Generator arus belitan tiga fasa. Sambungan bintang belitan generator dan konsumen energi listrik

§ 62. SAMBUNGAN GULUNGAN GENERATOR

Pada Gambar. Gambar 65 menunjukkan diagram generator yang memiliki tiga rangkaian fase tunggal yang independen. E.m.f. dalam rangkaian ini identik, mempunyai amplitudo yang sama dan digeser fasanya sebesar 1/3 periode. Kabel-kabel yang menyuplai arus ke beban dapat dihubungkan ke setiap pasang terminal belitan stator generator. Lebih menguntungkan untuk menggabungkan ketiga fase ini menjadi satu sistem tiga fase yang umum. Untuk melakukan ini, belitan generator dihubungkan satu sama lain dengan bintang atau segitiga.

Saat menghubungkan belitan generator dengan bintang (Gbr. 66), ujung ketiga fase X, Y dan Z (atau awal A, B dan C) dihubungkan satu sama lain, dan kabel dikeluarkan dari awal. (atau ujungnya), mengeluarkan energi ke dalam jaringan. Tiga kabel yang diperoleh disebut linier, dan tegangan antara dua kabel linier adalah tegangan linier kamu aku. Dari titik sambungan yang sama dari ujung (atau permulaan) dari tiga fase (dari titik nol bintang) bisa

kabel keempat, yang disebut netral, harus dialokasikan. Tegangan antara salah satu dari tiga kabel linier dan kabel netral sama dengan tegangan antara awal dan akhir satu fasa, yaitu tegangan fasa U f.

Biasanya semua fasa belitan generator identik sehingga nilai efektif e. d.s. dalam fase adalah sama, yaitu E A = E B = E C. Jika beban disertakan dalam rangkaian setiap fasa generator,

maka arus akan mengalir melalui rangkaian tersebut. Dalam hal nilai dan sifat resistansi ketiga fasa penerima sama, yaitu, dengan beban seragam, arus dalam fasa memiliki kekuatan yang sama dan bergeser fasa relatif terhadap tegangannya dengan sudut yang sama j . Nilai maksimum dan efektif tegangan fasa pada beban seragam adalah sama, yaitu U A = U B = U C . Tegangan-tegangan ini berbeda fasa 120°, seperti yang ditunjukkan pada diagram fasor (Gbr. 67). Tegangan antara titik mana pun dalam rangkaian (lihat Gambar 66) sesuai dengan vektor (Gambar 67) antara titik yang sama. Jadi, misalnya tegangan antara titik A dan O pada rangkaian ( tegangan fasa U A) sesuai dengan vektor diagram A-O, dan tegangan antara kabel linier A dan B pada rangkaian - ke vektor tegangan linier AB pada diagram. Dengan menggunakan diagram vektor, mudah untuk membangun hubungan antara tegangan linier dan fasa. Dari segitiga AO A kita dapat menulis relasi berikut:

yaitu bila belitan generator dihubungkan dengan bintang, tegangan linier = 1,73 kali lebih besar dari tegangan fasa (dengan beban seragam).

Dari diagram (lihat Gambar 66) terlihat bahwa ketika belitan generator dihubungkan dengan bintang, arus pada kawat linier sama dengan arus pada fasa generator, yaitu Il = Iph.

Berdasarkan hukum pertama Kirchhoff, kita dapat menulis bahwa arus pada kabel netral sama dengan jumlah geometri arus pada fasa generator, yaitu.

Dengan beban seragam, arus dalam fasa generator sama besar dan bergeser fasa sebesar 1/3 periode. Jumlah geometrik arus ketiga fasa dalam hal ini adalah nol, yaitu tidak akan ada arus pada kabel netral. Oleh karena itu, kapan beban simetris kawat netral mungkin hilang. Dengan beban asimetris, arus pada kabel netral tidak nol, tetapi biasanya kabel netral memiliki penampang yang lebih kecil dibandingkan kabel linier.

Saat menghubungkan belitan generator dengan segitiga (Gbr. 68), awal (atau akhir) setiap fase dihubungkan ke akhir (atau awal) fase lainnya. Dengan demikian, ketiga fasa generator membentuk suatu rangkaian tertutup di mana arus listrik beroperasi. d.s, sama dengan jumlah geometri e. d.s diinduksi pada fasa generator, yaitu Ea + Eb + Ec. Sejak e. d.s. pada generator fasa-fasanya sama dan bergeser

untuk 1/3 periode dalam fasa, maka jumlah geometriknya adalah nol dan, oleh karena itu, dalam rangkaian tertutup sistem tiga fasa yang dihubungkan oleh segitiga, tidak akan ada arus jika tidak ada beban eksternal.

Kabel linier pada sambungan delta dihubungkan ke titik sambungan antara awal satu fasa dan akhir fasa lainnya. Tegangan antara kabel saluran sama dengan tegangan antara awal dan akhir satu fasa.Jadi, bila belitan generator dihubungkan dengan segitiga, tegangan saluran sama dengan tegangan fasa, yaitu.

Dengan beban seragam, arus yang sama mengalir dalam fasa belitan generator, bergeser relatif terhadap tegangan fasa dengan sudut yang sama j, yaitu I AB = I BC =I CA

Pada Gambar. 69, dan diagram vektor ditampilkan, yang menunjukkan vektor tegangan dan arus fasa.

Titik sambungan fasa dan kabel saluran A, B dan C merupakan titik percabangan, dan arus garis tidak sama dengan fase. Mengambil arah positif dari arus fasa dan linier yang ditunjukkan pada Gambar. 69, berdasarkan hukum pertama Kirchhoff untuk nilai arus sesaat, ekspresi berikut dapat ditulis:

saya A = saya AB - saya CA ; saya B = saya BC - saya AB ; saya C = saya CA - saya SM

Karena arusnya sinusoidal, kami mengganti pengurangan aljabar dari nilai sesaat arus dengan pengurangan geometrik vektor yang menggambarkan nilai efektifnya:

Arus kawat linier AI A ditentukan oleh perbedaan geometri: vektor arus fasa I AB dan I CA.

Untuk membangun vektor arus linier I A, kita akan menggambarkan vektor arus fasa I AB (Gbr. 69.6), dari ujungnya kita akan membuat vektor -I CA, yang sama dan berlawanan arah dengan vektor I CA. Vektor yang menghubungkan awal vektor I AB dengan ujung vektor -I CA adalah vektor arus linier I A. Demikian pula vektor arus linier I B dan IC dapat dibangun.

Ketika generator 3 fasa beroperasi, EMF tercipta di setiap belitannya dalam bentuk osilasi sinusoidal. Semua vektor dipisahkan oleh sudut rotasi 120° dan dapat dijelaskan dengan rumus:

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°.

Untuk menghubungkan belitan generator ke sistem yang terhubung, salah satu dari dua skema digunakan:

- "bintang" (Y);
- "segitiga" (Δ).

"Bintang". Untuk rangkaian “bintang”, semua keluaran belitan fasa stator dihubungkan menjadi satu poin umum N, disebut titik netral atau nol. Masukan (start) belitan setiap fasa A, B dan C sambungkan ke terminal linier generator.

"Segi tiga". Untuk diagram koneksi ini, fase keluaran terbentuk:

- "A" menghubungkan keluaran belitan A ke masukan belitan C;
- "DI DALAM" menghubungkan keluaran belitan DI DALAM ke masukan belitan A;
- "DENGAN" menghubungkan keluaran belitan DENGAN ke masukan belitan DI DALAM.

Titik koneksi A, B dan C digunakan sebagai output linier untuk generator.

Diagram vektor. Untuk generator yang berfungsi, belitannya dihubungkan dalam konfigurasi bintang, diagram vektor tegangan berbentuk segitiga sama sisi dengan pusat di titik asal dan terletak simetris terhadap sumbu ordinat.

Sisi-sisinya diwakili oleh vektor tegangan linier dengan arah putaran berlawanan dengan arah jarum jam. Vektor tegangan fasa menghubungkan pusat segitiga dengan simpul-simpul searah dari titik asal.

Istilah tegangan fasa mengacu pada perbedaan potensial antara terminal umum N dan terminal linier A, B atau DENGAN dan tandai: U A, U B, U C. Tegangan pada fasa generator sama dengan EMF belitan: E A =U A, E B =U B, E C =U C.

Tegangan saluran generator diukur antara dua terminalnya dan ditentukan berdasarkan nama fasa yang dipilih: kamu AB, kamu SM, kamu CA. Besarnya vektor tegangan saluran ditentukan oleh perbedaan geometrik antara vektor-vektor fasa yang bersesuaian:

kamu AB =U A -U B;
kamu SM =U B -U C;
kamu CA =U C -U A.

Untuk generator dengan belitan yang dihubungkan dalam pola “segitiga”, diagram vektor tegangan juga berbentuk segitiga sama sisi, tetapi diputar 30° relatif terhadap pusat koordinat searah jarum jam.

Rasio tegangan linier dan fasa untuk generator yang dirakit menurut rangkaian “delta” tetap sama dengan generator yang beroperasi menurut rangkaian “bintang”.

Perhitungan parameter jaringan tiga fase dilakukan dengan menggunakan metode matematika (misalnya metode kompleks) dan metode penjumlahan geometri.

Untuk melakukan ini, pilih salah satu vektor sebagai vektor awal dan arahkan pada bidang kompleks, dengan mempertimbangkan arah dan besarnya. Vektor-vektor yang tersisa diselesaikan sesuai dengan sudut pergeseran fasa relatif terhadap vektor awal yang dipilih, dengan mempertimbangkan nilainya.

Lebih mudah untuk memulai perhitungan normal untuk rangkaian koneksi bintang dengan menentukan tegangan vektor fasa A, yang dalam sistem ini meninggalkan asal bidang kompleks ke arah utara. Ekspresi tegangan fasa dalam bentuk yang kompleks untuk perhitungan seperti itu dijelaskan dengan rumus:

U A =Ufe j0°;
UB =Ufe -j120°;
UC =Ufe j120°.

Rumus untuk vektor linier memiliki tampilan selanjutnya:

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

Untuk rangkaian “segitiga”, vektor tegangan linier diambil sebagai referensi awal kamu AB. Rumus untuk menghitung vektor tegangan fasa mengambil ekspresi berikut:

U A =Ufe -j30°;
UB =Ufe -j150°;
UC =Ufe j90°.

Vektor tegangan linier dijelaskan dengan rumus:

kamu AB = Ule j0° ;
kamu SM =Ule -j120°;
kamu SA = Ule j120° .

Setelah melakukan perhitungan geometri, tidak sulit untuk menentukan besaran linier vektor dari nilai fasa:

U l =2U f cos30°=2U f √3/2=U f √3.

Penting! Diagram sambungan belitan “delta” untuk generator praktis tidak sesuai untuk penggunaan sebenarnya, sehingga dilarang untuk digunakan.

Dalam fase rangkaian "segitiga", rangkaian umum terbentuk, di mana timbul EMF total Σe=e AB +e BC +e CA. Nilai impedansi pada belitannya kecil bahkan EMF totalnya pun kecil Σe>0 menyebabkan pemerataan arus pada sumber listrik “segitiga”, yang sebanding dengan nilai arus pengenal pada generator. Hal ini menciptakan kerugian besar energi dan secara signifikan mengurangi efisiensi generator.

Insinyur tenaga listrik punya definisinya tegangan pengenal untuk sistem 3 fasa. Mereka disebut tegangan linier, yang dinyatakan dalam kilovolt (kV, kV). Mereka diwakili oleh nilai 0,4; 1.1; 3,5; 6.3; 10.5; 22; 35; 63; 110; 220; 330; 500; 750.

Bagi konsumen listrik, nilai nominal tegangan 3 fasa dapat ditunjukkan dengan perbandingan tegangan linier dan fasa UL /U F. Untuk jaringan listrik 0,4 kV akan terlihat seperti: 380/220 volt.

Tahukah kamu, Apa yang dimaksud dengan eksperimen pikiran, eksperimen gedanken?
Ini adalah praktik yang tidak ada, sebuah pengalaman dunia lain, sebuah imajinasi tentang sesuatu yang sebenarnya tidak ada. Eksperimen pikiran seperti mimpi saat bangun tidur. Mereka melahirkan monster. Berbeda dengan eksperimen fisik, yang merupakan uji eksperimental hipotesis, “eksperimen pikiran” secara ajaib menggantikan pengujian eksperimen dengan kesimpulan yang diinginkan namun belum teruji dalam praktik, memanipulasi konstruksi logika yang sebenarnya melanggar logika itu sendiri dengan menggunakan premis-premis yang belum terbukti sebagai premis yang terbukti, yaitu adalah, dengan substitusi. Dengan demikian, tugas utama pemohon “eksperimen pikiran” adalah menipu pendengar atau pembaca dengan mengganti eksperimen fisik nyata dengan “bonekanya” - penalaran fiktif dengan pembebasan bersyarat tanpa verifikasi fisik itu sendiri.
Mengisi fisika dengan “eksperimen pemikiran” imajiner telah menyebabkan munculnya gambaran dunia yang absurd, nyata, dan membingungkan. Seorang peneliti sejati harus membedakan “bungkus permen” tersebut dari nilai sebenarnya.

Penganut relativis dan positivis berpendapat bahwa “eksperimen pemikiran” adalah alat yang sangat berguna untuk menguji konsistensi teori (yang juga muncul dalam pikiran kita). Dalam hal ini mereka menipu masyarakat, karena verifikasi apapun hanya dapat dilakukan oleh sumber yang tidak tergantung pada objek verifikasi. Pemohon hipotesis itu sendiri tidak dapat menguji pernyataannya sendiri, karena alasan pernyataan itu sendiri adalah tidak adanya kontradiksi dalam pernyataan yang terlihat oleh pemohon.

Hal ini kita lihat pada contoh SRT dan GTR yang berubah menjadi semacam agama yang mengontrol ilmu pengetahuan dan opini publik. Fakta-fakta yang bertentangan dengannya tidak dapat mengatasi rumus Einstein: “Jika suatu fakta tidak sesuai dengan teori, ubahlah faktanya” (Dalam versi lain, “Apakah fakta tersebut tidak sesuai dengan teori? - Jauh lebih buruk dari fakta tersebut) ”).

Maksimum yang dapat diklaim oleh “eksperimen pemikiran” hanyalah konsistensi internal hipotesis dalam kerangka logika pemohon sendiri, yang seringkali tidak benar. Hal ini tidak menguji kepatuhan terhadap praktik. Verifikasi nyata hanya dapat dilakukan dalam eksperimen fisik yang sebenarnya.

Eksperimen adalah eksperimen karena bukan penyempurnaan pemikiran, melainkan ujian pemikiran. Sebuah pemikiran yang konsisten dengan dirinya sendiri tidak dapat memverifikasi dirinya sendiri. Hal ini dibuktikan oleh Kurt Gödel.

Saat menghubungkan belitan dalam bentuk bintang, ujung belitan X, Y, Z dihubungkan pada satu titik, yang disebut titik nol atau netral generator (Gbr. 7-5). Dalam sistem empat kabel, kabel netral atau netral dihubungkan ke netral. Tiga kabel linier dihubungkan ke awal belitan generator.

Tegangan antara awal dan akhir fasa, atau, yang sama, tegangan antara masing-masing kabel linier dan kabel netral disebut tegangan fasa dan dinyatakan atau dalam bentuk umum

Mengabaikan penurunan tegangan pada belitan generator, kita dapat menganggap tegangan fasa sama dengan e yang sesuai. ds diinduksikan pada belitan generator.

Tegangan antara permulaan belitan, atau, yang sama, antara kabel linier, disebut tegangan linier dan dinyatakan atau secara umum

Mari kita tentukan hubungan antara tegangan linier dan fasa saat menghubungkan belitan generator dengan bintang.

Beras. 7-5. Diagram koneksi bintang belitan generator.

Beras. 7-6. Diagram vektor tegangan rangkaian tiga fasa.

Karena akhir fase pertama X terhubung bukan ke awal fase kedua, tetapi ke ujungnya Y, yang mirip dengan hubungan balik dua sumber energi. d.s. pada arus konstan, maka nilai sesaat tegangan linier antara kabel A dan B akan sama dengan selisih tegangan fasa yang bersangkutan, yaitu.

nilai sesaat yang sama dari tegangan linier lainnya

Jadi, nilai sesaat dari tegangan saluran sama dengan perbedaan aljabar dari nilai sesaat dari tegangan fasa yang sesuai.

Karena mereka berubah menurut hukum sinusoidal dan memiliki frekuensi yang sama, tegangan saluran juga akan berubah secara sinusoidal, dan nilai efektif tegangan saluran dapat ditentukan dari diagram vektor (Gbr. 7-6):

Dari penjelasan di atas dapat disimpulkan bahwa vektor tegangan linier sama dengan selisih antara vektor-vektor tegangan fasa yang bersesuaian.

Tegangan fasa digeser satu sama lain sebesar 120°. Untuk menentukan vektor tegangan linier, Anda perlu mengurangkan vektor secara geometris dari vektor tegangan, atau, yang sama, menambahkan vektor - yang besarnya sama dan tandanya berlawanan.

Demikian pula, kita memperoleh vektor tegangan linier sebagai selisih antara vektor tegangan dan vektor tegangan linier sebagai selisih antara vektor dan OA.

Dengan menurunkan garis tegak lurus dari ujung vektor tegangan fasa sembarang, misalnya, ke vektor tegangan linier, kita memperoleh segitiga siku-siku OHM, yang darinya berikut ini

Beras. 7-7. Diagram vektor tegangan saat menghubungkan belitan generator dengan bintang.

Dari diagram vektor (Gbr. 7-6) dan rumus terakhir dapat disimpulkan bahwa nilai efektif tegangan saluran beberapa kali lebih besar nilai efektif tegangan fasa dan tegangan liniernya 30° lebih maju dari tegangan fasa; dengan sudut yang sama tegangan linier memimpin tegangan fasa dan tegangan-tegangan fasa

Tegangan linier yang berdekatan digeser relatif satu sama lain pada sudut yang sama (120°) dengan tegangan fasa yang berdekatan. Bintang vektor tegangan linier diputar ke arah positif relatif terhadap bintang vektor tegangan fasa dengan sudut 30°.

Perlu diperhatikan fakta bahwa hubungan yang diperoleh antara tegangan linier dan fasa hanya terjadi dengan sistem tegangan simetris.

Karena vektor tegangan linier didefinisikan sebagai selisih antara vektor tegangan fasa, dengan menghubungkan ujung-ujung vektor tegangan fasa membentuk bintang, kita memperoleh segitiga vektor tegangan linier (Gbr. 7-7).

Contoh 7-1. Tentukan tegangan linier generator jika tegangan fasanya 127 dan 220 V.

Jika tegangan fasanya 220 V, maka