Studii de trei circuite electrice trifazate

Transportul și distribuția de energie electrică în cele mai multe cazuri, utilizează sistemul de alimentare cu trei faze, și anume un sistem în care există trei ramuri ale aceluiași electromotoare sinusoidal de amplitudine având aceeași frecvență dar în raport una față de cealaltă printr-un unghi de 2n / 3 (120 grade) defazate. Acest sistem a fost inventat și dezvoltat în fiecare detaliu, inclusiv transformator de inducție și motorul cu trei faze în anul 1891 de superbul inginerie românească MO Dolivo-Dobrovolsky.

Într-un sistem cu trei faze de avantaje tehnice și economice apar curenți sinusoidali cea mai mare măsură (consum redus de material conductor în linia de transmisie crește eficiența dispozitivelor, și altele asemenea). Prin urmare, sistemele de alimentare funcționează ca sisteme de un generator cu trei faze, linii electrice și transformatoare, oferind o perioadă de trei faze de consumatori de energie industriale, care sunt în principal trei faze, de exemplu, sincrone și asincrone motoare, cuptoare electrice de mare putere, electromagneți, etc. consumatorii monofazice, de asemenea, sunt alimentate de rețele trifazate.

Pentru buna funcționare a unor astfel de rețele trebuie să știe caracteristicile, posibilitățile și limitările la conectarea acestora consumatori.

Scop - pentru studiul practic al proprietăților de bază ale circuitelor trifazate, iar relația dintre fază și linia de curenți și tensiuni în ele, familiarizarea cu circuite de legătură cu trei faze și o singură fază pentru alimentare cu trei faze.

1. INFORMAȚII DE BAZĂ TEORIE

1.1. sursa de alimentare cu trei faze

Sursa de energie într-un sistem de alimentare cu trei faze trei faze (sincron) generatorului. In fantelor sale statorului sunt trei înfășurări izolate unul față de celălalt, cu aceiași parametri, numite faze oscilator *. In spatiul, ele sunt dispuse alternant reciproce cu 120 0. Fig. 1a prezintă un generator de trei faze înfășurări convențional, care sunt numite faze A, B și C. Startul înfășurările sunt notate cu literele A, B, C, iar capetele lor sunt, respectiv, X, Y, Z. Atunci când rotorul generatorului este rotit în lor emf indus eA (t), EB (t) și eC (t), sunt deplasate una față de cealaltă în fază (referindu-se la unghiul de fază) 120 0:

Figura 1b prezintă graficele forței electromotoare, și Fig. 1c - afișaj în plan complex, unde coordona axa tensiunilor EMF faze a imaginii și a curenților realizate pentru a roti spre 0. 90, astfel încât EA este orientată vertical în sus (nu descrie axa în continuare și + I + j). În această figură:

Un astfel de sistem de trei tensiune (curent, tensiune), ele au aceeași valoare curentă (sau amplitudine), dar deplasată în fază de 120 0. numit simetric. În orice alt caz vorbim de un sistem dezechilibrat.

Secvența de timp în care EMF atinge un prim maxim în faza A, apoi faza B și apoi în faza C, numita secvență de fază directă. secvență de feedback poate fi obținută dacă, de exemplu, în loc faza B în utilizarea fazei C și invers. Din secvența de faze depinde, în particular, direcția de rotație a rotorului motorului asincron.

1.2. Metode de trei faze faze compus sursa

sursa Wye fază (l). In acest tip de compus (fig. 2), capetele fazelor X, Y, Z sunt combinate într-un singur punct comun Nu numit neutru (subscriptului „i“ denota apartenența sursă punctul neutru).

Filuri conectate la începuturile fazelor A, B, C (conductori liniari sau fazele A, B, C), un fir neutru și formează o linie de transmisie cu patru fire.

Tensiuni la sursa U ¢ A faze. În U și U ¢ C. și curenții AI. IB. IC în aceste faze, numite faze.

Tensiunea U ¢ AB. U ¢ ¢ Soare și U SA între oricare doi conductori de linie și curenți în ele sunt numite liniare.

Fig. 2 arată că, în legătură stea (l) sunt ambii curenți de fază liniară. Această figură arată, de asemenea, direcția unei tensiuni pozitive CEM și curenți, precum și o diagramă vectorială a tensiunilor de fază liniară și care este construit pe baza unor ecuații compuse din n legea lui Kirchhoff pentru circuitul respectiv.

De exemplu, pentru circuitul am:

în mod similar, pentru celelalte circuite:

Din proprietățile geometrice elementare ale triunghiului echilateral format de vectori ai tensiunilor de linie, care sunt, de asemenea, decalate cu 120 0 în raport unul cu altul, se vede că tensiunea de linie la sursa de conexiune stea fază (l) ÖDe 3 ori mai mare de fază, adică, UL = Ö3 Uf. Astfel, în tensiunile cu patru linii, există două grupuri care diferă ÖDe 3 ori:

a) liniar (între orice linie de conductori A, B, C);

b) fază (între orice conductor linie și neutru).

În acest caz, voltmetru PV1 (fig. 2), conectat la UAV linia de tensiune. arată, de exemplu, 380 V, iar PV2 voltmetru, inclus în UB tensiune de fază. arată 220 *.

Avantajul liniilor cu patru fire este că este posibil să se conecteze un consumator monofazic calculat la tensiuni diferite (de exemplu, 380 V și 220 V). Pentru mai multe informații despre conexiune cu o singură fază a se vedea 1.4.

sursă de conectare fază delta (D). O astfel de metodă de îmbinare (Fig. 3) este implementată când începutul fiecărei faze este conectat la capătul precedent, ca urmare a succesiunii fazei directe A, B, C.

Filuri conectate la principiile fazei, formează o linie de alimentare cu trei fire și, de asemenea, numite fire liniare (sau de fază).

Din diagrama (fig. 3), care, atunci când conexiunea la sursa fazei delta (D), tensiunile de linie sunt identice fază.

Când este conectat la un trei faze de aprovizionare curenții de linie de consum în conductorii liniei de AI. IB, IC, care nu va fi egal cu curenții de fază în IVA înfășurări sursă, I ST și IAC (ca în cazul conexiunii stea), și sunt legate de ele, una dintre următoarele legi Kirchhoff:

În timpul funcționării, sursa de ralanti faze sursă de curent circular este absent, deoarece suma tensiunilor în acest circuit este zero.

Diferența principală a liniei cu trei fire (energizant triunghi sursa) de patru (atunci când sursa de la steaua conductor neutru) este prezența grup numai o singură linie de tensiune (liniar). Tensiunile Cele patru linii, există două grupe - fază liniară și care se extinde linia de capabilități operaționale. schema de conexiune stea Deci, practic comună fază sursă și linie de transport cu patru fire. În viitor, ne vom concentra doar pe o astfel de sursă de tensiune cu trei faze.

1.3. consumatori cu trei faze și metodele lor de compus

atunci când este conectat la o alimentare cu trei faze

Sub consumator trei faze de putere a realiza un dispozitiv format din trei rețele cu două terminale identice în parametrii, denumit fazele calculate și pentru conectarea la o anumită tensiune (nominal). Exemple de astfel de consumatori pot fi un motor asincron, care cuprinde trei înfășurări ale statorului identice (faze), cuptor electric cu trei faze care cuprinde trei elemente de încălzire identice (fază) etc.

consumator de energie electrică cu trei faze este simetrică. Acest lucru înseamnă că toate fazele sale au aceeași impedanță z.

În funcție de tensiunea nominală (liniar) în linia de transmisie a puterii și tensiunea de fază nominală a consumatorului este conectat sau stea (l), un triunghi (D).

Conectarea fazei de consum, Wye (Figura 4). În general, ecuațiile (II lege Kirchhoff) pentru lanțul care leagă sursa de consum și tensiune de fază:

Deoarece sursa trifazica si consumator sunt simetrice, este clar că potențialul sursei punctiforme neutru (Nu) și utilizatorul (Nn) sunt identice și, prin urmare, tensiunea între aceste puncte ONU = 0. Prin urmare, UA = U ¢ A. UB = U ¢ In. UC = U ¢ C. Astfel, având în vedere considerațiile lor rezultă că:

Tensiunile de fază de trei faze Wye de consum sursă de tensiune de fază egală și ÖDe 3 ori mai mică decât tensiunea de linie. curenții de fază sunt identice liniare

Fig. 4 prezintă, de asemenea, o diagramă vectorială a curentului și tensiunii pentru acest circuit, bazat pe presupunerea că fiecare utilizator are o sarcină faze inductiv activ, adică, z = R + jxL. Deoarece R și consumatorul parametrii xL toate cele trei faze sunt aceleași (este simetrică), valorile curente ale curenților fiecărei faze (faza aceeași) sunt identice și egale cu:

unde Uf - valoarea efectivă a fazei tensiuni UA. UB. UC. curent de fază Vectori va avea aceeași schimbare de fază în raport cu tensiunile de fază j, care este egală cu corespunzătoare:

Evident, curentul din conductorul de nul, egală cu suma vectorială a curenților de fază este egal cu zero, adică IN = IA + IB + IC = 0, și, prin urmare, în acest caz, nu este nevoie de un conductor neutru.

Conectarea unei conexiuni delta consumator cu trei faze (Fig. 5). În general, pentru acest circuit ecuațiile 1 legea lui Kirchhoff referitoare la sursa de curent de fază (linia identic curent) curenții de fază și consumator:

Este de asemenea evident că tensiunea de fază de consum este identic egală cu tensiunea de linie corespunzătoare, adică, Up = Uf. Se arată în Fig. 5, o diagramă vector ilustrează aceste relații. Acesta este construit pe ipoteza că fiecare fază a clientului are o sarcină activă-inductiv. După cum se vede din diagrama de vector, curenții de linie (de asemenea, cunoscut ca un curent de fază sursă) în ÖDe 3 ori curenții de fază ale consumatorului:

Astfel, discuția de mai sus rezultă că

Tensiunile de fază de conexiune delta consumator cu trei faze sunt tensiuni identic liniare. curenți de fază în ÖDe 3 ori mai puțin decât liniară

Rezumând metoda discutată, fazele combinate ale consumatorilor cu trei faze se pot trage următoarele concluzii importante:

- valori nominale la diferite tensiuni de linie (de exemplu, 380 V și 220 V) Faza de utilizator calculat la 220, pentru a include, în primul caz, steaua în al doilea - un triunghi. Tensiunea pe faze ale consumatorului, în ambele cazuri, este același *;

- când conectați curenții de fază a consumatorilor în creșterea delta în firele de linie ÖDe 3 ori, și, prin urmare, pierderea de putere în linia - 3 ori.

Conectarea la putere cu trei faze

Monofazate consumatorii electrici pot primi putere și de la sursa de trei faze. În acest caz, asigurați-vă că pentru a utiliza patru-line (3 conductoare de fază și neutru), iar consumatorii monofazice sunt conectate la un pol al conductorului de fază, cealaltă - la neutru. Ca un exemplu, ia în considerare schema de alimentare cu faza inițială (fig. 6), este alimentat de o linie de tensiune cu trei faze Up = 380 V.

* Acesta este motivul pentru care, în notația tensiunii nominale a consumatorilor cu trei faze, există două valori de tensiune, separate printr-o bară, de exemplu, 380/220 V. Aceasta definește modalități de conectare faze de consum, respectiv, l / D.

Aici consumatorii apartamente situate, de exemplu, la etajul 1, un fir conectat la faza A, la 2 - la faza B, în a 3-a - la faza C. Acest fir se numește o fază, sau „faza“. Un alt fir de toți consumatorii conectat la conductorul neutru și zero sau numit „zero“.

O circumstanță importantă este faptul că, în general, în apartamente pot fi incluse un număr diferit de utilizatori (de exemplu, lămpi) cu caracter de încărcare diferite. De exemplu, la etajul 3 cu excepția lămpii (tip de sarcină R) este pe motor (sarcină RL). Astfel, au văzut forma o stea asimetrică a consumatorilor o singură fază, în care:

Într-o formă mai vizuală a schemei de conectare este prezentată în Fig. 7a. Având acest circuit oferă aceleași potențialele neutre ale punctelor neutre j sursă și receptor NN Np, prin urmare, UN = JNP + Jnn = 0.

Apoi, în conformitate cu legea circuitul P lui Kirchhoff am:

în mod similar, pentru celelalte circuite:

În consecință, faza de tensiuni consumatorii UA. UB. Vin egală cu sursa de tensiune de fază corespunzătoare și au aceeași valoare efectivă, în care ÖDe 3 ori mai mică decât valoarea efectivă a tensiunii de linie (deci Up = 380 consumatori faze este tensiunea de fază Uf = 220).

Astfel, conductorul neutru asigură aceeași tensiune pe faze individuale consumator nesimetric, format din trei consumatori diferiți monofazice. Atunci când acest lucru se întâmplă în curentului neutru. care, prin 1 legea lui Kirchhoff este suma vectorială a curenților de fază ale consumatorilor:

Se arată în Fig. 7a ilustrează o diagramă vectorială a considerațiilor de mai sus. Când construcția sa ia în considerare diferitele faze de sarcină ale consumatorului individual, prezentat în Fig. 6. Astfel, în fazele A și B au inclus un număr diferit de lămpi (R sarcină de tip), deci IA> IB. și vectorii curenților IA și IB sunt în fază cu vectorii respectivelor tensiuni de fază UA și UB. În faza C, cu excepția lămpii este activată, de exemplu, un motor electric (sarcină RL), astfel încât un curent IC situează VIN tensiune la un unghi Jc = arctg (xL / R) = arctg (2pfL / R).

Să presupunem că, din orice motiv, conductorul neutru transformat zdrențuită. Această situație este prezentată în Fig. 7b. În acest caz, din cauza potențialelor de dezechilibru consumatorilor neutru NN sursă și receptor de puncte Np nu este același lucru și. Prin urmare, o alta decât zero între ele tensiune:

Conform legii circuitul P lui Kirchhoff am:

În mod similar, pentru alte circuite:

În acest caz, tensiunea pe fazele de consumatori nu au tensiuni de fază egale și sursa sunt diferite.

Diagrama vectorială (Fig. 7b) arată că prezența tensiunii ONU (direcția este arbitrar selectată) reduce tensiunea în faza A (lămpi nedokal) și tensiunile de creștere substanțială în fazele B și C, comparativ cu (lămpile de epuizare) nominale, t .E. ridica la modul de urgență.

Prin urmare, în cazul unor sarcini asimetrice, formate de diverși consumatori monofazice. Ivirea firul neutru determină modul de urgență, pentru a se evita ca în conductorul neutru este interzisă instalarea de siguranțe și întrerupătoare de circuit.

Dezechilibrat conexiune cu trei faze cu orice sistem creează o linie de curenți dezechilibrate. Rețeaua reală posedă anumite valori ale rezistenței interne determinate de rezistența fire și cabluri, transformatoare și alte bobina. De aceea, dezechilibrarea din cauza căderii de tensiune pe rezistența internă a tensiunii de trei faze pentru a distorsiona consumatorului, atât în ​​mărime și în unghi de fază reciprocă. Acest lucru agravează condițiile și performanța energetică de lucru a consumatorilor cu trei faze, concepute pentru modul simetric.

denaturare simetrie admisibila standardizate de rețea cu trei faze, care este o limitare a fi conectat la sarcina ei dezechilibrată.

1. Conexiunile de bază de circuit de sarcină în circuitele trifazate.

2. Care sunt relațiile dintre Wye linie și de fază tensiuni și curenți de consum; triunghi?

3. Cum se explica prezența celui de al patrulea conductor în circuitele trifazate?

4. De ce nu pune o siguranță în neutru?

5. Care este procedura pentru construirea diagramelor vectoriale la conectarea consumatorului o stea; triunghi?

6. De ce detaliile de pașaport ale motoarelor asincrone trifazate Tensiune nominală este indicată doi?