Тема 6. Трехфазные цепи переменного тока (16 часов) Занятие 49 Устройство трехфазного генератора.

Однофазные системы малоэффективны вследствие несовершенства однофазных электроаппаратов, в частности электромашин. Так, например при одинаковых габаритах, массе активных материалов ( стали и меди ) мощность однофазной машины в 1,5 раза меньше трехфазной машины.

Многофазной системой называется цепь переменного тока, в которой действуют две и более ЭДС одинаковой частоты, но взаимно смещенные по фазе на определенные углы. Отдельные цепи, составляющие многофазную систему, называются фазами.

Трехфазная система состоит из трех электрических цепей , ЭДС источников которых имеют одинаковую частоту, но сдвинуты по фазе относительно друг друга на угол 120 градусов. См. рис.47.1.

Рис.47. 1. а) График ЭДС в трехфазной сети б) Векторная диаграмма трехфазной сети

В качестве источника электрической энергии в трехфазной цепи используется трехфазный генератор.

(см. рис.47.2).

Рис.47. 2. Схема устройства трехфазного генератора и условное обозначение трехфазной обмотки.

Рис.47.3. Устройство трехфазного генератора

Трехфазная обмотка. расположенная на статоре генератора, представляет собой три катушки электрически сдвинутые относительно друг друга на угол 120°. При вращении ротора, представляющего собой постоянный электромагнит, его магнитное поле пересекает катушки, наводя в них ЭДС, сдвинутые относительно друг друга на угол 120°. (см. рис.47.1.а.)

Катушки (фазы) трехфазного генератора можно соединять звездой или треугольником. Таким же способом можно соединять и потребители электрической энергии.

Занятие 50 Соединение трехфазной цепи звездой.

Рис.50.1. Схема соединения трехфазной сети «звездой»

При соединении обмоток генератора «звездой » концы всех трех фаз x,y,zсоединяются между собой, а от начал выводятся провода, отводящие энергию в сеть. Полученные таким образомтри провода называютсялинейными, а напряжения между любыми двумя линейными проводами – линейными напряжениями Uл.

От общей точки соединения концов трех фаз ( нулевой точки ) может быть

отведен четвертый провод, называемый нулевым. Напряжение между любым из трех линейных проводов и нулевым проводом называется фазным напряжением.Uф.

При соединении «звездой», соотношения между линейным и фазным напряжениями равны:

При соединении «звездой», соотношения между линейным и фазным токами

Iл = Iф

Государственный стандарт предусматривает Uл = 380 В,Uф = 220 В

Занятие 51 Соединение трехфазной цепи треугольником.

Рис.51.1. Схема соединения трехфазной сети «треугольником»

При соединении обмоток генератора «треугольником», начало каждой фазы соединяется с концом обмотки другой фазы.

Таким образом три фазы генератора образуют замкнутый контур, в котором действует ЭДС , равная геометрической сумме ЭДС , индуктированных в фазах. Линейные провода при соединении треугольником подключены к точкам соединения начала одной фазы и конца другой. Напряжения между линейными проводами равно напряжению между началом и концом одной фазы.

При соединении треугольником линейное напряжение Uл равно фазному U ф.

Uл =

U ф

При соединении «треугольником», соотношения между линейным и фазным токами равны:

Iл = 1,73 Iф

Расчет трехфазных цепей переменного тока

Цель: закрепить знания методов расчета параметров трехфазных цепей переменного тока.

Теоретические сведения

Электрические цепи, которые состоят из совокупности переменных ЭДС одной частоты и сдвинутых по фазе друг относительно друга на треть периода называют трехфазной системой переменного тока. Однофазная цепь, входящая в систему данной многофазной цепи называется фазой.

В трехфазных системах обмотки генератора и электроприемника соединяют по схемам «звезда» или «треугольник». Если нагрузки (приемники) соединены в трехфазную цепь по схеме «звезда», то к сопротивлениям нагрузки приложены фазные напряжения. Линейные токи равны фазным и определяются по закону Ома:

а ток в нейтрали равен векторной сумме этих токов:

При симметричных напряжениях UA, UB, UC и одинаковых сопротивлениях RA= RB = RC = R токи IA, IB, IC также симметричны и их векторная сумма (IN) равна нулю. Тогда

а напряжение

Векторные диаграммы имеют вид:

Мощность трёхфазной нагрузки складывается из мощностей фаз:

Когда нагрузка симметричная и чисто резистивная, имеем

При смешанной (активно-индуктивной или активно-емкостной) нагрузке:

активная мощность

реактивная мощность

полная мощность

Если нагрузки (приемники) соединены в трехфазную цепь по схеме «треугольник», нагрузка RAВ, RBС и RCА каждой фазы включается на полное линейное напряжение, которое равно фазному:

Фазные токи IAВ, IBС и ICА определяются по закону Ома:

Линейные токи определяются по первому закону Кирхгофа:

При симметричных напряжениях UAВ, UBС, UCА и одинаковых нагрузках фаз RAВ = RBС = RCА = R токи также симметричны:

Векторные диаграммы имеют вид:

Мощность, потребляемая трехфазной нагрузкой при ее соединении в «треугольник», складывается из мощностей фаз

При симметричной или чисто активной нагрузке

При смешанной (активно-индуктивной или активно-емкостной) нагрузке:

активная мощность

реактивная мощность

полная мощность

Задание

1. В трехфазную четырех проводную сеть включили звездой несимметричную нагрузку: в фазу А – индуктивный элемент с индуктивностью LA , в фазу В – резистор с сопротивлением RB , и емкостный элемент с емкостью СВ , в фазу С – резистор с сопротивлением RС . Линейное напряжением сети UHOM . Определить фазные токи IA, IB, IC, активную мощность цепи P, реактивную мощность Q и полную мощность S.

2. В трехфазную сеть включили треугольником несимметричную нагрузку. В фазу АВ – емкостный элемент СAВ , в фазу ВС – индуктивный элемент с активным сопротивлением RВС и индуктивностью LBC , в фазу С – резистор с сопротивлением RСА . Линейное напряжением сети UH. Определить фазные токи IAВ, IBС, ICА, активную мощность цепи P, реактивную мощность Q и полную мощность трехфазной цепи S.

Порядок выполнения расчета

Задание 1

Начертить исходную схему

Определить фазные напряжения:

В четырехпроводной цепи при любой нагрузке фаз выполняется соотношение:

Определить сопротивление индуктивного элемента LА:

Определить сопротивление емкостного элемента СВ:

Определить полное сопротивление в фазе В:

Найти фазные токи, применяя закон Ома для участка цепи:

Определить активную мощность фаз:

Определить реактивную мощность фаз:

Полная мощность трехфазной цепи равна:

Задание 2

В трехфазную сеть включили треугольником несимметричную нагрузку. В фазу АВ – емкостный элемент СAВ , в фазу ВС – индуктивный элемент с активным сопротивлением RВС и индуктивностью LBC , в фазу С – резистор с сопротивлением RСА . Линейное напряжением сети UH. Определить фазные токи IAВ, IBС, ICА, активную мощность цепи P, реактивную мощность Q и полную мощность трехфазной цепи S.

При соединении потребителей треугольником выполняется соотношение:

Определить сопротивление емкостного элемента в фазе АВ:

Определить сопротивление индуктивного элемента в фазе ВС:

Определить полное сопротивление фазы ВС:

Определить фазные токи:

Определить активную мощность фаз:

Определить реактивную мощность фаз:

Определить полную мощность трехфазной цепи:

Трёхфазные цепи переменного тока

Элементы трёхфазных цепей переменного тока.

Генераторы, линии передачи электроэнергии, электродвигатели оказываются технически более совершенными, и в конечном итоге более выгодными экономически, если они построены на принципах трёхфазных цепей переменного тока.

Создание в 1889г. выдающимся русским учёным Михаилом Осиповичем Доливо-Добровольским (1862 г – 1919 г) связанной трёхфазной цепи переменного тока явилось важным событием в истории электротехники. (Он же изобрёл и асинхронный двигатель АД).

Трёхфазная электрическая цепь является упорядоченным электрическим соединителем трёх источников переменного напряжения (или тока), имеющих постоянную разность временных фаз, и трёх потребителей (или трёх групп потребителей) электроэнергии.

Каждая ветвь трёхфазной цепи называется фазой.

Упорядоченность трёхфазной цепи проявляется в том, что в фазах источником обеспечивается примерное равенство амплитуд напряжений, а также амплитуд токов. Это достигается конструкцией генераторов и выравниванием сопротивлений фаз потребителей.

Для получения трёхфазного тока на электростанциях применяют специальные трёхфазные генераторы, имеющие три обмотки, сдвинутые относительно друг друга и поэтому дающие три ЭДС с фазовым сдвигом 120⁰ между собой.

Наличие двух различных напряжений является одним из достоинств трёхфазного тока.

рис.8.2. Графики а) и векторная диаграмма б) фазных и одного линейного напряжения

Каждая фаза имеет начало и конец. Начало фаз принято обозначать латинскими буквами A, B, C, а концы – буквами X, Y, Z (для генератора), малыми буквами

a, b, c (начала), x, y, z (концы) – для потребителя

Практически используются две схемы симметричных соединений трёх фаз: звезда (рис.8.3а), когда соединяются вместе концы всех обмоток X, Y, Z, и треугольник (рис.8.3б), когда соединяются начало одной обмотки с концом другой в последовательности A – Z, B – X, C – Y.

 

 

Фазы генератора:

Начала и концы фаз обозначаются соответственно:

A – X, B – Y, C – Z.

 

Фазы потребителя:

Начала и концы фаз обозначаются соответственно:

a – x, b – y, c – z.

рис.8.3.

рис.8.4.

Фазы трёхфазного генератора (источника) соединяются либо звездой (соединение точек X, Y, Z), либо треугольником (соединение A – Z, B – X, C – Y). Фазы трёхфазного потребителя обозначаются малыми буквами (x, y, z; a, b, c).

Варианты схем соединений фаз источников и приёмников

И П

 

рис.8.5.

1 – «треугольник» — «треугольник»

2 – «треугольник» — «звезда»

3 – «звезда» — «треугольник»

4 – «звезда» — «звезда».

 

Трёхпроводная линия соединяет начала соответствующих фаз источника и приёмника ( A – a, B – b, C – c).

Участки цепи A – a, B – b, C – c называются фазами линии.

Возможны любые сочетания схем соединений у источника «И» и приёмника «П» (рис.8.5.). В цепях с соединением «звезда» — «звезда» используется также четвёртая линия, соединяющая нуль источника (соединение X, Y, Z) и нуль приёмника (соединение x, y, z). Эта соединительная нейтраль называется нейтральным (нулевым) проводом.

В трёхфазной цепи возможно включение отдельных однофазных потребителей (или их сочетаний) на фазы линии и на одну фазу и нулевой провод (рис.8.6.).

 

рис.8.6.

Провода, соединяющие фазы генератора и приёмника, называются – линейными, а токи в них линейными токами ( ). Напряжение этих токов условно принято указывать от генератора к приёмнику, также как направление ЭДС ( ) от концов фаз к их началам. Напряжения между началами и концами фаз генератора называются фазными и обозначаются . Напряжения между началами фаз генератора называются линейными и обозначаются .

Фазными токами

называются токи, протекающие по фазам, причём у источников их положительные направления принимаются от конца фазы к её началу ( ), а у приёмников – в противоположном направлении ( ).

Мгновенные значения токов генератора описываются уравнениями:

Узнать еще:

Трехфазные цепи | Электрикам

Многофазной системой электрических цепей называется система, состоящая из нескольких электрических цепей переменного тока одной частоты, ЭДС которых имеют разные фазы.

Отдельные части многофазной системы сокращенно называются фазами. Таким образом, термину «фаза» соответствуют два понятия 1) угол, определяющий изменение синусоидальной величины; 2) одна из составных частей многофазной системы. Многофазную систему электрических цепей, соединенных друг с другом, называют обычно многофазной цепью.

Совокупность ЭДС, напряжений или токов в фазах многофазной цепи называют многофазной системой ЭДС, напряжений или токов.

В настоящее время из всех многофазных систем наиболее широкое  распространение получила трехфазная система, т. е. система, состоящая из трех электрических цепей переменного тока одной частоты, ЭДС которых имеют разные начальные фазы.

Трехфазная система переменного тока, разработанная выдающимся русским инженером М. О. Доливо-Добровольским в 1891 г., получила распространение во всем мире как система, обеспечивающая наиболее экономичную передачу электрической энергии н позволяющая создать надежные, простые и дешевые электродвигатели, генераторы и трансформаторы.

Простейший трехфазный генератор (рис. 12.1) имеет устройство, аналогичное однофазному   генератору с той лишь разницей, что у его якоря не одна, а три одинаковые обмотки (фазы), начала и концы которых обозначают соответственно буквами A, B, C и X, Y, Z и которые сдвинуты в пространстве относительно друг друга на равные углы 2π/3 = 120°. При вращении якоря в обмотках генератора индуктируются ЭДС одинаковой частоты и равной амплитуды, сдвинутые по фазе относительно друг друга на одинаковые углы 2π/3 = 120°, или на 1/3 периода. Такая система трех ЭДС называется симметричной. Наоборот, если амплитуды ЭДС не равны друг другу или углы сдвига фаз не равны 2π/3, то система ЭДС называется несимметричной.

Приняв за начало отсчета времени (t=0) начало периода ЭДС в первой обмотке, называемой фазой A, напишем ее выражение:

В симметричной трехфазной системе ЭДС второй фазы B отстает по фазе от ЭДС e_A первой на 1/3 периода, следовательно,

Электродвижущая сила третьей фазы С отстает по фазе от ЭДС e_A на 2/3 периода, или, что те же, опережает по фазе ЭДС e_A на 1/3 периода; следовательно,

На рис. 12.2 показаны соответствующие синусоиды ЭДС и векторная диаграмма ЭДС

При построении диаграмм трехфазных цепей часто предполагается, что для положительной полуоси действительных величин на комплексной плоскости выбрано направление вертикально вверх, а не направо, как в предыдущих главах; поэтому вектор ЭДС первой фазы, имеющей нулевую начальную фазу, направлен вертикально вверх. При этом комплекс ЭДС первой фазы Е_А= Е, а комплексы ЭДС остальных двух фаз

Положительные направления ЭДС в обмотках регистратора выбираются от концов обмоток X, Y, Z к началам A, B, C.

Последовательность прохождения ЭДС через амплитудные (или нулевые) значения называют последовательностью фаз; например, последовательность фаз ЭДС, изображенных на рис. 12.2, будет A, B, C и называется прямой последовательностью фаз.

Каждую обмотку трехфазного генератора можно соединить с отдельным приемником энергии (рис. 12.3). В этом случае получается несвязанная  трехфазная система

с тремя самостоятельными цепями и шестью проводами – неэкономичная и поэтому не нашедшая применения. Широкое применение получили трех и четырех проводные цепи.

Трёхфазный переменный ток

Трёхфазный переменный ток

Подробности

Категория: Электротехника

Трехфазная система переменного тока

Электростанции вырабатывают трехфазный переменный ток. Генератор трехфазного тока представляет собой как бы три объединенных вместе генератора переменного тока, работающих так, чтобы сила тока (и напряжение) изменялась у них не одновременно, а с отставанием на 1/3 периода. Это осуществляется за счет смещения катушек генераторов на 120° одна относительно другой (рис. справа).

Каждая часть обмотки генератора называется фазой. Поэтому генераторы, которые имеют обмотку, состоящую из трех частей, называют трехфазными.

Следует отметить, что термин «фаза» в электротехнике имеет два значения: 1) как величина, которая совместно с амплитудой определяет состояние колебательного процесса в данный момент времени; 2) в смысле наименования части электрической цепи переменного тока (например, часть обмотки электрической машины).

Некоторое наглядное представление о возникновении трехфазного тока дает установка, изображенная на рис. слева.
Три катушки от школьного разборного трансформатора с сердечниками размещаются по окружности под углом 120° по отношению друг к другу. Каждая катушка соединена с демонстрационным гальванометром. В центре окружности на оси укрепляется прямой магнит. Если вращать магнит, то в каждой из трех цепей «катушка — гальванометр» возникает переменный ток. При медленном вращении магнита можно заметить, что наибольшее и наименьшее значения токов и их направления будут в каждый момент во всех трех цепях различными.

Таким образом, трехфазный ток представляет совместное действие трех переменных токов одинаковой частоты, но сдвинутых по фазе на 1/3 периода относительно друг друга.
Каждая обмотка генератора может соединяться со своим потребителем, образуя несвязанную трехфазную систему. Выигрыша от такого соединения нет никакого по отношению к трем отдельным генераторам переменного тока, так как передача электрической энергии осуществляется с помощью шести проводов (рис. справа).

На практике получили два других способа соединения обмоток трехфазного генератора. Первый способ соединения получил название звезды (рис. слева, а), а второй — треугольника (рис. б).

При соединении звездой концы (или начала) всех трех фаз соединяются в один общий узел, а от начал (или концов) идут провода к потребителям. Эти провода называются линейными проводами. Общую точку, в которой соединяются концы фаз генератора (или потребителя), называют нулевой точкой, или нейтралью. Провод, соединяющий нулевые точки генератора и потребителя, называют нулевым проводом. Нулевой провод применяется в том случае, если в сети создается неравномерная нагрузка на фазы. Он позволяет уравнять напряжения в фазах потребителя.

Нулевой провод, как правило, применяется в осветительных сетях. Даже при наличии одинакового количества ламп равной мощности во всех трех фазах равномерная нагрузка не сохраняется, так как лампы могут включаться, выключаться не одновременно во всех фазах, могут перегорать, и тогда равномерность нагрузки фаз будет нарушена. Поэтому для осветительной сети применяется соединение в звезду, которая имеет четыре провода (рис. справа) вместо шести при несвязанной трехфазной системе. 

При соединении в звезду различают два вида напряжения: фазное и линейное. Напряжение между каждым линейным и нулевым проводом равно напряжению между зажимами соответствующей фазы генератора и называется фазным (U_ф), а напряжение между двумя линейными проводами — линейным напряжением (U_л).

Между фазными и линейными напряжениями можно установить соотношение:

U_л = √3 ^. U_ф ≈ 1,73 ^. U_ф ,

если рассмотреть треугольник напряжения (рис. Сф-л/2 + 2-со5б0° = л/3 -Ц,

На практике широкое распространение получили трехфазные цепи с нейтральными проводами при напряжениях U_Л = 380 В; U_Ф  = 220 В.

Поскольку в нулевом проводе при симметричной нагрузке сила тока равна нулю, то ток в линейном проводе равен току в фазе.
При неравномерной нагрузке фаз по нулевому проводу проходит уравнительный ток относительно малой величины. Поэтому сечение этого провода должно быть значительно меньше, чем у линейного провода. В этом можно убедиться, если включить четыре амперметра в линейные и нулевой провода. В качестве нагрузки удобно использовать обычные электрические лампочки (рис. справа).

При одинаковой нагрузке в фазах ток в нулевом проводе равен нулю и надобность в этом проводе отпадает (например, равномерную нагрузку создают электродвигатели). В этом случае производят соединение в «треугольник», которое представляет собой последовательное соединение друг с другом начал и концов катушек генератора. Нулевой провод в этом случае отсутствует.
При соединении обмоток генератора и потребителей «треугольником» фазные и линейные напряжения равны между собой,
т.е. U_Л = U_Ф, а линейный ток в √3 раз больше фазного тока  I_Л = √3^.I_Ф

Соединение треугольником применяется как при осветительной, так и при силовой нагрузке. Например, в школьной мастерской станки можно включать в звезду или треугольник. Выбор того или иного способа соединения определяется величиной напряжения сети и номинальным напряжением приемников электрической энергии.
Принципиально можно соединять треугольником и фазы генератора, но обычно этого не делают. Дело в том, что для создания заданного линейного напряжения каждая фаза генератора при соединении треугольником должна быть рассчитана на напряжение, в раз большее, чем в случае соединения звездой. Более высокое напряжение в фазе генератора требует увеличения числа витков и усиленной изоляции для обмоточного провода, что увеличивает размеры и стоимость машин. Поэтому фазы трехфазных генераторов почти всегда соединяют звездой. Двигатели же иногда в момент пуска включают звездой, а затем переключают на треугольник.

Трёхфазные электрические цепи синусоидального тока. (Лекция 3)

1. Электротехника и электроника

Лекция 3
Трёхфазные электрические цепи
синусоидального тока

2. Трёхфазные электрические цепи

Представляют собой совокупность трёх
электрических цепей, в которых действуют
синусоидальные ЭДС одинаковой частоты,
различающиеся по фазе и создаваемые общим
источником энергии.
У трёхфазных цепей есть ряд преимуществ по
сравнению с однофазными:
1. Экономичность передачи энергии
2. Возможность получения кругового вращающего
момента магнитного поля
3. Два разных напряжений в одной установке

3.

Получение трехфазной системы ЭДС Основные элементы
трехфазной цепи:
1. Трёхфазный
генератор
2. Линии передачи
3. Приёмники
Основные элементы
генератора:
1. Неподвижный статор
(состоит из трёх
обмоток).
2. Вращающийся ротор
(электромагнит)
A,B,C – начала фаз
X,Y,Z – концы фаз

4. Система ЭДС трехфазного генератора

e A Em sin t
2
eB Em sin( t )
3
2
eC Em sin( t )
3

5. Векторная диаграмма симметричной системы ЭДС

E A E B EC 0
В распределительных
устройствах шины различных
фаз имеют различную
окраску:
жёлтый – фаза A
зелёный – фаза B
красный – фаза C
синий – нейтральный провод

6. Способы соединения фаз источников питания Соединение звездой

Фазным напряжением называют напряжение между началом и концом каждой
фазы. Положительные направления:UAN, UBN, UCN принято называть UA, UB, UC
Линейным напряжением называют напряжение между началами двух фаз UAB,
UBC, UCA

7.

Векторная диаграмма линейных и фазных напряжений OA U
Л
2
U Ф cos
U
Л
6
U Ф
3U Ф
U Л 660 В U Ф 660
U Л 380 В U Ф 380
U Л 220 В U Ф 220
I
3
2
л
IФ
3
3
3
380 В
220 В
127 В

8. Способы соединения фаз источников питания Соединение треугольником

Алгоритм
соединения:
A-Y
B-Z
C-X
U Л UФ
I Л 3I Ф

9. Соединение обмоток источника и фаз приёмника звездой

10. Общее правило построения векторных диаграмм

11. Симметричная нагрузка

Без нейтрального провода
z z z
a
b
c
Ia Ib Ic
Ia Ib Ic 0
С нейтральным проводом
z z z
a
b
c
Ia Ib Ic
I N Ia Ib Ic 0

12. Несимметричная нагрузка с нейтральным проводом

Z Z Z
a
b
c
Ia Ib Ic
I N Ia Ib Ic 0

13. Несимметричная нагрузка без нейтрального провода

Z Z Z
a
b
c
Ia Ib Ic
Получаем
несимметричную систему
фазных напряжений.
Определяем напряжение
смещения нейтрали Unn0.

14. Обрыв фазы в трехфазной системе

Исходная схема превращается в
два последовательно
соединенных элемента
попадающих под линейное
напряжение

15. Обрыв фазы в трехфазной системе

Определяем токи в
фазах и напряжение
смещения нейтрали

16. Короткое замыкание в фазе трехфазной системы

17. Короткое замыкание в фазе трехфазной системы

Определяем ток в фазе с
коротким замыканием и
напряжение смещения
нейтрали

18. Соединение фаз приемника треугольником

19. Соединение фаз приемника треугольником

Фазные напряжения
приемника равны
соответствующим
линейным напряжениям
источника питания
U ab U
U bc U
U ca U
AB
BC
CA
U Л UФ
Линейные токи определяются
по фазным токам по первому
закону Кирхгофа
I
I
I
A
B
C
I ab I ca
I bc I ab
I ca I bc
I Л 3IФ
I A I B I C 0

20.

Мощность трехфазных цепей Мощность источника Мгновенная мощность трехфазного источника
электрической энергии:
p p A pB pC u Ai A u B iB uC iC
Среднее за период значение мощности:
T
1
P pdt PA PB PC U A I A cos A U BI Bcos B UCICcos C
T0

21. Мощность трехфазной цепи при несимметричной нагрузке

Активная мощность:
Реактивная мощность:
P Pa Pb Pc
Q Qa Qb Qc
P Pab Pbc Pca
Q Qab Qbc Qca
Pф U ф I ф cos ф R I
2
ф ф
Q
ф
Uф Iф sin Хф Iф
2
ф
Модуль полной мощности трехфазной цепи:
S P 2 Q2

22. Мощность трехфазной цепи при симметричной нагрузке

P 3Pф 3U ф I ф cos ф
Q 3Qф 3U ф I ф sin ф
S 3S ф 3U ф I ф

23. Мощность трехфазной цепи при симметричной нагрузке

Соединение по схеме звезда:
Uф U л
3
Iф I Л
Uл
I cos
P 3
л
ф
3
3 U л I л cos ф
Соединение по схеме треугольник:
Uф U Л
I л Iф 3
Iл
Р 3 U л cos
ф
3
3 U л I л cos ф
При симметричной нагрузке формулы мощности независимо
от схемы соединения приемников одинаковы.

24. Нелинейные элементы

Полупроводниковые диоды
Стабилитроны
Термисторы
Транзисторы
Тиристоры
и т.д.

25. Анализ и расчет нелинейных элементов и цепей

U
Rст mR tg
I
mU
mR
mI
dU
Rдиф
mR tg
dI

26. Анализ и расчет нелинейных элементов и цепей

U 2 E RI
Холостой ход:
Короткое замыкание:
I 0
U2 0
U2 E
E
I кз
R

27. Анализ и расчет нелинейных элементов и цепей

Трехфазные и однофазные сети | Electric-Blogger.ru

2016-10-02 Статьи  

Трехфазная сеть — это способ передачи электрического тока, когда переменный ток течет по трем проводам, а по одному возвращается назад. Те провода, по которым ток идет, называются фазными, а по которому возвращается — нулевым.

Трехфазная цепь состоит из трех фазных проводов и одного нулевого. Такое возможно потому, что фаза переменного тока в каждом из трех проводов сдвинута по отношению к соседнему на 120°.   Передача переменного тока происходит именно при помощи трехфазных сетей. Это выгодно с экономической точки — не нужны еще два нулевых провода. Подходя к потребителю, ток распределяется на три фазы, и каждой из них дается по нулевому проводу. Так он попадает в квартиры и дома. Хотя в частном секторе нередко трехфазная сеть заводится прямо в дом.

Любая однофазная электрическая цепь состоит из двух проводов. По одному проводу ток поступает к потребителю, а по другому возвращается обратно. Если разомкнуть такую цепь, то ток идти не будет. Вот и все описание однофазной цепи.

Земля, или, правильнее сказать, заземление — третий провод в однофазной сети. В сущности, рабочей нагрузки он не несет, а служит своего рода предохранителем. Это можно объяснить на примере. В случае когда электричество выходит из-под контроля (например, короткое замыкание), возникает угроза пожара или удара током. Чтобы этого не произошло (то есть значение тока не должно превышать безопасный для человека и приборов уровень), вводится заземление. По этому проводу избыток электричества в буквальном смысле слова уходит в землю.

От трансформаторной понижающей подстанции до ВРУ (Вводно-распределительное устройство, где происходит прием, учет и распределение электрической энергии) приходит трехфазная сеть пятижильным проводом, а в наши квартиры приходит уже трехжильный. На вопрос, куда деваются еще 2, ответ простой: питают другие квартиры. Это не значит, что квартир только 3, их может быть сколько угодно, лишь бы кабель выдержал. Просто внутри ВРУ выполняется схема разъединения трехфазной цепи на однофазные.

К каждой фазе, отходящей в квартиру, добавляются ноль и заземление, так и получается трехжильный кабель. В идеале в трехфазной сети только один ноль. Больше и не надо, поскольку ток сдвинут по фазе относительно друг друга на одну треть. Ноль — это нейтральный проводник, в котором напряжения нет. Относительно земли у него нет потенциала в отличие от фа-
зного провода, в котором напряжение (фазное напряжение между фазой и нулем) равно 220 В. Между фазами (так называемое линейное напряжение между любыми из трех фаз) напряжение 380 В. Фазные провода в трехфазной сети обычно маркируются так: фаза А — желтый, фаза B — зеленый, фаза C — красный.

В трехфазной сети, к которой ничего не подключено, в нейтральном проводнике нет напряжения. Самое интересное начинает происходить, когда сеть подключается к однофазной цепи. Одна фаза входит в квартиру, где стоят 2 лампочки и холодильник, а вторая где 5 кондиционеров, 2 компьютера, душевая кабина, индукционная плита и т. д. Понятно, что нагрузка на 2 эти фазы неодинакова, происходит перекос фаз и ни о каком нейтральном проводнике речи уже не идет. На нем тоже появляется напряжение, и чем неравномернее нагрузка, тем оно больше. Фазы уже не компенсируют друг друга, чтобы в сумме получился ноль.

На данный момент ситуация усугубляется еще тем, что большинство домашних электроприборов являются импульсными. По этой причине возникают дополнительные импульсные токи, которые не компенсируются в средней точке. Эти импульсные приборы вместе с разной нагрузкой на фазы создают такие условия, что в нейтральном проводнике может оказаться ток равный или превышающий ток одной из фаз. Однако нейтраль такого же сечения, что и фазный провод, а нагрузка больше.

Вот почему в последнее время все чаще возникает явление, называемое «отгоранием» или обрывом нулевого проводника — нейтральный проводник просто не справляется с нагрузкой, перегревается и отгорает.

Для защиты от такой неприятности надо либо увеличивать сечение нейтрального провода (а это дорого), либо распределять нагрузку между 3 фазами равномерно (что в условиях многоквартирного дома невозможно). Поэтому оптимальным решением я считаю использование реле контроля напряжения, которое отключит питание квартиры в случае выхода напряжения за допустимые пределы. Тем самым оно защитит ваши электроприборы.

Реле контроля напряжения

Какую сеть лучше провести в частном доме?

Если у вас в доме есть трехфазное оборудование, то ответ очевиден. Также к плюсам трехфазной сети можно отнести то, что на ввод можно использовать кабель меньшего сечения, чем при однофазной, так как в трехфазной сети мощность распределяется по трем фазам, благодаря чему на каждую фазу приходится меньшая нагрузка.

К минусам трехфазного ввода можно отнести более высокие расходы на покупку трехфазных автоматов, УЗО, счетчика, габариты распределительного щита будут больше чем однофазного, а также при трехфазной сети необходимо грамотно распределить нагрузку по фазам во избежании перекоса фаз — несимметрии токов и напряжений.

Что касается мощности, то здесь в основном все зависит от максимально разрешенной мощности, указанной в технических условиях на подключение. Если у вас на даче небольшой летний домик или бытовка и разрешенная мощность предположим 5квт, то вполне достаточно будет однофазного ввода, а вот при наличии большого загородного дома со множеством потребителей, или своей мастерской с трехфазными потребителями, то здесь конечно уже не обойтись без трехфазной сети.

 

Трехфазных цепей переменного тока (со схемой)

В этой статье мы обсудим следующее: 1. Введение в трехфазные цепи переменного тока 2. Генерацию трехфазной ЭДС в цепях переменного тока 3. Чередование фаз 4. Преобразование системы сбалансированной нагрузки со звезды на треугольник и наоборот 5. Балансировка параллельных нагрузок.

Состав:

1. Введение в трехфазные цепи переменного тока
2. Генерация трехфазной ЭДС в цепях переменного тока
3. Чередование фаз в трехфазных цепях переменного тока
4. Преобразование системы сбалансированной нагрузки со звезды на треугольник и наоборот
5. Балансировка параллельных нагрузок в трехфазной цепи переменного тока

---

1.Введение в трехфазные цепи переменного тока:

Типы переменных токов и напряжений, обсуждавшиеся до сих пор в книге, называются однофазными токами и напряжениями, поскольку они состоят из одиночных волн переменного тока и напряжения. Однофазные системы с однофазными токами и напряжениями вполне подходят для бытового применения. Даже двигатели, используемые в бытовых применениях, в основном однофазные, например двигатели для смесителей, охладителей, вентиляторов, кондиционеров, холодильников.

Однако у однофазной системы есть свои ограничения, и поэтому она была заменена многофазной системой. Для питания электропечей обычно используется двухфазная система. Шестифазная система обычно используется в преобразовательных машинах и аппаратах. Для общего питания универсально применяется трехфазная система. Для генерации, передачи и распределения электроэнергии повсеместно принята трехфазная система. Двухфазное питание и шестифазное питание получают от трехфазного источника питания.

Многофазная система означает систему, которая состоит из множества (поли означает множество или несколько) обмоток или цепей (фаза означает обмотку или цепь).

Многофазная система, по сути, представляет собой комбинацию нескольких однофазных напряжений, имеющих одинаковую величину и частоту, но смещенных друг от друга на равный угол (электрический), который зависит от количества фаз и может быть определен из следующего соотношения:

Электрическое смещение = 360 электрических градусов / Количество фаз… (7. 1)

Вышеуказанное соотношение не выполняется для двухфазных обмоток, которые смещены на 90 электрических градусов друг от друга.

Система питания считается симметричной, если несколько напряжений одной и той же частоты имеют одинаковую величину и смещены друг от друга на равный временной угол. 3-фазная, 3-проводная или 4-проводная система питания будет симметричной, если линейные напряжения равны по величине и смещены по фазе на 120 электрических градусов относительно друг друга.Кроме того, в четырехпроводной системе напряжения относительно нейтрали трех фазных проводов должны быть равны друг другу по величине и смещены по фазе на 120 ° относительно друг друга.

Трехфазное питание будет несимметричным, когда одно из трехфазных напряжений не одинаково по величине или фазовый угол между этими фазами не равен 120 °.

Цепь нагрузки считается сбалансированной, если нагрузки (импедансы), подключенные к различным фазам, одинаковы по величине и по фазе.Любая трехфазная нагрузка, в которой импедансы одной или нескольких фаз отличаются от импедансов других фаз, называется несбалансированной трехфазной нагрузкой.

Если одна из трех фаз трехфазного источника питания, подключенного к трехфазной нагрузке, недоступна, такое состояние называется однофазным.

Достоинства и недостатки многофазной системы по сравнению с однофазной системой:

Преимущества многофазной системы по сравнению с однофазной системой перечислены ниже:

(i) В однофазной цепи подаваемая мощность пульсирует.Даже когда ток и напряжение синфазны, мощность равна нулю дважды в каждом цикле, а когда ток опережает или отстает от напряжения, мощность становится отрицательной дважды и равна нулю четыре раза в течение каждого цикла. Это не является проблемой для освещения и небольших двигателей, но с большими двигателями это вызывает чрезмерную вибрацию. В многофазной системе общая передаваемая мощность постоянна, если нагрузки сбалансированы, хотя мощность любой одной фазы или цепи может быть отрицательной. Таким образом, многофазная система очень желательна, особенно для силовых нагрузок.

(ii) Рейтинг данной машины увеличивается с увеличением количества фаз. Например, мощность трехфазного двигателя в 1,5 раза больше, чем мощность однофазного двигателя того же размера.

(iii) Однофазные асинхронные двигатели не имеют пускового момента, поэтому необходимо снабдить эти двигатели вспомогательными средствами запуска, но в случае трехфазных двигателей, за исключением синхронных двигателей, нет необходимости предоставлять вспомогательные средства для начиная.

(iv) Коэффициент мощности однофазного двигателя ниже, чем у многофазного двигателя того же номинала (мощность и скорость).КПД многофазного двигателя также выше, чем у однофазного двигателя.

(v) Трехфазная система требует 3/4 веса меди от того, что требуется однофазной системе для передачи того же количества энергии при заданном напряжении и на заданном расстоянии.

(vi) Вращающееся магнитное поле можно создать, пропуская многофазные токи через неподвижные катушки,

(vii) Многофазная система более функциональна и надежна, чем однофазная система, а

(viii) Параллельная работа многофазных генераторов проста по сравнению с однофазными генераторами из-за пульсирующей реакции в однофазных генераторах.

Однако трехфазный режим не так практичен для бытовых применений, где двигатели обычно меньше 1 кВт и где большую часть нагрузки обеспечивают цепи освещения.

Обычно используемая многофазная система:

Хотя существует несколько многофазных систем, таких как двухфазная, трехфазная, но трехфазная система неизменно принимается из-за присущих ей преимуществ перед всеми другими многофазными системами.

Спрос на двухфазную систему почти исчез, потому что у нее нет никаких преимуществ, которые не равняются или не превосходят трехфазная система в производстве, передаче или использовании.Трехфазная система повсеместно используется для производства, передачи и распределения электроэнергии. Двухфазное питание и, при необходимости, шестифазное питание обеспечивается от трехфазного источника питания.

Системы с числом фаз, превышающим три, увеличивают сложность и стоимость оборудования для передачи и использования и становятся неэкономичными.

Таким образом, знание трехфазных систем электроснабжения необходимо для понимания технологии электроснабжения. К счастью, базовая схемотехника, используемая при решении однофазных цепей, напрямую применима к 3-фазным цепям, потому что три фазы идентичны, а одна фаза представляет поведение всего вышеперечисленного.В этой статье мы обсудим только 3-х фазные системы.

---

2. Генерация трехфазной ЭДС в цепях переменного тока:

Когда три катушки, жестко скрепленные вместе и разнесенные на 120 ° (электрические), вращаются вокруг одной оси в однородном магнитном поле, наведенная ЭДС в каждой из них будет иметь разность фаз 120 ° или 2/3 π радиан.

Рассмотрим три идентичных катушки a ₁ a ₂ , b ₁ b ₂ и c ₁ c ₂ , установленных на одной оси, но смещенных друг от друга на 120 ° и вращающихся против часовой стрелки. в биполярном магнитном поле, как показано на рис.7.1 (а). Здесь a ₁ , b ₁ и c ₁ — это начальные выводы, а a ₂ , b ₂ и c ₂ — конечные выводы трех катушек.

Когда катушка a ₁ a ₂ находится в положении AB, наведенная ЭДС в этой катушке равна нулю и увеличивается в положительном направлении, катушка b ₁ b ₂ находится на 120 ° позади катушки a ₁ a ₂ , поэтому ЭДС, индуцированная в этой катушке, приближается к своему максимальному отрицательному значению, а катушка c ₁ c ₂ находится на 240 ° позади катушки a ₁ a ₂ , так как ЭДС, индуцированная в катушке прошло положительное максимальное значение и уменьшается.

Поскольку каждая идентичная катушка имеет одинаковое количество витков и намотана проводом того же типа и с таким же поперечным сечением, наведенные ЭДС в каждой из катушек имеют одинаковую величину. Индуцированная ЭДС в каждой катушке также имеет одинаковую частоту и форму волны (в данном случае синусоидальную), но смещены друг от друга на 2π / 3 радиана или 120 °, как показано на рис. 7.1 (b) с помощью форм сигналов.

Соответственно, мгновенные значения ЭДС, наведенной в катушках a ₁ a ₂ , b ₁ b ₂ и c ₁ c ₂ могут быть представлены как:

, если t = 0, соответствует моменту, когда напряжение или эдс катушки a ₁ a ₂ проходит через ноль и увеличивается в положительном направлении.

Двойной индекс:

Решение проблем, связанных с цепями и системами, содержащими несколько напряжений и токов, упрощается и менее подвержено ошибкам, если векторы напряжения и тока обозначены некоторыми систематическими обозначениями. Обозначение двойного индекса — очень полезная концепция с этой точки зрения. В этом обозначении две буквы помещены в основании символа для напряжения или тока, порядок, в котором написаны индексы, указывает направление, в котором действует напряжение или течет ток.

Например, если напряжение в цепи действует в таком направлении, что вызывает протекание тока от A к B, положительное направление напряжения — от A к B, и напряжение может быть представлено как V _AB или E _AB , порядок нижних индексов, обозначающих, что напряжение или ЭДС действует от A до B.

Если напряжение указано V _BA или E _BA , это означает, что точка B положительна относительно. точка A (во время ее положительного полупериода), и напряжение заставляет ток течь от B к A i.Например, V _BA или E _BA указывает, что напряжение или ЭДС действует в направлении, противоположном тому, в котором действует V _AB или E _AB .

Так V _BA = — V _AB … (7.3)

Аналогично I _AB указывает, что ток течет от A к B, но I _BA указывает, что ток течет в направлении от B к A, то есть I _BA = — I _AB .

---

3.Чередование фаз в трехфазных цепях переменного тока:

Последовательность фаз — это порядок или последовательность, в которой токи или напряжения в разных фазах достигают своих максимальных значений один за другим.

На рис. 7.1 (a) показаны три катушки a ₁ a ₂ , b ₁ b ₂ и c ₁ c ₂ , вращающиеся против часовой стрелки. Поскольку катушка b ₁ b ₂ , находится на 120 ° позади катушки a ₁ a ₂ , а катушка c ₁ c ₂ находится на 240 ° позади катушки a ₁ a ₂ , поэтому , первая катушка a ₁ a ₂ , достигает максимального или пикового значения наведенной ЭДС, катушка b ₁ b ₁ достигает максимального или пикового значения наведенной ЭДС, когда катушки поворачиваются дальше на 120 ° (электрический) и катушка c ₁ c ₂ достигает пикового значения наведенной ЭДС, когда катушки вращаются на 240 ° (электрическая).Поскольку наведенные ЭДС в трех катушках a ₁ a ₂ , b ₁ b ₂ и c ₁ c ₂ , достигают максимальных значений в порядке a, b, c, последовательность фаз равна, ab c.

Если направление вращения катушек меняется на противоположное, то есть по часовой стрелке, трехфазные ЭДС достигают своих максимальных значений в порядке a, c, b и, следовательно, последовательность фаз будет acb. Поскольку катушки можно вращать по часовой стрелке или против часовой стрелки, возможны только две возможные последовательности фаз.

Знание последовательности фаз 3-фазного источника питания необходимо для подключения генераторов переменного тока и трансформаторов для их параллельной работы. Изменение чередования фаз трехфазного генератора переменного тока, который должен работать параллельно с другим аналогичным генератором переменного тока, может вызвать серьезные повреждения обеих машин.

Направление вращения асинхронного двигателя зависит от последовательности фаз. Если чередование фаз поменять местами любыми двумя клеммами 3—источника питания, двигатель будет вращаться в противоположном направлении.

Чередование фаз напряжения, приложенного к нагрузке, обычно определяется порядком, в котором соединены три фазных линии. В случае трехфазных несимметричных нагрузок эффект изменения чередования фаз, как правило, вызывает совершенно другой набор значений токов. Поэтому при работе с такими системами важно четко указать последовательность фаз, чтобы избежать ненужной путаницы.

---

4. Преобразование системы сбалансированной нагрузки со звезды на треугольник и наоборот:

Любая сбалансированная система, соединенная звездой, может быть полностью заменена эквивалентной системой, соединенной треугольником, или наоборот из-за их соотношения между фазными и линейными напряжениями и токами.Например, сбалансированная нагрузка, подключенная по схеме звезды, имеющая полное сопротивление Z с коэффициентом мощности cos ɸ (или Z) в каждой фазе, может быть заменена эквивалентной нагрузкой, подключенной по схеме треугольника, с полным сопротивлением 3Z и коэффициентом мощности cos ɸ (т.е. 3Z ∠ɸ) в каждой фазе.

Это может быть установлено следующим образом:

Теперь в эквивалентной системе с подключением по схеме треугольника для тех же значений напряжения и тока в линии, что и в системе с подключением звездой:

---

5. Балансировка параллельных нагрузок в трехфазной цепи переменного тока:

Комбинация сбалансированных 3- ɸ нагрузок, подключенных параллельно, может быть решена любым из следующих методов:

1. Все данные нагрузки могут быть преобразованы в эквивалентные нагрузки с Y- или Δ-соединением, а затем объединены вместе в соответствии с законом, регулирующим параллельные цепи.

2. Альтернативный метод — определение вольт-ампер.

Активная мощность и реактивная мощность различных нагрузок могут быть сложены арифметически и алгебраически соответственно, чтобы получить общие вольтамперы в соответствии с выражением:

Где P — мощность в ваттах (или кВт), Q — реактивная мощность в реактивных вольт-амперах (или кВАр), а S — вольтамперы (или кВА)

Пример:

Трехфазный генератор на 1000 В, подключенный по схеме звезды, обеспечивает питание асинхронного двигателя мощностью 500 кВт, подключенного по схеме треугольника. Если коэффициент мощности двигателя составляет 0,8, а его КПД 0,9, найдите ток в каждом генераторе и фазе двигателя.

Решение:

Вход двигателя, P = Мощность двигателя / КПД двигателя = 500 / 0,9 = 555,55 кВт

Коэффициент мощности двигателя, cos ɸ = 0,8 (отстающий)

---

Трехфазные системы питания | Многофазные цепи переменного тока

Что такое двухфазные системы питания?

Двухфазные энергосистемы достигают высокого КПД проводников. и — низкий риск для безопасности за счет разделения общего напряжения на меньшие части и питания нескольких нагрузок с этими меньшими напряжениями, при этом потребляя токи на уровнях, типичных для системы полного напряжения.

Этот метод, кстати, работает так же хорошо для систем питания постоянного тока, как и для однофазных систем переменного тока. Такие системы обычно называют трехпроводными системами , а не расщепленными фазами , потому что понятие «фаза» ограничено переменным током.

Но из нашего опыта работы с векторами и комплексными числами мы знаем, что напряжения переменного тока не всегда складываются, как мы думаем, если они не совпадают по фазе друг с другом.

Этот принцип, применяемый к энергосистемам, может быть использован для создания энергосистем с еще большим КПД проводников и меньшей опасностью поражения электрическим током, чем с расщепленной фазой.

Примеры

Два источника напряжения вне фазы 120 °

Предположим, что у нас есть два источника переменного напряжения, подключенных последовательно, как и в системе с расщепленными фазами, которую мы видели раньше, за исключением того, что каждый источник напряжения сдвинул по фазе на 120 ° друг с другом: (Рисунок ниже)

Пара источников 120 В перем. Тока, фазированных под углом 120 °, аналогично разделенной фазе.

Поскольку каждый источник напряжения составляет 120 вольт, и каждый нагрузочный резистор подключен непосредственно параллельно своему соответствующему источнику, напряжение на каждой нагрузке должно также составлять 120 вольт. Учитывая ток нагрузки 83,33 А, каждая нагрузка все равно должна рассеивать 10 киловатт мощности.

Однако напряжение между двумя «горячими» проводами не составляет 240 вольт (120 0 ° — 120 ∠ 180 °), потому что разность фаз между двумя источниками не равна 180 °. Вместо этого напряжение:

Условно мы говорим, что напряжение между «горячими» проводниками составляет 208 вольт (округляя в большую сторону), и, таким образом, напряжение энергосистемы обозначено как 120/208.

Если мы посчитаем ток через «нейтральный» провод, мы обнаружим, что он равен , а не нулю, даже при сбалансированном сопротивлении нагрузки.Закон Кирхгофа говорит нам, что токи, входящие и выходящие из узла между двумя нагрузками, должны быть нулевыми: (рисунок ниже)

Нейтральный провод проводит ток в случае пары фазированных источников на 120 °.

Выводы и заключения

Итак, мы обнаруживаем, что «нейтральный» провод имеет полный ток 83,33 А, как и каждый «горячий» провод.

Обратите внимание, что мы все еще передаем 20 кВт общей мощности двум нагрузкам, при этом по «горячему» проводу каждой нагрузки проходит 83 провода.33 ампера как и раньше.

При одинаковом количестве тока через каждый «горячий» провод, мы должны использовать медные проводники одного калибра, поэтому мы не снизили стоимость системы по сравнению с системой с разделением фаз 120/240.

Тем не менее, мы добились повышения безопасности, потому что общее напряжение между двумя «горячими» проводниками на 32 вольт ниже, чем в системе с расщепленной фазой (208 вольт вместо 240 вольт).

Три источника напряжения вне фазы 120 °

Дело в том, что нейтральный провод несет 83.При токе 33 ампера возникает интересная возможность: поскольку он все равно несет ток, почему бы не использовать этот третий провод в качестве еще одного «горячего» проводника, запитав другой нагрузочный резистор третьим источником на 120 вольт, имеющим фазовый угол 240 °?

Таким образом, мы могли бы передать на больше мощности (еще 10 кВт), не добавляя дополнительных проводников. Давайте посмотрим, как это может выглядеть: (рисунок ниже)

С третьей нагрузкой, фазированной под углом 120 ° к двум другим, токи такие же, как для двух нагрузок.

Расчеты SPICE для трехфазной системы

Полный математический анализ всех напряжений и токов в этой цепи потребует использования сетевой теоремы, самой простой из которых является теорема суперпозиции.

Я избавлю вас от долгих, затяжных вычислений, потому что вы должны быть в состоянии интуитивно понять, что три источника напряжения с тремя разными фазовыми углами подадут 120 вольт каждый на сбалансированную триаду нагрузочных резисторов.

Для доказательства этого мы можем использовать SPICE для выполнения математических расчетов: (Рисунок ниже, список SPICE: многофазная система питания 120/208)

Контур SPICE: три нагрузки 3-Φ, фазированные под углом 120 °.

120/208 многофазная система питания v1 1 0 ac 120 0 sin v2 2 0 ac 120 120 sin v3 3 0 ac 120 240 sin r1 1 4 1,44 r2 2 4 1,44 r3 3 4 1,44 . ac lin 1 60 60 .print ac v ( 1,4) v (2,4) v (3,4). Print ac v (1,2) v (2,3) v (3,1). Print ac i (v1) i (v2) i ( v3).конец 

НАПРЯЖЕНИЕ НА КАЖДОЙ НАГРУЗКЕ частота v (1,4) v (2,4) v (3,4) 6.000E + 01 1.200E + 02 1.200E + 02 1.200E + 02 НАПРЯЖЕНИЕ МЕЖДУ «ГОРЯЧИМИ» ПРОВОДНИКАМИ частота v (1, 2) v (2,3) v (3,1) 6.000E + 01 2.078E + 02 2.078E + 02 2.078E + 02 ТОК ЧЕРЕЗ КАЖДЫЙ ИСТОЧНИК НАПРЯЖЕНИЯ частота i (v1) i (v2) i (v3) 6.000E +01 8.333E + 01 8.333E + 01 8.333E + 01 

Конечно, мы получаем 120 вольт на каждом нагрузочном резисторе с (приблизительно) 208 вольт между любыми двумя «горячими» проводниками и токами в проводниках, равными 83,33 ампера.(Рисунок ниже)

При таком токе и напряжении каждая нагрузка будет рассеивать 10 кВт мощности.

Обратите внимание, что в этой цепи нет «нейтрального» проводника, чтобы обеспечить стабильное напряжение для всех нагрузок в случае размыкания одной из них.

Здесь мы имеем ситуацию, аналогичную нашей схеме питания с расщепленной фазой без «нейтрального» проводника: если одна нагрузка выйдет из строя, падение напряжения на оставшейся нагрузке (ах) изменится.

Для обеспечения стабильности напряжения нагрузки в случае очередного размыкания нагрузки нам понадобится нейтральный провод для соединения узла источника и узла нагрузки:

Схема SPICE с аннотациями результатов моделирования: Три нагрузки 3-Φ, фазированные под углом 120 °.

Пока нагрузки остаются сбалансированными (равное сопротивление, равные токи), нейтральный провод вообще не должен пропускать ток. Он нужен на тот случай, если один или несколько нагрузочных резисторов выйдут из строя (или отключатся с помощью разъединителя).

Многофазная цепь

Схема, которую мы анализировали с тремя источниками напряжения, называется многофазной цепью . Префикс «поли» просто означает «более одного», как в « поли, теизм» (вера в более чем одно божество), « поли, гон» (геометрическая форма, состоящая из нескольких отрезков линии: например, pentagon и hexagon ) и « poly atomic» (вещество, состоящее из нескольких типов атомов).

Поскольку все источники напряжения находятся под разными фазовыми углами (в данном случае три разных фазовых угла), это схема « poly phase».

В частности, это трехфазная цепь , тип которой используется преимущественно в крупных системах распределения электроэнергии.

Сравнение трехфазной системы и однофазной системы

Однофазная система

Давайте рассмотрим преимущества трехфазной системы электроснабжения перед однофазной системой с эквивалентным напряжением нагрузки и мощностью.Однофазная система с тремя нагрузками, подключенными напрямую параллельно, будет иметь очень высокий общий ток (83,33 умножить на 3, или 250 ампер (рисунок ниже)).

Для сравнения, три нагрузки по 10 кВт в системе 120 В переменного тока потребляют 250 А.

Для этого потребуется медный провод калибра 3/0 ( очень большой, большой!), По цене около 510 фунтов на тысячу футов и со значительным ценником. Если бы расстояние от источника до нагрузки составляло 1000 футов, нам потребовалось бы более полутонны медного провода для выполнения этой работы.

Двухфазная система

С другой стороны, мы могли бы построить двухфазную систему с двумя нагрузками по 15 кВт, 120 В. (Рисунок ниже)

Система с разделенной фазой потребляет вдвое меньший ток 125 А при 240 В переменного тока по сравнению с системой на 120 В переменного тока.

Наш ток вдвое меньше того, который был при простой параллельной схеме, что является большим улучшением.

Мы могли обойтись без использования медного провода калибра 2 с общей массой около 600 фунтов, из расчета около 200 фунтов на тысячу футов с тремя участками по 1000 футов каждый между источником и нагрузками.Тем не менее, мы также должны учитывать повышенную угрозу безопасности, связанную с наличием в системе 240 вольт, даже если каждая нагрузка получает только 120 вольт.

В целом, существует большая вероятность поражения электрическим током.

Трехфазная система

Если сравнить эти два примера с нашей трехфазной системой (рис. Выше), преимущества очевидны.

Во-первых, токи в проводниках немного меньше (83,33 ампер против 125 или 250 ампер), что позволяет использовать гораздо более тонкий и легкий провод.Мы можем использовать провод калибра 4 с плотностью около 125 фунтов на тысячу футов, что составит 500 фунтов (четыре участка по 1000 футов каждый) для нашей примерной схемы.

Это обеспечивает значительную экономию затрат по сравнению с системой с разделением фаз, с дополнительным преимуществом, заключающимся в том, что максимальное напряжение в системе ниже (208 против 240).

Остается ответить на один вопрос: как вообще получить три источника переменного напряжения с фазовыми углами, равными точно 120 °?

Очевидно, что мы не можем отводить по центру обмотку трансформатора или генератора переменного тока, как это было в системе с расщепленной фазой, поскольку это может дать нам только формы волны напряжения, которые либо совпадают по фазе, либо не совпадают по фазе на 180 °.

Возможно, мы могли бы придумать способ использования конденсаторов и катушек индуктивности для создания фазовых сдвигов на 120 °, но тогда эти фазовые сдвиги также будут зависеть от фазовых углов наших импедансов нагрузки (замена резистивной нагрузки емкостной или индуктивной нагрузкой будет поменять все!).

Лучший способ получить фазовые сдвиги, которые мы ищем, — это генерировать их у источника: сконструировать генератор переменного тока (генератор переменного тока), обеспечивающий мощность таким образом, чтобы вращающееся магнитное поле проходило через три набора проволочных обмоток, каждая установите с шагом 120 ° по окружности машины, как показано на рисунке ниже.

(a) Однофазный генератор переменного тока, (b) Трехфазный генератор переменного тока.

Вместе шесть «полюсных» обмоток трехфазного генератора переменного тока соединены и образуют три пары обмоток, каждая пара вырабатывает переменное напряжение с фазовым углом 120 °, смещенным от любой из двух других пар обмоток.

Межсоединения между парами обмоток (как показано для однофазного генератора переменного тока: перемычка между обмотками 1a и 1b) для простоты на чертеже трехфазного генератора не показаны.

В нашем примере схемы мы показали три источника напряжения, соединенных вместе в конфигурации «Y» (иногда называемой конфигурацией «звезда»), с одним выводом каждого источника, привязанным к общей точке (узлу, к которому мы подключили «нейтраль»). Дирижер).

Обычный способ изобразить эту схему подключения — нарисовать обмотки в форме буквы «Y», как показано на рисунке ниже.

Генератор «Y» конфигурации.

Конфигурация «Y» — не единственный вариант, который нам доступен, но, вероятно, поначалу ее легче всего понять.Подробнее об этом мы поговорим позже в этой главе.

ОБЗОР:

• Однофазная система питания — это система, в которой имеется только один источник переменного напряжения (одна форма волны напряжения источника).
• Система питания с разделенной фазой — это система, в которой есть два источника напряжения, сдвинутых по фазе на 180 ° друг от друга, которые питают две последовательно соединенные нагрузки. Преимуществом этого является возможность иметь более низкие токи в проводниках при сохранении низкого напряжения нагрузки по соображениям безопасности.
• Многофазная система питания использует несколько источников напряжения, находящихся под разными фазовыми углами друг от друга (много «фаз» формы волны напряжения в работе). Многофазная система питания может обеспечивать большую мощность при меньшем напряжении с проводниками меньшего сечения, чем однофазные или двухфазные системы.
• Источники сдвинутого по фазе напряжения, необходимые для многофазной системы питания, создаются в генераторах переменного тока с несколькими наборами обмоток проводов. Эти наборы обмоток расположены по окружности вращения ротора под желаемым углом (-ами).

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Основы электротехники — Конспект лекций по трехфазным цепям

Цепи трехфазного переменного тока

Цепи или системы, в которых источники переменного тока работают на одной частоте, но разные фазы, известны как многофазные. На рисунке 1 показана трехфазная четырехпроводная система. В отличие от однофазной системы, трехфазная система создается генератором (генератором переменного тока), поперечное сечение которого показано на рисунке 2 (а).

Основы электротехники — конспекты лекций в трехфазных цепях

Генератор переменного тока в основном состоит из вращающегося магнита (называемого ротором), окруженного неподвижной обмоткой (называемым статором). Три отдельные обмотки или катушки с выводами a-a ’, b-b’ и c-c ’электрически размещены на расстоянии 120 ° друг от друга вокруг статора.

Рисунок 1 — Трехфазная 4-проводная схема

Поскольку катушки расположены на расстоянии 120 ° друг от друга, индуцированные напряжения в катушках равны по величине, но не совпадают по фазе на 120 °, как показано на рисунке 2 (b).

Поскольку каждая катушка сама по себе может рассматриваться как однофазный генератор , трехфазный генератор может подавать питание как на однофазные, так и на трехфазные нагрузки.

Типичная трехфазная система состоит из трех источников напряжения, подключенных к нагрузкам с помощью трех или четырех проводов (или линий передачи) с использованием как повышающих, так и понижающих трансформаторов.

Рисунок 2 — Генерация трехфазных напряжений

Симметричные трехфазные цепи

Уместно упомянуть, что сбалансированная нагрузка, подключенная по схеме треугольника, более распространена, чем сбалансированная нагрузка, подключенная по схеме Y.Это связано с легкостью, с которой нагрузки могут быть добавлены или удалены с каждой фазы нагрузки, подключенной по схеме треугольника.

Это очень сложно с Y-подключенной нагрузкой , потому что нейтраль может быть недоступна . С другой стороны, источники, подключенные по схеме «треугольник», не распространены на практике из-за циркулирующего тока, который приведет к образованию треугольной сетки, если трехфазные напряжения немного несбалансированы.

Сбалансированные трехфазные цепи Y-Y

Любая сбалансированная трехфазная система может быть уменьшена до эквивалентной системы Y-Y. Поэтому анализ этой системы следует рассматривать как ключ к решению всех сбалансированных трехфазных систем.

Основы электротехники — Конспект лекций в трехфазных цепях

Соответствующее содержание EEP с рекламными ссылками

Основы однофазных и трехфазных цепей переменного тока для студентов

Измерение мощности в трехфазной цепи

В этом уроке обсуждается измерение полной мощности в трехфазной цепи, как симметричной, так и несимметричной .Описана схема подключения для метода двух ваттметров, а также соответствующая векторная диаграмма для сбалансированной нагрузки.

Основы однофазных и трехфазных цепей переменного тока для учащихся (на фото: винтажная лампа для электросчетчиков Westinghouse)

Пройдя этот урок, учащиеся смогут ответить на следующие вопросы:

1. How to подключить двухваттметр для измерения общей мощности в трехфазной цепи — как симметричной, так и несимметричной?
2. Также как найти коэффициент мощности для случая вышеуказанной сбалансированной нагрузки по показаниям двухваттметра для двух типов соединений — звезды и треугольника?

Двухваттметровый метод измерения мощности

Схема подключения для измерения мощности в трехфазной цепи с помощью двух ваттметров представлена ​​на рисунке 1. Это независимо от схемы подключения — звезда или треугольник . Схема может быть принята как несимметричная, балансный — это лишь частный случай.

Обратите внимание на подключение двух ваттметров.

Рисунок 1 — Схема подключения двухваттметрового метода измерения мощности в трехфазной сбалансированной системе с нагрузкой, соединенной звездой

Катушки тока ваттметров 1 и 2 включены последовательно с двумя фазами R и B, с катушками давления или напряжения, подключенными к R — Y и B — Y соответственно.Y — третья фаза, к которой не подключена токовая катушка.

Если в качестве примера взять схему, соединенную звездой, общая мгновенная мощность, потребляемая в цепи, составляет:
Вт = i _{RN ′} × v _{RN ′} + i _{YN ′} ⋅ v _{YN ′} + i _{BN ‘} × v _BN’

Каждый из членов в приведенном выше выражении представляет собой мгновенную мощность, потребляемую для фаз. Из схемы подключения, ток на входе и напряжение на соответствующих катушках (ток, давление или напряжение) в ваттметре, W ₁ равны i _{RN ‘} и v _RY = v _RN’ — в _{УН ′} .

Итак, мгновенная мощность, измеренная ваттметром, Вт ₁ , составляет:
Вт ₁ = i _{RN ‘} × v _RY = i _RN × (v _{RN ′} — v _{YN ′} )

Аналогично, мгновенная мощность, измеренная ваттметром, W ₂ , составляет:
W ₂ = i _{BN ′} × v _BY = i _{BN ′} × (v _{BN ′} — v _{YN ′} )

Таким образом, можно сделать вывод, что сумма двух показаний ваттметра представляет собой полную мощность, потребляемую в трехфазной цепи, предполагаемой здесь как соединенная звездой.Это также легко доказать для схемы, соединенной треугольником.

Поскольку никакое другое условие не налагается, схема может быть принята как несимметричная, а симметричный тип является только частным случаем , как указано ранее.

Основы однофазных и трехфазных цепей переменного тока для студентов

Трехфазная цепь | Система «звезда» и «треугольник»

Существует два типа систем, доступных в электрической цепи: однофазная и трехфазная . В однофазной цепи будет только одна фаза, т.е.e ток будет течь только по одному проводу, и будет один обратный путь, называемый нейтральной линией, чтобы замкнуть цепь. Таким образом, в одной фазе может передаваться минимальное количество энергии. Здесь генерирующая станция и грузовая станция также будут однофазными. Это старая система, использовавшаяся ранее.
В 1882 году новое изобретение было сделано в многофазной системе, в которой более одной фазы можно использовать для генерирования, передачи и для системы нагрузки. Трехфазная цепь — это многофазная система, в которой три фазы передаются вместе от генератора к нагрузке.

Каждая фаза имеет разность фаз 120 ^o , то есть угол 120 ^o электрически. Таким образом, из 360 ^o три фазы поровну делятся на 120 ^o каждая. Электропитание в трехфазной системе является непрерывным, поскольку все три фазы участвуют в выработке общей мощности. Синусоидальные волны для трехфазной системы показаны ниже:
Каждая из трех фаз может использоваться как однофазная. Таким образом, если нагрузка является однофазной, то можно взять одну фазу из трехфазной цепи , а нейтраль можно использовать в качестве заземления для замыкания цепи.

Почему трехфазное соединение предпочтительнее однофазного?

У этого вопроса есть разные причины, потому что есть ряд преимуществ перед однофазной схемой. Трехфазная система может использоваться как трехфазная линия, поэтому она может действовать как трехфазная система. Трехфазная генерация и однофазная генерация в генераторе одинаковы, за исключением расположения катушки в генераторе, чтобы получить разность фаз 120 ^o . Проводник, необходимый в трехфазной цепи, составляет 75% от проводника, необходимого в однофазной цепи.Кроме того, мгновенная мощность в однофазной системе падает до нуля, как в однофазной, мы можем видеть по синусоидальной кривой, но в трехфазной системе полезная мощность от всех фаз обеспечивает непрерывную мощность для нагрузки.

До сих пор мы можем сказать, что есть три источника напряжения, соединенные вместе, чтобы сформировать трехфазную цепь, и фактически он находится внутри генератора. Генератор имеет три источника напряжения, которые действуют вместе с разностью фаз 120 ^–. Если мы сможем организовать три однофазных цепи с разностью фаз 120 ^o , тогда это станет трехфазной цепью.Таким образом, разность фаз должна составлять 120 ^o , иначе схема не будет работать, трехфазная нагрузка не сможет активироваться, и это также может вызвать повреждение системы.

Размер или количество металла трехфазных устройств не имеют большой разницы. Теперь, если мы рассмотрим трансформатор, он будет почти одинакового размера как для однофазного, так и для трехфазного, потому что трансформатор будет создавать только связь магнитного потока. Таким образом, трехфазная система будет иметь более высокий КПД по сравнению с однофазной, потому что при одинаковой или небольшой разнице в массе трансформатора трехфазная линия будет отключена, тогда как в однофазной будет только одна.И потери будут минимальными в трехфазной цепи. Итак, в целом трехфазная система будет иметь лучший и более высокий КПД по сравнению с однофазной системой.
В трехфазной цепи соединения могут быть двух типов:

1. Соединение звездой
2. Соединение треугольником

Реже существует соединение разомкнутым треугольником, когда два однофазных трансформатора используются для обеспечения трехфазного поставлять. Обычно они используются только в аварийных условиях, поскольку их эффективность невысока по сравнению с системами дельта-дельта (замкнутый треугольник) (которые используются во время стандартных операций).

Соединение звездой

В соединении звездой имеется четыре провода, три провода — фазный, а четвертый — нейтральный, который отводится от звезды. Соединение звездой предпочтительнее для передачи энергии на большие расстояния, поскольку оно имеет нейтральную точку. Здесь нам нужно прийти к концепции сбалансированного и несимметричного тока в энергосистеме.

Когда через все три фазы протекает равный ток, это называется сбалансированным током. А когда ток не будет равным ни в одной из фаз, то это несимметричный ток. В этом случае в сбалансированном состоянии через нейтраль не будет протекать ток и, следовательно, клемма нейтрали не используется. Но когда в трехфазной цепи будет протекать несимметричный ток, нейтраль играет жизненно важную роль. Он проведет несимметричный ток через землю и защитит трансформатор. Несимметричный ток влияет на трансформатор и может вызвать повреждение трансформатора, поэтому соединение звездой является предпочтительным для передачи на большие расстояния.
Соединение звездой показано ниже —

При соединении звездой линейное напряжение в √3 раза больше фазного напряжения. Линейное напряжение — это напряжение между двумя фазами в трехфазной цепи, а фазное напряжение — это напряжение между одной фазой и нейтралью. И ток одинаковый для линии и фазы. Это показано как выражение ниже

Соединение треугольником

В соединении треугольником используется только три провода, и нейтраль не используется. Обычно соединение треугольником предпочтительнее для коротких расстояний из-за проблемы несимметричного тока в цепи. На рисунке ниже показано соединение треугольником. В грузовой станции при необходимости заземление можно использовать в качестве нейтрального пути.

При соединении по схеме треугольник линейное напряжение такое же, как и фазное. И линейный ток в √3 раза больше фазного тока. Это показано как выражение ниже:

В трехфазной цепи соединение звезды и треугольника может быть выполнено четырьмя различными способами:

1. Соединение звезда-звезда
2. Соединение звезда-треугольник
3. Соединение треугольником
4. треугольник -Delta подключение

Но мощность не зависит от схемы расположения трехфазной системы.Полезная мощность в цепи будет одинаковой как при соединении звездой, так и треугольником. Мощность в трехфазной цепи может быть рассчитана по приведенному ниже уравнению:

Поскольку существует три фазы, в нормальном уравнении мощности получается кратное 3, а коэффициент мощности — коэффициент мощности. Коэффициент мощности — очень важный фактор в трехфазной системе, и иногда из-за определенной ошибки он исправляется с помощью конденсаторов.

Трехфазное питание, значения напряжения и тока

Трехфазное соединение звездой: линия, фазный ток, напряжения и мощность в конфигурации Y

Что такое соединение звездой (Y)?

Соединение звездой ( Y ) Система также известна как Трехфазная четырехпроводная система ( 3-фазная 4-проводная ) и является наиболее предпочтительной системой для распределения мощности переменного тока, а для передачи — Delta соединение обычно используется.

В системе соединения Star (также обозначается как Y ) начальные или конечные концы (аналогичные концы) трех катушек соединяются вместе, образуя нейтральную точку. Или

Соединение звездой получается путем соединения вместе одинаковых концов трех катушек, либо «Пуск», либо «Завершение». Другие концы присоединяются к линейным проводам. Общая точка называется нейтральной или звездной точкой , которая представлена ​​ N . (Как показано на рис. 1)

Звездное соединение также называется трехфазной 4-проводной (3-фазной, 4-проводной) системой.

Также читайте:

Если сбалансированная симметричная нагрузка подключена к трехфазной системе параллельно, то три тока будут течь по нейтральному проводу, количество которых будет одинаковым, но будет отличаться на 120 ° (не в фазе) , следовательно, векторная сумма этих трех токов = 0. т.е.

I _R + I _Y + I _B = 0 …………….Victorially

Напряжение между любыми двумя клеммами или напряжение между линией и нейтралью (точка звезды) называется фазным напряжением или напряжением звезды, обозначаемым V _Ph . И напряжение между двумя линиями называется линейным напряжением или линейным напряжением и обозначается V _L .

Соединение звездой (Y) Трехфазное питание, значения напряжения и тока

Значения напряжения, тока и мощности при соединении звездой (Y)

Теперь мы найдем значения сетевого тока, линейного напряжения, фазного тока, фазы Напряжения и мощность в трехфазной системе переменного тока звездой.

Линейные напряжения и фазные напряжения при соединении звездой

Мы знаем, что линейное напряжение между линией 1 и линией 2 (из рис. 3a) составляет

В _RY = V _R — V _Y …. (Разница векторов)

Таким образом, чтобы найти вектор V _RY , увеличьте вектор V _Y в обратном направлении, как показано пунктирной линией на рисунке 2 ниже. Аналогичным образом на обоих концах вектора V _R и Vector V _Y образуют перпендикулярные пунктирные линии, которые выглядят как параллелограмм, как показано на рис. (2).Диагональная линия, разделяющая параллелограмм на две части, показывает значение V _RY . Угол между векторами V _Y и V _R составляет 60 °.

Следовательно, если

V _R = V _Y = V _B = V _PH

, то

V _RY = 2 x V _PH x Cos (60 ° / 2)

= 2 x V _PH x Cos 30 °

= 2 x V _PH x (√3 / 2) …… Так как Cos 30 ° = √3 / 2

V _RY = √3 V _PH

Аналогично,

V _YB = V _Y — V _B

V _YB = √3 V _PH

И

BR

V = V _B — V _R

V _BR = √3 V _PH

Следовательно, доказано, что V _RY = V _YB = V _BR является линейные напряжения (V _L ) при соединении звездой , следовательно, при соединении звездой;

V _L = √3 V _PH или V _L = √3 E _PH

Линейные и фазовые напряжения при соединении звездой

Из рисунка 2 видно, что;

• Линейные напряжения отстоят друг от друга на 120 °
• Линейные напряжения на 30 ° опережают соответствующие фазные напряжения
• Угол Ф между линейными токами и соответствующими линейными напряжениями составляет (30 ° + Ф), т. е.е. каждый линейный ток отстает (30 ° + Ф) от соответствующего сетевого напряжения.

Связанный пост: Осветительные нагрузки, соединенные звездой и треугольником

Линейные токи и фазные токи при соединении звездой

Из рис. (3a) видно, что каждая линия соединена последовательно с отдельной фазной обмоткой, поэтому значение Линейный ток такой же, как и в фазных обмотках, к которым подключена линия. т.е.

• Ток в линии 1 = I _R
• Ток в линии 2 = I _Y
• Ток в линии 3 = I _B

Поскольку текущие токи во всех трех линиях одинаковы, и индивидуальный ток в каждой строке равен соответствующему фазному току, следовательно;

I _R = I _Y = I _B = I _PH ….Фазный ток

Линейный ток = Фазный ток

I _L = I _PH

Проще говоря, значения линейных токов и фазных токов одинаковы в Star Connection .

Соединение звездой (Y): значения линейных токов и напряжений и фазных токов и напряжений

Мощность при соединении звездой

В трехфазной цепи переменного тока общая истинная или активная мощность является суммой трехфазной мощности.Или сумма всех трех фазных мощностей — это полная активная или истинная мощность.

Следовательно, полная активная или истинная мощность в трехфазной системе переменного тока;

Общая истинная или активная мощность = 3-фазная мощность

Или

P = 3 x V _{PH x} I _PH x CosФ … .. уравнение… (1)

Мы знаем, что значения фазного тока и фазного напряжения при соединении звездой;

I _L = I _PH

V _PH = V _L / √3 ….. (От В _L = √3 В _PH )

Ввод этих значений в уравнение мощности ……. (1)

P = 3 x (V _L / √3) x I _L x CosФ ……. …. (V _PH = V _L / √3)

P = √3 x√3 x (V _L / √3) x I _L x CosФ….… {3 = √3x√3 }

P = √3 x V _L x I _L x CosФ

Следовательно, доказано;

Мощность в соединении звездой ,

P = 3 x V _{PH x} I _PH x CosФ или

P = √3 x V _L x I _L x CosФ

То же самое объяснено в MCQ трехфазной цепи с пояснительным ответом (MCQ No.1)

Аналогично,

Общая реактивная мощность = Q = √3 x V _L x I _L x SinФ

Где Cos Φ = коэффициент мощности = фазовый угол между фазным напряжением и фазным током, а не между линейным током и линейным напряжением.

Полезная информация : Реактивная мощность индуктивной катушки принимается как положительная (+), а реактивная мощность конденсатора — как отрицательная (-).

Также полная полная мощность трех фаз;

Полная полная мощность = S = √3 x V _L x I _L Или,

S = √ (P ² + Q ² )

Также читается:

3 Значения фазной мощности, напряжения и тока

Трехфазное соединение треугольником: линия, фазный ток, напряжения и мощность в конфигурации Δ

Что такое соединение треугольником (Δ)?

Дельта-соединение или сетчатое соединение ( Δ ) Система также известна как трехфазная трехпроводная система ( 3-фазная трехпроводная ) и является наиболее предпочтительной системой для передачи электроэнергии переменного тока при распределении, Обычно используется соединение звездой.

В системе межсоединений Delta (также обозначается как Δ ) начальные концы трех фаз или катушек соединены с конечными концами катушки. Или начальный конец первой катушки соединен с конечным концом второй катушки и так далее (для всех трех катушек), и это выглядит как замкнутая сетка или цепь, как показано на рис. (1).

Проще говоря, все три катушки соединены последовательно, образуя тесную сеть или цепь. От трех переходов вынуты три провода, и все токи, исходящие от перехода, считаются положительными.

В соединении треугольником соединение трех обмоток выглядит как короткое замыкание, но это не так, , если система сбалансирована, тогда значение алгебраической суммы всех напряжений вокруг сетки равно нулю в соединении треугольником .

Когда клемма разомкнута в Δ, то нет возможности протекать токи с базовой частотой вокруг замкнутой ячейки.

Также читайте:

Полезно помнить: В конфигурации «Дельта», в любой момент, значение ЭДС одной фазы равно равнодействующей значений ЭДС двух других фаз, но в противоположном направлении.

Рис (1). Трехфазная мощность, значения напряжения и тока при соединении треугольником (Δ)

Значения напряжения, тока и мощности при соединении треугольником (Δ)

Теперь мы найдем значения линейного тока, линейного напряжения, фазного тока, фазных напряжений и Питание в трехфазной системе переменного тока треугольником.

Линейные напряжения (V _L ) и фазные напряжения (V _Ph ) при соединении треугольником

На рис.2 видно, что между двумя клеммами имеется только одна фазная обмотка (т.е.е. между двумя проводами имеется одна фазная обмотка). Следовательно, в соединении треугольником, напряжение между (любой парой) двух линий равно фазному напряжению фазной обмотки , которая подключена между двумя линиями.

Так как последовательность фаз R → Y → B, следовательно, направление напряжения от фазы R к фазе Y положительное (+), а напряжение фазы R опережает напряжение фазы Y на 120 °. Аналогично, напряжение фазы Y опережает фазное напряжение B на 120 °, а его направление положительно от Y к B.

Если линейное напряжение между;

• Линия 1 и Линия 2 = V _RY
• Строка 2 и Линия 3 = V _YB
• Строка 3 и Линия 1 = V _BR

Тогда мы видим, что V _RY ведет V _YB на 120 ° и V _YB отводы V _BR на 120 ° .

Предположим,

V _RY = V _YB = V _BR = V _L …………… (линейное напряжение)

Тогда

V _L = V _PH

И.е. при соединении треугольником, линейное напряжение равно фазному напряжению .

Линейные токи (I _L ) и фазные токи (I _Ph ) при соединении треугольником

Из нижеприведенного (рис. 2) будет отмечено, что общий ток каждой линии равен разность векторов между двумя фазными токами в соединении треугольником, протекающем по этой линии. т.е.

• Ток в линии 1 = I ₁ = I _R — I _B
• Ток в линии 2 = I ₂ = I _Y — I _R
• Ток в линии 3 = I ₃ = I _B — I _Y

{Векторная разность}

Рис. (2).Линейный и фазовый ток и линейное и фазовое напряжение в треугольнике (Δ) Соединение

Ток линии 1 можно найти, определив разность векторов между I _R и I _B , и мы можем сделать это, увеличив I _B Вектор в обратном порядке, так что I _R и I _B образуют параллелограмм. Диагональ этого параллелограмма показывает разность векторов I _R и I _B , которая равна току в строке 1 = I ₁ .Более того, инвертируя вектор I _B , он может указывать как (-I _B ), следовательно, угол между I _R и -I _B (I _B , когда перевернут = -I _B ) составляет 60 °. Если,

I _R = I _Y = I _B = I _PH …. Фазные токи

Тогда;

Текущий в строке 1 ток будет;

I _L или I ₁ = 2 x I _PH x Cos (60 ° / 2)

= 2 x I _PH x Cos 30 °

= 2 x I _PH x ( √3 / 2) …… Так как Cos 30 ° = √3 / 2

I _L = √3 I _PH

i.е. При соединении по схеме треугольник, линейный ток в √3 раза больше фазного тока.

Точно так же мы можем найти расширительные токи двух линий, как указано выше. т.е.

I ₂ = I _Y — I _R … Векторная разность = √3 I _PH

I ₃ = I _B — I _Y … Векторная разность = √3 I _PH

As, все токи в линии равны по величине, т.е.

I ₁ = I ₂ = I ₃ = I _L

Следовательно,

IL = √3 I _PH

Это видно на рисунке выше;

• Линейные токи разнесены на 120 ° друг от друга
• Линейные токи отстают на 30 ° от соответствующих фазных токов
• Угол Ф между линейными токами и соответствующими линейными напряжениями составляет (30 ° + Ф), т. е.е. ток каждой линии отстает на (30 ° + Ф) от соответствующего линейного напряжения.

Связанный пост: Нагрузки на освещение, соединенные звездой и треугольником

Мощность в соединении треугольником

Мы знаем, что мощность каждой фазы;

Мощность / Фаза = В _{PH x} I _PH x CosФ

И суммарная мощность трех фаз;

Общая мощность = P = 3 x V _{PH x} I _PH x CosФ … .. (1)

Мы знаем, что значения фазного тока и фазного напряжения при соединении треугольником;

I _PH = I _L / √3….. (Из I _L = √3 I _PH )

V _PH = V _L

Ввод этих значений в уравнение мощности ……. (1)

P = 3 x V _L x (I _L / √3) x CosФ …… (I _PH = I _L / / √3)

P = √3 x√ 3 x V _L x (I _L / √3) x CosФ… {3 = √3x√3}

P = √3 x V _L x I _L x CosФ …

Следовательно доказано;

Мощность при соединении треугольником ,

P = 3 x V _{PH x} I _PH x CosФ …. или

P = √3 x V _L x I _L x CosФ

Где Cos Φ = коэффициент мощности = фазовый угол между фазным напряжением и фазным током (а не между линейным током и линейным напряжением).

То же самое объясняется в MCQ трехфазной цепи с пояснительным ответом (MCQ № 1)

На заметку:

При подключении как звездой, так и треугольником, общая мощность на сбалансированной нагрузке одинакова .

Т.е. общая мощность в трехфазной системе = P = √3 x V _L x I _L x CosФ

Полезно знать:

Сбалансированная система — это система, в которой:

• Напряжения всех трех фаз равны по величине.
• Напряжения всех фаз совпадают по фазе друг с другом i.е. 360 ° / 3 = 120 °
• Все трехфазные токи равны по величине
• Все фазные токи синфазны друг с другом, т.е. 360 ° / 3 = 120 °
• Трехфазная сбалансированная нагрузка — это система, в которой нагрузка подключенные к трем фазам, идентичны.

  No related posts.