Trifazė kintamoji srovė

Šiais laikais tai yra labiausiai paplitusi trifazė kintamosios srovės sistema visame pasaulyje.

Trifaze elektros grandine vadinama sistema, susidedanti iš trijų grandinių, kuriose veikia kintamos srovės, to paties dažnio EMF, viena su kita 1/3 periodo nefazinės (φ=2π/3). Kiekviena atskira tokios sistemos grandinė trumpai vadinama jos faze, o trijų fazių poslinkių kintamų srovių sistema tokiose grandinėse vadinama tiesiog trifaze.

Beveik visi mūsų elektrinėse įrengti generatoriai yra trifaziai srovės generatoriai... Iš esmės kiekvienas toks generatorius yra jungtis vienoje elektros mašinoje iš trijų generatorių, suprojektuotų taip, kad juose indukuojama EMF pasislinko vienas kito atžvilgiu trečdaliu laikotarpio, kaip parodyta fig. 1.

Ryžiai. 1. Trifazio srovės generatoriaus armatūros apvijose indukuoto EML priklausomybės nuo laiko grafikai

Kaip toks generatorius yra įdiegtas, lengva suprasti iš grandinės fig. 2.

Ryžiai. 2. Trys poros nepriklausomų laidų, sujungtų su trimis trifazio srovės generatoriaus inkarais, maitina apšvietimo tinklą

Ant elektrinės mašinos statoriaus yra trys nepriklausomos armatūros, išstumtos 1/3 apskritimo (120O). Elektros mašinos centre, parodytoje formoje esančioje diagramoje, sukasi induktorius, bendras visoms inkarams nuolatinis magnetas.

Kiekvienoje ritėje sukeliamas kintamasis EML tuo pačiu dažniu, bet laikai, kai šie emf praeina per nulį (arba per maksimumą) kiekvienoje ritėje, bus pasislinkę 1/3 periodo vienas kito atžvilgiu, nes induktorius praeina per kiekvieną ritę 1/3 periodo vėliau. nuo ankstesnio.

Kiekviena trifazio generatoriaus apvija yra nepriklausomas srovės generatorius ir elektros energijos šaltinis. Prijungdami laidus prie kiekvieno galų, kaip parodyta pav. 2, gautume tris nepriklausomas grandines, kurių kiekviena galėtų maitinti, pavyzdžiui, tam tikrus elektros imtuvus elektros lempos.

Šiuo atveju perduoti visą sugeriamą energiją elektros imtuvai, reikės šešių laidų. Tačiau galima sujungti trifazio srovės generatoriaus apvijas taip, kad jos valdytų keturis ar net tris laidus, tai yra žymiai sutaupytų laidų.

Pirmasis iš šių būdų vadinamas žvaigždžių jungtimi (3 pav.).

Ryžiai. 3. Keturių laidų laidų sistema jungiant trifazį generatorių su žvaigždute. Apkrovos (I, II, III elektros lempų grupės) tiekiamos fazinėmis įtampomis.

Ričių 1, 2, 3 gnybtus vadinsime atitinkamų fazių pradžia, o gnybtus 1′, 2′, 3′ – galais.

Žvaigždžių jungtis tokia, kad visų apvijų galus sujungiame į vieną generatoriaus tašką, kuris vadinamas nuliniu tašku arba neutraliu, o generatorių prie elektros imtuvų sujungiame keturiais laidais: trimis vadinamaisiais linijiniais. laidai, einantys iš 1, 2, 3 apvijų pradžios ir nulinis arba nulinis laidas, einantis iš generatoriaus nulinio taško. Ši laidų sistema vadinama keturių laidų.

Įtampos tarp nulinio taško ir kiekvienos fazės pradžios vadinamos fazinėmis įtampomis, o įtampos tarp apvijų pradžios, tai yra 1 ir 2, 2 ir 3, 3 ir 1 taškų, vadinamos linijine... Fazė įtampos paprastai reiškia U1, U2, U3 arba bendra forma Uf, o linijos įtampa - U12, U23, U31 arba bendrai Ul.

Tarp amplitudių arba vidutinių verčių fazės ir linijos įtampa sujungiant generatoriaus apvijas su žvaigždute, yra santykis Ul = √3Uf ≈ 1,73Ue

Taigi, pavyzdžiui, jei generatoriaus fazinė įtampa yra Uf = 220 V, tada jungiant generatoriaus apvijas žvaigždute, linijos įtampa Ul - 380 V.

Esant vienodai trijų generatoriaus fazių apkrovai, tai yra esant maždaug vienodoms kiekvienoje iš jų srovėms, srovė nuliniame laide yra lygi nuliui... Todėl tokiu atveju galite nuimti nulinį laidą ir pereiti prie dar ekonomiškesnės trijų laidų sistemos. Šiuo atveju visos apkrovos yra sujungtos tarp atitinkamų linijų laidų porų.

Esant nesubalansuotai apkrovai, srovė nuliniame laidininke nėra lygi nuliui, bet paprastai ji yra mažesnė už srovę linijos laiduose. Todėl nulinis laidas gali būti plonesnis nei linijos laidas.

Eksploatuodami trifazę kintamąją srovę, jie siekia, kad skirtingų fazių apkrova būtų kuo lygi.Štai kodėl, pavyzdžiui, organizuojant didelio namo su keturių laidų apšvietimo tinklą, į kiekvieną butą įvedamas nulinis laidas ir vienas iš linijinių taip, kad vidutiniškai kiekviena fazė būtų maždaug vienoda. apkrova.

Kitas generatoriaus apvijų prijungimo būdas, kuris taip pat leidžia prijungti trijų laidų laidus, yra trikampio jungtis, parodyta fig. 4.

Ryžiai. 4. Trifazio generatoriaus apvijų su trikampiu pajungimo schema

Čia kiekvienos ritės galas yra sujungtas su kitos pradžia, todėl jie sudaro uždarą trikampį, o linijos laidai yra sujungti su šio trikampio viršūnėmis - 1, 2 ir 3 taškais. generatoriaus linijos įtampa lygi jo fazinei įtampai: Ul = Ue.

Todėl perjungus generatoriaus apvijas iš žvaigždės į trikampį, tinklo įtampa sumažėja √3 ≈ 1,73 karto... Trikampio jungtis taip pat leistina tik esant tokiai pačiai arba beveik tokiai pat fazinei apkrovai. Priešingu atveju srovė uždaroje apvijų kilpoje bus per stipri, o tai pavojinga generatoriui.

Naudojant trifazę srovę, atskiri imtuvai (apkrovos), maitinami atskiromis laidų poromis, taip pat gali būti sujungti arba žvaigždute, tai yra taip, kad vienas jų galas būtų prijungtas prie bendro taško, o kiti trys laisvieji galai prijungtas prie tinklo linijinių laidų arba trikampiu, tai yra, kad visos apkrovos būtų sujungtos nuosekliai ir sudarytų bendrą grandinę, į kurių taškus 1, 2, 3 yra prijungti tinklo linijiniai laidai.

Fig. 5 parodytas apkrovų sujungimas žvaigždute su trijų laidų laidų sistema, o fig.6 — su keturių laidų laidų sistema (šiuo atveju bendras visų apkrovų taškas yra prijungtas prie nulinio laido).

Fig. 7 parodyta trijų laidų laidų sistemos trikampio apkrovos prijungimo schema.

Ryžiai. 5. Apkrovų sujungimas žvaigždute su trijų laidų laidų sistema

Ryžiai. 6. Žvaigždė apkrovų sujungimas su keturių laidų laidų sistema

Ryžiai. 7. Trilaidė apkrovų sujungimas su trijų laidų laidų sistema

Praktikoje svarbu atsižvelgti į šiuos dalykus. Kai apkrovos prijungtos trikampiu, kiekviena apkrova yra mažesnė nei linijos įtampa, o prijungus žvaigždutę - √3 kartus mažesnė. Keturių laidų sistemos atveju tai aišku iš fig. 6. Bet tas pats yra su trijų laidų sistema (5 pav.).

Tarp kiekvienos linijos įtampų poros čia nuosekliai sujungtos dvi apkrovos, kurių srovės faziškai paslinktos 2π/ 3. Kiekvienoje apkrovoje įtampa lygi atitinkamai tinklo įtampai, padalytai iš √3.

Taigi, perjungiant apkrovas iš žvaigždės į trikampį, kiekvienos apkrovos įtampa, taigi ir srovė joje, padidėja √3 ≈ 1,73 karto. Jei, pavyzdžiui, trijų laidų tinklo linijos įtampa yra 380 V, tai prijungus jį žvaigždute (5 pav.), kiekvienos apkrovos įtampa bus lygi 220 V, o prijungus su trikampis (7 pav.) jis bus lygus 380 V.

Rengiant straipsnį buvo panaudota G.S.Landsbergio redaguoto fizikos vadovėlio informacija.