Háromfázisú váltakozó áram

Napjainkban ez a legelterjedtebb háromfázisú váltakozó áramú rendszer a világon.

Háromfázisú elektromos áramkörnek nevezzük azt a három áramkörből álló rendszert, amelyben váltakozó áramok működnek, azonos frekvenciájú EMF, a periódus 1/3-ával fázison kívül van egymással (φ=2π/ 3). Egy ilyen rendszer minden egyes áramkörét röviden fázisának nevezzük, és az ilyen áramkörökben lévő három fáziseltolásos váltóáram rendszerét egyszerűen háromfázisú áramnak nevezzük.

Az erőműveinkben beépített generátorok szinte mindegyike háromfázisú áramfejlesztő... Lényegében minden ilyen generátor három generátor egy elektromos gépében való csatlakozása, amelyet úgy alakítottak ki, hogy az indukált bennük EMF ábrán látható módon a periódus egyharmadával eltolódott egymáshoz képest. 1.

Rizs. 1. A háromfázisú áramgenerátor armatúra tekercseiben indukált EMF időfüggésének grafikonjai

Az 1. ábrán látható áramkörből könnyen megérthető, hogyan valósítható meg egy ilyen generátor. 2.

Rizs. 2. Három pár független vezeték, amely egy háromfázisú áramgenerátor három armatúrájához csatlakozik, táplálja a világítási hálózatot

Három független armatúra található egy elektromos gép állórészén, és a kör 1/3-ával (120O) van eltolva. Az űrlapon látható diagramon látható elektromos gép közepén egy, az összes armatúrára közös induktor forog állandómágnes.

Mindegyik tekercsben váltakozó EMF indukálódik ugyanaz a frekvencia, de azok az idők, amikor ezek az emf-ek átmennek a nullán (vagy a maximumon) mindegyik tekercsben, egy periódus 1/3-ával eltolódnak egymáshoz képest, mivel az induktor minden tekercsen 1/3 periódussal később megy át az előzőtől.

A háromfázisú generátor minden tekercselése független áramgenerátor és elektromos energiaforrás. A vezetékeket mindegyik végéhez csatlakoztatva az ábrán látható módon. 2, három független áramkört kapunk, amelyek mindegyike például bizonyos elektromos vevőket táplálhat elektromos lámpák.

Ebben az esetben az összes elnyelt energiát át kell adni elektromos vevők, hat vezetékre lesz szükség. A háromfázisú áramgenerátor tekercseit azonban úgy is be lehet kötni, hogy azok négy vagy akár három vezetéket kezeljenek, vagyis jelentősen megtakarítsák a vezetékezést.

Ezen módok közül az elsőt csillagkapcsolatnak nevezzük (3. ábra).

Rizs. 3. Négy vezetékes vezetékrendszer, ha háromfázisú generátort csillaggal csatlakoztat. A terhelések (I, II, III elektromos lámpacsoportok) fázisfeszültséggel vannak ellátva.

Az 1, 2, 3 tekercsek kivezetéseit a megfelelő fázisok kezdetének, az 1′, 2′, 3′ kivezetéseket pedig a végeinek nevezzük.

A csillagok kapcsolata az, hogy az összes tekercs végét a generátor egy pontjához kötjük, amit nullapontnak vagy nullapontnak nevezünk, és a generátort négy vezetékkel kötjük össze az elektromosság vevőivel: három ún. vezetékek az 1., 2., 3. tekercs elejétől és a nulla vagy nulla vezeték a generátor nullapontjától. Ezt a vezetékrendszert négyvezetékesnek nevezik.

A nullapont és az egyes fázisok origója közötti feszültségeket fázisfeszültségeknek, a tekercsek origója, azaz az 1. és 2., 2. és 3., 3. és 1. pontok közötti feszültségeket pedig vonalnak... Fázis a feszültségek általában U1, U2, U3 vagy általános formában Uf, a hálózati feszültség pedig U12, U23, U31 vagy általában Ul.

Amplitúdók vagy átlagértékek között fázis és hálózati feszültség a generátor tekercseinek csillaggal való összekötésekor az Ul = √3Uf ≈ 1,73Ue arány van

Tehát például, ha a generátor fázisfeszültsége Uf = 220 V, akkor a generátor tekercseinek csillagba történő csatlakoztatásakor a hálózati feszültség Ul - 380 V.

A generátor három fázisának egyenletes terhelése esetén, vagyis mindegyikben megközelítőleg egyenlő áramerősség esetén a nulla vezetékben az áram nulla... Ezért ebben az esetben a nulla vezetéket eltávolíthatja, ill. váltson még gazdaságosabb háromvezetékes rendszerre. Ebben az esetben minden terhelés a megfelelő vezetékpárok közé van kötve.

Kiegyensúlyozatlan terhelés esetén a nullavezetőben lévő áram nem nulla, de általában véve kisebb, mint a vonalvezetők árama. Ezért a nulla vezeték vékonyabb lehet, mint a vonalvezeték.

Háromfázisú váltóáram működtetésekor törekednek arra, hogy a különböző fázisok terhelése minél egyenlőbb legyen.Ezért például egy négyvezetékes rendszerű nagy ház világítási hálózatának elrendezése során minden lakásba egy nulla vezetéket és egy lineáris vezetéket vezetnek be úgy, hogy átlagosan minden fázis megközelítőleg azonos legyen. Betöltés.

A generátor tekercseinek egy másik csatlakoztatási módja, amely háromvezetékes huzalozást is lehetővé tesz, az ábrán látható delta csatlakozás. 4.

Rizs. 4. Háromfázisú generátor tekercseinek kapcsolási rajza háromszöggel

Itt minden tekercs vége össze van kötve a következő elejével, így zárt háromszöget alkotnak, a vonalvezetékek pedig ennek a háromszögnek a csúcsaihoz kapcsolódnak - az 1., 2. és 3. ponthoz. Ha háromszöggel csatlakozik, a generátor hálózati feszültsége megegyezik a fázisfeszültségével: Ul = Ue.

Ezért a generátor tekercseinek csillagról delta-ra kapcsolása a hálózati feszültség √3 ≈ 1,73-szoros csökkenéséhez vezet... A delta csatlakozás is csak azonos vagy közel azonos fázisterhelés mellett megengedett. Ellenkező esetben a tekercsek zárt hurkjában az áram túl erős lesz, ami veszélyes a generátorra.

Háromfázisú áram alkalmazása esetén különálló vezetékpárokkal táplált különálló vevők (terhelések) is akár csillagba köthetők, vagyis úgy, hogy az egyik végük egy közös ponthoz csatlakozik, a másik három szabad vége pedig a hálózat vonali vezetékeire vagy háromszöggel csatlakozik, vagyis úgy, hogy minden terhelés sorba kapcsolódjon és közös áramkört alkosson, melynek 1., 2., 3. pontjaihoz a hálózat lineáris vezetékei csatlakoznak.

ábrán. Az 5. ábra a terhelések csillagcsatlakozását mutatja három vezetékes huzalozási rendszerrel, és az 5. ábrán.6 - négyvezetékes vezetékrendszerrel (ebben az esetben az összes terhelés közös pontja a nulla vezetékhez van csatlakoztatva).

ábrán. A 7. ábra egy háromvezetékes huzalozási rendszer delta terhelés csatlakozási rajzát mutatja.

Rizs. 5. Terhelések csillagkötése háromvezetékes vezetékrendszerrel

Rizs. 6. Terhek csillagcsatlakozása négyvezetékes vezetékrendszerrel

Rizs. 7. Terhelések delta csatlakozása háromvezetékes vezetékrendszerrel

A gyakorlatban fontos figyelembe venni a következőket. Ha a terhelések delta kapcsolásúak, minden terhelés hálózati feszültség alatt van, csillag csatlakoztatás esetén pedig √3-szor kisebb feszültség alatt van. Négy vezetékes rendszer esetén ez a 2. ábrán látható. 6. De ugyanez a helyzet a háromvezetékes rendszerrel (5. ábra).

Az egyes vonali feszültségpárok között itt két terhelés van sorba kötve, amelyekben az áramok fáziseltolása 2π/3. A feszültség mindegyik terhelésben egyenlő a megfelelő hálózati feszültség osztva √3-mal.

Így a terhelések csillagról deltára történő átkapcsolásakor minden terhelésnél a feszültségek, és így a benne lévő áram √3 ≈ 1,73-szorosára nő. Ha például egy háromvezetékes hálózat hálózati feszültsége 380 V, akkor csillagba kapcsolva (5. ábra) az egyes terhelések feszültsége 220 V lesz, ha pedig egy háromszögben (7. ábra) 380 V lesz.

A cikk elkészítésekor a G.S. Landsberg által szerkesztett fizika tankönyvből származó információkat használtak fel.