Получаване на трифазен ток. Многофазната система е система променлив ток, състоящ се от няколко вериги, в които емф. енергийните източници имат еднаква честота, но са изместени във фаза. Еднофазна верига в такава система се нарича фаза. Всеки e.m.f. може да действа в собствената си верига и да не се свързва с други ЕДС. В този случай електрическата система се нарича несвързана. Широко приложениеНа практика са получени свързани многофазни системи, при които отделните фази са електрически свързани помежду си.

В сравнение с еднофазния ток, многофазният ток има редица предимства. За предаване на същата мощност е необходимо по-малко напречно сечение на проводниците. AC двигателите и уредите използват въртящо се магнитно поле, генерирано от неподвижни бобини или намотки.

Ориз. един

От всички системи с многофазен ток, трифазният ток е широко разпространен в практиката. Протичането на трифазен ток може да се обясни по следния начин. Ако в еднородно магнитно поле (фиг. 1) три навивки са поставени под ъгъл 120°една към друга и ги завъртете с постоянна ъглова скорост, в намотките ще се индуцират едс, които също ще бъдат фазово изместени от 120°. В промишлеността, за да се получи трифазен ток, на статора на алтернатора се правят три намотки, изместени една спрямо друга с 120°. Такива намотки се наричат ​​фази на генератора.

Ориз. 2

Звездни връзки. Чрез свързване на фазовите намотки на генератора или консуматора по такъв начин, че краищата на намотките да са затворени в едно обща точка, и свързвайки началото на намотките към линейните проводници, получаваме връзка, наречена звезда (фиг. 2). По този начин виждаме, че когато три еднофазни AC системи се формират в трифазна система, свързана в звезда, вместо шест проводника, са необходими само четири. Обикновено връзката звезда се обозначава със знака Y . Точките, в които са свързани краищата на фазовите намотки, се наричат ​​нула, а проводникът, който ги свързва, се нарича нула или нула. Три проводника, свързващи свободните краища на фазите на генератора с краищата на фазите на потребителите, се наричат ​​линейни.

При равномерно натоварена трифазна симетрична система не е необходим неутрален проводник; цялата мощност може да се предава по три проводника. Но при включване на монофазни консуматори в електрическата верига е невъзможно да се постигне равномерно натоварване на фазите. Следователно в такива случаи е необходим неутрален проводник, въпреки че напречното му сечение е равно на половината от напречното сечение на линеен проводник.

Ориз. 3

При такава връзка краят на първата фаза се свързва с началото на втората, краят на втората - с началото на третата, а краят на третата - с началото на първата фаза и линейно проводниците са свързани към точките на свързване на фазите (фиг. 3). Триъгълната връзка е условно обозначена със знака Δ .

Когато са свързани с триъгълник, фазите на генератора образуват затворена верига с малко съпротивление. Ако намотките са свързани неправилно, емф. може да се удвои. При ниско съпротивление на веригата може да се установи режим, близък до късо съединение.

Когато е свързана в триъгълник, всяка фазова намотка създава мрежово напрежение. Фазовото напрежение в този случай е равно на линейното напрежение. Триъгълната връзка се използва за осветителни и силови товари.

При двигателите с трифазен ток обикновено се извеждат и шестте края на трите намотки, които при желание могат да бъдат свързани в звезда или триъгълник.

В тази кратка статия, без да навлизаме в историята на AC мрежите, ще разберем връзката между фазовите и линейните напрежения. Ще отговорим на въпроси какво е фазово напрежение и какво е линейно напрежение, как са свързани помежду си и защо тези отношения са точно такива.

Не е тайна, че днес електричеството от електроцентрали се доставя на потребителите от високоволтови линииелектропроводи с честота 50 Hz. На трафопостовевисокото синусоидално напрежение се понижава и разпределя към потребителите на ниво 220 или 380 волта. Някъде мрежата е еднофазна, някъде трифазна, но нека да го разберем.

Ефективна стойност и амплитудна стойност на напрежението

Първо, отбелязваме, че когато казват 220 или 380 волта, те имат предвид ефективните стойности на напрежението, изразени на математически език - RMS напрежения. Какво означава?

Това означава, че всъщност амплитудата Um (максимум) на синусоидално напрежение, фазово Umf или линейно Uml, винаги е по-голяма от тази ефективна стойност. За синусоидално напрежение неговата амплитуда е по-голяма от ефективната стойност с корен от 2 пъти, т.е. 1,414 пъти.

Така че за фазово напрежение от 220 волта амплитудата е 310 волта, а за линейно напрежение от 380 волта амплитудата ще бъде 537 волта. И като се има предвид, че напрежението в мрежата никога не е стабилно, тогава тези стойности могат да бъдат или по-ниски, или по-високи. Това обстоятелство винаги трябва да се има предвид, например при избора на кондензатори за трифазен асинхронен двигател.

Фазово мрежово напрежение

Намотките на генератора са свързани по схемата "звезда" и са обединени от краищата на X, Y и Z в една точка (в центъра на звездата), която се нарича неутрална или нулева точка на генератора. . Това е четирижилен трифазна верига. Линейните проводници L1, L2 и L3 са свързани към клемите на намотките A, B и C, а нулевият проводник N е свързан към нулевата точка.

Напреженията между клема A и нулева точка, B и нулева точка, C и нулева точка се наричат ​​фазови напрежения, те се означават с Ua, Ub и Uc, но тъй като мрежата е симетрична, можете просто да напишете Uph - фазово напрежение.

В трифазните променливотокови мрежи в повечето страни стандартното фазово напрежение е приблизително 220 волта - напрежението между фазовия проводник и неутралната точка, която обикновено е заземена, и нейният потенциал се приема за нула, поради което също е наречена нулева точка.

Мрежово напрежение трифазна мрежа

Напреженията между клема A и клема B, между клема B и клема C, между клема C и клема A се наричат ​​линейни напрежения, тоест те са напрежения между линейните проводници на трифазна мрежа. Те се обозначават с Uab, Ubc, Uca или можете просто да напишете Ul.

Стандартното мрежово напрежение в повечето страни е приблизително 380 волта. Лесно е да се види в този случай, че 380 е 1,727 пъти по-голямо от 220 и, пренебрегвайки загубите, е ясно, че това е Корен квадратенот 3, това е 1,732. Разбира се, напрежението в мрежата се колебае през цялото време в една или друга посока в зависимост от текущото натоварване на мрежата, но съотношението между линейното и фазовото напрежение е абсолютно същото.

В електротехниката често се използва методът на векторно изображение. Методът се основава на позицията, че когато определен вектор U се върти около началото с постоянна ъглова скорост ω, неговата проекция върху оста Y е пропорционална на синуса на ωt, т.е. на синуса на ъгъла ω между вектора U и оста X, която се определя във всеки момент от времето.

Графиката на зависимостта на проекционната стойност от времето е синусоида. И ако амплитудата на напрежението е дължината на вектора U, тогава проекцията, която се променя с времето, е текущата стойност на напрежението, а синусоидата U(ωt) отразява динамиката на напрежението.

Така че, ако сега изобразим векторна диаграма на трифазни напрежения, се оказва, че има еднакви ъгли от 120 ° между векторите на трите фази и тогава, ако дължините на векторите са ефективните стойности на фазови напрежения Uph, тогава за намиране на линейните напрежения Ul е необходимо да се изчисли РАЗЛИКАТА на всяка двойка вектори на две фазови напрежения. Например Ua - Ub.

След като завършихме конструкцията по метода на паралелограма, ще видим, че векторът Ul \u003d Ua + (-Ub) и в резултат Ul \u003d 1,732 Uf. Оттук се оказва, че ако стандартните фазови напрежения са 220 волта, тогава съответните линейни напрежения ще бъдат 380 волта.

Една от опциите за системи от многофазни електрически вериги е трифазна верига. В многофазните електрически вериги възниква действието на синусоидални електродвижещи сили със същата честота. Те се различават един от друг по фаза и са създадени от общ източник на енергия. В трифазните вериги важни параметри са фазовото и линейното напрежение, които се различават по своите електрически характеристики.

Какво е фаза

Всяка част от многофазна система, която има същата токова характеристика, се нарича фаза. Следователно дефиницията на фазата има двойно значение в електротехниката. Първо, като стойност, която се променя синусоидално, и второ, като отделна част в система от многофазни електрически вериги. Броят на фазите определя името на веригите: двуфазни, шестфазни и др.

Най-често срещаните схеми в съвременната енергетика са трифазни. Те имат редица предимства пред други видове вериги, както еднофазни, така и многофазни. Те са по-икономични при производството и преноса на електроенергия. Трифазното напрежение е резултат от въртенето на магнита вътре в бобината. С негова помощ се оформя съвсем просто въртяща се кръгла, което осигурява работата асинхронни двигатели. Това явление е известно като ЕМП или по друг начин, електродвижеща силаиндукция.

Въртящият се магнит се нарича ротор, а намотките около него образуват статора. AC напрежението се получава чрез преобразуване постоянно напрежениекогато правата линия приема синусоидална конфигурация с различни положителни и отрицателни стойности.

Промяната в магнитния поток възниква поради въртенето на ротора, което води до образуването на променливо напрежение. Статорът има три намотки, всяка със собствена отделна електрическа верига. Всяка намотка е изместена една спрямо друга на 120 градуса около обиколката. Под действието на въртящ се магнит, същото AC напрежениемежду фазите в трифазна мрежа.

Трифазните вериги позволяват да се получат две работни напрежения на една инсталация - фазово и линейно.

Фазово и линейно напрежение в трифазни вериги

Фазово напрежение - възниква между началото и края на всяка фаза. По друг начин се определя и като напрежението между един от фазовите проводници и нулевия проводник.

Линеен - определя се като междуфазен или междуфазен - възникващ между два проводника или еднакви клеми на различни фази.

Като се имат предвид фазовите и линейните напрежения и токове, трябва да се отбележи, че индикаторът за фазово напрежение е приблизително 58% от параметрите на линейното напрежение. Така при нормални условия на работа линейните показатели са еднакви и превишават фазовите с 1,73 пъти. Тоест, ако линейното напрежение е 380, какво е фазовото напрежение може да се определи с помощта на този коефициент.

В трифазна мрежа напрежението обикновено се оценява от данните за мрежовото напрежение. За трифазни линии, които се отклоняват от подстанцията, е зададено линейно напрежение от 380 волта. Това съответства на фаза от 220 волта. В трифазни четирипроводни мрежи номиналното напрежение е посочено с обозначението на двете стойности - 380/220 V. Това означава, че са свързани както устройства с 380 волта, така и еднофазни устройства с 220 волта към такава мрежа.

Най-широко разпространена е трифазната система 380/220 волта със заземен неутрален проводник. Еднофазни електрически уреди за 220 волта се свързват към мрежово напрежение между всяка двойка фазови проводници. Трифазните електрически уреди са свързани към три различни фазови проводника. В последния случай не се изисква използването на неутрален проводник, като същевременно се увеличава рискът от токов удар при счупване на изолацията.

Разликата между мрежово напрежение и фаза

Преди да разгледаме практическото значение на тези параметри, е необходимо да знаем точно как линейните и фазовите напрежения се различават едно от друго. Определено междинно напрежение в трифазна веригаможе да възникне между две фази или между една от фазите и нулевия проводник. Такова взаимодействие става възможно благодарение на използването на четирипроводна трифазна верига във веригата. Основните му характеристики са напрежение и честота.

Напрежението, което възниква между два фазови проводника, се счита за линейно, а между фаза и нула възниква фаза. Линейното напрежение се използва за изчисляване на токове и други параметри на трифазна верига. Към такива вериги е възможно да се свържат не само трифазни контакти, но и еднофазни, например различни домакински уреди. Номинална стойностмрежовото напрежение е 380 V. Понякога се променя под въздействието на различни фактори, които се появяват в локална мрежа. По този начин всички основни разлики между двата вида напрежения се крият в методите за свързване на намотките.

Линейното напрежение стана най-широко разпространено, поради безопасното използване и удобното разпределение на мрежите. За измерването му е достатъчен мултиметър, докато определянето на характеристиките на фазовото напрежение изисква използването на волтметри, сензори за ток и други специални устройства.

Контролът и настройката на този параметър се извършва с помощта на . Това устройство осигурява поддържането на този индикатор на стандартно ниво, включително нормализира повишеното напрежение.

Използване на линейно и фазово напрежение

Класически пример за използване на линейни и фазови напрежения са връзките, използвани при стартиране. трифазен генератор. Дизайнът му включва основни и вторични намотки, които могат да бъдат свързани със звезда или триъгълник.

Схемата "триъгълник" включва свързването на края на първата фаза с началото на втората. Освен това всеки фазов проводник е свързан към линейните проводници на източника на ток. В резултат на това токовете се изравняват и фазовото напрежение става равно на линейното. Електродвигателите и трансформаторите са свързани по същия начин.

Друг вариант е схемата "звезда". В този случай началото на всички намотки са свързани към една и съща мрежа с помощта на джъмпери. По този начин в намотките ще тече ток с характеристиките на тази мрежа и междуфазовото напрежение ще взаимодейства с всички активни контакти.

Между два фазови проводника понякога се нарича междуфазов или междуфазов. Счита се, че фазовото напрежение е между нулевия проводник и един от фазовите проводници. При нормални условия на работа мрежовите напрежения са еднакви и превишават фазовите напрежения 1,73 пъти.

Работни напрежения на трифазна верига

Трифазните вериги имат редица предимства пред многофазните и еднофазните вериги, с тяхна помощ е лесно да се получи въртящо се кръгово магнитно поле, което осигурява работата на асинхронни двигатели. Напрежението на трифазна верига се оценява по нейното линейно напрежение; за линии, простиращи се от подстанции, то е настроено на 380 V, което съответства на фазово напрежение от 220 V. За да се посочи номиналното напрежение на трифазен четири- кабелна мрежа, и двете стойности се използват - 380/220 V, подчертавайки, че може да свързва не само трифазни устройства, предназначени за номинално напрежение 380 V, но също и монофазни - за 220 V.

Фазата е част от многофазна система, която има същата токова характеристика. Независимо от метода на свързване на фазите, има три напрежения на трифазна верига, които са идентични по отношение на ефективната стойност. Те са изместени една спрямо друга във фаза под ъгъл 2π/3. Четирипроводната верига, в допълнение към три линейни напрежения, има и три фазови напрежения.

Номинални напрежения

Най-често срещаните номинални напрежения за променливотокови приемници са 220, 127 и 380 V. Напрежения от 220 и 380 V най-често се използват за захранване на индустриални устройства, а 127 и 220 V се използват за домакински устройства. Всички те (127, 220 и 380 V) се считат за номинални напрежения на трифазна мрежа. Наличието им в четирипроводна мрежа дава възможност за свързване на еднофазни приемници, които са предназначени за 220 и 127 V или 380 и 220 V.

Разлики в електроразпределителните системи

Най-широко използваната трифазна система 380/220 V със заземена неутрала, но има и други начини за разпределение на електричеството. Например, в редица населени места можете да намерите трифазна система с незаземена изолирана неутрала и мрежово напрежение 220 V.

В този случай неутралната жица не е необходима и вероятността от поражение токов ударв случай на повреда на изолацията, тя се намалява поради незаземена неутрала. Трифазните приемници са свързани към трифазни проводници, а еднофазните приемници са свързани към линейно напрежение между всяка двойка фазови проводници.