Fázové a sieťové napätie v trojfázových obvodoch

Elektrina je dodávaná do miest, podnikov a obydlí pomocou trojfázovej siete. Historicky sa stalo, že trojfázové stroje na striedavý prúd sa používajú na výrobu elektriny a jej spotrebu (v elektrických inštaláciách). Táto suma bola zvolená s cieľom minimalizovať náklady na vytvorenie rotujúceho magnetického poľa alebo využitie tejto energie na výrobu elektriny. Existujú aj špecifické 6-fázové generátory, napríklad v autách, ale tam sú potrebné na iné účely. V tomto článku budeme hovoriť o tom, aké je fázové a sieťové napätie v trojfázových obvodoch, ako sú zapojené a aký je rozdiel.

Striedavé napätie a jeho veľkosti

Napätie sa vyznačuje povahou prúdu: striedavé a priame. Premenná môže mať rôzne tvary, hlavným bodom je, že jej znamienko a veľkosť sa v čase menia. Konštanta má znamienko vždy rovnakej polarity a hodnota môže byť stabilizovaná alebo nestabilizovaná.

V našich zásuvkách je napätie striedavé sínusové. Rozlišujú sa jeho rôzne významy, najčastejšie sa používajú pojmy okamžitý, amplitúda a pôsobenie. Ako už názov napovedá, okamžité napätie je počet voltov v danom časovom okamihu. Amplitúda je výkyv sínusoidy vzhľadom na nulu vo voltoch, efektívny je integrál funkcie napätie v čase, pomer medzi nimi je nasledujúci: pôsobí √2 alebo 1,41 krát menej amplitúda. Takto to vyzerá na grafe:

Napätie v trojfázových obvodoch

V trojfázových obvodoch sa rozlišujú dva typy napätia - lineárne a fázové. Aby ste pochopili ich rozdiely, musíte sa pozrieť na vektorový diagram a graf. Nižšie vidíte tri vektory Ua, Ub, Uc - to sú napäťové alebo fázové vektory. Uhol medzi nimi je 120 °, niekedy hovoria 120 elektrických stupňov. Tento uhol zodpovedá uhlu v najjednoduchších elektrických strojoch medzi vinutiami (pólmi).

Ak premietnete vektor Ub tak, že jeho uhol sklonu zostane zachovaný, ale začiatok a koniec sa obrátia, jeho znamienko sa zmení na opačné. Potom nastavíme začiatok vektora –Ub na koniec vektora Ua, vzdialenosť medzi začiatkom Ua a koncom –Ub bude zodpovedať vektoru sieťového napätia Ul.

Jednoducho povedané, vidíme, že hodnota sieťového napätia je väčšia ako fázové napätie. Pozrime sa na graf napätia v trojfázovej sieti.

Červená vertikálna čiara označuje sieťové napätie medzi fázou 1 a fázou 2 a žltá čiara označuje fázovú amplitúdu fázy 2.

STRUČNE:Sieťové napätie sa meria medzi fázou a fázou a fázové napätie sa meria medzi fázou a nulou.

Z hľadiska výpočtov je rozdiel medzi napätiami určený riešením tohto vzorca:

Sieťové napätie je √3 alebo 1,73-krát väčšie ako fázové napätie.

Záťaž do trojfázovej siete je možné pripojiť pomocou troch alebo štyroch vodičov. Štvrtý vodič je nulový (neutrálny). V závislosti od typu môže byť sieť s izolovaným neutrálom a pevne uzemneným. Vo všeobecnosti je možné pri rovnomernom zaťažení dodať tri fázy bez neutrálneho vodiča. Je potrebné, aby boli napätia a prúdy rozložené rovnomerne a neexistovalo žiadne fázová nerovnováhaa tiež ako ochranný. V pevne uzemnených sieťach v prípade poruchy na skrini vypadne istič alebo vyhorí poistka v rozvádzači, takže sa vyhnete nebezpečenstvu úrazu elektrickým prúdom.

Skvelé je, že v takejto sieti máme súčasne dve napätia, ktoré je možné použiť na základe požiadaviek na záťaž.

Napríklad: dávajte pozor na elektrický panel pri vchode do vášho domu. Prichádzajú k vám tri fázy a jedna z nich a nula sa privádza do bytu. Takto získate 220 V (fázu) v zásuvkách a 380 V (lineárne) medzi fázami na vstupe.

Schémy pripojenia spotrebiteľov k trom fázam

Všetky motory, vysokovýkonné ohrievače a iné trojfázové záťaže môžu byť zapojené do hviezdy alebo trojuholníka. Väčšina elektromotorov v Boro má navyše sadu prepojok, ktoré v závislosti od svojej polohy tvoria hviezdu alebo trojuholník z vinutia, ale o tom neskôr. Čo je hviezdne spojenie?

Hviezdicové pripojenie zahŕňa pripojenie vinutí generátora takým spôsobom, keď sú konce vinutí pripojené k jednému bodu a záťaž je pripojená k začiatku vinutia. Vinutia motora a výkonné ohrievače sú tiež spojené hviezdou, len namiesto vinutí v nich pôsobia vykurovacie telesá.

Zamyslime sa nad príkladom elektromotora. Pri spájaní jeho vinutí s hviezdou sa na dve vinutia aplikuje sieťové napätie 380 V a tak ďalej s každým párom fáz.

Na obrázku sú A, B, C začiatok vinutí a X, Y, Z sú konce spojené v jednom bode a tento bod je uzemnený. Tu vidíte sieť s pevne uzemneným neutrálom (vodič N). V praxi to vyzerá ako na fotografii elektromotora:

Konce vinutí sú zvýraznené červeným štvorcom, sú vzájomne prepojené prepojkami, takéto usporiadanie prepojok (v rade) naznačuje, že sú spojené hviezdou. V modrej farbe - napájanie troch fáz.

Na tejto fotografii sú označené začiatky (W1, V1, U1) a konce (W2, V2, U2), všimnite si, že sú posunuté vzhľadom na pôvod, je to potrebné pre pohodlné spojenie do trojuholníka:

Pri zapojení do trojuholníka sa na každé vinutie aplikuje sieťové napätie, čo vedie k tomu, že prúdia veľké prúdy. Vinutie musí byť dimenzované na toto pripojenie.

Každý zo spôsobov zapínania má svoje výhody a nevýhody, niektoré motory sa pri štartovaní vo všeobecnosti prepínajú z hviezdy do trojuholníka.

Nuansy

Pri pokračovaní rozhovoru o motoroch nemožno ignorovať otázku výberu spínacieho obvodu. Faktom je, že zvyčajne motor na svojom typovom štítku obsahuje označenie:

Na prvom riadku vidíte legendu pre trojuholník a hviezdu, všimnite si, že trojuholník je na prvom mieste. Ďalej 220 / 380 V je napätie na trojuholníku a hviezde, čo znamená, že pri pripojení k trojuholníku je potrebné, aby sa sieťové napätie rovnalo 220 V. Ak je napätie vašej siete 380, musíte pripojiť motor k hviezde. Zatiaľ čo fáza je vždy o 1,73 menej, bez ohľadu na hodnotu lineárneho.

Nasledujúci motor je skvelým príkladom:

Tu sú už menovité napätia 380/660, čo znamená, že pre lineárnu 380 je potrebné zapojiť trojuholníkom a hviezda je navrhnutá na napájanie z troch fáz 660V.

Ak pri výkonných záťažiach často pracujú s hodnotami medzifázového napätia, potom sa v osvetľovacích obvodoch v 99% prípadov používa fázové napätie (medzi fázou a nulou). Výnimkou sú elektrické žeriavy a podobne, kde je možné použiť transformátor so sekundárnym vinutím s lineárnym 220 V. Ale to sú skôr jemnosti a špecifickosť konkrétnych zariadení. Pre začiatočníkov je ľahšie si to zapamätať: fázové napätie je to, ktoré je vo výstupe medzi fázou a nulou, lineárne - vo vedení.

Asi nevieš:

• Ako vyrobiť 380 z 220 voltov
• Ako zostaviť trojfázový elektrický panel
• Ako rozložiť zaťaženie medzi fázy