Ottenere una corrente trifase. Un sistema polifase è un sistema corrente alternata, costituito da diversi circuiti in cui la fem. le fonti di energia hanno la stessa frequenza, ma sono sfasate. Un circuito monofase in un tale sistema è chiamato fase. Ogni f.e.m. può agire nel proprio circuito e non essere associato ad altre fem. In questo caso l'impianto elettrico è detto disaccoppiato. Ampia applicazione In pratica si sono ottenuti sistemi multifase accoppiati, in cui le singole fasi sono elettricamente collegate tra loro.

Rispetto alla corrente monofase, la corrente multifase presenta numerosi vantaggi. Per trasmettere la stessa potenza è necessaria una sezione minore dei fili. I motori e gli apparecchi CA utilizzano un campo magnetico rotante generato da bobine o avvolgimenti stazionari.

Riso. 1

Di tutti i sistemi a corrente multifase, nella pratica si è diffusa la corrente trifase. Il flusso di corrente trifase può essere spiegato come segue. Se in un campo magnetico uniforme (Fig. 1) vengono posizionate tre spire ad angolo 120° l'una all'altra, e le fanno ruotare con una velocità angolare costante, le fem saranno indotte nelle bobine, che saranno anche sfasate da 120°. Nell'industria, per ottenere una corrente trifase, si realizzano tre avvolgimenti sullo statore di un alternatore, spostati l'uno rispetto all'altro di 120°. Tali avvolgimenti sono chiamati fasi del generatore.

Riso. 2

Collegamenti a stella. Collegando gli avvolgimenti di fase del generatore o dell'utenza in modo tale che le estremità degli avvolgimenti siano chiuse in una punto comune e collegando l'inizio degli avvolgimenti ai fili lineari, otteniamo una connessione chiamata stella (Fig. 2). Pertanto, vediamo che nella formazione di un sistema trifase collegato a stella da tre sistemi CA monofase, sono necessari solo quattro fili invece di sei. Convenzionalmente, una connessione a stella è indicata dal segno Y . I punti in cui sono collegate le estremità degli avvolgimenti di fase sono chiamati zero e il filo che li collega è chiamato zero o neutro. Tre fili che collegano le estremità libere delle fasi del generatore con le estremità delle fasi del consumatore sono chiamati lineari.

Con un sistema simmetrico trifase a carico uniforme, non è necessario un filo neutro; tutta la potenza può essere trasmessa su tre fili. Tuttavia, quando i consumatori monofase sono inclusi nel circuito elettrico, è impossibile ottenere un carico uniforme delle fasi. Pertanto, in tali casi, è necessario un filo neutro, sebbene la sua sezione trasversale sia pari alla metà della sezione trasversale di un filo lineare.

Riso. 3

Con tale connessione, la fine della prima fase è collegata all'inizio della seconda, la fine della seconda - all'inizio della terza e la fine della terza - all'inizio della prima fase e lineare i fili sono collegati ai punti di connessione delle fasi (Fig. 3). La connessione triangolare è convenzionalmente indicata dal segno Δ .

Quando sono collegate da un triangolo, le fasi del generatore formano un circuito chiuso con poca resistenza. Se gli avvolgimenti sono collegati in modo errato, la fem. può raddoppiare. Con una bassa resistenza del circuito, è possibile stabilire una modalità vicina a un cortocircuito.

Quando è collegato in un triangolo, ogni avvolgimento di fase crea tensione di linea. La tensione di fase in questo caso è uguale alla tensione lineare. La connessione a triangolo viene utilizzata per l'illuminazione e i carichi di potenza.

Nei motori a corrente trifase, vengono solitamente emesse tutte e sei le estremità dei tre avvolgimenti, che, se lo si desidera, possono essere collegati a stella oa triangolo.

In questo breve articolo, senza entrare nella storia delle reti AC, capiremo la relazione tra tensioni di fase e lineari. Risponderemo alle domande su cos'è la tensione di fase e cos'è la tensione lineare, come si relazionano tra loro e perché queste relazioni sono esattamente così.

Non è un segreto che oggi l'elettricità proveniente dagli impianti di generazione venga fornita ai consumatori da linee ad alta tensione linee elettriche con una frequenza di 50 Hz. SU sottostazioni di trasformazione l'elevata tensione sinusoidale viene abbassata e distribuita alle utenze a livello di 220 o 380 volt. Da qualche parte la rete è monofase, da qualche parte trifase, ma scopriamola.

Valore effettivo e valore di ampiezza della tensione

Innanzitutto notiamo che quando si dice 220 o 380 volt, si intendono i valori di tensione effettivi, espressi in linguaggio matematico - Tensioni RMS. Cosa significa?

Ciò significa che di fatto l'ampiezza Um (massima) di una tensione sinusoidale, di fase Umf o lineare Uml, è sempre maggiore di questo valore effettivo. Per una tensione sinusoidale, la sua ampiezza è maggiore del valore effettivo della radice di 2 volte, ovvero 1,414 volte.

Quindi per una tensione di fase di 220 volt, l'ampiezza è di 310 volt e per una tensione di linea di 380 volt, l'ampiezza sarà di 537 volt. E dato che la tensione nella rete non è mai stabile, questi valori possono essere sia inferiori che superiori. Questa circostanza dovrebbe essere sempre presa in considerazione, ad esempio, quando si scelgono i condensatori per un motore asincrono trifase.

Tensione di rete di fase

Gli avvolgimenti del generatore sono collegati secondo lo schema "stella" e sono uniti dalle estremità di X, Y e Z in un punto (al centro della stella), che è chiamato punto neutro o punto zero del generatore . Questo è un quattro fili circuito trifase. I fili di linea L1, L2 e L3 sono collegati ai terminali degli avvolgimenti A, B e C e il filo neutro N è collegato al punto zero.

Le tensioni tra il terminale A e il punto zero, B e il punto zero, C e il punto zero, sono chiamate tensioni di fase, sono indicate con Ua, Ub e Uc, ma poiché la rete è simmetrica, puoi semplicemente scrivere Uf - tensione di fase.

Nelle reti CA trifase nella maggior parte dei paesi, la tensione di fase standard è di circa 220 volt: la tensione tra il filo di fase e il punto neutro, che di solito è collegato a terra, e il suo potenziale è considerato pari a zero, motivo per cui è anche chiamato punto zero.

Tensione di linea rete trifase

Le tensioni tra il terminale A e il terminale B, tra il terminale B e il terminale C, tra il terminale C e il terminale A, sono chiamate tensioni lineari, cioè sono tensioni tra i conduttori lineari di una rete trifase. Sono designati Uab, Ubc, Uca, oppure puoi semplicemente scrivere Ul.

La tensione di linea standard nella maggior parte dei paesi è di circa 380 volt. È facile vedere in questo caso che 380 è 1,727 volte maggiore di 220, e, trascurando le perdite, è chiaro che questo è Radice quadrata su 3, cioè 1,732. Naturalmente, la tensione nella rete oscilla continuamente in una direzione o nell'altra a seconda del carico di corrente della rete, ma il rapporto tra le tensioni lineari e di fase è esattamente lo stesso.

Nell'ingegneria elettrica viene spesso utilizzato il metodo dell'immagine vettoriale. Il metodo si basa sulla posizione che quando un certo vettore U ruota attorno all'origine con una velocità angolare costante ω, la sua proiezione sull'asse Y è proporzionale al seno di ωt, cioè il seno dell'angolo ω tra il vettore U e l'asse X, che è determinato in ogni momento del tempo.

Il grafico della dipendenza del valore di proiezione dal tempo è una sinusoide. E se l'ampiezza della tensione è la lunghezza del vettore U, allora la proiezione che cambia nel tempo è il valore della tensione corrente e la sinusoide U(ωt) riflette la dinamica della tensione.

Quindi, se ora rappresentiamo un diagramma vettoriale di tensioni trifase, risulta che ci sono angoli identici di 120 ° tra i vettori delle tre fasi, e quindi se le lunghezze dei vettori sono i valori effettivi del tensioni di fase Uf, quindi per trovare le tensioni lineari Ul, è necessario calcolare la DIFFERENZA di eventuali coppie di vettori di due tensioni di fase. Ad esempio Ua - Ub.

Dopo aver completato la costruzione con il metodo del parallelogramma, vedremo che il vettore Ul \u003d Ua + (-Ub), e di conseguenza Ul \u003d 1.732 Uf. Quindi risulta che se le tensioni di fase standard sono 220 volt, le corrispondenti tensioni lineari saranno 380 volt.

Una delle opzioni per i sistemi di circuiti elettrici multifase è un circuito trifase. Nei circuiti elettrici multifase si verifica l'azione di forze elettromotrici sinusoidali con la stessa frequenza. Differiscono l'uno dall'altro in fase e sono creati da una fonte di energia comune. Nei circuiti trifase, parametri importanti sono la fase e la tensione di linea, che differiscono per le loro caratteristiche elettriche.

Cos'è una fase

Ogni parte di un sistema polifase che ha la stessa caratteristica di corrente è chiamata fase. Pertanto, la definizione della fase ha un doppio significato nell'ingegneria elettrica. In primo luogo, come valore che cambia in modo sinusoidale e, in secondo luogo, come parte separata in un sistema di circuiti elettrici multifase. Il numero di fasi determina il nome dei circuiti: bifase, esafase, ecc.

I circuiti più comuni nell'energia moderna sono trifase. Presentano numerosi vantaggi rispetto ad altri tipi di circuiti, sia monofase che multifase. Sono più economici nella produzione e trasmissione di energia elettrica. La tensione trifase deriva dalla rotazione del magnete all'interno della bobina. Con il suo aiuto, si forma semplicemente una circolare rotante, che garantisce il lavoro motori asincroni. Questo fenomeno è noto come EMF o altro, forza elettromotiva induzione.

Il magnete rotante è chiamato rotore e le spire che lo circondano formano lo statore. La tensione CA si ottiene mediante conversione tensione costante quando la retta assume una configurazione sinusoidale con valori positivi e negativi variabili.

La variazione del flusso magnetico avviene a causa della rotazione del rotore, che porta alla formazione di una tensione alternata. Lo statore ha tre bobine, ciascuna con il proprio separato circuito elettrico. Ogni bobina è spostata l'una rispetto all'altra di 120 gradi attorno alla circonferenza. Sotto l'azione di un magnete rotante in tutte le bobine, lo stesso Tensione CA tra le fasi in una rete trifase.

I circuiti trifase consentono di ottenere due tensioni operative su un'unica installazione: fase e lineare.

Tensione di fase e di linea nei circuiti trifase

Tensione di fase: si verifica tra l'inizio e la fine di qualsiasi fase. In un altro modo, è anche definita come la tensione tra uno dei fili di fase e il filo neutro.

Lineare - è definito come interfase o tra fase - che sorge tra due fili o terminali identici di fasi diverse.

Considerando le tensioni e le correnti di fase e lineari, va notato che l'indicatore della tensione di fase è circa il 58% dei parametri di tensione lineare. Pertanto, in condizioni operative normali, gli indicatori lineari sono gli stessi e superano quelli di fase di 1,73 volte. Cioè, se la tensione lineare è 380, qual è la tensione di fase può essere determinata utilizzando questo coefficiente.

In una rete trifase, la tensione viene generalmente stimata dai dati sulla tensione di linea. Per le linee trifase che partono dalla sottostazione, viene impostata una tensione lineare di 380 volt. Ciò corrisponde a una fase di 220 volt. Nelle reti trifase a quattro fili, la tensione nominale è indicata con la designazione di entrambi i valori - 380/220 V. Ciò significa che sono collegati sia dispositivi con 380 volt che dispositivi monofase con 220 volt a una tale rete.

Il più diffuso è il sistema trifase 380/220 volt con neutro messo a terra. Gli apparecchi elettrici monofase per 220 volt sono collegati alla tensione di linea tra qualsiasi coppia di fili di fase. Gli apparecchi elettrici trifase sono collegati a tre diversi fili di fase. In quest'ultimo caso non è richiesto l'uso di un filo neutro, aumentando il rischio di scosse elettriche in caso di rottura dell'isolamento.

La differenza tra tensione di linea e fase

Prima di considerare il significato pratico di questi parametri, è necessario sapere esattamente in che modo le tensioni lineari e di fase differiscono l'una dall'altra. Tensione interfacciale definita in circuito trifase può avvenire sia tra due fasi, sia tra una delle fasi e il filo neutro. Tale interazione diventa possibile grazie all'uso di un circuito trifase a quattro fili nel circuito. Le sue caratteristiche principali sono la tensione e la frequenza.

La tensione che si verifica tra due conduttori di fase è considerata lineare e tra fase e zero si verifica la fase. La tensione di linea viene utilizzata per calcolare le correnti e altri parametri di un circuito trifase. È possibile collegare a tali circuiti non solo contatti trifase, ma anche monofase, ad esempio vari elettrodomestici. Valore nominale la tensione di linea è di 380 V. A volte cambia sotto l'influenza di vari fattori che compaiono in rete locale. Pertanto, tutte le principali differenze tra i due tipi di tensioni risiedono nei metodi di connessione degli avvolgimenti.

La tensione di linea è diventata la più diffusa, grazie all'uso sicuro e alla comoda distribuzione delle reti. Per misurarlo è sufficiente un multimetro, mentre la determinazione delle caratteristiche della tensione di fase richiede l'uso di voltmetri, sensori di corrente e altri dispositivi speciali.

Il controllo e l'allineamento di questo parametro viene effettuato utilizzando . Questo dispositivo garantisce il mantenimento di questo indicatore a livello standard, incluso normalizza l'aumento della tensione.

Uso della tensione di linea e di fase

Un classico esempio di utilizzo delle tensioni di linea e di fase sono i collegamenti utilizzati all'avviamento. generatore trifase. Il suo design include primario e avvolgimenti secondari, che può essere collegato da una stella o da un triangolo.

Lo schema "triangolo" prevede il collegamento della fine della prima fase con l'inizio della seconda. Inoltre, ciascun conduttore di fase è collegato ai fili di linea della sorgente di corrente. Di conseguenza, le correnti vengono equalizzate e la tensione di fase diventa uguale a quella lineare. I motori elettrici e i trasformatori sono collegati allo stesso modo.

Un'altra opzione è lo schema "stella". In questo caso, gli inizi di tutti gli avvolgimenti sono collegati alla stessa rete tramite ponticelli. Pertanto, una corrente con le caratteristiche di questa rete scorrerà negli avvolgimenti e la tensione concatenata interagirà con tutti i contatti attivi.

Tra due conduttori di fase, a volte viene definito interfacciale o interfacciale. La tensione di fase è considerata tra il filo neutro e uno dei fili di fase. In condizioni operative normali, le tensioni di linea sono le stesse e superano le tensioni di fase di 1,73 volte.

Tensioni di esercizio di un circuito trifase

I circuiti trifase presentano numerosi vantaggi rispetto ai circuiti multifase e monofase, con il loro aiuto è facile ottenere un campo magnetico circolare rotazionale, che garantisce il funzionamento dei motori asincroni. La tensione di un circuito trifase è stimata dalla sua tensione lineare, per le linee che si estendono dalle sottostazioni è impostata su 380 V, che corrisponde a una tensione di fase di 220 V. Per indicare la tensione nominale di un circuito trifase a quattro fili rete, vengono utilizzati entrambi i valori: 380/220 V, sottolineando che può connettersi non solo dispositivi trifase, progettato per una tensione nominale di 380 V, ma anche monofase - per 220 V.

Una fase è una parte di un sistema multifase che ha la stessa caratteristica di corrente. Indipendentemente dal metodo di collegamento delle fasi, esistono tre tensioni di un circuito trifase identiche in termini di valore effettivo. Sono spostati l'uno rispetto all'altro in fase di un angolo di 2π/3. Un circuito a quattro fili, oltre a tre tensioni lineari, ha anche tre tensioni di fase.

Tensioni nominali

Le tensioni nominali più comuni per i ricevitori CA sono 220, 127 e 380 V. Le tensioni di 220 e 380 V sono più spesso utilizzate per alimentare dispositivi industriali e 127 e 220 V sono utilizzate per dispositivi domestici. Tutti loro (127, 220 e 380 V) sono considerati le tensioni nominali di una rete trifase. La loro presenza in una rete a quattro fili consente di collegare ricevitori monofase progettati per 220 e 127 V o 380 e 220 V.

Differenze nei sistemi di distribuzione dell'energia

Il sistema trifase 380/220 V più utilizzato con neutro a terra, tuttavia, esistono altri modi per distribuire l'elettricità. Ad esempio, in un certo numero di località, è possibile trovare un sistema trifase con un neutro isolato senza messa a terra e una tensione di linea di 220 V.

In questo caso, il filo neutro non è richiesto e la probabilità di sconfitta elettro-shock in caso di guasto dell'isolamento, si riduce a causa di un neutro senza messa a terra. I ricevitori trifase sono collegati a fili trifase e i ricevitori monofase sono collegati alla tensione di linea tra qualsiasi coppia di fili di fase.