Trefas strömförsörjningssystem

Ett av alternativen för ett flerfasströmförsörjningssystem är ett trefas AC-system. Den har tre harmoniska EMF: er med samma frekvens, skapade av en gemensam spänningskälla. EMF-data förskjuts relativt varandra i tid (i fas) med samma fasvinkel lika med 120 grader eller 2 * pi / 3 radianer.

Den första uppfinnaren av ett sex-ledars trefas-system var Nikola TeslaMen ett betydande bidrag till dess utveckling gjordes av den ryska fysikern och uppfinnaren Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky, som föreslog att använda endast tre eller fyra ledningar, vilket gav betydande fördelar och tydligt visades i experiment med induktionsmotorer.

I ett trefas AC-system är varje sinusformad EMF i sin egen fas, och deltar i en kontinuerlig periodisk elektrifieringsprocess av nätet, därför hänvisas EMF-data ibland bara till "faser", liksom ledarna som överför EMF-data: första fas, andra fas, tredje fas. Faserna förskjuts i förhållande till varandra med 120 grader, och motsvarande ledare betecknas vanligtvis med de latinska bokstäverna L1, L2, L3 eller A, B, C.

Ett sådant system är mycket ekonomiskt när det gäller överföring av elektrisk energi via tråd över långa avstånd. Tre-fastransformatorer är mindre materialintensiva.

Strömkablar kräver mindre ledande metall (koppar används vanligtvis), eftersom strömmar i fasledare, jämfört med enfasiga kablar, har lägre effektiva värden jämfört med enfaskretsar med liknande överförd effekt.

Trefassystemet är mycket balanserat och utövar en enhetlig mekanisk belastning på den kraftgenererande installationen (kraftverkets generator) och förlänger därmed dess livslängd.

Med hjälp av trefasströmmar som passerar genom elektriska konsumenters lindningar - olika installationer och motorer, är det lätt att få ett roterande virvlande magnetfält som är nödvändigt för drift av motorer och andra elektriska apparater.

Synkrona och asynkrona trefas AC-motorer har en enkel enhet och är mycket mer ekonomiska än enfas- och tvåfasiga motorer, och ännu mer - klassiska likströmsmotorer.

Med ett trefas nätverk i en installation kan du få två driftspänningar på en gång - linjär och fas, vilket gör att du kan ha två effektnivåer beroende på lindningsanslutningsschemat - en "triangel" (den engelska versionen är "delta") eller "stjärna".

När det gäller strömförsörjningen till belysningssystem, genom att ansluta tre grupper av lampor - var och en till olika faser i nätverket - kan du minska flimmer och bli av med den skadliga stroboskopiska effekten.

Dessa fördelar bestämmer bara den utbredda användningen av ett trefasströmförsörjningssystem i dagens stora globala elkraftsindustri.

stjärna

Anslutningen enligt "stjärna" -schemat innefattar anslutningen av ändarna på faslindningarna på generatorn till en gemensam "neutral" punkt (neutral - N), såväl som ändarna på fasutgångarna för konsumenten.

Ledningarna som förbinder konsumentens faser med motsvarande faser i generatorn kallas linjära ledningar i ett trefasnät. Och tråden som kopplar neutralerna i generatorn och konsumenten med varandra är en neutral tråd (märkt "N").

I närvaro av neutralt visar sig ett trefasnät vara fyra trådar, och om det inte finns någon neutral - tretrådad. Under förhållanden när motstånden i konsumentens tre faser är lika med varandra, det vill säga förutsatt att Za = Zb = Zc, kommer belastningen att vara symmetrisk. Detta är ett idealiskt driftsätt för ett trefas nätverk.

Om det finns en neutral, kallas fasspänning spänning mellan någon fastråd och en neutral tråd. Och spänningarna mellan tvåfasstrådar kallas linjära spänningar.

Om nätverket har en stjärnanslutning, sedan under symmetrisk belastning förhållandet mellan fas och linjära strömmar och spänningar kan beskrivas med följande förhållanden:

Det kan ses att de linjära spänningarna förskjuts relativt de motsvarande fasspänningarna med en vinkel på 30 grader (pi / 6 radian):

Kraften vid anslutningen av "stjärnan" i en symmetrisk belastning, med hänsyn till den kända fasspänningen, kan bestämmas med formeln:

Om vikten av neutral och fasobalans

Även om det är en absolut symmetrisk belastning, är strömförsörjning till konsumenter möjlig genom tre ledningar med linjära spänningar även i frånvaro av neutral, men om belastningarna på faserna inte är strikt symmetriska krävs alltid neutral.

Om den neutrala tråden med en asymmetrisk belastning bryts, eller dess motstånd av någon anledning ökar, uppstår en "fasobalans", och då kan belastningarna i de tre faserna vara under olika spänningar - från noll till linjär - beroende på fördelningen av lastmotståndet faser vid neutralt avbrott.

Men lasterna är nominellt utformade strikt för fasspänningar, vilket innebär att något kan misslyckas. Fasobalansen är särskilt farlig för hushållsapparater och elektronik, därför att inte bara en del enheter kan brinna ut, utan också en brand kan inträffa.

Problemet med harmoniska multipel av det tredje

Oftast är hushållsapparater och andra apparater utrustade i dag med växelströmförsörjning och utan en integrerad effektfaktorkorrigeringskrets. Detta innebär att konsumtionsmomenten begränsas av tunna pulserade strömtoppar nära toppen av sinusoidens nät, när utgångsfilterkondensatorn installerad efter likriktaren snabbt och snabbt laddas.

När det finns många sådana konsumenter som är anslutna till nätverket, inträffar en hög ström av den tredje harmoniken för matningsspänningens huvudfrekvens. Dessa harmoniska strömmar (multipler av den tredje) summeras i den neutrala ledaren och kan överbelasta den, trots att energiförbrukningen i varje fas inte överskrider den tillåtna.

Problemet är särskilt relevant i kontorsbyggnader, där många olika kontorsutrustningar finns i ett litet utrymme. Om alla inbyggda växelströmförsörjningar hade effektfaktorkorrigeringskretsar skulle detta lösa problemet.

triangel

Anslutningen enligt "triangeln" -schemat antar från generatorsidan anslutningen till slutet av den första fasledaren med början av den andra fasledaren, slutet på den andra fasledaren med början av den tredje fasledaren, slutet på den tredje fasledaren med början på den första fasledaren - det visar sig en stängd figur - en triangel.

Linjära och fasspänningar och strömmar med en symmetrisk belastning, med avseende på anslutningen "triangel", är korrelerade enligt följande:

Effekten i en trefas krets när den är ansluten med en triangel, under symmetriska belastningsförhållanden, bestäms enligt följande:

Tabellen nedan visar fas- och ledningsspänningsstandarder för olika länder:

Ledare i olika faser i ett trefasnät, liksom neutrala och skyddande ledare, är traditionellt märkta med sina egna färger.

Detta görs för att förhindra elektrisk chock och säkerställa bekvämligheten med nätverksunderhåll, för att underlätta installation och reparation av dem, såväl som för att standardisera fasningen av utrustningen: fasföljden är ibland mycket viktig, till exempel för att ställa in rotationsriktningen för en induktionsmotor, driftsättet för en kontrollerad trefaslikriktare etc. I olika länder är färgmarkeringen annorlunda, i vissa är den densamma.

se: Trådfärgkodning