Трофазни систем напајања

Једна од опција за вишефазни систем напајања је трофазни АЦ систем. Има три хармоничне ЕМФ-ове исте фреквенције, створене од једног заједничког извора напона. Подаци ЕМФ-а померају се релативно један према другом у времену (у фази) за исти фазни угао једнак 120 степени или 2 * пи / 3 радијана.

Први изумитељ трофазног система са шест жица Никола ТеслаМеђутим, значајан допринос његовом развоју дао је руски физичар-проналазач Михаил Осипович Доливо-Доброволски, који је предложио коришћење само три или четири жице, што је дало значајне предности, и што се јасно показало у експериментима са асинхроним електромоторима.

У трофазном АЦ систему сваки синусоидни ЕМФ је у својој фази, који учествује у континуираном периодичном процесу електрификације мреже, па се ЕМФ подаци понекад називају и једноставно „фазе“, као што су проводници који преносе податке ЕМФ-а: прва фаза, друга фаза, трећа фаза. Фазе су померене једна према другој за 120 степени, а одговарајући проводници обично се означавају латиничним словима Л1, Л2, Л3 или А, Б, Ц.

Такав систем је веома економичан када је у питању пренос електричне енергије жицом на велике удаљености. Трофазни трансформатори су мање интензивни.

Напајање кабловима захтева мање проводљив метал (обично се користи бакар), јер струје у фазним проводницима, у поређењу са једнофазним, имају ниже ефективне вредности у поређењу са једнофазним круговима сличне пренесене снаге.

Трофазни систем је веома уравнотежен и подједнако механички оптерећује инсталацију за производњу енергије (генератор електране) и продужава свој радни век.

Помоћу трофазних струја које пролазе кроз намотаје потрошача електричне енергије - разних инсталација и мотора, лако је добити ротирајуће вртложно магнетно поље неопходно за рад мотора и других електричних уређаја.

Синхрони и асинхрони трофазни мотор наизменичне струје имају једноставан уређај, а много су економичнији од једнофазних и двофазних, а још више - класичних ДЦ мотора.

Са трофазном мрежом у једној инсталацији, можете добити два радна напона одједном - линеарни и фазни, што вам омогућава да имате два нивоа снаге у зависности од шеме везе намотаја - „троугао“ (енглеска верзија „делта“) или „звезда“.

Што се тиче напајања светлосних система, повезивањем три групе сијалица - свака у различите фазе мреже - можете значајно смањити треперење и ослободити се штетног стробоскопског ефекта.

Ове предности управо одређују широку употребу трофазног система напајања у данашњој великој глобалној индустрији електричне енергије.

Звезда

Веза према схеми "звезда" укључује спајање крајева фазних намотаја генератора на једну заједничку "неутралну" тачку (неутрална - Н), као и крајеве фазних излаза потрошача.

Жице које повезују фазе потрошача са одговарајућим фазама генератора називају се линеарним жицама у трофазној мрежи. А жица која повезује неутралне јединице генератора и потрошача међусобно је неутрална жица (означена са "Н").

У присуству неутралне, трофазна мрежа испада да је четворожична, а ако не постоји - трожилна. У условима када су отпори у три фазе потрошача једнаки једни другима, то јест под условом да је За = Зб = Зц, оптерећење ће бити симетрично. Ово је идеалан начин рада за трофазну мрежу.

Ако постоји неутралан, фазни напон назива се напон између било које фазне жице и неутралне жице. А напони између било које две фазне жице називају се линеарни напони.

Ако мрежа има звездасту везу, тада испод симетрично оптерећење однос фазне и линеарне струје и напона може се описати следећим односима:

Може се видети да се линеарни напони померају у односу на одговарајуће фазне напоне под углом од 30 степени (пи / 6 радиана):

Снага на прикључењу „звезде“ у симетричном оптерећењу, узимајући у обзир познате фазне напоне, може се одредити формулом:

О важности неравнотеже и неутралности фаза

Иако је са апсолутно симетричним оптерећењем напајање потрошача могуће кроз три жице линеарних напона чак и у одсуству неутралног, међутим, ако оптерећења на фазама нису строго симетрична, увек је потребно неутрално напајање.

Ако се са асиметричним оптерећењем неутрална жица разбије, или се њен отпор из неког разлога повећа, долази до „фазне неравнотеже“, а оптерећења на три фазе могу бити под различитим напонима - од нуле до линеарне - у зависности од распореда отпора оптерећења фазе у тренутку неутралног прекида.

Али оптерећења су номинално дизајнирана строго за фазне напоне, што значи да нешто може пропасти. Неравнотежа фаза је посебно опасна за кућанске уређаје и електронику, јер због тога не само неки уређаји могу изгорети, већ и пожар.

Проблем хармоника вишеструких трећих

Најчешће су кућански и други уређаји данас опремљени са комутационим напајањем и без интегрисаног круга за корекцију фактора снаге. То значи да су моменти потрошње ограничени врховима танких пулсирајућих струја близу врха синусоида мреже, када се кондензатор излазног филтра инсталиран након исправљача брзо и брзо напуни.

Када на мрежу има пуно таквих потрошача, долази до велике струје треће хармонике главне фреквенције напона напајања. Ове хармоничне струје (вишеструке треће) збрајају се у неутралном проводнику и могу га преоптеретити, упркос чињеници да потрошња енергије у свакој фази не прелази дозвољену.

Проблем је посебно актуелан у канцеларијским зградама, где се на малом простору налази много различитих канцеларијске опреме. Ако би сви уграђени извори напајања имали склопове корекције фактора снаге, то би ријешило проблем.

Троугао

Спајање према шеми „троугла“ подразумева повезивање краја првог фазног проводника са почетком другог фазног водича, краја другог фазног проводника са почетком проводника треће фазе, краја проводника треће фазе са почетком првог фазног проводника - затворена фигура - троугла.

Линеарни и фазни напони и струје са симетричним оптерећењем у односу на прикључни "троугао" корелирају се на следећи начин:

Снага у трофазном кругу када је повезана троуглом, у условима симетричног оптерећења, одређује се на следећи начин:

Табела испод приказује фазне и линијске стандарде напона за различите земље:

Проводници различитих фаза трофазне мреже, као и неутрални и заштитни проводници, традиционално су обележени властитим бојама.

То се ради у циљу спречавања струјног удара и обезбедивања погодности одржавања мреже, олакшавања њихове инсталације и поправке, као и стандардизације фазирања опреме: фазни низ је понекад врло важан, на пример, за одређивање смера ротације индукционог мотора, режим рада контролисаног трофазног исправљача итд. У различитим земљама обележавање боја је различито, у неким је исто.

Погледајте: Жице кодирања у боји