Získání třífázového proudu. Polyfázový systém je systém střídavý proud, skládající se z několika okruhů, ve kterých je emf. zdroje energie mají stejnou frekvenci, ale jsou fázově posunuté. Jednofázový obvod v takovém systému se nazývá fáze. Každý e.m.f. může působit ve vlastním obvodu a nemůže být spojen s jinými emf. V tomto případě se elektrický systém nazývá nespojený. Široká aplikace V praxi byly získány spřažené vícefázové systémy, ve kterých jsou jednotlivé fáze navzájem elektricky spojeny.

Ve srovnání s jednofázovým proudem má vícefázový proud řadu výhod. Pro přenos stejného výkonu je potřeba menší průřez vodičů. Střídavé motory a spotřebiče využívají rotující magnetické pole generované stacionárními cívkami nebo vinutími.

Rýže. jeden

Ze všech vícefázových proudových systémů se v praxi rozšířil třífázový proud. Třífázový tok proudu lze vysvětlit následovně. Pokud jsou v rovnoměrném magnetickém poli (obr. 1) tři závity umístěny pod úhlem 120° jeden k druhému a otáčejte je konstantní úhlovou rychlostí, budou se v cívkách indukovat emf, které budou také fázově posunuty o 120°. V průmyslu se pro získání třífázového proudu vyrábějí na statoru alternátoru tři vinutí, která jsou vůči sobě posunuta o 120°. Taková vinutí se nazývají fáze generátoru.

Rýže. 2

Hvězdná spojení. Připojením fázových vinutí generátoru nebo spotřebiče takovým způsobem, že konce vinutí jsou uzavřeny do jednoho společný bod, a připojením začátku vinutí k lineárním vodičům dostaneme spojení zvané hvězda (obr. 2). Vidíme tedy, že při vytváření třífázového systému zapojeného do hvězdy ze tří jednofázových střídavých systémů jsou zapotřebí pouze čtyři vodiče místo šesti. Obvykle je hvězdicové spojení označeno znaménkem Y . Body, ve kterých jsou připojeny konce fázových vinutí, se nazývají nula a vodič, který je spojuje, se nazývá nula nebo nulový vodič. Tři vodiče spojující volné konce fází generátoru s konci fází spotřebiče se nazývají lineární.

U rovnoměrně zatíženého třífázového symetrického systému není nutný nulový vodič; veškerá energie může být přenášena přes tři vodiče. Pokud jsou však do elektrického obvodu zahrnuty jednofázové spotřebiče, není možné dosáhnout rovnoměrného zatížení fází. Proto je v takových případech nutný neutrální vodič, ačkoli jeho průřez je roven polovině průřezu lineárního vodiče.

Rýže. 3

S takovým spojením je konec první fáze spojen se začátkem druhé, konec druhé - se začátkem třetí a konec třetí - se začátkem první fáze a lineární vodiče jsou připojeny k připojovacím bodům fází (obr. 3). Trojúhelníkové spojení je konvenčně označeno znaménkem Δ .

Při propojení trojúhelníkem tvoří fáze generátoru uzavřený obvod s malým odporem. Pokud jsou vinutí připojena nesprávně, emf. se může zdvojnásobit. Při nízkém odporu obvodu lze nastavit režim blízký zkratu.

Při zapojení do trojúhelníku se vytvoří každé fázové vinutí síťové napětí. Fázové napětí se v tomto případě rovná lineárnímu napětí. Trojúhelníkové připojení se používá pro osvětlení a výkonové zátěže.

U třífázových proudových motorů je obvykle na výstupu všech šest konců tří vinutí, která mohou být v případě potřeby zapojena do hvězdy nebo trojúhelníku.

V tomto krátkém článku, aniž bychom zacházeli do historie střídavých sítí, pochopíme vztah mezi fázovým a lineárním napětím. Odpovíme na otázky, co je fázové napětí a co lineární napětí, jak spolu souvisí a proč jsou tyto vztahy právě takové.

Není žádným tajemstvím, že dnes elektřinu z elektráren dodává spotřebitelům vedení vysokého napětí elektrické vedení s frekvencí 50 Hz. Na trafostanice vysoké sinusové napětí je sníženo a distribuováno spotřebitelům na úrovni 220 nebo 380 voltů. Někde je síť jednofázová, někde třífázová, ale pojďme na to přijít.

Efektivní hodnota a hodnota amplitudy napětí

Nejprve si všimneme, že když říkají 220 nebo 380 voltů, mají na mysli efektivní hodnoty napětí, vyjádřené v matematickém jazyce - RMS napětí. Co to znamená?

To znamená, že ve skutečnosti je amplituda Um (maximum) sinusového napětí, fáze Umf nebo lineárního Uml, vždy větší než tato efektivní hodnota. Pro sinusové napětí je jeho amplituda větší než efektivní hodnota o odmocninu 2krát, tj. 1,414krát.

Takže pro fázové napětí 220 voltů je amplituda 310 voltů a pro síťové napětí 380 voltů bude amplituda 537 voltů. A vzhledem k tomu, že napětí v síti není nikdy stabilní, mohou být tyto hodnoty nižší i vyšší. Tuto okolnost je třeba vždy zohlednit např. při výběru kondenzátorů pro třífázový asynchronní motor.

Fázové síťové napětí

Vinutí generátoru jsou zapojena podle schématu „hvězdy“ a jsou spojena konci X, Y a Z v jednom bodě (ve středu hvězdy), který se nazývá neutrální nebo nulový bod generátoru. . Toto je čtyřdrát třífázový obvod. Linkové vodiče L1, L2 a L3 jsou připojeny ke svorkám vinutí A, B a C a nulový vodič N je připojen k nulovému bodu.

Napětí mezi svorkou A a nulovým bodem, B a nulovým bodem, C a nulovým bodem, se nazývají fázová napětí, značí se Ua, Ub a Uc, ale protože je síť symetrická, můžete jednoduše napsat Uf - fázové napětí.

V třífázových střídavých sítích ve většině zemí je standardní fázové napětí přibližně 220 voltů - napětí mezi fázovým vodičem a neutrálním bodem, který je obvykle uzemněn, a jeho potenciál je považován za nulový, proto je také nazývaný nulový bod.

Síťové napětí třífázová síť

Napětí mezi svorkou A a svorkou B, mezi svorkou B a svorkou C, mezi svorkou C a svorkou A se nazývají lineární napětí, to znamená, že jde o napětí mezi lineárními vodiči třífázové sítě. Označují se Uab, Ubc, Uca, nebo můžete jednoduše napsat Ul.

Standardní síťové napětí ve většině zemí je přibližně 380 voltů. V tomto případě je snadné vidět, že 380 je 1,727 krát větší než 220, a když zanedbáme ztráty, je jasné, že Odmocnina ze 3, to je 1,732. Napětí v síti samozřejmě neustále kolísá jedním nebo druhým směrem v závislosti na aktuálním zatížení sítě, ale poměr mezi lineárním a fázovým napětím je naprosto stejný.

V elektrotechnice se často používá metoda vektorového obrazu. Metoda je založena na poloze, že když se určitý vektor U otáčí kolem počátku konstantní úhlovou rychlostí ω, jeho průmět na osu Y je úměrný sinu ωt, tedy sinu úhlu ω mezi vektorem. U a osa X, která je určena v každém časovém okamžiku.

Grafem závislosti hodnoty promítání na čase je sinusoida. A pokud je amplituda napětí délkou vektoru U, pak projekce, která se mění s časem, je aktuální hodnota napětí a sinusoida U(ωt) odráží dynamiku napětí.

Pokud tedy nyní znázorníme vektorový diagram třífázových napětí, ukáže se, že mezi vektory tří fází jsou shodné úhly 120 °, a pokud jsou délky vektorů efektivními hodnotami fázová napětí Uf, pak pro nalezení lineárních napětí Ul je nutné vypočítat ROZDÍL libovolných párových vektorů dvou fázových napětí. Například Ua - Ub.

Po dokončení konstrukce metodou rovnoběžníku uvidíme, že vektor Ul \u003d Ua + (-Ub) a v důsledku toho Ul \u003d 1,732 Uf. Ukazuje se tedy, že pokud jsou standardní fázová napětí 220 voltů, pak odpovídající lineární napětí budou 380 voltů.

Jednou z možností pro systémy vícefázových elektrických obvodů je třífázový obvod. Ve vícefázových elektrických obvodech dochází k působení sinusových elektromotorických sil se stejnou frekvencí. Liší se od sebe fázově a vznikají ze společného zdroje energie. V třífázových obvodech jsou důležitými parametry fázové a síťové napětí, které se liší svými elektrickými charakteristikami.

Co je fáze

Každá část vícefázového systému, která má stejnou proudovou charakteristiku, se nazývá fáze. Proto má definice fáze v elektrotechnice dvojí význam. Jednak jako hodnota, která se mění sinusově, jednak jako samostatná součást v systému vícefázových elektrických obvodů. Počet fází určuje název obvodů: dvoufázový, šestifázový atd.

Nejběžnější obvody v moderní energetice jsou třífázové. Oproti jiným typům obvodů, jednofázovým i vícefázovým, mají řadu výhod. Jsou hospodárnější při výrobě a přenosu elektřiny. Třífázové napětí vzniká rotací magnetu uvnitř cívky. S jeho pomocí se zcela jednoduše vytvoří otočný kruhový, který zajistí práci indukční motory. Tento jev je známý jako EMF nebo jinak, elektromotorická síla indukce.

Rotující magnet se nazývá rotor a cívky kolem něj tvoří stator. Střídavé napětí se získává konverzí konstantní napětí když přímka zaujímá sinusovou konfiguraci s měnícími se kladnými a zápornými hodnotami.

Ke změně magnetického toku dochází v důsledku otáčení rotoru, což vede ke vzniku střídavého napětí. Stator má tři cívky, každá s vlastním samostatným elektrický obvod. Každá cívka je vůči sobě po obvodu posunuta o 120 stupňů. Při působení rotujícího magnetu ve všech cívkách stejné střídavé napětí mezi fázemi v třífázové síti.

Třífázové obvody umožňují získat dvě provozní napětí na jedné instalaci - fázová a lineární.

Fázové a síťové napětí v třífázových obvodech

Fázové napětí – vyskytuje se mezi začátkem a koncem libovolné fáze. Jiným způsobem je také definováno jako napětí mezi jedním z fázových vodičů a nulovým vodičem.

Lineární - je definován jako mezifázový nebo mezifázový - vznikající mezi dvěma vodiči nebo identickými svorkami různých fází.

S ohledem na fázová a lineární napětí a proudy je třeba poznamenat, že indikátor fázového napětí je přibližně 58 % parametrů lineárního napětí. Za normálních provozních podmínek jsou tedy lineární indikátory stejné a překračují fázové 1,73krát. To znamená, že pokud je lineární napětí 380, jaké je fázové napětí, lze určit pomocí tohoto koeficientu.

V třífázové síti se napětí obvykle odhaduje z údajů o síťovém napětí. Pro třífázová vedení, která vycházejí z rozvodny, je nastaveno lineární napětí 380 voltů. To odpovídá fázi 220 voltů. V třífázových čtyřvodičových sítích je jmenovité napětí označeno označením obou hodnot - 380/220 V. To znamená, že jsou připojena jak zařízení s 380 volty, tak jednofázová zařízení s 220 volty do takové sítě.

Nejrozšířenější je třífázový systém 380/220 voltů s uzemněným nulovým vodičem. Jednofázové elektrické spotřebiče pro 220 voltů jsou připojeny k síťovému napětí mezi libovolným párem fázových vodičů. Třífázové elektrické spotřebiče jsou připojeny ke třem různým fázovým vodičům. V druhém případě není nutné použití nulového vodiče, přičemž se zvyšuje riziko úrazu elektrickým proudem při porušení izolace.

Rozdíl mezi síťovým napětím a fází

Před zvážením praktického významu těchto parametrů je nutné přesně vědět, jak se od sebe lineární a fázová napětí liší. Definované mezifázové napětí v třífázový obvod může nastat buď mezi dvěma fázemi, nebo mezi jednou z fází a nulovým vodičem. Taková interakce je možná díky použití čtyřvodičového třífázového obvodu v obvodu. Jeho hlavní charakteristiky jsou napětí a frekvence.

Napětí, které se vyskytuje mezi dvěma fázovými vodiči, se považuje za lineární a mezi fází a nulou se vyskytuje fáze. Síťové napětí se používá k výpočtu proudů a dalších parametrů třífázového obvodu. K takovým obvodům je možné připojit nejen třífázové kontakty, ale také jednofázové, například různé domácí spotřebiče. Jmenovitá hodnota síťové napětí je 380 V. Někdy se mění pod vlivem různých faktorů, které se objevují v lokální síť. Všechny hlavní rozdíly mezi oběma typy napětí tedy spočívají ve způsobech připojení vinutí.

Síťové napětí se stalo nejrozšířenějším, kvůli bezpečnému používání a pohodlné distribuci sítí. K jeho měření stačí multimetr, zatímco stanovení charakteristiky fázového napětí vyžaduje použití voltmetrů, proudových snímačů a dalších speciálních zařízení.

Kontrola a vyrovnání tohoto parametru se provádí pomocí . Toto zařízení zajišťuje udržování tohoto indikátoru na standardní úrovni, včetně normalizace zvýšeného napětí.

Použití síťového a fázového napětí

Klasickým příkladem použití síťových a fázových napětí jsou zapojení použitá při spouštění. třífázový generátor. Jeho konstrukce zahrnuje primární a sekundární vinutí, které mohou být spojeny hvězdou nebo trojúhelníkem.

Schéma "trojúhelník" zahrnuje spojení konce první fáze se začátkem druhé. Navíc je každý fázový vodič připojen k linkovým vodičům zdroje proudu. V důsledku toho se proudy vyrovnají a fázové napětí se rovná lineárnímu. Elektromotory a transformátory jsou zapojeny stejným způsobem.

Další možností je schéma "hvězda". V tomto případě jsou začátky všech vinutí připojeny ke stejné síti pomocí propojek. Do vinutí tedy bude proudit proud s charakteristikami této sítě a mezifázové napětí bude interagovat se všemi aktivními kontakty.

Mezi dvěma fázovými vodiči se někdy označuje jako rozhraní nebo rozhraní. Fázové napětí je považováno za napětí mezi nulovým vodičem a jedním z fázových vodičů. Za normálních provozních podmínek jsou síťová napětí stejná a převyšují fázová napětí 1,73krát.

Provozní napětí třífázového obvodu

Třífázové obvody mají oproti vícefázovým a jednofázovým obvodům řadu výhod, s jejich pomocí lze snadno získat rotační kruhové magnetické pole, které zajišťuje chod asynchronních motorů. Napětí třífázového obvodu se odhaduje jeho lineárním napětím, pro vedení vycházející z rozvoden je nastaveno na 380 V, což odpovídá fázovému napětí 220 V. Pro indikaci jmenovitého napětí třífázového čtyřvodičového síť, používají se obě hodnoty - 380/220 V, s důrazem na to, že se může připojit nejen třífázová zařízení, určený pro jmenovité napětí 380 V, ale i jednofázový - pro 220 V.

Fáze je součástí vícefázového systému, který má stejnou proudovou charakteristiku. Bez ohledu na způsob připojení fází existují tři napětí třífázového obvodu, která jsou shodná z hlediska efektivní hodnoty. Jsou vůči sobě fázově posunuty o úhel 2π/3. Čtyřvodičový obvod má kromě tří lineárních napětí také tři fázová napětí.

Jmenovitá napětí

Nejběžnější jmenovitá napětí pro AC přijímače jsou 220, 127 a 380 V. Pro napájení průmyslových zařízení se nejčastěji používá napětí 220 a 380 V, pro domácí zařízení se používá 127 a 220 V. Všechna (127, 220 a 380 V) jsou považována za jmenovitá napětí třífázové sítě. Jejich přítomnost ve čtyřvodičové síti umožňuje připojit jednofázové přijímače, které jsou určeny pro 220 a 127 V nebo 380 a 220 V.

Rozdíly v rozvodech elektrické energie

Nejpoužívanější třífázový systém 380/220 V s uzemněným neutrálem, existují však i jiné způsoby distribuce elektřiny. Například v řadě lokalit se můžete setkat s třífázovým systémem s neuzemněným izolovaným neutrálem a síťovým napětím 220 V.

V tomto případě se nulový vodič nevyžaduje a pravděpodobnost porážky elektrický šok v případě poruchy izolace se sníží díky neuzemněnému neutrálu. Třífázové přijímače jsou připojeny ke třem fázovým vodičům a jednofázové přijímače jsou připojeny k síťovému napětí mezi libovolným párem fázových vodičů.