Fázové a síťové napětí v třífázových obvodech

Elektřina je dodávána do měst, podniků a obydlí pomocí třífázové sítě. Historicky se tak stalo, že k výrobě elektřiny a její spotřebě (v elektroinstalacích) se používají třífázové stroje na střídavý proud. Tato částka byla zvolena proto, aby se minimalizovaly náklady na vytvoření rotujícího magnetického pole nebo využití této energie k výrobě elektřiny. Existují také specifické 6fázové generátory, například v autech, ale tam jsou potřeba pro jiné účely. V tomto článku budeme hovořit o tom, jaké je fázové a síťové napětí v třífázových obvodech, jak jsou zapojeny a jaký je rozdíl.

Střídavé napětí a jeho velikost

Napětí se vyznačuje povahou proudu: střídavý a stejnosměrný. Proměnná může mít různé tvary, hlavní je, že její znaménko a velikost se v čase mění. Konstantní znaménko má vždy stejnou polaritu a hodnota může být stabilizovaná nebo nestabilizovaná.

V našich zásuvkách je napětí střídavě sinusové. Rozlišují se jeho různé významy, nejčastěji se používají pojmy okamžitý, amplituda a působící. Jak název napovídá, okamžité napětí je počet voltů v daném časovém okamžiku. Amplituda je výkyv sinusoidy vzhledem k nule ve voltech, efektivní je integrál funkce napětí v čase, poměr mezi nimi je následující: působí √2 nebo 1,41krát méně amplituda. Takto to vypadá na grafu:

Napětí v třífázových obvodech

V třífázových obvodech se rozlišují dva typy napětí - lineární a fázové. Chcete-li zjistit jejich rozdíly, musíte se podívat na vektorový diagram a graf. Níže vidíte tři vektory Ua, Ub, Uc - to jsou napěťové nebo fázové vektory. Úhel mezi nimi je 120 °, někdy říkají 120 elektrických stupňů. Tento úhel odpovídá úhlu mezi vinutími (póly) u nejjednodušších elektrických strojů.

Pokud odrážíte vektor Ub tak, že jeho úhel sklonu zůstane zachován, ale začátek a konec se obrátí, jeho znaménko se změní na opačné. Poté nastavíme začátek vektoru –Ub na konec vektoru Ua, vzdálenost mezi začátkem Ua a koncem –Ub bude odpovídat vektoru síťového napětí Ul.

Jednoduše řečeno vidíme, že hodnota síťového napětí je větší než fázové napětí. Podívejme se na graf napětí v třífázové síti.

Červená svislá čára označuje síťové napětí mezi fází 1 a fází 2 a žlutá čára označuje fázovou amplitudu fáze 2.

KRÁTCE:Síťové napětí se měří mezi fází a fází a fázové napětí se měří mezi fází a nulou.

Z hlediska výpočtů je rozdíl mezi napětími určen řešením tohoto vzorce:

Síťové napětí je √3 nebo 1,73krát větší než fázové napětí.

Zátěž do třífázové sítě lze připojit pomocí tří nebo čtyř vodičů. Čtvrtý vodič je nulový (neutrální). V závislosti na typu může být síť s izolovaným neutrálem a pevně uzemněným. Obecně platí, že při rovnoměrném zatížení mohou být tři fáze napájeny bez nulového vodiče. Je potřeba, aby napětí a proudy byly rozloženy rovnoměrně a nedocházelo fázová nerovnováhaa také jako ochranný. V pevně uzemněných sítích při poruše na skříni vypadne jistič nebo vypadne pojistka v rozvaděči, předejdete tak nebezpečí úrazu elektrickým proudem.

Skvělé je, že v takové síti máme současně dvě napětí, která lze použít na základě požadavků na zatížení.

Například: věnujte pozornost elektrickému panelu u vchodu do vašeho domu. Přicházejí k vám tři fáze a jedna z nich a nula je přivedena do bytu. Získáte tak 220V (fáze) v zásuvkách a 380V (lineární) mezi fázemi na vstupu.

Schémata pro připojení spotřebitelů ke třem fázím

Všechny motory, vysoce výkonné ohřívače a další třífázové zátěže mohou být zapojeny do hvězdy nebo trojúhelníku. Navíc většina elektromotorů v borno má sadu propojek, které v závislosti na své poloze tvoří z vinutí hvězdu nebo trojúhelník, ale o tom později. Co je hvězdné spojení?

Hvězdicové připojení zahrnuje připojení vinutí generátoru takovým způsobem, kdy jsou konce vinutí připojeny k jednomu bodu a zátěž je připojena k začátku vinutí. Vinutí motoru a výkonné ohřívače jsou také spojeny hvězdou, jen místo vinutí v nich působí topná tělesa.

Zamysleme se nad příkladem elektromotoru. Při spojení jeho vinutí s hvězdou je na dvě vinutí přivedeno síťové napětí 380 V a tak dále s každou dvojicí fází.

Na obrázku jsou A, B, C začátek vinutí a X, Y, Z jsou konce spojené v jednom bodě a tento bod je uzemněn. Zde vidíte síť s pevně uzemněným nulovým vodičem (vodič N). V praxi to vypadá jako na fotografii elektromotoru:

Konce vinutí jsou zvýrazněny červeným čtverečkem, jsou vzájemně propojeny propojkami, takové uspořádání propojek (v řadě) naznačuje, že jsou spojeny hvězdičkou. V modré barvě - napájení tří fází.

Na této fotografii jsou označeny začátky (W1, V1, U1) a konce (W2, V2, U2), všimněte si, že jsou posunuty vzhledem k počátkům, je to nutné pro pohodlné spojení do trojúhelníku:

Při zapojení do trojúhelníku je na každé vinutí přivedeno síťové napětí, což vede k tomu, že protékají velké proudy. Pro toto zapojení musí být vinutí dimenzováno.

Každý ze způsobů zapínání má své výhody a nevýhody, některé motory se obecně během procesu rozběhu přepínají z hvězdy do trojúhelníku.

Nuance

Pokračujeme-li v rozhovoru o motorech, nelze ignorovat otázku výběru spínacího obvodu. Faktem je, že obvykle motor na typovém štítku obsahuje označení:

Na prvním řádku vidíte legendu k trojúhelníku a hvězdě, všimněte si, že trojúhelník je na prvním místě. Dále 220 / 380V je napětí na trojúhelníku a hvězdě, což znamená, že při zapojení s trojúhelníkem je nutné, aby se síťové napětí rovnalo 220V. Pokud je napětí vaší sítě 380, musíte motor připojit do hvězdy. Zatímco fáze je vždy o 1,73 méně, bez ohledu na hodnotu lineární.

Následující motor je skvělým příkladem:

Zde jsou jmenovitá napětí již 380/660, což znamená, že u lineární 380 je potřeba zapojit trojúhelníkem a hvězda je navržena pro napájení ze tří fází 660V.

Pokud ve výkonných zátěžích často pracují s hodnotami mezifázového napětí, pak se v osvětlovacích obvodech v 99% případů používá fázové napětí (mezi fází a nulou). Výjimkou jsou elektrické jeřáby a podobně, kde lze použít transformátor se sekundárním vinutím s lineárním 220 V. To jsou ale spíše jemnosti a specifičnost konkrétních zařízení. Pro začátečníky je snazší si to zapamatovat: fázové napětí je to, které je na výstupu mezi fází a nulou, lineární - ve vedení.

Asi nevíš:

• Jak vyrobit 380 z 220 voltů
• Jak sestavit třífázový elektrický panel
• Jak rozložit zátěž mezi fáze