Sistem bekalan kuasa tiga fasa

Salah satu pilihan untuk sistem bekalan kuasa berbilang adalah sistem AC tiga fasa. Ia mengendalikan tiga EMFs harmonik frekuensi yang sama, yang dihasilkan oleh satu sumber voltan biasa. Data EMF dipindahkan relatif kepada satu sama lain dalam masa (dalam fasa) oleh sudut fasa yang sama dengan 120 darjah atau 2 * pi / 3 radian.

Pencipta pertama sistem tiga fasa enam wayar itu ialah Nikola TeslaWalau bagaimanapun, sumbangan yang signifikan terhadap pembangunannya dibuat oleh ahli fizik dan pencipta Rusia, Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky, yang mencadangkan hanya menggunakan tiga atau empat wayar, yang memberikan kelebihan yang ketara dan jelas ditunjukkan dalam eksperimen dengan motor induksi.

Dalam sistem AC tiga fasa, setiap EMF sinusoidal berada dalam fasa tersendiri, mengambil bahagian dalam proses berkala secara berterusan untuk menghidupkan rangkaian, oleh itu data EMF kadang-kadang dirujuk sebagai "fasa", seperti juga konduktor yang menghantar data EMF: fasa pertama, fasa kedua, fasa ketiga. Fasa-Fasa ini beralih relatif kepada satu sama lain sebanyak 120 darjah, dan konduktor yang sama biasanya dilambangkan oleh huruf Latin L1, L2, L3 atau A, B, C.

Sistem sedemikian adalah sangat menjimatkan apabila ia menyalurkan tenaga elektrik melalui dawai ke arah jarak jauh. Transformer tiga fasa kurang intensif bahan.

Kabel kuasa memerlukan kurang konduktif logam (tembaga biasanya digunakan), kerana arus dalam konduktor fasa, berbanding dengan konduktor fasa tunggal, mempunyai nilai yang lebih rendah jika dibandingkan dengan litar fasa tunggal kuasa yang sama yang dihantar.

Sistem tiga fasa adalah sangat seimbang, dan menghasilkan beban mekanikal seragam pada pemasangan menjana kuasa (penjana loji kuasa), dengan itu memanjangkan hayat perkhidmatannya.

Dengan bantuan arus tiga fasa melalui lilitan pengguna elektrik - pelbagai pemasangan dan motor, mudah untuk mendapatkan medan magnet berputar berputar yang diperlukan untuk operasi motor dan peralatan elektrik lain.

Motor AC tiga fasa segerak dan tidak segerak mempunyai peranti mudah, dan lebih ekonomik daripada fasa tunggal dan dua fasa, dan lebih banyak lagi - motor DC klasik.

Dengan rangkaian tiga fasa dalam satu pemasangan, anda boleh mendapatkan dua voltan operasi sekaligus - linear dan fasa, yang membolehkan anda mempunyai dua tahap kuasa bergantung kepada skim sambungan penggulungan - "segitiga" (versi bahasa Inggeris adalah "delta") atau "bintang".

Bagi bekalan kuasa sistem pencahayaan, dengan menyambungkan tiga kumpulan lampu - setiap satu ke fasa rangkaian yang berbeza - anda boleh mengurangkan kelipan dan menghilangkan kesan stroboskopik yang berbahaya.

Kelebihan ini hanya menentukan penggunaan secara meluas sistem bekalan kuasa tiga fasa dalam industri tenaga elektrik global yang besar hari ini.

Bintang

Sambungan mengikut skema "bintang" melibatkan sambungan hujung fasa penjana kepada satu titik "neutral" biasa (neutral - N), serta hujung output fasa pengguna.

Wayar yang menghubungkan fasa pengguna dengan fasa yang sepadan dengan penjana dipanggil wayar linear dalam rangkaian tiga fasa. Dan wayar yang menghubungkan neutral penjana dan pengguna antara satu sama lain adalah dawai neutral (bertanda "N").

Dengan kehadiran neutral, rangkaian tiga fasa ternyata menjadi empat dawai, dan jika tiada neutral - tiga dawai. Di bawah syarat-syarat apabila rintangan dalam tiga fasa pengguna bersamaan antara satu sama lain, iaitu Za = Zb = Zc, beban akan menjadi simetri. Ini adalah cara operasi yang ideal untuk rangkaian tiga fasa.

Sekiranya terdapat voltan fasa neutral dipanggil voltan di antara sebarang wayar fasa dan wayar neutral. Dan tegasan antara dua wayar fasa dipanggil tegangan linear.

Jika rangkaian mempunyai sambungan bintang, maka di bawah beban simetri hubungan antara fasa dan arus lurus dan tegasan boleh dihuraikan oleh hubungan berikut:

Ia dapat dilihat bahawa tegasan linear berpindah relatif kepada voltan fasa yang sepadan dengan sudut 30 darjah (pi / 6 radian):

Kuasa di sambungan "bintang" dalam keadaan beban simetri, dengan mengambil kira voltan fasa yang diketahui, boleh ditentukan oleh formula:

Kepentingan ketidakseimbangan neutral dan fasa

Walaupun dengan beban yang benar-benar simetris, bekalan kuasa kepada pengguna adalah mungkin melalui tiga wayar yang mempunyai tegasan linear walaupun tanpa neutral, namun, jika beban pada fasa tidak begitu simetris, neutral selalu diperlukan.

Jika, dengan beban asimetrik, dawai neutral memecahkan, atau peningkatan rintangannya atas sebab tertentu, "ketidakseimbangan fasa" berlaku, dan kemudian beban pada tiga fasa boleh berada di bawah tegangan yang berbeza - dari sifar hingga linier - bergantung kepada pengagihan rintangan beban fasa pada waktu rehat neutral.

Tetapi beban direka bentuk secara tegas untuk tegasan fasa, yang bermaksud bahawa sesuatu boleh gagal. Ketidakseimbangan fasa amat berbahaya untuk peralatan rumah tangga dan elektronik, kerana kerana ini, bukan sahaja beberapa peranti boleh dibakar, tetapi juga kebakaran boleh berlaku.

Masalah harmonik berganda dari ketiga

Selalunya, peralatan rumah tangga dan lain-lain dilengkapi pada hari ini dengan bekalan kuasa beralih, dan tanpa litar pembetulan faktor kuasa bersepadu. Ini bermakna bahawa momen penggunaan terhad oleh puncak semasa nipis nipis berhampiran bahagian atas sinusoid utama, apabila kapasitor penapis output dipasang selepas penerus cepat dan cepat dicaj semula.

Apabila terdapat banyak pengguna seperti yang disambungkan ke rangkaian, arus tinggi harmonik ketiga frekuensi utama voltan bekalan berlaku. Arus harmonik ini (gandaan ketiga) diselaraskan dalam konduktor neutral dan mampu membebankannya, walaupun penggunaan kuasa pada setiap fasa tidak melebihi yang dibenarkan.

Masalahnya amat relevan di bangunan pejabat, di mana banyak peralatan pejabat yang berlainan terletak di ruang kecil. Sekiranya semua pembekal kuasa terbina dalam mempunyai litar pembetulan faktor kuasa, ini akan menyelesaikan masalah.

Segi tiga

Sambungan mengikut skema "segitiga" mengandaikan dari sisi penjana sambungan pada akhir konduktor fasa pertama dengan permulaan konduktor fasa kedua, penghujung konduktor fasa kedua dengan permulaan konduktor fasa ketiga, penghujung konduktor fasa ketiga dengan permulaan konduktor fasa pertama - ternyata angka tertutup - segitiga.

Tegasan linear dan fasa dan arus dengan beban simetri, berkenaan dengan "segitiga" sambungan, dikaitkan seperti berikut:

Kuasa dalam litar tiga fasa apabila disambungkan dengan segitiga, di bawah keadaan beban simetri, ditentukan seperti berikut:

Jadual di bawah menunjukkan piawaian voltan fasa dan garis bagi pelbagai negara:

Konduktor pelbagai fasa rangkaian tiga fasa, serta konduktor neutral dan pelindung, secara tradisional ditandai dengan warna mereka sendiri.

Ini dilakukan untuk mencegah kejutan elektrik dan memastikan kemudahan penyelenggaraan rangkaian, untuk memudahkan pemasangan dan pembaikan mereka, dan juga untuk menyeragamkan perlaksanaan peralatan: urutan fasa kadang-kadang sangat penting, sebagai contoh, untuk menetapkan arah putaran motor induksi, mod operasi penerus tiga fasa terkawal dsb. Di negara-negara yang berbeza, warna menandakan adalah berbeza, dalam sesetengahnya adalah sama.

Lihat: Pengkodan warna wayar