीन-चरण धारा कहा जाता है।

बिजली संयंत्रों में स्थापित लगभग सभी जनरेटर तीन-चरण वर्तमान जनरेटर हैं। डिज़ाइन में, तीन एक इकाई में जुड़े हुए हैं। उनमें प्रेरित इलेक्ट्रोमोटिव बल, जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, एक दूसरे के सापेक्ष अवधि के एक तिहाई तक स्थानांतरित हो जाते हैं।

जनरेटर कैसे काम करता है

तीन-चरण वर्तमान जनरेटर में, डिवाइस के स्टेटर पर तीन अलग-अलग आर्मेचर स्थित होते हैं। वे आपस में 1200 से ऑफसेट हैं। डिवाइस के केंद्र में तीन एंकरों के लिए एक सामान्य प्रारंभ करनेवाला घूमता है। प्रत्येक कुंडल में समान आवृत्ति का एक चर ईएमएफ प्रेरित होता है। हालाँकि, ये बीतने के क्षण इलेक्ट्रोमोटिव बलइनमें से प्रत्येक कॉइल में शून्य के माध्यम से अवधि के 1/3 द्वारा स्थानांतरित किया जाता है, क्योंकि प्रारंभ करनेवाला पिछले एक की तुलना में 1/3 समय बाद प्रत्येक कॉइल के पास से गुजरता है।

सभी वाइंडिंग हैं स्वतंत्र जनरेटरवर्तमान और बिजली स्रोत। यदि आप प्रत्येक वाइंडिंग के सिरों पर तार जोड़ते हैं, तो आपको तीन स्वतंत्र सर्किट मिलते हैं। इस मामले में, सारी बिजली संचारित करने के लिए छह तारों की आवश्यकता होती है। हालाँकि, वाइंडिंग्स को एक-दूसरे से जोड़ने पर, 3-4 तारों के साथ काम करना काफी संभव है, जिससे तार की बड़ी बचत होती है।

कनेक्शन - सितारा

सभी वाइंडिंग के सिरे जनरेटर के एक बिंदु, तथाकथित शून्य बिंदु पर जुड़े हुए हैं। फिर चार तारों का उपयोग करके उपभोक्ताओं के साथ एक कनेक्शन बनाया जाता है: तीन रैखिक तार होते हैं जो वाइंडिंग 1, 2, 3 की शुरुआत से आते हैं, एक जनरेटर के शून्य बिंदु से आने वाला एक तटस्थ (तटस्थ) तार होता है। ऐसी प्रणाली को चार-तार प्रणाली भी कहा जाता है।

डेल्टा कनेक्शन

इस मामले में, पिछली वाइंडिंग का अंत अगले की शुरुआत से जुड़ा होता है, जिससे एक त्रिकोण बनता है। रैखिक तार त्रिभुज के शीर्षों से जुड़े होते हैं - बिंदु 1, 2, 3। इस कनेक्शन के साथ, वे मेल खाते हैं। स्टार कनेक्शन की तुलना में, डेल्टा कनेक्शन लाइन-टू-लाइन वोल्टेज को लगभग 1.73 गुना कम कर देता है। इसे केवल चरणों के समान भार की स्थिति में ही अनुमति दी जाती है, अन्यथा यह वाइंडिंग में बढ़ सकता है, जो जनरेटर के लिए खतरनाक है।

अलग-अलग उपभोक्ताओं (भार), जो तारों के अलग-अलग जोड़े द्वारा संचालित होते हैं, को एक ही तरह से किसी स्टार या डेल्टा में जोड़ा जा सकता है। परिणाम एक जनरेटर के समान स्थिति है: जब एक त्रिकोण से जुड़ा होता है, तो भार रैखिक वोल्टेज के अंतर्गत होता है, जब एक तारे से जुड़ा होता है, तो वोल्टेज 1.73 गुना कम होता है।

बिजली संयंत्र उत्पन्न करते हैं तीन फ़ेज़ प्रत्यावर्ती धारा . एक तीन-चरण वर्तमान जनरेटर, जैसा कि यह था, तीन वैकल्पिक वर्तमान जनरेटर एक साथ संयुक्त होते हैं, इस तरह से काम करते हैं कि वर्तमान ताकत (और वोल्टेज) एक साथ नहीं बदलती है, लेकिन अवधि के 1/3 की देरी से बदलती है। यह जनरेटर कॉइल्स को एक दूसरे के सापेक्ष 120° स्थानांतरित करके किया जाता है (दाईं ओर का चित्र)।

जनरेटर वाइंडिंग के प्रत्येक भाग को क्या कहा जाता है? चरण. इसलिए, ऐसे जनरेटर कहलाते हैं जिनकी वाइंडिंग तीन भागों से बनी होती हैतीन फ़ेज़ .

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि शब्द चरण"इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में इसके दो अर्थ हैं: 1) एक मात्रा के रूप में, जो आयाम के साथ मिलकर, एक निश्चित समय पर दोलन प्रक्रिया की स्थिति निर्धारित करती है; 2) भाग के नाम के अर्थ में विद्युत सर्किटप्रत्यावर्ती धारा (उदाहरण के लिए, किसी विद्युत मशीन की वाइंडिंग का भाग)।
तीन-चरण धारा की घटना का कुछ दृश्य प्रतिनिधित्व चित्र में दिखाए गए इंस्टॉलेशन द्वारा दिया गया है। बाएं।
कोर के साथ एक बंधनेवाला स्कूल ट्रांसफार्मर से तीन कॉइल एक दूसरे के संबंध में 120 डिग्री के कोण पर परिधि के चारों ओर रखे जाते हैं। प्रत्येक कॉइल एक डेमो से जुड़ा हुआ है बिजली की शक्ति नापने का यंत्र. वृत्त के केंद्र में अक्ष पर एक सीधा चुंबक लगा हुआ है। यदि आप चुंबक को घुमाते हैं, तो तीन "कॉइल - गैल्वेनोमीटर" सर्किट में से प्रत्येक में एक प्रत्यावर्ती धारा उत्पन्न होती है। चुंबक को धीमी गति से घुमाने पर यह देखा जा सकता है कि सबसे बड़ा और सबसे छोटा मूल्यतीनों परिपथों में प्रत्येक क्षण धाराएँ और उनकी दिशाएँ भिन्न-भिन्न होंगी।

इस प्रकार, तीन चरण वर्तमानएक ही आवृत्ति की तीन प्रत्यावर्ती धाराओं की संयुक्त क्रिया का प्रतिनिधित्व करता है, लेकिन एक दूसरे के सापेक्ष अवधि के 1/3 द्वारा चरण में स्थानांतरित हो जाता है।
जनरेटर की प्रत्येक वाइंडिंग को उसके उपभोक्ता से जोड़ा जा सकता है, जिससे एक असंबंधित बनता है तीन चरण प्रणाली. ट्रांसमिशन के बाद से तीन अलग-अलग अल्टरनेटरों के संबंध में इस तरह के कनेक्शन से कोई लाभ नहीं है विद्युतीय ऊर्जाछह तारों का उपयोग करके किया जाता है (चित्र दाएं)।
व्यवहार में, तीन-चरण जनरेटर की वाइंडिंग को जोड़ने के लिए दो अन्य विधियाँ प्राप्त की गईं। कनेक्शन की पहली विधि कहलाती है सितारे(चित्र बाईं ओर, ए), और दूसरा - त्रिकोण(चित्र बी)।
कनेक्ट होने पर तारासभी तीन चरणों के सिरे (या शुरुआत) एक सामान्य नोड में जुड़े हुए हैं, और शुरुआत (या अंत) से उपभोक्ताओं तक तार जाते हैं। इन तारों को कहा जाता है लाइन के तार. आम बात, जिसमें जनरेटर (या उपभोक्ता) के चरणों के सिरे जुड़े होते हैं, कहलाते हैं शून्य बिंदु, या तटस्थ. जनरेटर और उपभोक्ता के शून्य बिंदु को जोड़ने वाले तार को कहा जाता है तटस्थ तार. शून्य तारइसका उपयोग उस स्थिति में किया जाता है जब नेटवर्क में चरणों पर असमान भार उत्पन्न हो जाता है। यह आपको उपभोक्ता के चरणों में वोल्टेज को बराबर करने की अनुमति देता है।

शून्य तार, एक नियम के रूप में, प्रकाश नेटवर्क में उपयोग किया जाता है। भले ही तीनों चरणों में समान शक्ति के लैंप की संख्या समान हो, एक समान लोड बनाए नहीं रखा जाता है, क्योंकि लैंप सभी चरणों में एक साथ चालू और बंद नहीं हो सकते हैं, वे जल सकते हैं, और फिर लोड की एकरूपता चरण परेशान होंगे. इसलिए, प्रकाश नेटवर्क के लिए एक स्टार कनेक्शन का उपयोग किया जाता है, जिसमें असंबद्ध तीन-चरण प्रणाली में छह के बजाय चार तार होते हैं।

किसी तारे से कनेक्ट होने पर, दो प्रकार के वोल्टेज प्रतिष्ठित होते हैं: चरण और रैखिक. प्रत्येक रैखिक और तटस्थ तार के बीच का वोल्टेज जनरेटर के संबंधित चरण के टर्मिनलों के बीच के वोल्टेज के बराबर होता है और इसे चरण कहा जाता है ( यू एफ ), और दो लाइन तारों के बीच का वोल्टेज लाइन वोल्टेज है ( यू एल ).

चूंकि तटस्थ तार में सममित भारधारा शून्य है, तो रैखिक तार में धारा चरण में धारा के बराबर है।
चरणों के असमान भार के साथ, अपेक्षाकृत छोटे मूल्य का एक समान धारा तटस्थ तार से होकर गुजरती है। इसलिए, इस तार का क्रॉस सेक्शन रैखिक तार की तुलना में काफी छोटा होना चाहिए। इसे लाइन में चार एमीटर और तटस्थ तारों को शामिल करके सत्यापित किया जा सकता है। भार के रूप में साधारण का उपयोग करना सुविधाजनक है प्रकाश बल्ब(अंजीर। दाएं)।
चरणों में समान भार के साथ, तटस्थ तार में धारा शून्य होती है और इस तार की कोई आवश्यकता नहीं होती है (उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रिक मोटर एक समान भार बनाते हैं)। इस मामले में, एक कनेक्शन "त्रिकोण" में बनाया गया है, जो है सीरियल कनेक्शनजनरेटर कॉइल्स की शुरुआत और अंत एक दूसरे के साथ। इस मामले में, कोई तटस्थ तार नहीं है।
जनरेटर और उपभोक्ताओं की वाइंडिंग को कनेक्ट करते समय " त्रिकोण» चरण और लाइन वोल्टेज एक दूसरे के बराबर हैं,
वे। यू एल = यू एफ , ए लाइन करंटवी √3 चरण धारा का गुना मैंएल = √3 . मैंएफ
मिश्रण त्रिकोणइसे प्रकाश व्यवस्था और बिजली लोडिंग दोनों पर लागू किया जाता है। उदाहरण के लिए, किसी स्कूल कार्यशाला में मशीनों को किसी तारे या त्रिकोण में शामिल किया जा सकता है। एक या किसी अन्य कनेक्शन विधि का चुनाव मुख्य वोल्टेज के परिमाण द्वारा निर्धारित किया जाता है रेटेड वोल्टेजविद्युत ऊर्जा के रिसीवर.
सिद्धांत रूप में, जनरेटर के चरणों को एक त्रिकोण से जोड़ना संभव है, लेकिन आमतौर पर ऐसा नहीं किया जाता है। तथ्य यह है कि किसी दिए गए रैखिक वोल्टेज को बनाने के लिए, त्रिकोण द्वारा कनेक्ट होने पर जनरेटर के प्रत्येक चरण को एक वोल्टेज के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए जो कि स्टार कनेक्शन के मामले की तुलना में कई गुना अधिक है। जनरेटर चरण में उच्च वोल्टेज के लिए अधिक घुमावों और अधिक इन्सुलेशन की आवश्यकता होती है घुमावदार तार, जिससे मशीनों का आकार और लागत बढ़ जाती है। इसलिए, चरण तीन चरण जनरेटरलगभग हमेशा एक तारे से जुड़ा होता है। दूसरी ओर, इंजन कभी-कभी स्टार्ट-अप के समय एक स्टार को चालू करते हैं, और फिर डेल्टा पर स्विच करते हैं।

विद्युत मोटर्स।

विद्युत इंजनएक विद्युत मशीन (इलेक्ट्रोमैकेनिकल कनवर्टर) है, जिसमें विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है, जिसका एक दुष्प्रभाव ऊष्मा का निकलना है।

परिचालन सिद्धांत

किसी भी विद्युत मशीन का संचालन विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के सिद्धांत पर आधारित होता है। विद्युत मशीनइसमें एक स्टेटर (निश्चित भाग) और एक रोटर (डीसी मशीन के मामले में आर्मेचर) (चलने वाला भाग) होता है, विद्युत का झटका(या भी स्थायी चुम्बक) जिसमें स्थिर और/या घूमने वाले चुंबकीय क्षेत्र बनाए जाते हैं।

स्टेटर- इलेक्ट्रिक मोटर का निश्चित हिस्सा, अक्सर - बाहरी। मोटर के प्रकार के आधार पर, यह एक स्थिर चुंबकीय क्षेत्र बना सकता है और इसमें स्थायी चुंबक और/या विद्युत चुंबक शामिल हो सकते हैं, या एक घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न कर सकता है (और इसमें प्रत्यावर्ती धारा द्वारा संचालित वाइंडिंग शामिल हो सकती है)।

रोटार- विद्युत मोटर का गतिमान भाग, प्रायः स्टेटर के अंदर स्थित होता है।

रोटर में निम्न शामिल हो सकते हैं:

§ स्थायी चुम्बक;

§ कोर पर वाइंडिंग्स (ब्रश-कलेक्टर असेंबली के माध्यम से जुड़ा हुआ);

§ शॉर्ट-सर्किट वाइंडिंग ("गिलहरी का पहिया" या "गिलहरी का पिंजरा"), जिसमें घूर्णन की क्रिया के तहत धाराएँ उत्पन्न होती हैं चुंबकीय क्षेत्रस्टेटर)।

स्टेटर और रोटर के चुंबकीय क्षेत्रों की परस्पर क्रिया एक टॉर्क बनाती है जो मोटर रोटर को गति में सेट करती है। इस प्रकार मोटर वाइंडिंग को आपूर्ति की गई विद्युत ऊर्जा को घूर्णन की यांत्रिक (गतिज) ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है। प्राप्त मेकेनिकल ऊर्जातंत्र को चलाने के लिए उपयोग किया जा सकता है।

विद्युत मोटरों का वर्गीकरण

§ डीसी यंत्र - विद्युत इंजन, जो प्रत्यक्ष धारा द्वारा संचालित है;

§ डीसी कलेक्टर मोटर्स। किस्में:

§ स्थायी चुम्बकों द्वारा उत्तेजना के साथ;

§ साथ समानांतर कनेक्शनउत्तेजना और आर्मेचर वाइंडिंग्स;

§ उत्तेजना और आर्मेचर वाइंडिंग के श्रृंखला कनेक्शन के साथ;

§ उत्तेजना और आर्मेचर वाइंडिंग के मिश्रित कनेक्शन के साथ;

§ ब्रशलेस डीसी मोटर (वाल्व मोटर) - फॉर्म में बनी इलेक्ट्रिक मोटर बंद प्रणालीएक रोटर स्थिति सेंसर (आरपीएस), एक नियंत्रण प्रणाली (समन्वय कनवर्टर) और एक पावर सेमीकंडक्टर कनवर्टर (इन्वर्टर) का उपयोग करना।

§ एसी मोटर- प्रत्यावर्ती धारा द्वारा संचालित विद्युत मोटर की दो किस्में होती हैं:

§ सिंक्रोनस इलेक्ट्रिक मोटर - एक प्रत्यावर्ती धारा इलेक्ट्रिक मोटर, जिसका रोटर आपूर्ति वोल्टेज के चुंबकीय क्षेत्र के साथ समकालिक रूप से घूमता है;

§ हिस्टैरिसीस मोटर

§ अतुल्यकालिक मोटर- एक प्रत्यावर्ती धारा मोटर, जिसमें रोटर की गति आपूर्ति वोल्टेज द्वारा बनाए गए घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र की आवृत्ति से भिन्न होती है।

§ एकल-चरण - मैन्युअल रूप से प्रारंभ किए जाते हैं, या होते हैं प्रारंभिक वाइंडिंग, या एक चरण-शिफ्टिंग सर्किट है

§ दो-चरण - कंडेनसर सहित।

§ तीन फ़ेज़

§ बहु-चरण

§ स्टेपर मोटर्स - इलेक्ट्रिक मोटरें जिनमें रोटर पदों की एक सीमित संख्या होती है। रोटर की निर्दिष्ट स्थिति संबंधित वाइंडिंग्स पर शक्ति लगाकर तय की जाती है। कुछ वाइंडिंग्स से आपूर्ति वोल्टेज को हटाकर और इसे दूसरों में स्थानांतरित करके दूसरी स्थिति में संक्रमण किया जाता है।

घूमता हुआ चुंबकीय क्षेत्र

§ यूनिवर्सल कलेक्टर मोटर (यूकेडी) - एक कलेक्टर इलेक्ट्रिक मोटर जो काम भी कर सकती है डीसीऔर प्रत्यावर्ती धारा पर.

एसी मोटर द्वारा संचालित औद्योगिक नेटवर्क 50 हर्ट्ज़ आपको 3000 आरपीएम से ऊपर की गति प्राप्त करने की अनुमति नहीं देता है। इसलिए, उच्च आवृत्तियों को प्राप्त करने के लिए, एक कलेक्टर इलेक्ट्रिक मोटर का उपयोग किया जाता है, जो, इसके अलावा, समान शक्ति की एसी मोटर से हल्का और छोटा होता है, या विशेष ट्रांसमिशन तंत्र का उपयोग किया जाता है जो तंत्र के गतिज मापदंडों को हमारी आवश्यकता के अनुसार बदल देता है ( गुणक)। फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर्स का उपयोग करते समय या उच्च-फ़्रीक्वेंसी नेटवर्क (100, 200, 400 हर्ट्ज) होने पर, एसी मोटर्स कलेक्टर मोटर्स की तुलना में हल्के और छोटे होते हैं (कलेक्टर असेंबली कभी-कभी आधी जगह घेरती है)। संसाधन प्रेरण मोटरेंप्रत्यावर्ती धारा कलेक्टर की तुलना में बहुत अधिक है, और बीयरिंग की स्थिति और वाइंडिंग के इन्सुलेशन द्वारा निर्धारित की जाती है।

रोटर स्थिति सेंसर और इन्वर्टर के साथ एक सिंक्रोनस मोटर डीसी कलेक्टर मोटर का एक इलेक्ट्रॉनिक एनालॉग है।

वाशिंग मशीन के प्रकार.

वैज्ञानिक धुलाई.

जनरेटर और रिसीवर चरणों में धाराओं को कहा जाता है चरण धाराएँ,और रैखिक तारों की धारा - रैखिक.

तीन-चरण सर्किट के सममित मोड में और एक स्टार के साथ जनरेटर वाइंडिंग के कनेक्शन में, रैखिक तारों में धाराओं की सकारात्मक दिशाओं को जनरेटर से रिसीवर तक चुना जाता है, और तटस्थ तार में धाराओं को विपरीत दिशा में चुना जाता है। दिशा। एक सममित हो तीन चरण रिसीवरया किसी तारे से जुड़े तीन समान रिसीवरों के लिए, चरण प्रतिरोध निरपेक्ष मान में बराबर हैं , जिससे यह निष्कर्ष निकलता है कि रैखिक और चरण धाराएँ संख्यात्मक रूप से बराबर हैं।

, (3.11)

चरण प्रतिबाधा कहां है.

रैखिक या चरण धाराओं को 120° के बराबर समान कोणों द्वारा एक दूसरे के सापेक्ष चरण में स्थानांतरित किया जाता है। सममित त्रिगुण बनाने वाली तीन धाराओं के सदिशों का योग शून्य के बराबर है, साथ ही चरण वोल्टेज के तीन सदिशों का योग भी शून्य के बराबर है। इसलिए, तटस्थ तार में कोई करंट नहीं है: और तटस्थ तार को छोड़ा जा सकता है। ऐसे चार-तार वाले सिस्टम को तीन-तार वाले सिस्टम से बदला जा सकता है (चित्र 3.4)।

चावल। 3.4. तीन-चरण तीन-तार सर्किट का आरेख

तीन-चरण सर्किट के सममित मोड में और एक त्रिकोण के साथ जनरेटर वाइंडिंग के कनेक्शन में, रैखिक धाराओं की सकारात्मक दिशा, जैसा कि एक स्टार कनेक्शन के मामले में, जनरेटर से रिसीवर तक चुनी जाती है। रिसीवर्स में चरण धाराओं की सकारात्मक दिशा के लिए, दिशा-निर्देश एको बी, से बीको साथ, से साथको ए, जो सूचकांकों में अक्षरों के क्रम से दर्शाया जाता है। उदाहरण के लिए, चरण में धारा है ईसा पूर्व, नोड से निर्देशित बीनोड करने के लिए सी.

प्रत्येक रैखिक तार में धारा इस तार के साथ एक नोड से जुड़े दो चरणों की धाराओं के बीच के अंतर के बराबर होती है।

एक सममित वोल्टेज प्रणाली और रिसीवर के समान चरण प्रतिरोधों के साथ, चरण धाराएं एक सममित प्रणाली बनाती हैं। धाराओं के प्रभावी मान समान होते हैं, और चरण में धाराएँ 120° के कोण से एक दूसरे के सापेक्ष स्थानांतरित होती हैं। रैखिक धाराएँ संबंधित चरण धाराओं के अंतर के बराबर होती हैं प्रभावी मूल्यसमान, उनके बीच चरण बदलाव, साथ ही चरण धाराओं के बीच, 120 ° के बराबर हैं। आसन्न चरणों की चरण धाराओं के वेक्टर, संबंधित रैखिक धारा के वेक्टर के साथ मिलकर, 30° के आधार पर कोण और 120° के शीर्ष पर एक कोण के साथ एक समद्विबाहु त्रिभुज बनाते हैं। त्रिभुज का आधार रेखा धारा को निर्धारित करता है।

त्रिभुज से यह पता चलता है कि:

तीन-चरण सर्किट और डेल्टा कनेक्शन के सममित मोड में रैखिक धारा चरण धारा से कई गुना अधिक है। प्रत्येक लाइन धारा चरण में संबंधित चरण धारा से 30° पीछे होती है।

उदाहरण 3.2.जेनरेटर चरण वोल्टेज यूएफ=240 वी, रिसीवर चरण प्रतिरोध za= आरए= 20 ओम, zb= आरबी= 8 ओम, zc= आर सी=50 ओम. लाइन और तटस्थ तारों के प्रतिरोध की उपेक्षा की जा सकती है। सर्किट के सभी अनुभागों में धाराएँ निर्धारित करें।

समाधान।

आइए हम वेक्टर को वास्तविक सकारात्मक अर्ध-अक्ष के अनुदिश निर्देशित करें, अर्थात। हम इस वोल्टेज का शून्य प्रारंभिक चरण चुनते हैं: में,

वोल्टेज:

इलाकों में करंट.

सबसे लोकप्रिय विद्युत सर्किट एक तीन-चरण लाइन है, जिसमें अन्य प्रकार के कनेक्शन पर महत्वपूर्ण फायदे हैं। बहु-चरण सर्किट की तुलना में, तीन-चरण लाइन सामग्री की खपत के मामले में अधिक किफायती है, और एकल-चरण लाइनों के सापेक्ष, यह अधिक वोल्टेज संचारित करने में सक्षम है।

इसके अलावा, इस तरह के कनेक्शन का उपयोग सर्किट में इलेक्ट्रिक मोटरों को शामिल करने के लिए किया जाता है: इसकी मदद से, एक चुंबकीय क्षेत्र आसानी से बनता है, जिसका सक्रिय रूप से इलेक्ट्रिक मोटर और जनरेटर शुरू करने के लिए उपयोग किया जाता है। तीन-चरण प्रणाली का एक अन्य लाभ विभिन्न ऑपरेटिंग वोल्टेज प्राप्त करने की क्षमता है। लोड को जोड़ने की विधि के आधार पर, रैखिक और के बीच अंतर किया जाता है चरण वोल्टेजआपूर्ति लाइन से प्राप्त किया गया।

बुनियादी परिभाषाएँ

सबसे पहले, आइए कुछ परिभाषाओं को याद करें।

तीन चरण प्रणाली

तीन-चरण प्रणाली तीन विद्युत सर्किटों का एक सेट है जो एक ही स्रोत द्वारा उत्पन्न होते हैं, लेकिन एक दूसरे के सापेक्ष चरण स्थानांतरित होते हैं।

चरण

इस मामले में, बहु-चरण प्रणाली के प्रत्येक विद्युत सर्किट को चरण कहा जाता है। चरण की शुरुआत को कंडक्टर का टर्मिनल या अंत माना जाता है जिसके माध्यम से विद्युत प्रवाह सर्किट में प्रवेश करता है। इस मामले में, चरणों के सिरों को एक साथ जोड़ा जा सकता है। इस मामले में, कुल ईएमएफ विद्युत सर्किट में कार्य करना शुरू कर देता है, और सिस्टम को कनेक्टेड कहा जाता है। इसका उपयोग विद्युत मोटरों को शक्ति प्रदान करने के लिए व्यापक रूप से किया गया है।

कनेक्शन के तरीके

इलेक्ट्रिक मोटर और जनरेटर की वाइंडिंग चालू करने के लिए तीन-चरण कनेक्शन का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इस मामले में, वर्तमान-ले जाने वाले कंडक्टरों के साथ वाइंडिंग को जोड़ने के लिए दो विकल्पों का उपयोग किया जाता है।

• छह से चार तक तारे से कनेक्ट करने पर कनेक्टिंग तारों की संख्या कम हो जाती है, जिससे कनेक्शन के टिकाऊपन पर सकारात्मक प्रभाव पड़ता है। आपूर्ति तार वाइंडिंग की शुरुआत से जुड़े होते हैं, और सिरों को एक नोड में जोड़ा जाता है जिसे एन पॉइंट या जनरेटर न्यूट्रल कहा जाता है। यह कनेक्शन विकल्प आपको तीन-तार कनेक्शन पर स्विच करने की अनुमति देता है, लेकिन केवल तभी जब रिसीवर जुड़ा हो तीन चरण भारसममित;
• जब वाइंडिंग को डेल्टा में क्रॉस-कनेक्ट किया जाता है, तो वे एक बंद लूप बनाते हैं जिसका प्रतिरोध अपेक्षाकृत कम होता है। इस तरह के कनेक्शन का उपयोग तीन ईएमएफ की एक सममित प्रणाली को जोड़ते समय किया जाता है: इस मामले में, लोड की अनुपस्थिति में, सर्किट में कोई करंट दिखाई नहीं देता है।

चरण और लाइन वोल्टेज

लेख की शुरुआत में ही हमने यह नोट कर लिया था तीन चरण कनेक्शनआपको दो अलग-अलग वोल्टेज प्राप्त करने की अनुमति देता है: रैखिक और चरण। आइए बारीकी से देखें कि यह क्या है।

• चरण वोल्टेज तब होता है जब तटस्थ कंडक्टर और सर्किट के तीन चरणों में से एक से जुड़ा होता है;
• किन्हीं दो चरणों से जुड़ने पर रैखिक वोल्टेज बनता है। इलेक्ट्रीशियन इसे इंटरफ़ेशियल कहते हैं, जो माप पद्धति के करीब है।

अब देखते हैं कि इन दोनों परिभाषाओं में क्या अंतर है।

में सामान्य स्थितियाँलाइन वोल्टेज संकेतक किसी भी चरण के बीच समान होते हैं और साथ ही चरण वाले की तुलना में 1.73 गुना अधिक होते हैं। सीधे शब्दों में कहें तो, घरेलू मानकों के अनुसार, रैखिक वोल्टेज 380 वोल्ट है, और चरण वोल्टेज 220V है। तीन-चरण लाइनों की ऐसी विशेषताओं का उपयोग औद्योगिक और घरेलू दोनों उपभोक्ताओं को निर्बाध बिजली आपूर्ति प्रदान करने में किया गया है।

यह ध्यान देने योग्य है कि केवल तीन-चरण चार-तार सर्किट में ये विशेषताएं हैं, जिसका रेटेड वोल्टेज 380/220V के रूप में चिह्नित है। इस पदनाम से यह स्पष्ट हो जाता है कि उपभोक्ताओं की एक विस्तृत श्रृंखला को इस लाइन से जोड़ना संभव है, जिसके लिए डिज़ाइन किया गया है वर्तमान मूल्यांकितदोनों 380V और 220 वोल्ट।

टिप्पणी! यह जानना महत्वपूर्ण है कि जब लाइन वोल्टेज कम हो जाता है (गिर जाता है), तो चरण वोल्टेज भी बदल जाता है। इसके अलावा, यदि ज्ञात हो तो चरण वोल्टेज संकेतक की गणना आसानी से की जाती है रैखिक मान. ऐसा करने के लिए, आपको रैखिक संकेतकों से निकालने की आवश्यकता है वर्गमूलतीन में से. प्राप्त डेटा चरण वोल्टेज के बराबर होगा।

उपरोक्त विशेषताओं और संभावित कनेक्शनों की विविधता के कारण, यह चार-तार तीन-चरण सर्किट है जो व्यापक हो गया है। ऐसी विद्युत आपूर्ति योजना का दायरा सार्वभौमिक है। इसलिए, इसका उपयोग शक्तिशाली उपभोक्ताओं, आवासीय, कार्यालय आदि के साथ बड़ी वस्तुओं को बिजली देने के लिए किया जाता है प्रशासनिक भवनऔर अन्य संरचनाएँ।

ऐसे में दोनों प्रकार के उपभोक्ताओं को 380V और 220V से जोड़ना बिल्कुल भी आवश्यक नहीं है। उदाहरण के लिए, में आवासीय भवनअधिकतर केवल उपयोग किया जाता है उपकरण 220 वोल्ट के लिए रेटेड. इस मामले में, प्रत्येक व्यक्तिगत लाइन की कनेक्शन शक्ति को सही ढंग से वितरित करके सभी तीन चरणों पर एक समान लोड सुनिश्चित करना महत्वपूर्ण है। में अपार्टमेंट इमारतोंयह अपार्टमेंट को चरण कंडक्टरों से जोड़ने के क्रमबद्ध क्रम द्वारा सुनिश्चित किया जाता है। एक निजी घर में (यदि 380V इनपुट है), तो आपको लोड को समर्पित लाइनों पर स्वयं वितरित करना होगा।

अब आप जानते हैं कि तीन-चरण सर्किट से किस प्रकार के वोल्टेज प्राप्त किए जा सकते हैं, इसके लिए चार-कोर केबल से कनेक्शन के किन तरीकों का उपयोग किया जाता है। यह ज्ञान बिजली मिस्त्रियों और आम उपभोक्ताओं दोनों के लिए उपयोगी होगा।

तीन चरण एसी प्रणाली

बिजली संयंत्र उत्पन्न करते हैं तीन चरण प्रत्यावर्ती धारा. एक तीन-चरण वर्तमान जनरेटर, जैसा कि यह था, तीन वैकल्पिक वर्तमान जनरेटर एक साथ संयुक्त होते हैं, इस तरह से काम करते हैं कि वर्तमान ताकत (और वोल्टेज) एक साथ नहीं बदलती है, लेकिन अवधि के 1/3 की देरी से बदलती है। यह जनरेटर कॉइल्स को एक दूसरे के सापेक्ष 120° स्थानांतरित करके किया जाता है (दाईं ओर का चित्र)।

जनरेटर वाइंडिंग के प्रत्येक भाग को क्या कहा जाता है? चरण. इसलिए, ऐसे जनरेटर कहलाते हैं जिनकी वाइंडिंग तीन भागों से बनी होती है तीन फ़ेज़ .

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि शब्द चरण "इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में इसके दो अर्थ हैं: 1) एक मात्रा के रूप में, जो आयाम के साथ मिलकर, एक निश्चित समय पर दोलन प्रक्रिया की स्थिति निर्धारित करती है; 2) प्रत्यावर्ती धारा विद्युत परिपथ के एक भाग के नामकरण के अर्थ में (उदाहरण के लिए, किसी विद्युत मशीन की वाइंडिंग का भाग)।

तीन-चरण धारा की घटना का कुछ दृश्य प्रतिनिधित्व चित्र में दिखाए गए इंस्टॉलेशन द्वारा दिया गया है। बाएं।
कोर के साथ एक बंधनेवाला स्कूल ट्रांसफार्मर से तीन कॉइल एक दूसरे के संबंध में 120 डिग्री के कोण पर परिधि के चारों ओर रखे जाते हैं। प्रत्येक कॉइल एक डेमो से जुड़ा हुआ है बिजली की शक्ति नापने का यंत्र. वृत्त के केंद्र में अक्ष पर एक सीधा चुंबक लगा हुआ है। यदि आप चुंबक को घुमाते हैं, तो तीन "कॉइल - गैल्वेनोमीटर" सर्किट में से प्रत्येक में एक प्रत्यावर्ती धारा उत्पन्न होती है। चुम्बक के धीमे घूमने से यह देखा जा सकता है कि तीनों परिपथों में प्रत्येक क्षण पर धाराओं का सबसे बड़ा और सबसे छोटा मान और उनकी दिशाएँ अलग-अलग होंगी।

इस प्रकार, एक तीन-चरण धारा एक ही आवृत्ति की तीन प्रत्यावर्ती धाराओं की संयुक्त क्रिया का प्रतिनिधित्व करती है, लेकिन एक दूसरे के सापेक्ष अवधि के 1/3 चरण में स्थानांतरित हो जाती है।
जनरेटर की प्रत्येक वाइंडिंग को उसके उपभोक्ता से जोड़ा जा सकता है, जिससे एक अयुग्मित तीन-चरण प्रणाली बनती है। तीन अलग-अलग अल्टरनेटरों के संबंध में इस तरह के कनेक्शन से कोई लाभ नहीं है, क्योंकि विद्युत ऊर्जा का संचरण छह तारों (अंजीर दाएं) का उपयोग करके किया जाता है।

व्यवहार में, तीन-चरण जनरेटर की वाइंडिंग को जोड़ने के लिए दो अन्य विधियाँ प्राप्त की गईं। कनेक्शन की पहली विधि कहलाती है सितारे (चित्र बाईं ओर, ए), और दूसरा - त्रिकोण (चित्र बी)।

कनेक्ट होने पर तारा सभी तीन चरणों के सिरे (या शुरुआत) एक सामान्य नोड में जुड़े हुए हैं, और शुरुआत (या अंत) से उपभोक्ताओं तक तार जाते हैं। इन तारों को कहा जाता है लाइन के तार . वह सामान्य बिंदु जिस पर जनरेटर (या उपभोक्ता) के चरणों के सिरे जुड़े होते हैं, कहलाता है शून्य बिंदु , या तटस्थ . जनरेटर और उपभोक्ता के शून्य बिंदु को जोड़ने वाले तार को कहा जाता है तटस्थ तार . यदि नेटवर्क चरणों पर असमान भार बनाता है तो तटस्थ तार का उपयोग किया जाता है। यह आपको उपभोक्ता के चरणों में वोल्टेज को बराबर करने की अनुमति देता है।

एक नियम के रूप में, तटस्थ तार का उपयोग प्रकाश नेटवर्क में किया जाता है। भले ही तीनों चरणों में समान शक्ति के लैंप की संख्या समान हो, एक समान लोड बनाए नहीं रखा जाता है, क्योंकि लैंप सभी चरणों में एक साथ चालू और बंद नहीं हो सकते हैं, वे जल सकते हैं, और फिर लोड की एकरूपता चरण परेशान होंगे. इसलिए, प्रकाश नेटवर्क के लिए एक स्टार कनेक्शन का उपयोग किया जाता है, जिसमें असंबद्ध तीन-चरण प्रणाली में छह के बजाय चार तार होते हैं (दाईं ओर चित्र)।

किसी तारे से कनेक्ट होने पर, दो प्रकार के वोल्टेज प्रतिष्ठित होते हैं: चरण और रैखिक. प्रत्येक रैखिक और तटस्थ तार के बीच का वोल्टेज जनरेटर के संबंधित चरण के टर्मिनलों के बीच के वोल्टेज के बराबर होता है और इसे चरण कहा जाता है ( यू एफ ), और दो लाइन तारों के बीच का वोल्टेज लाइन वोल्टेज है ( यू एल ).

चरण और रैखिक वोल्टेज के बीच, आप अनुपात निर्धारित कर सकते हैं:

यू एल = √3। यू एफ ≈ 1.73. यू एफ ,

यदि हम वोल्टेज त्रिकोण (बाईं ओर का चित्र) पर विचार करें।

वास्तव में,

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

व्यवहार में, व्यापक तीन चरण सर्किटसाथ तटस्थ तारतनाव में यू एल = 380 वी; यू एफ = 220 वी.

चूँकि सममित भार वाले तटस्थ तार में धारा शून्य है, रैखिक तार में धारा चरण में धारा के बराबर है।
चरणों के असमान भार के साथ, अपेक्षाकृत छोटे मूल्य का एक समान धारा तटस्थ तार से होकर गुजरती है। इसलिए, इस तार का क्रॉस सेक्शन रैखिक तार की तुलना में काफी छोटा होना चाहिए। इसे लाइन में चार एमीटर और तटस्थ तारों को शामिल करके सत्यापित किया जा सकता है। साधारण प्रकाश बल्बों को भार के रूप में उपयोग करना सुविधाजनक है (अंजीर। दाईं ओर)।

चरणों में समान भार के साथ, तटस्थ तार में धारा शून्य होती है और इस तार की कोई आवश्यकता नहीं होती है (उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रिक मोटर एक समान भार बनाते हैं)। इस मामले में, एक "त्रिकोण" कनेक्शन बनाया जाता है, जो जनरेटर कॉइल्स की शुरुआत और अंत का एक दूसरे से क्रमिक कनेक्शन होता है। इस मामले में, कोई तटस्थ तार नहीं है।
जनरेटर और उपभोक्ताओं की वाइंडिंग को कनेक्ट करते समय " त्रिकोण » चरण और लाइन वोल्टेज एक दूसरे के बराबर हैं,
वे। यू एल = यू एफ , और रैखिक धारा √3 चरण धारा का गुना मैं एल = √3 . मैं एफ

मिश्रण त्रिकोणइसे प्रकाश व्यवस्था और बिजली लोडिंग दोनों पर लागू किया जाता है। उदाहरण के लिए, किसी स्कूल कार्यशाला में मशीनों को किसी तारे या त्रिकोण में शामिल किया जा सकता है। एक या किसी अन्य कनेक्शन विधि का चुनाव मुख्य वोल्टेज के परिमाण और विद्युत ऊर्जा रिसीवरों के रेटेड वोल्टेज द्वारा निर्धारित किया जाता है।
सिद्धांत रूप में, जनरेटर के चरणों को एक त्रिकोण से जोड़ना संभव है, लेकिन आमतौर पर ऐसा नहीं किया जाता है। तथ्य यह है कि किसी दिए गए रैखिक वोल्टेज को बनाने के लिए, त्रिकोण द्वारा कनेक्ट होने पर जनरेटर के प्रत्येक चरण को एक वोल्टेज के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए जो कि स्टार कनेक्शन के मामले की तुलना में कई गुना अधिक है। जनरेटर चरण में उच्च वोल्टेज के लिए घुमावदार तार के लिए अधिक मोड़ और अधिक इन्सुलेशन की आवश्यकता होती है, जिससे मशीनों का आकार और लागत बढ़ जाती है। इसलिए, तीन-चरण जनरेटर के चरण लगभग हमेशा एक तारे से जुड़े होते हैं। दूसरी ओर, इंजन कभी-कभी स्टार्ट-अप के समय एक स्टार को चालू करते हैं, और फिर डेल्टा पर स्विच करते हैं।