Trefaset strømforsyningssystem

Et av alternativene for et flerfase strømforsyningssystem er et trefaset AC-system. Den har tre harmoniske EMFer med samme frekvens, skapt av en felles spenningskilde. EMF-data blir forskjøvet relativt til hverandre i tid (i fase) med den samme fasevinkelen lik 120 grader eller 2 * pi / 3 radianer.

Den første oppfinneren av et seks-tråds trefasesystem var Nikola TeslaImidlertid ble et betydelig bidrag til utviklingen gitt av den russiske fysikeren og oppfinneren Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky, som foreslo å bruke bare tre eller fire ledninger, noe som ga betydelige fordeler, og ble tydelig demonstrert i eksperimenter med induksjonsmotorer.

I et trefaset AC-system er hvert sinusformet EMF i sin egen fase, og deltar i en kontinuerlig periodisk elektrifiseringsprosess av nettverket, derfor blir EMF-data noen ganger referert til som "faser", og også lederne som sender EMF-data: første fase, andre fase, tredje fase. Fasene forskyves i forhold til hverandre med 120 grader, og de korresponderende lederne er vanligvis betegnet med de latinske bokstavene L1, L2, L3 eller A, B, C.

Et slikt system er veldig økonomisk når det gjelder overføring av elektrisk energi med ledning over lange avstander. Trefasetransformatorer er mindre materialintensive.

Strømkabler krever mindre ledende metall (kobber brukes vanligvis), siden strømmer i faseledere, sammenlignet med enfaseledere, har lavere effektive verdier sammenlignet med enfasekretser med lignende overført strøm.

Trefase-systemet er veldig balansert og utøver en jevn mekanisk belastning på den kraftgenererende installasjonen (kraftverkets generator), og forlenger dermed levetiden.

Ved hjelp av trefasestrømmer som går gjennom viklingene til elektriske forbrukere - forskjellige installasjoner og motorer, er det lett å få et roterende virvelmagnetisk felt som er nødvendig for drift av motorer og andre elektriske apparater.

Synkrone og asynkrone trefasede AC-motorer har en enkel enhet, og er mye mer økonomisk enn enfase- og tofasede, og enda mer - klassiske likestrømsmotorer.

Med et trefaset nettverk i en installasjon, kan du få to driftsspenninger samtidig - lineær og fase, som lar deg ha to effektnivåer avhengig av viklingsforbindelsesskjemaet - en "trekant" (den engelske versjonen er "delta") eller "stjerne".

Når det gjelder strømforsyningen til belysningssystemer, ved å koble til tre grupper av lamper - hver til forskjellige faser av nettverket - kan du redusere flimmer betydelig og bli kvitt den skadelige stroboskopiske effekten.

Disse fordelene bestemmer bare den utbredte bruken av et trefaset kraftforsyningssystem i dagens store globale elektriske kraftindustri.

stjerners

Forbindelsen i henhold til "stjerne" -skjemaet innebærer å koble endene av fasevindlingene til generatoren til ett felles "nøytralt" punkt (nøytralt - N), så vel som endene på faseutgangene til forbrukeren.

Ledningene som forbinder fasene til forbrukeren med de tilsvarende faser i generatoren kalles lineære ledninger i et trefaset nettverk. Og ledningen som forbinder nøytralene til generatoren og forbrukeren med hverandre er en nøytral ledning (merket "N").

I nærvær av nøytral viser det seg at et trefaset nettverk er firetrådig, og hvis det ikke er noe nøytralt - tretrådig. Under forhold når motstandene i de tre fasene til forbrukeren er lik hverandre, det vil si forutsatt at Za = Zb = Zc, vil belastningen være symmetrisk. Dette er en ideell driftsmodus for et trefaset nettverk.

Hvis det er en nøytral, kalles fasespenning spenning mellom en hvilken som helst fasetråd og en nøytral ledning. Og spenningene mellom to-fasede ledninger kalles lineære spenninger.

Hvis nettverket har en stjernetilkobling, under symmetrisk belastning forholdet mellom fase og lineære strømmer og spenninger kan beskrives ved følgende forhold:

Det kan sees at de lineære spenningene forskyves i forhold til de tilsvarende fasespenningene med en vinkel på 30 grader (pi / 6 radian):

Kraften ved tilkoblingen av "stjernen" i en symmetrisk belastning, under hensyntagen til den kjente fasespenningen, kan bestemmes av formelen:

På viktigheten av nøytral og faseubalanse

Selv om det er en absolutt symmetrisk belastning, er strømforsyning til forbrukere mulig gjennom tre ledninger med lineære spenninger, selv i fravær av nøytral, men hvis belastningene på fasene ikke er strengt symmetriske, er det alltid nødvendig med nøytral.

Hvis den nøytrale ledningen med en asymmetrisk belastning går i stykker, eller dens motstand av en eller annen grunn øker, oppstår en "faseubalanse", og da kan belastningene på de tre fasene være under forskjellige spenninger - fra null til lineær - avhengig av fordelingen av lastmotstandene fasene på tidspunktet for nøytral pause.

Men lastene er nominelt designet strengt for fasespenning, noe som betyr at noe kan svikte. Faseubalansen er spesielt farlig for husholdningsapparater og elektronikk, fordi på grunn av dette kan ikke bare noen enheter brenne ut, men også en brann.

Problemet med harmoniske multiplum av det tredje

Oftest er husholdningsapparater og andre apparater utstyrt i dag med svitsjende strømforsyninger, og uten en integrert effektfaktorkorreksjonskrets. Dette betyr at forbruksmomentene er begrenset av tynnpulserte strømtopper nær toppen av strømmen sinus, når utgangsfilter kondensatoren som er installert etter likeretteren, raskt og raskt lades opp.

Når det er mange slike forbrukere som er koblet til nettverket, oppstår det en høy strøm av den tredje harmonikken av forsyningsspenningens hovedfrekvens. Disse harmoniske strømningene (multiplum av den tredje) summeres i den nøytrale lederen og er i stand til å overbelaste den, til tross for at strømforbruket i hver fase ikke overskrider det tillatte.

Problemet er spesielt relevant i kontorbygg, der mange forskjellige kontorutstyr er plassert på en liten plass. Hvis alle innebygde vekslende strømforsyninger hadde effektfaktorkorreksjonskretser, ville dette løse problemet.

trekant

Forbindelsen i henhold til "trekant" -skjemaet antar fra generatorsiden tilkoblingen til enden av den første faselederen med begynnelsen av den andre faselederen, slutten av den andre faselederen med begynnelsen av den tredje faselederen, slutten av den tredje faselederen med begynnelsen av den første faselederen - det viser seg en lukket figur - en trekant.

Lineære og fasespenninger og strømmer med en symmetrisk belastning, med hensyn til forbindelsen "trekant", er korrelert som følger:

Effekt i en trefasekrets når den er koblet sammen med en trekant, under symmetrisk belastningsforhold, bestemmes som følger:

Tabellen nedenfor viser fase- og ledningsspenningsstandarder for forskjellige land:

Ledere av forskjellige faser i et trefaset nettverk, samt nøytrale og beskyttende ledere, er tradisjonelt merket med sine egne farger.

Dette gjøres for å forhindre elektrisk støt og sikre bekvemmeligheten av nettverksvedlikehold, for å lette installasjonen og reparasjonen av dem, samt for å standardisere fasingen av utstyret: fasesekvensen er noen ganger veldig viktig, for eksempel å stille rotasjonsretningen til en induksjonsmotor, driftsmodusen til en kontrollert trefaset likeretter etc. I forskjellige land er fargemarkeringen forskjellig, i noen er den den samme.

se: Kabelfargekoding