Trīsfāzu maiņstrāva

Mūsdienās tā ir visizplatītākā trīsfāzu maiņstrāvas sistēma visā pasaulē.

Par trīsfāzu elektrisko ķēdi sauc sistēmu, kas sastāv no trim ķēdēm, kurās darbojas maiņstrāvas, vienādas frekvences EMF, kas ir fāzē viena ar otru par 1/3 perioda (φ=2π/ 3). Katru šādas sistēmas atsevišķu ķēdi īsumā sauc par tās fāzi, un trīs fāzu nobīdes maiņstrāvu sistēmu šādās ķēdēs sauc vienkārši par trīsfāzu strāvu.

Gandrīz visi mūsu elektrostacijās uzstādītie ģeneratori ir trīsfāzu strāvas ģeneratori... Pēc būtības katrs šāds ģenerators ir savienojums vienā elektriskajā mašīnā no trim maiņstrāvas ģeneratoriem, kas veidoti tā, lai tajos inducētais EMF pārvietoti viens pret otru par vienu trešdaļu perioda, kā parādīts attēlā. 1.

Rīsi. 1. Trīsfāzu strāvas ģeneratora armatūras tinumos inducētā EML atkarības grafiki

Kā šāds ģenerators tiek ieviests, ir viegli saprast no shēmas attēlā. 2.

Rīsi. 2. Apgaismojuma tīklu baro trīs neatkarīgu vadu pāri, kas savienoti ar trīs fāzu strāvas ģeneratora enkuriem.

Uz elektriskās mašīnas statora atrodas trīs neatkarīgas armatūras, kas ir nobīdītas par 1/3 no apļa (120O). Induktors, kas ir kopīgs visiem enkuriem, griežas elektriskās mašīnas centrā, kas parādīta veidlapas diagrammā pastāvīgais magnēts.

Katrā spolē tiek ierosināts mainīgs EML vienāda frekvence, bet laiki, kad šie emfs iet caur nulli (vai caur maksimumu) katrā no spolēm, tiks nobīdīti par 1/3 perioda attiecībā pret otru, jo induktors iet cauri katrai spolei par 1/3 perioda vēlāk. no iepriekšējās.

Katrs trīsfāzu ģeneratora tinums ir neatkarīgs strāvas ģenerators un elektriskās enerģijas avots. Savienojot vadus ar katra galiem, kā parādīts attēlā. 2, mēs iegūtu trīs neatkarīgas ķēdes, no kurām katra varētu darbināt, piemēram, noteiktus elektriskos uztvērējus elektriskās lampas.

Šajā gadījumā, lai nodotu visu enerģiju, kas tiek absorbēta elektriskie uztvērēji, būs nepieciešami seši vadi. Tomēr ir iespējams savienot trīsfāzu strāvas ģeneratora tinumus tā, lai tie apstrādātu četrus vai pat trīs vadus, tas ir, ievērojami ietaupītu vadu.

Pirmo no šiem veidiem sauc par zvaigžņu savienojumu (3. att.).

Rīsi. 3. Četru vadu elektroinstalācijas sistēma, pievienojot trīsfāzu ģeneratoru ar zvaigznīti. Slodzes (elektrisko lampu I, II, III grupas) tiek piegādātas ar fāzes spriegumiem.

Spoļu 1, 2, 3 spailes sauksim par sākumu, bet spailes 1′, 2′, 3′ par attiecīgo fāžu galiem.

Zvaigžņu savienojums ir tāds, ka mēs savienojam visu tinumu galus ar vienu ģeneratora punktu, ko sauc par nulles punktu vai neitrālu, un mēs savienojam ģeneratoru ar elektrības uztvērējiem ar četriem vadiem: trīs tā sauktajiem lineārajiem. vadi, kas nāk no 1., 2., 3. tinumu sākuma un nulles vai nulles vads, kas iet no ģeneratora nulles punkta. Šo vadu sistēmu sauc par četru vadu.

Spriegumus starp nulles punktu un katras fāzes sākumu sauc par fāzes spriegumiem, bet spriegumus starp tinumu sākumu, tas ir, 1. un 2., 2. un 3., 3. un 1. punktu, sauc par līniju... Fāze spriegumi parasti nozīmē U1, U2, U3 vai vispārīgā formā Uf un līnijas spriegumu — U12, U23, U31 vai vispārīgi Ul.

Starp amplitūdām vai vidējām vērtībām fāzes un līnijas spriegums savienojot ģeneratora tinumus ar zvaigzni, ir attiecība Ul = √3Uf ≈ 1,73Ue

Tā, piemēram, ja ģeneratora fāzes spriegums ir Uf = 220 V, tad, savienojot ģeneratora tinumus zvaigznē, līnijas spriegums Ul — 380 V.

Ģeneratora trīs fāžu vienmērīgas noslogošanas gadījumā, tas ir, ar aptuveni vienādām strāvām katrā no tām, strāva neitrālajā vadā ir nulle... Tāpēc šajā gadījumā jūs varat noņemt neitrālo vadu un pāriet uz vēl ekonomiskāku trīs vadu sistēmu. Šajā gadījumā visas slodzes ir savienotas starp atbilstošajiem līniju vadītāju pāriem.

Nesabalansētā slodzē strāva neitrālajā vadā nav nulle, bet kopumā tā ir mazāka par strāvu līnijas vados. Tāpēc neitrālais vads var būt plānāks nekā līnijas vads.

Darbinot trīsfāzu maiņstrāvu, viņi cenšas panākt, lai dažādu fāžu slodze būtu pēc iespējas vienāda.Tāpēc, piemēram, iekārtojot apgaismojuma tīklu lielai mājai ar četru vadu sistēmu, katrā dzīvoklī tiek ievadīts neitrālais vads un viens no lineārajiem tā, lai vidēji katrai fāzei būtu aptuveni vienāds. slodze.

Vēl viens ģeneratora tinumu savienošanas veids, kas pieļauj arī trīs vadu elektroinstalāciju, ir trīsstūra savienojums, kas parādīts attēlā. 4.

Rīsi. 4. Trīsfāzu ģeneratora tinumu pieslēguma shēma ar trīsstūri

Šeit katras spoles gals ir savienots ar nākamās sākumu, tātad tie veido slēgtu trīsstūri, un līniju vadi ir savienoti ar šī trijstūra virsotnēm - punktiem 1, 2 un 3. Savienojot ar trijstūri ģeneratora līnijas spriegums ir vienāds ar tā fāzes spriegumu: Ul = Ue.

Tāpēc ģeneratora tinumu pārslēgšana no zvaigznītes uz trīsstūri noved pie tīkla sprieguma samazināšanās √3 ≈ 1,73 reizes... Arī trīsstūra savienojums ir pieļaujams tikai ar tādu pašu vai gandrīz vienādu fāzes slodzi. Pretējā gadījumā strāva slēgtajā tinumu kontūrā būs pārāk spēcīga, kas ir bīstami ģeneratoram.

Izmantojot trīsfāzu strāvu, atsevišķus uztvērējus (slodzes), kas tiek baroti ar atsevišķiem vadu pāriem, var savienot arī vai nu zvaigznītē, tas ir, tā, lai to viens gals būtu savienots ar kopīgu punktu, bet pārējie trīs brīvie gali savienots ar tīkla līniju vadiem vai ar trīsstūri, tas ir, lai visas slodzes būtu savienotas virknē un veidotu kopīgu ķēdi, kuras punktiem 1, 2, 3 ir savienoti tīkla lineārie vadi.

attēlā. 5 parādīts slodžu zvaigžņu savienojums ar trīs vadu vadu sistēmu, un att.6 — ar četru vadu elektroinstalācijas sistēmu (šajā gadījumā visu slodžu kopējais punkts ir savienots ar neitrālo vadu).

attēlā. 7 parādīta trīsstūrveida slodzes savienojuma shēma trīs vadu elektroinstalācijas sistēmai.

Rīsi. 5. Slodžu zvaigžņu savienojums ar trīs vadu elektroinstalācijas sistēmu

Rīsi. 6. Slodžu zvaigžņu savienojums ar četru vadu elektroinstalācijas sistēmu

Rīsi. 7. Slodžu delta savienojums ar trīs vadu elektroinstalācijas sistēmu

Praksē ir svarīgi ņemt vērā sekojošo. Ja slodzes ir savienotas ar trīsstūri, katra slodze ir zem līnijas sprieguma, un, ja ir pievienota zvaigznīte, zem sprieguma √3 reizes mazāks. Četru vadu sistēmas gadījumā tas ir skaidrs no att. 6. Bet tas pats ir ar trīs vadu sistēmu (5. att.).

Šeit starp katru līniju spriegumu pāri ir virknē savienotas divas slodzes, kurās strāvas ir fāzu nobīdes par 2π/ 3. Spriegums katrā slodzē ir vienāds ar atbilstošo tīkla spriegumu, kas dalīts ar √3.

Tādējādi, pārslēdzot slodzi no zvaigznes uz trīsstūri, spriegumi pie katras slodzes un līdz ar to arī strāva tajā palielinās par √3 ≈ 1,73 reizes. Ja, piemēram, trīsvadu tīkla līnijas spriegums ir 380 V, tad, kad tas ir savienots ar zvaigznīti (5. att.), katras no slodzēm spriegums būs vienāds ar 220 V, bet savienojot ar trijstūrī (7. att.) tas būs vienāds ar 380 V.

Raksta sagatavošanā izmantota informācija no G.S.Landsberga rediģētās fizikas mācību grāmatas.