Obținerea unui curent trifazat. Un sistem polifazat este un sistem curent alternativ, format din mai multe circuite în care f.e.m. sursele de energie au aceeași frecvență, dar sunt deplasate în fază. Un circuit monofazat într-un astfel de sistem se numește fază. Fiecare e.m.f. poate acţiona în propriul circuit şi nu poate fi asociat cu alte emfs. În acest caz, sistemul electric se numește decuplat. Aplicație largăÎn practică, s-au obținut sisteme multifazate cuplate, în care fazele individuale sunt conectate electric între ele.

În comparație cu curentul monofazat, curentul multifazat are o serie de avantaje. Pentru a transmite aceeași putere, este necesară o secțiune transversală mai mică a firelor. Motoarele și aparatele cu curent alternativ folosesc un câmp magnetic rotativ generat de bobine sau înfășurări staționare.

Orez. unu

Dintre toate sistemele de curent multifazic, curentul trifazat a devenit larg răspândit în practică. Fluxul de curent trifazat poate fi explicat după cum urmează. Dacă într-un câmp magnetic uniform (Fig. 1) trei spire sunt plasate în unghi 120° unul la celălalt și rotiți-le cu o viteză unghiulară constantă, emfs vor fi induse în bobine, care vor fi, de asemenea, defazate de 120°. În industrie, pentru a obține un curent trifazat, pe statorul unui alternator se realizează trei înfășurări, deplasate una față de alta prin 120°. Astfel de înfășurări se numesc faze ale generatorului.

Orez. 2

Conexiuni stele. Prin conectarea înfășurărilor de fază ale generatorului sau consumatorului în așa fel încât capetele înfășurărilor să fie închise într-o singură punct comun, și conectând începutul înfășurărilor la firele liniare, obținem o conexiune numită stea (Fig. 2). Astfel, vedem că atunci când trei sisteme AC monofazate sunt formate într-un sistem trifazat conectat într-o stea, în loc de șase fire, sunt necesare doar patru. În mod convențional, o conexiune în stea este indicată prin semn Y . Punctele în care sunt conectate capetele înfășurărilor de fază se numesc zero, iar firul care le conectează se numește zero sau neutru. Trei fire care leagă capetele libere ale fazelor generatorului cu capetele fazelor consumatorului sunt numite liniare.

Cu un sistem simetric trifazat încărcat uniform, nu este necesar un fir neutru; toată puterea poate fi transmisă pe trei fire. Cu toate acestea, atunci când consumatorii monofazați sunt incluși în circuitul electric, este imposibil să se realizeze o încărcare uniformă a fazelor. Prin urmare, în astfel de cazuri, este necesar un fir neutru, deși secțiunea transversală a acestuia este egală cu jumătate din secțiunea transversală a unui fir liniar.

Orez. 3

Cu o astfel de conexiune, sfârșitul primei faze este conectat la începutul celei de-a doua, sfârșitul celei de-a doua - la începutul celei de-a treia și sfârșitul celei de-a treia - la începutul primei faze și liniar. firele sunt conectate la punctele de conectare ale fazelor (Fig. 3). Conexiunea triunghiulară este indicată în mod convențional prin semn Δ .

Când sunt conectate printr-un triunghi, fazele generatorului formează un circuit închis cu rezistență mică. Dacă înfășurările sunt conectate incorect, emf. se poate dubla. Cu o rezistență scăzută a circuitului, se poate stabili un mod apropiat de un scurtcircuit.

Când este conectat în deltă, fiecare înfășurare de fază creează tensiunea de linie. Tensiunea de fază în acest caz este egală cu tensiunea liniară. Conexiunea triunghiulară este utilizată pentru iluminat și sarcini de putere.

În motoarele cu curent trifazat, toate cele șase capete ale celor trei înfășurări sunt de obicei ieșite, care, dacă se dorește, pot fi conectate într-o stea sau triunghi.

În acest scurt articol, fără a intra în istoria rețelelor de curent alternativ, vom înțelege relația dintre tensiunile de fază și liniare. Vom răspunde la întrebări despre ce este tensiunea de fază și ce este tensiunea liniară, cum se leagă între ele și de ce aceste relații sunt exact așa.

Nu este un secret pentru nimeni că astăzi electricitatea din centralele de generare este furnizată consumatorilor de către linii de înaltă tensiune linii electrice cu o frecvență de 50 Hz. Pe posturi de transformare tensiunea sinusoidală mare este coborâtă și distribuită consumatorilor la nivelul de 220 sau 380 volți. Undeva rețeaua este monofazată, undeva trifazată, dar să ne dăm seama.

Valoarea efectivă și valoarea amplitudinii tensiunii

În primul rând, observăm că atunci când se spune 220 sau 380 de volți, se referă la valorile tensiunii efective, exprimate în limbaj matematic - Tensiuni RMS. Ce înseamnă?

Aceasta înseamnă că, de fapt, amplitudinea Um (maximum) a unei tensiuni sinusoidale, fază Umf sau Uml liniară, este întotdeauna mai mare decât această valoare efectivă. Pentru o tensiune sinusoidală, amplitudinea acesteia este mai mare decât valoarea efectivă cu rădăcina de 2 ori, adică de 1,414 ori.

Deci, pentru o tensiune de fază de 220 de volți, amplitudinea este de 310 de volți, iar pentru o tensiune de linie de 380 de volți, amplitudinea va fi de 537 de volți. Și având în vedere că tensiunea din rețea nu este niciodată stabilă, atunci aceste valori pot fi atât mai mici, cât și mai mari. Această circumstanță ar trebui să fie întotdeauna luată în considerare, de exemplu, atunci când alegeți condensatori pentru un motor asincron trifazat.

Tensiune de rețea de fază

Înfășurările generatorului sunt conectate conform schemei „stea” și sunt unite de capetele lui X, Y și Z într-un punct (în centrul stelei), care se numește punctul neutru sau zero al generatorului. . Acesta este un cu patru fire circuit trifazat. Firele de linie L1, L2 și L3 sunt conectate la bornele înfășurărilor A, B și C, iar firul neutru N este conectat la punctul zero.

Tensiunile dintre borna A și punctul zero, B și punctul zero, C și punctul zero, se numesc tensiuni de fază, sunt notate cu Ua, Ub și Uc, dar deoarece rețeaua este simetrică, puteți scrie pur și simplu Uph - tensiune de fază.

În rețelele trifazate de curent alternativ din majoritatea țărilor, tensiunea standard de fază este de aproximativ 220 de volți - tensiunea dintre firul de fază și punctul neutru, care este de obicei împământat, iar potențialul său este considerat zero, motiv pentru care este, de asemenea, numit punct zero.

Tensiune de linie retea trifazata

Tensiunile dintre borna A și borna B, între borna B și borna C, între borna C și borna A, se numesc tensiuni liniare, adică sunt tensiuni între conductorii liniari ai unei rețele trifazate. Sunt desemnate Uab, Ubc, Uca sau pur și simplu puteți scrie Ul.

Tensiunea standard de linie în majoritatea țărilor este de aproximativ 380 de volți. Este ușor de observat în acest caz că 380 este de 1,727 ori mai mare decât 220 și, neglijând pierderile, este clar că acesta este Rădăcină pătrată din 3, adică 1.732. Desigur, tensiunea din rețea fluctuează tot timpul într-o direcție sau alta în funcție de sarcina curentă a rețelei, dar raportul dintre tensiunile liniare și cele de fază este exact același.

În inginerie electrică, metoda imaginii vectoriale este adesea folosită. Metoda se bazează pe poziția că atunci când un anumit vector U se rotește în jurul originii cu o viteză unghiulară constantă ω, proiecția lui pe axa Y este proporțională cu sinusul lui ωt, adică sinusul unghiului ω dintre vector. U și axa X, care este determinată în fiecare moment de timp.

Graficul dependenței de timp a valorii de proiecție este o sinusoidă. Și dacă amplitudinea tensiunii este lungimea vectorului U, atunci proiecția care se modifică în timp este valoarea tensiunii curente, iar sinusoida U(ωt) reflectă dinamica tensiunii.

Deci, dacă prezentăm acum o diagramă vectorială a tensiunilor trifazate, se dovedește că există unghiuri identice de 120 ° între vectorii celor trei faze și atunci dacă lungimile vectorilor sunt valorile efective ale tensiunile de fază Uf, apoi pentru a găsi tensiunile liniare Ul, este necesar să se calculeze DIFERENTA oricăror vectori perechi de tensiuni de două fază. De exemplu Ua - Ub.

După finalizarea construcției prin metoda paralelogramului, vom vedea că vectorul Ul \u003d Ua + (-Ub) și, ca rezultat, Ul \u003d 1,732 Uf. Prin urmare, se dovedește că, dacă tensiunile de fază standard sunt de 220 de volți, atunci tensiunile liniare corespunzătoare vor fi de 380 de volți.

Una dintre opțiunile pentru sistemele de circuite electrice multifazate este un circuit trifazat. În circuitele electrice multifazate are loc acțiunea forțelor electromotoare sinusoidale cu aceeași frecvență. Ele diferă unele de altele în fază și sunt create dintr-o sursă comună de energie. În circuitele trifazate, parametrii importanți sunt tensiunea de fază și de linie, care diferă în caracteristicile lor electrice.

Ce este o fază

Fiecare parte a unui sistem polifazat care are aceeași caracteristică de curent se numește fază. Prin urmare, definiția fazei are un dublu sens în inginerie electrică. În primul rând, ca valoare care se modifică sinusoidal și, în al doilea rând, ca parte separată într-un sistem de circuite electrice multifazate. Numărul de faze determină denumirea circuitelor: bifazate, șase faze etc.

Cele mai comune circuite în energia modernă sunt trifazate. Au o serie de avantaje față de alte tipuri de circuite, atât monofazate, cât și multifazate. Ele sunt mai economice în producția și transportul de energie electrică. Tensiunea trifazată rezultă din rotația magnetului în interiorul bobinei. Cu ajutorul lui se formează destul de simplu una circulară rotativă, ceea ce asigură munca motoare cu inducție. Acest fenomen este cunoscut sub numele de EMF sau altfel, forta electromotoare inducţie.

Magnetul rotativ se numește rotor, iar bobinele din jurul lui formează statorul. Tensiunea AC se obține prin conversie tensiune constantă când linia dreaptă ia o configurație sinusoidală cu valori pozitive și negative variabile.

Modificarea fluxului magnetic are loc din cauza rotației rotorului, ceea ce duce la formarea unei tensiuni alternative. Statorul are trei bobine, fiecare cu propria sa separată circuit electric. Fiecare bobină este deplasată una față de alta cu 120 de grade în jurul circumferinței. Sub acțiunea unui magnet rotativ în toate bobinele, la fel Tensiune ACîntre fazele unei rețele trifazate.

Circuitele trifazate fac posibilă obținerea a două tensiuni de funcționare pe o singură instalație - fază și liniară.

Tensiunea de fază și linie în circuite trifazate

Tensiune de fază - apare între începutul și sfârșitul oricărei faze. Într-un alt mod, este definită și ca tensiunea dintre unul dintre firele de fază și firul neutru.

Linear - este definit ca interfaza sau intre faza - care apare intre doua fire sau terminale identice de faze diferite.

Luând în considerare tensiunile și curenții de fază și liniare, trebuie remarcat faptul că indicatorul de tensiune de fază reprezintă aproximativ 58% din parametrii de tensiune liniară. Astfel, în condiții normale de funcționare, indicatorii liniari sunt aceiași și îi depășesc pe cei de fază de 1,73 ori. Adică, dacă tensiunea liniară este 380, care este tensiunea de fază poate fi determinată folosind acest coeficient.

Într-o rețea trifazată, tensiunea este de obicei estimată din datele de tensiune de linie. Pentru liniile trifazate care pleacă de la substație, este setată o tensiune liniară de 380 volți. Aceasta corespunde unei faze de 220 volți. În rețelele trifazate cu patru fire, tensiunea nominală este indicată cu desemnarea ambelor valori \u200b\u200b-380/220 V. Aceasta înseamnă că ambele dispozitive cu 380 de volți și dispozitivele monofazate cu 220 de volți sunt conectate. la o astfel de rețea.

Cel mai răspândit este sistemul trifazat de 380/220 volți cu un fir neutru împământat. Aparatele electrice monofazate pentru 220 de volți sunt conectate la tensiunea de linie între orice pereche de fire de fază. Aparatele electrice trifazate sunt conectate la trei fire de fază diferite. În acest din urmă caz, utilizarea unui fir neutru nu este necesară, crescând în același timp riscul de electrocutare atunci când izolația este ruptă.

Diferența dintre tensiunea de linie și fază

Înainte de a lua în considerare semnificația practică a acestor parametri, este necesar să se cunoască exact cum diferă tensiunile liniare și de fază una de cealaltă. Tensiunea interfață definită în circuit trifazat poate apărea fie între două faze, fie între una dintre faze și firul neutru. O astfel de interacțiune devine posibilă datorită utilizării unui circuit trifazat cu patru fire în circuit. Principalele sale caracteristici sunt tensiunea și frecvența.

Tensiunea care apare între doi conductori de fază este considerată liniară, iar între fază și zero apare fază. Tensiunea de linie este utilizată pentru a calcula curenții și alți parametri ai unui circuit trifazat. Este posibil să se conecteze la astfel de circuite nu numai contacte trifazate, ci și monofazate, de exemplu, diverse aparate de uz casnic. Valoare evaluată tensiunea de linie este de 380 V. Uneori se modifică sub influența diverșilor factori care apar în retea locala. Astfel, toate diferențele principale dintre ambele tipuri de tensiuni rezidă în metodele de conectare a înfășurărilor.

Tensiunea de linie a devenit cea mai răspândită, datorită utilizării în siguranță și distribuției convenabile a rețelelor. Un multimetru este suficient pentru a-l măsura, în timp ce determinarea caracteristicilor tensiunii de fază necesită utilizarea de voltmetre, senzori de curent și alte dispozitive speciale.

Controlul și alinierea acestui parametru se realizează folosind . Acest dispozitiv asigură menținerea acestui indicator la nivel standard, inclusiv normalizează tensiunea crescută.

Utilizarea tensiunii de linie și de fază

Un exemplu clasic de utilizare a tensiunilor de linie și de fază sunt conexiunile utilizate la pornire. generator trifazat. Designul său include primare și înfăşurări secundare, care poate fi conectat printr-o stea sau un triunghi.

Schema „triunghi” presupune conectarea sfârșitului primei faze cu începutul celei de-a doua. În plus, fiecare conductor de fază este conectat la firele de linie ale sursei de curent. Ca urmare, curenții sunt egalați, iar tensiunea de fază devine egală cu cea liniară. Motoarele electrice și transformatoarele sunt conectate în același mod.

O altă opțiune este schema „stea”. În acest caz, începuturile tuturor înfășurărilor sunt conectate la aceeași rețea folosind jumperi. Astfel, un curent cu caracteristicile acestei rețele va curge în înfășurări, iar tensiunea fază la fază va interacționa cu toate contactele active.

Între două conductoare de fază, uneori este denumit interfacial sau interfacial. Tensiunea de fază este considerată a fi între firul neutru și unul dintre firele de fază. În condiții normale de funcționare, tensiunile de linie sunt aceleași și depășesc tensiunile de fază de 1,73 ori.

Tensiunile de funcționare ale unui circuit trifazat

Circuitele trifazate au o serie de avantaje față de circuitele multifazate și monofazate, cu ajutorul lor se obține ușor un câmp magnetic circular rotativ, care asigură funcționarea motoarelor asincrone. Tensiunea unui circuit trifazat este estimată prin tensiunea sa liniară, pentru liniile care se extind din substații, este setată la 380 V, ceea ce corespunde unei tensiuni de fază de 220 V. Pentru a indica tensiunea nominală a unui circuit trifazat cu patru faze. rețea de fir, ambele valori sunt utilizate - 380/220 V, subliniind că se poate conecta nu numai aparate trifazate, proiectat pentru o tensiune nominală de 380 V, dar și monofazat - pentru 220 V.

O fază este o parte a unui sistem multifazic care are aceeași caracteristică de curent. Indiferent de metoda de conectare a fazelor, există trei tensiuni ale unui circuit trifazat care sunt identice în ceea ce privește valoarea efectivă. Ele sunt deplasate unul față de celălalt în fază cu un unghi de 2π/3. Un circuit cu patru fire, pe lângă trei tensiuni liniare, are și tensiuni în trei faze.

Tensiuni nominale

Cele mai frecvente tensiuni nominale pentru receptoarele AC sunt 220, 127 și 380 V. Tensiunile de 220 și 380 V sunt cele mai des folosite pentru alimentarea dispozitivelor industriale, iar 127 și 220 V sunt folosite pentru dispozitivele de uz casnic. Toate acestea (127, 220 și 380 V) sunt considerate a fi tensiunile nominale ale unei rețele trifazate. Prezența lor într-o rețea cu patru fire face posibilă conectarea receptoarelor monofazate care sunt proiectate pentru 220 și 127 V sau 380 și 220 V.

Diferențele între sistemele de distribuție a energiei electrice

Cel mai utilizat sistem trifazat de 380/220 V cu un neutru împământat, cu toate acestea, există și alte modalități de distribuire a energiei electrice. De exemplu, într-o serie de localități, puteți găsi un sistem trifazat cu un neutru izolat neîmpământat și o tensiune de linie de 220 V.

În acest caz, firul neutru nu este necesar și probabilitatea de înfrângere soc electricîn cazul defectării izolației, aceasta este redusă datorită unui neutru neîmpământat. Receptoarele trifazate sunt conectate la fire trifazate, iar receptoarele monofazate sunt conectate la tensiunea de linie între orice pereche de fire de fază.