Kolmivaiheinen virransyöttöjärjestelmä

Yksi monivaiheisen virransyöttöjärjestelmän vaihtoehdoista on kolmivaiheinen vaihtovirtajärjestelmä. Sillä on kolme saman taajuuden harmonista EMF: ää, jotka on luotu yksi yhteinen jännitelähde. EMF-tietoja siirretään toisiinsa nähden ajoissa (vaiheessa) samalla vaihekulmalla, joka on yhtä suuri kuin 120 astetta tai 2 * pi / 3 radiaania.

Kuuden johdin kolmivaiheisen järjestelmän ensimmäinen keksijä oli Nikola TeslaVenäjän fyysikko ja keksijä Mihhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky antoi kuitenkin merkittävän panoksen sen kehitykseen. Hän ehdotti vain kolmen tai neljän johdon käyttöä, mikä antoi merkittäviä etuja, ja se osoitettiin selvästi induktiomoottorikokeissa.

Kolmivaiheisessa vaihtovirtajärjestelmässä jokainen sinimuotoinen EMF on omassa vaiheessaan, osallistuen verkon jatkuvassa jaksottaisessa sähköistysprosessissa, joten EMF-tietoja kutsutaan joskus yksinkertaisesti "vaiheiksi", samoin kuin EMF-tietoja välittäviä johtimia: ensimmäinen vaihe, toinen vaihe, kolmas vaihe. Vaiheita siirretään toisiinsa nähden 120 astetta, ja vastaavat johtimet merkitään yleensä latinalaisilla kirjaimilla L1, L2, L3 tai A, B, C.

Tällainen järjestelmä on erittäin taloudellinen, kun kyse on sähköenergian siirtämisestä johdolla pitkiä matkoja. Kolmivaiheiset muuntajat ovat vähemmän materiaalitehoisia.

Virtakaapelit vaativat vähemmän johtavaa metallia (yleensä käytetään kuparia), koska vaihejohtimien virroilla, verrattuna yksivaiheisiin johtimiin, on alhaisemmat efektiiviset arvot verrattuna saman vaiheen tehon yksivaiheisiin piireihin.

Kolmivaiheinen järjestelmä on erittäin tasapainoinen ja kohdistaa tasaisen mekaanisen kuorman sähköntuotantolaitokselle (voimalaitoksen generaattorille) pidentäen siten sen käyttöikää.

Sähkökuluttajien - erilaisten asennusten ja moottoreiden - käämien läpi kulkevien kolmivaihevirtojen avulla on helppo saada moottorien ja muiden sähkölaitteiden käyttöön tarvittava pyörivä pyörremagneettikenttä.

Synkronisilla ja asynkronisilla kolmivaihemoottorilla on yksinkertainen laite, ja ne ovat paljon taloudellisempia kuin yksivaiheiset ja kaksivaiheiset, ja vielä enemmän - klassiset tasavirtamoottorit.

Kolmivaiheisella verkolla yhdessä asennuksessa voit saada kaksi käyttöjännitettä kerralla - lineaarinen ja vaiheinen, mikä antaa sinulle kaksi tehotasoa käämin kytkentäkaaviosta riippuen - "kolmio" (englanninkielinen versio on "delta") tai "tähti".

Valaistusjärjestelmien virtalähteen avulla yhdistämällä kolme lamppuryhmää - kukin verkon eri vaiheisiin - voit vähentää välkkymistä huomattavasti ja päästä eroon haitallisesta stroboskooppisesta vaikutuksesta.

Nämä edut määrittävät vain kolmivaiheisen virransyöttöjärjestelmän laajan käytön nykypäivän suuressa maailmanlaajuisessa sähköteollisuudessa.

tähti

"Tähtikaavion" mukaiseen liitäntään kuuluu generaattorin vaihekäämien päiden kytkeminen yhteen yhteiseen "neutraaliin" pisteeseen (nolla - N), samoin kuin kuluttajan vaiheulosten päät.

Kaapeleita, jotka yhdistävät kuluttajan vaiheet generaattorin vastaaviin vaiheisiin, kutsutaan lineaarijohtimiksi kolmivaiheisessa verkossa. Ja johdin, joka yhdistää generaattorin ja kuluttajan neutraalit toisiinsa, on neutraali johdin (merkitty ”N”).

Neutraalin läsnä ollessa kolmivaiheinen verkko osoittautuu nelinjohtimeksi, ja jos ei ole nollia - kolmijohdin. Edellytyksissä, joissa vastukset kuluttajan kolmessa vaiheessa ovat keskenään yhtä suuret, ts. Edellyttäen, että Za = Zb = Zc, kuorma on symmetrinen. Tämä on ihanteellinen toimintatapa kolmivaiheverkolle.

Jos on nolla, vaihejännitteeksi kutsutaan jännitettä minkä tahansa vaihejohdon ja nollajohtimen välillä. Ja minkä tahansa kahden vaihejohdon välisiä jännitteitä kutsutaan lineaarisiksi jännitteiksi.

Jos verkolla on tähtiyhteys, niin kohdassa symmetrinen kuorma vaihe- ja lineaarivirtojen ja jännitteiden välinen suhde voidaan kuvata seuraavilla suhteilla:

Voidaan nähdä, että lineaariset jännitteet siirtyvät suhteessa vastaaviin vaihejännitteisiin 30 asteen kulmalla (pi / 6 radiaania):

"Tähden" kytkentäteho symmetrisessä kuormassa ottaen huomioon tunnetut vaihejännitteet voidaan määrittää kaavalla:

Neutraalin ja vaiheen epätasapainon tärkeydestä

Vaikka ehdottomasti symmetrisellä kuormituksella, virransyöttö kuluttajille on mahdollista kolmella lineaarijännitteellä varustetulla johdolla, jopa ilman neutraaleja, silti, jos vaiheiden kuormitukset eivät ole ehdottomasti symmetrisiä, vaaditaan nolla aina.

Jos epäsymmetrisen kuorman kanssa neutraali johdin katkeaa tai sen vastus kasvaa jostain syystä, syntyy ”vaiheen epätasapaino” ja sitten kolmen vaiheen kuormat voivat olla eri jännitteillä - nollasta lineaarisiin - kuormitusvastuksen jakautumisesta riippuen faasit puolueettoman tauon aikaan.

Mutta kuormat on nimellisesti suunniteltu tiukasti vaihejännitteille, mikä tarkoittaa, että jokin voi mennä vikaan. Vaiheen epätasapaino on erityisen vaarallinen kodinkoneille ja elektroniikalle, koska sen takia jokin laite voi palaa, mutta myös tulipalo voi tapahtua.

Kolmannen harmonisten monitekijä

Useimmiten kodinkoneet ja muut laitteet on nykyään varustettu kytkentävirtalähteillä ja ilman integroitua tehokertoimen korjauspiiriä. Tämä tarkoittaa, että kulutusmomentteja rajoittavat ohuet pulssivirran huiput lähellä verkon sinusoidin yläosaa, kun tasasuuntaajan jälkeen asennettu lähtösuodatinkondensaattori latautuu nopeasti ja nopeasti.

Kun verkkoon on kytketty paljon sellaisia ​​kuluttajia, syöttöjännitteen päätaajuuden kolmannen harmonisen harmoniavirtaa esiintyy korkea. Nämä harmoniset virrat (kolmannen kerrannaiset) summataan nollajohtimeen ja kykenevät ylikuormittamaan sitä huolimatta, että virrankulutus kussakin vaiheessa ei ylitä sallittua.

Ongelma on erityisen tärkeä toimistorakennuksissa, joissa monet erilaiset toimistolaitteet sijaitsevat pienessä tilassa. Jos kaikilla sisäänrakennetuilla kytkentävirtalähteillä olisi tehonkorjauspiirejä, tämä ratkaisisi ongelman.

kolmio

"Kolmio" -mallin mukainen yhteys edellyttää generaattorin puolelta ensimmäisen vaihejohtimen lopun yhdistämistä toisen vaihejohtimen alkuun, toisen vaihejohtimen lopun kanssa kolmannen vaihejohtimen alkuun, kolmannen vaihejohtimen lopun kanssa ensimmäisen vaihejohtimen alkuun - osoittautuu suljettu kuva - kolmio.

Lineaariset ja vaihejännitteet ja virtaukset, joilla on symmetrinen kuorma, suhteessa "kolmioon" korreloivat seuraavasti:

Kolmivaiheisen piirin teho, kun se on kytketty kolmiolla, symmetrisen kuormituksen olosuhteissa määritetään seuraavasti:

Seuraavassa taulukossa esitetään vaihe- ja johtojännitestandardit eri maissa:

Kolmivaiheisen verkon eri vaiheiden johtimet sekä neutraalit ja suojajohtimet on perinteisesti merkitty omilla väreillä.

Tämä tehdään sähköiskun estämiseksi ja verkon ylläpidon mukavuuden varmistamiseksi, niiden asentamisen ja korjaamisen helpottamiseksi sekä laitteiden vaiheittamisen yhdenmukaistamiseksi: vaihejärjestys on joskus erittäin tärkeä, esimerkiksi induktiomoottorin pyörimissuunnan määrittämiseksi, ohjatun kolmivaiheisen tasasuuntaajan toimintatavan määrittelemiseksi. jne. Eri maissa värimerkintä on erilainen, joissakin se on sama.

Katso: Langanvärikoodaus