Sistem de alimentare cu trei faze

Una dintre opțiunile pentru un sistem de alimentare cu energie multifazică este un sistem trifazat de curent alternativ. Acesta funcționează trei EMF-uri armonice cu aceeași frecvență, create de o sursă comună de tensiune. Datele EMF sunt deplasate unele față de altele în timp (în fază) cu același unghi de fază egal cu 120 grade sau 2 * pi / 3 radian.

Primul inventator al sistemului trifazat cu șase fire a fost Nikola TeslaCu toate acestea, o contribuție semnificativă la dezvoltarea acesteia a avut fizicianul și inventatorul rus Mikhail Osipovici Dolivo-Dobrovolsky, care a propus utilizarea a doar trei sau patru fire, ceea ce a dat avantaje semnificative și a fost clar demonstrat în experimentele cu motoare cu inducție.

Într-un sistem alternativ trifazat, fiecare EMF sinusoidal se află în faza proprie, participând la un proces continuu de electrificare a rețelei, de aceea datele EMF sunt uneori denumite „faze”, la fel ca și conductorii care transmit datele EMF: prima fază, a doua fază, a treia fază. Fazele sunt schimbate unele de altele cu 120 de grade, iar conductoarele corespunzătoare sunt de obicei notate cu literele latine L1, L2, L3 sau A, B, C.

Un astfel de sistem este foarte economic când vine vorba de transmiterea energiei electrice prin sârmă pe distanțe lungi. Transformatoarele trifazice sunt mai puțin materiale.

Cablurile de alimentare necesită metal mai puțin conductiv (de obicei este folosit cupru), deoarece curenții în conductoarele de fază, în comparație cu conductoarele monofazate, au valori eficiente mai mici în comparație cu circuitele monofazate cu putere transmisă similară.

Sistemul trifazic este foarte echilibrat și exercită o sarcină mecanică uniformă asupra instalației de producere a energiei electrice (generatorul centralei electrice), prelungindu-și astfel durata de funcționare.

Cu ajutorul unor curenți trifazici trecuți prin înfășurările consumatorilor de energie electrică - diverse instalații și motoare, este ușor să obțineți un câmp magnetic rotativ, necesar pentru funcționarea motoarelor și a altor aparate electrice.

Motoarele AC cu trei faze sincrone și asincrone au un dispozitiv simplu și sunt mult mai economice decât motoarele monofazate și cu două faze și chiar mai mult - motoarele cu curent continuu.

Cu o rețea trifazată într-o singură instalație, puteți obține două tensiuni de funcționare simultan - liniare și faze, ceea ce vă permite să aveți două niveluri de putere în funcție de schema de conectare a înfășurării - un „triunghi” (versiunea engleză este „delta”) sau „stea”.

În ceea ce privește alimentarea cu energie a sistemelor de iluminat, prin conectarea a trei grupuri de lămpi - fiecare la diferite faze ale rețelei - puteți reduce semnificativ pâlpâirea și scăpa de efectul stroboscopic dăunător.

Aceste avantaje determină doar utilizarea pe scară largă a unui sistem trifazat de alimentare în marea industrie electrică electrică globală de astăzi.

stea

Conexiunea conform schemei „stele” presupune conectarea capetelor înfășurărilor de fază ale generatorului la un punct comun „neutru” (neutru - N), precum și capetele ieșirilor de fază ale consumatorului.

Firurile care leagă fazele consumatorului cu fazele corespunzătoare ale generatorului se numesc fire liniare într-o rețea trifazată. Iar firul care leagă neutrele generatorului și consumatorului unul cu celălalt este un fir neutru (marcat „N”).

În prezența neutrului, o rețea trifazată se dovedește a fi cu patru fire și, dacă nu există neutru - cu trei fire. În condiții în care rezistențele din cele trei faze ale consumatorului sunt egale între ele, adică cu condiția ca Za = Zb = Zc, sarcina să fie simetrică. Acesta este un mod ideal de funcționare pentru o rețea trifazată.

Dacă există un neutru, tensiunea de fază se numește tensiune între orice fir de fază și un fir neutru. Iar tensiunile dintre orice fire cu două faze se numesc tensiuni liniare.

În cazul în care rețeaua are o conexiune stea, atunci în sec sarcină simetrică relația dintre curenți și tensiuni liniare și tensiuni poate fi descrisă prin următoarele relații:

Se poate observa că tensiunile liniare sunt deplasate în raport cu tensiunile de fază corespunzătoare cu un unghi de 30 de grade (pi / 6 radian):

Puterea la conectarea „stelei” în condițiile unei sarcini simetrice, ținând cont de tensiunile de fază cunoscute, poate fi determinată de formula:

Cu privire la importanța dezechilibrului neutru și a fazelor

Deși cu o sarcină absolut simetrică, alimentarea consumatorilor este posibilă prin trei fire cu tensiuni liniare chiar și în absența neutrului, cu toate acestea, în cazul în care încărcările pe faze nu sunt strict simetrice, neutrul este întotdeauna necesar.

Dacă, cu o sarcină asimetrică, firul neutru se rupe sau rezistența acestuia crește dintr-un anumit motiv, apare un „dezechilibru de fază”, iar sarcinile de pe cele trei faze pot fi sub tensiuni diferite - de la zero la liniare - în funcție de distribuția rezistențelor de sarcină. faze în momentul pauzei neutre.

Însă încărcările sunt proiectate nominal pentru tensiuni de fază, ceea ce înseamnă că ceva poate eșua. Dezechilibrul de fază este deosebit de periculos pentru aparatele electrocasnice și electronice, deoarece din această cauză, nu doar un dispozitiv poate arde, ci și un incendiu.

Problema armonicii multiple a treia

Cel mai adesea, aparatele de uz casnic și alte aparate sunt echipate astăzi cu surse de comutare și fără un circuit integrat de corecție a factorului de putere. Acest lucru înseamnă că momentele de consum sunt limitate de vârfuri subțiri de curent pulsat, în apropierea vârfului sinusoidului de rețea, atunci când condensatorul filtrului de ieșire instalat după redresor este reîncărcat rapid și rapid.

Când există mulți astfel de consumatori conectați la rețea, apare un curent ridicat al celei de-a treia armonice a frecvenței principale a tensiunii de alimentare. Acești curenți armonici (multipli din cel de-al treilea) sunt însumiți în conductorul neutru și sunt capabili să-l încarcă, în ciuda faptului că consumul de energie în fiecare fază nu îl depășește pe cel admis.

Problema este deosebit de relevantă în clădirile de birouri, unde multe echipamente de birouri diferite sunt amplasate într-un spațiu mic. Dacă toate sursele de comutare încorporate ar avea circuite de corecție a factorului de putere, acest lucru ar rezolva problema.

triunghi

Conexiunea conform schemei „triunghiului” presupune din partea generatorului conexiunea capătului conductorului de fază cu începutul celui de-al doilea conductor de fază, sfârșitul celui de-al doilea conductor de fază cu începutul conductorului de fază a treia, sfârșitul celui de-al treilea conductor de fază cu începutul conductorului de fază - se dovedește o figură închisă - un triunghi.

Tensiunile și curenții liniari și de fază cu o sarcină simetrică, în ceea ce privește "triunghiul" de conexiune, sunt corelate după cum urmează:

Puterea într-un circuit trifazat atunci când este conectată de un triunghi, în condiții de încărcare simetrică, este determinată după cum urmează:

Tabelul de mai jos prezintă standardele de tensiune de fază și linie pentru diferite țări:

Conductoarele din diferite faze ale unei rețele trifazate, precum și conductoarele neutre și de protecție, sunt marcate în mod tradițional cu propriile culori.

Acest lucru se realizează pentru a preveni șocurile electrice și pentru a asigura comoditatea întreținerii rețelei, pentru a facilita instalarea și repararea acestora, precum și pentru standardizarea fazei echipamentului: secvența de fază este uneori foarte importantă, de exemplu, pentru a specifica direcția de rotație a unui motor de inducție, modul de funcționare a unui redresor trifazat controlat etc. În țări diferite, marcajul de culoare este diferit, în unele este același.

A se vedea: Codarea culorilor firelor