Napięcie fazowe i sieciowe w obwodach trójfazowych

Energia elektryczna jest dostarczana do miast, przedsiębiorstw i mieszkań za pomocą sieci trójfazowej. Historycznie zdarzyło się, że maszyny trójfazowe prądu przemiennego są wykorzystywane do wytwarzania energii elektrycznej i jej zużywania (w instalacjach elektrycznych). Ta ilość została wybrana, aby zminimalizować koszt wytworzenia wirującego pola magnetycznego lub wykorzystania tej energii do generowania elektryczności. Istnieją również specyficzne generatory 6-fazowe, na przykład w samochodach, ale tam są one potrzebne do innych celów. W tym artykule porozmawiamy o tym, jakie jest napięcie fazowe i liniowe w obwodach trójfazowych, jak są połączone i jaka jest różnica.

Napięcie przemienne i jego wielkości

Napięcie wyróżnia się charakterem prądu: przemiennym i bezpośrednim. Zmienna może mieć różne kształty, najważniejsze jest to, że jej znak i wielkość zmieniają się w czasie. Stała ma znak o zawsze tej samej polaryzacji, a wartość może być stabilizowana lub niestabilizowana.

W naszych gniazdach napięcie jest przemienne sinusoidalne. Rozróżnia się jego różne znaczenia, najczęściej stosuje się pojęcia chwilowości, amplitudy i działania. Jak sama nazwa wskazuje, napięcie chwilowe to liczba woltów w danej chwili. Amplituda to zmiana sinusoidy względem zera w woltach, efektywna jest całką funkcji napięcie w czasie, stosunek między nimi jest następujący: działając √2 lub 1,41 razy mniej amplituda. Tak to wygląda na wykresie:

Napięcie w obwodach trójfazowych

W obwodach trójfazowych rozróżnia się dwa rodzaje napięcia - liniowe i fazowe. Aby dostrzec ich różnice, musisz spojrzeć na diagram wektorowy i wykres. Poniżej widzisz trzy wektory Ua, Ub, Uc - są to wektory napięciowe lub fazowe. Kąt między nimi wynosi 120 °, czasami mówią 120 stopni elektrycznych. Ten kąt odpowiada kątowi w najprostszych maszynach elektrycznych między uzwojeniami (biegunami).

Jeśli odbijesz wektor Ub w taki sposób, że zachowany zostanie jego kąt nachylenia, ale początek i koniec zostaną odwrócone, jego znak zmieni się na przeciwny. Następnie ustawimy początek wektora –Ub na koniec wektora Ua, odległość między początkiem Ua a końcem –Ub będzie odpowiadała wektorowi napięcia linii Ul.

W prostych słowach widzimy, że wartość napięcia linii jest większa niż napięcie fazowe. Rzućmy okiem na wykres napięcia w sieci trójfazowej.

Czerwona pionowa linia oznacza napięcie między fazą 1 i fazą 2, a żółta linia oznacza amplitudę fazy 2.

KRÓTKO:Napięcie linii jest mierzone między fazą a fazą, a napięcie fazowe jest mierzone między fazą a zerem.

Z punktu widzenia obliczeń różnicę między naprężeniami określa rozwiązanie tego wzoru:

Napięcie sieciowe jest √3 lub 1,73 razy większe niż napięcie fazowe.

Obciążenie do sieci trójfazowej można podłączyć za pomocą trzech lub czterech przewodów. Czwarty przewodnik to zero (neutralny). W zależności od typu sieć może być z izolowanym punktem neutralnym i solidnie uziemionym. Generalnie, przy równomiernym obciążeniu, trzy fazy mogą być zasilane bez przewodu neutralnego. Jest to potrzebne, aby napięcia i prądy rozkładały się równomiernie i nie ma nierównowaga faza także jako ochronny. W sieciach z uziemieniem stałym, w przypadku awarii obudowy, wyłącznik zostanie wybity lub bezpiecznik w rozdzielnicy przepali się, dzięki czemu unikniesz niebezpieczeństwa porażenia prądem.

Wspaniałą rzeczą jest to, że w takiej sieci mamy jednocześnie dwa napięcia, które można wykorzystać w zależności od wymagań obciążenia.

Na przykład: zwróć uwagę na panel elektryczny przy wejściu do domu. Przychodzą do ciebie trzy fazy, a jedna z nich i zero jest wprowadzane do mieszkania. W ten sposób otrzymujesz 220 V (faza) w gniazdach i 380 V (liniowo) między fazami na wejściu.

Schematy podłączenia odbiorników do trzech faz

Wszystkie silniki, grzałki dużej mocy i inne obciążenia trójfazowe można łączyć w gwiazdę lub trójkąt. Ponadto większość silników elektrycznych w borno posiada zestaw zworek, które w zależności od położenia tworzą z uzwojeń gwiazdę lub trójkąt, ale o tym później. Co to jest połączenie w gwiazdę?

Połączenie w gwiazdę polega na połączeniu uzwojeń generatora w taki sposób, że końce uzwojeń są połączone w jednym punkcie, a obciążenie jest połączone z początkiem uzwojeń. Uzwojenia silnika i mocne grzałki są również połączone gwiazdą, tylko zamiast uzwojeń działają w nich elementy grzejne.

Pomyślmy o przykładzie silnika elektrycznego. Podczas łączenia jego uzwojeń z gwiazdą napięcie sieciowe 380 V jest przykładane do dwóch uzwojeń i tak dalej z każdą parą faz.

Na rysunku A, B, C to początek uzwojeń, a X, Y, Z to końce połączone w jednym punkcie i ten punkt jest uziemiony. Tutaj widzisz sieć z solidnie uziemionym punktem zerowym (przewód N). W praktyce wygląda to jak na zdjęciu silnika elektrycznego:

Końce uzwojeń są podświetlone czerwonym kwadratem, są połączone zworkami, taki układ zworek (w linii) wskazuje, że są połączone gwiazdą. W kolorze niebieskim - zasilanie trzech faz.

Na tym zdjęciu zaznaczono początki (W1, V1, U1) i końce (W2, V2, U2), zauważ, że są przesunięte względem początków, jest to konieczne dla wygodnego połączenia w trójkąt:

Po połączeniu w trójkąt do każdego uzwojenia przykładane jest napięcie sieciowe, co prowadzi do przepływu dużych prądów. Uzwojenie musi być zwymiarowane dla tego połączenia.

Każda z metod załączania ma swoje zalety i wady, niektóre silniki na ogół przełączają się z gwiazdy na trójkąt podczas procesu rozruchu.

niuanse

Kontynuując rozmowę o silnikach, nie można pominąć kwestii wyboru obwodu przełączającego. Faktem jest, że zwykle silnik na tabliczce znamionowej zawiera oznaczenie:

W pierwszym wierszu widzisz legendę trójkąta i gwiazdy, zauważ, że trójkąt jest pierwszy. Ponadto 220/380V to napięcie na trójkącie i gwieździe, co oznacza, że ​​przy połączeniu z trójkątem konieczne jest, aby napięcie linii było równe 220V. Jeśli napięcie sieci wynosi 380, musisz podłączyć silnik do gwiazdy. Podczas gdy faza jest zawsze mniejsza o 1,73, niezależnie od wartości liniowej.

Poniższy silnik jest świetnym przykładem:

Tutaj napięcia nominalne wynoszą już 380/660, co oznacza, że ​​dla liniowego 380 trzeba go połączyć w trójkąt, a gwiazdę zaprojektowano do zasilania z trzech faz 660V.

Jeśli przy dużych obciążeniach często pracują z wartościami napięcia międzyfazowego, to w obwodach oświetleniowych w 99% przypadków stosuje się napięcie fazowe (między fazą a zerem). Wyjątkiem są dźwigi elektryczne i tym podobne, w których można zastosować transformator z uzwojeniami wtórnymi o liniowym napięciu 220 V. Ale to raczej subtelności i specyfika konkretnych urządzeń. Początkującym łatwiej to zapamiętać: napięcie fazowe to takie, które znajduje się na wylocie między fazą a zerem, liniowe - w linii.

Prawdopodobnie nie wiesz:

• Jak zrobić 380 z 220 woltów
• Jak zmontować trójfazowy panel elektryczny
• Jak rozłożyć obciążenie na fazy?