Īss vēsturiskais fons

Vēsturiski viņš bija pirmais, kurš aprakstīja rotējošā magnētiskā lauka fenomenu, un par šī atklājuma datumu tiek uzskatīts 1887. gada 12. oktobris, brīdis, kad zinātnieki iesniedza patentu pieteikumus saistībā ar asinhrono motoru un elektroenerģijas pārvades tehnoloģiju. 1888. gada 1. maijā ASV Tesla saņēma savus galvenos patentus - par daudzfāzu elektrisko mašīnu izgudrošanu (ieskaitot asinhrono elektromotoru) un sistēmām elektriskās enerģijas pārvadīšanai caur daudzfāzu maiņstrāvu.

Tesla novatoriskās pieejas būtība šim jautājumam bija viņa priekšlikums izveidot visu elektroenerģijas ražošanas, pārvades, sadales un izmantošanas ķēdi kā vienu daudzfāžu maiņstrāvas sistēmu, kas ietver ģeneratoru, pārvades līniju un maiņstrāvas motoru, kas Tad Tesla sauca par "indukciju".

Eiropas kontinentā paralēli Teslas izgudrojuma darbībai līdzīgu problēmu atrisināja Mihails Osipovičs Dolivo-Dobrovolskis, kura darba mērķis bija optimizēt liela mēroga elektroenerģijas izmantošanas metodi.

Pamatojoties uz Nikola Teslas divfāzu strāvas tehnoloģiju, Mihails Osipovičs patstāvīgi izstrādāja trīsfāzu elektrisko sistēmu (kā īpašu daudzfāžu sistēmas gadījumu) un ideālas konstrukcijas asinhrono elektromotoru - ar “vāveres būra” rotoru. Mihails Osipovičs saņēma patentu dzinējam 1889. gada 8. martā Vācijā.

Simetriskam uztvērējam ir vienāda pretestība katrā tā fāzē. Spriegums starp neitrālajiem punktiem ir nulle, fāzes spriegumu summa ir nulle un strāva neitrālajā vadā ir nulle.

Tādējādi simetriskam uztvērējam, kas savienots ar zvaigzni, neitrāla klātbūtne neietekmē tā darbību. Bet attiecības starp lineāro un fāzes spriegumu paliek spēkā:

Asimetriskam uztvērējam, kas savienots zvaigžņu konfigurācijā, ja nav neitrāla vadītāja, būs maksimālais neitrālā slīpuma spriegums (neitrāla vadītspēja ir nulle, pretestība ir bezgalība):

Šajā gadījumā arī uztvērēja fāzes spriegumu kropļojumi ir maksimāli. Avota fāzes spriegumu vektoru diagramma ar neitrāla sprieguma uzbūvi atspoguļo šo faktu:

Acīmredzot, mainoties uztvērēja pretestības vērtībām vai raksturam, neitrālā slīpuma sprieguma vērtība mainās plašās robežās, un uztvērēja neitrālais punkts vektoru diagrammā var atrasties dažādās vietās. Šajā gadījumā uztvērēja fāzes spriegumi ievērojami atšķirsies.

Secinājums: simetriska slodze ļauj noņemt nulles vadu, neietekmējot fāzes spriegumus uztvērējā; asimetriska slodze, noņemot nulles vadītāju, nekavējoties noved pie stingrā savienojuma likvidēšanas starp uztvērēja spriegumiem un ģeneratora fāzes spriegumiem - tagad tikai ģeneratora lineārie spriegumi ietekmē slodzes spriegumus.

Asimetriska slodze noved pie tā fāzes spriegumu asimetrijas un neitrālā punkta nobīdes tālāk no vektoru diagrammas trīsstūra centra.

Tāpēc ir nepieciešams neitrāls vads, lai izlīdzinātu uztvērēja fāzes spriegumu tā asimetrijas apstākļos vai pieslēdzot katrai fāzei vienfāzes uztvērējus, kas paredzēti fāzes, nevis lineāram spriegumam.

Tā paša iemesla dēļ nav iespējams uzstādīt drošinātāju nulles stieples ķēdē, jo, ja neitrālais vads saplīst pie fāzes slodzēm, radīsies tendence.

Aprēķini "trijstūrim"

Tagad apskatīsim uztvērēja fāžu savienojumu saskaņā ar "trīsstūra" ķēdi. Attēlā parādīti avota spailes, un nav neitrāla vada, un to nav kur savienot. Uzdevums ar šādu savienojuma shēmu parasti ir aprēķināt fāzes un līnijas strāvas ar zināmu avota spriegumu un fāzes slodzes pretestību.

Spriegumi starp lineārajiem vadiem ir fāzes spriegumi, kad slodze ir savienota trīsstūrī. Neņemot vērā lineāro vadu pretestību, mēs pielīdzinām avota lineāros spriegumus patērētāja fāžu lineārajiem spriegumiem. Fāzes strāvas tiek slēgtas, izmantojot sarežģītas slodzes pretestības un caur vadiem.

Par fāzes strāvas pozitīvo virzienu tiek uzskatīts virziens, kas atbilst fāzes spriegumiem, no fāzes sākuma līdz beigām, un lineārām strāvām - no avota līdz uztvērējam. Strāvas slodzes fāzēs nosaka saskaņā ar Ohma likumu:

Trīsfāzu ķēde ir īpašs daudzfāzu elektrisko sistēmu gadījums, kas ir elektrisko ķēžu kopums, kurā darbojas tādas pašas frekvences EML, kas fāzē ir nobīdītas viena pret otru ar noteiktu leņķi. Ņemiet vērā, ka parasti šie EML, galvenokārt enerģētikā, ir sinusoidāli. Tomēr mūsdienu elektromehāniskajās sistēmās, kur pievadu motoru vadīšanai izmanto frekvences pārveidotājus, sprieguma sistēma parasti nav sinusoidāla. Katru daudzfāzu sistēmas daļu, ko raksturo viena un tā pati strāva, sauc fāze, tie. fāze ir ķēdes sadaļa, kas saistīta ar atbilstošo ģeneratora vai transformatora tinumu, līniju un slodzi.

Tādējādi jēdzienam “fāze” elektrotehnikā ir divas dažādas nozīmes:

• fāze kā sinusoidāli mainīga daudzuma arguments;
• fāze kā daudzfāzu elektriskās sistēmas neatņemama sastāvdaļa.

Daudzfāžu sistēmu attīstību noteica vēsture. Izpēti šajā jomā noteica ražošanas attīstības prasības, un progresu daudzfāzu sistēmu attīstībā veicināja atklājumi elektrisko un magnētisko parādību fizikā.

Vissvarīgākais priekšnoteikums daudzfāzu elektrisko sistēmu attīstībai bija rotējoša magnētiskā lauka fenomena atklāšana (G. Ferraris un N. Tesla, 1888). Pirmie elektromotori bija divfāžu, taču tiem bija slikta veiktspēja. Trīsfāzu sistēma izrādījās visracionālākā un daudzsološākā, kuras galvenās priekšrocības tiks aplūkotas turpmāk. Lielu ieguldījumu trīsfāzu sistēmu attīstībā sniedza izcilais krievu elektroinženieris M.O.Dolivo-Dobrovolskis, kurš izveidoja trīsfāzu asinhronos motorus, transformatorus, ierosināja trīs un četru vadu shēmas, un tāpēc tiek pamatoti uzskatīts par dibinātāju. trīsfāzu sistēmām.

Trīsfāzu sprieguma avots ir trīsfāžu ģenerators, uz kura statora (skat. 1. att.) ir uzlikts trīsfāžu tinums. Šī tinuma fāzes ir sakārtotas tā, ka to magnētiskās asis tiek nobīdītas telpā attiecībā pret otru par elektrisku daudzumu. priecīgs. Attēlā 1, katra statora fāze parasti tiek parādīta kā viens pagrieziens. Tinumu sākumu parasti apzīmē ar lielajiem burtiem A, B, C, bet galus attiecīgi ar lielajiem burtiem x, y, z. EMF stacionārajos statora tinumos tiek inducēts to pagriezienu krustošanās rezultātā ar magnētisko lauku, ko rada rotējošā rotora lauka tinuma strāva (1. att. rotoru nosacīti attēlo kā pastāvīgo magnētu, kas ir praksē izmanto ar salīdzinoši zemām jaudas). Rotoram griežoties ar vienmērīgu ātrumu, statora fāžu tinumos tiek inducēti periodiski mainīgi sinusoidālie EML ar tādu pašu frekvenci un amplitūdu, bet atšķiras rad telpiskās fāzes nobīdes dēļ. (skat. 2. att.).

Trīsfāzu sistēmas pašlaik ir visizplatītākās. Visas lielās spēkstacijas un patērētāji darbojas ar trīsfāžu strāvu, kas ir saistīta ar vairākām trīsfāzu ķēžu priekšrocībām salīdzinājumā ar vienfāzes ķēdēm, no kurām svarīgākās ir:

Ekonomiska elektroenerģijas pārvade lielos attālumos;

Visdrošākā un ekonomiskākā elektriskā piedziņa, kas atbilst rūpnieciskās elektriskās piedziņas prasībām, ir asinhronais motors ar vāveres sprostu rotoru;

Iespēja iegūt rotējošu magnētisko lauku, izmantojot stacionārus tinumus, uz kuriem balstās sinhrono un asinhrono motoru, kā arī vairāku citu elektrisko ierīču darbība;

Simetrisko trīsfāzu sistēmu līdzsvars.

Lai apsvērtu vissvarīgāko līdzsvara īpašības trīsfāzu sistēma, kas tiks pierādīta vēlāk, mēs ieviešam daudzfāžu sistēmas simetrijas jēdzienu.

Tiek izsaukta EMF sistēma (spriegumi, strāvas utt.). simetrisks, ja tas sastāv no m vienāda lieluma EML vektoriem (spriegumiem, strāvām utt.), kas fāzē nobīdīti viens pret otru ar tādu pašu leņķi. Jo īpaši vektoru diagramma simetriskai EMF sistēmai, kas atbilst trīsfāzu sinusoidālai sistēmai attēlā. 2, ir parādīts attēlā. 3.

3. att	4. att

No asimetriskām sistēmām vislielāko praktisko interesi rada divfāžu sistēma ar 90 grādu fāzes nobīdi (sk. 4. att.).

Visas simetriskas trīs un m fāžu (m>3) sistēmas, kā arī divfāžu sistēma ir līdzsvarots. Tas nozīmē, ka, lai gan atsevišķās fāzēs momentānā jauda pulsē (skat. 5. att., a), viena perioda laikā mainot ne tikai lielumu, bet vispārīgā gadījumā arī zīmi, visu fāžu kopējā momentānā jauda paliek nemainīga visā garumā. sinusoidālā EML periods (sk. 5.,b att.).

Līdzsvaram ir ārkārtīgi liela praktiska nozīme. Ja kopējā momentānā jauda pulsētu, tad uz vārpstu starp turbīnu un ģeneratoru iedarbotos pulsējošs griezes moments. Šāda mainīga mehāniskā slodze negatīvi ietekmētu elektroenerģijas ražošanas iekārtu, saīsinot tās kalpošanas laiku. Tie paši apsvērumi attiecas uz daudzfāzu elektromotoriem.

Ja tiek izjaukta simetrija (Teslas divfāžu sistēma tās specifikas dēļ netiek ņemta vērā), tad tiek izjaukts arī līdzsvars. Tāpēc enerģētikas nozarē viņi stingri nodrošina, ka ģeneratora slodze paliek simetriska.

Trīsfāzu sistēmu pieslēguma shēmas

Trīsfāzu ģeneratoram (transformatoram) ir trīs izejas tinumi, kas ir identiski apgriezienu skaitā, bet attīsta EML, kas fāzē ir nobīdīts par 120°. Varētu izmantot sistēmu, kurā ģeneratora tinumu fāzes nebūtu galvaniski savienotas viena ar otru. Šis ir tā sauktais atvienota sistēma.Šajā gadījumā katrai ģeneratora fāzei jābūt savienotai ar uztvērēju ar diviem vadiem, t.i. būs sešu vadu līnija, kas ir neekonomiski. Šajā sakarā šādas sistēmas praksē netiek plaši izmantotas.

Lai samazinātu vadu skaitu līnijā, ģeneratora fāzes ir galvaniski savienotas viena ar otru. Ir divu veidu savienojumi: par zvaigzni Un trijstūrī. Savukārt, pieslēdzoties zvaigznei, sistēma var būt trīs- Un četru vadu.

Zvaigžņu savienojums

Attēlā 6. attēlā parādīta trīsfāzu sistēma, kad ģeneratora un slodzes fāzes ir savienotas ar zvaigznīti. Šeit vadi AA', BB' un CC' ir lineāri vadi.

Lineārs sauc par vadu, kas savieno ģeneratora un uztvērēja tinumu fāžu sākumu. Tiek saukts punkts, kurā fāžu gali ir savienoti kopējā mezglā neitrāla(6. attēlā N un N’ ir attiecīgi ģeneratora un slodzes neitrālie punkti).

Tiek izsaukts vads, kas savieno ģeneratora un uztvērēja neitrālos punktus neitrāla(6. attēlā parādīts ar punktētu līniju). Tiek saukta trīsfāzu sistēma, kad tā ir savienota zvaigznē bez neitrāla vada trīs vadu, ar neitrālu vadu - četru vadu.

Tiek izsaukti visi lielumi, kas saistīti ar fāzēm fāzes mainīgie, uz līniju - lineārs. Kā redzams no diagrammas attēlā. 6, kad savienots ar zvaigzni, lineārās strāvas un ir vienādas ar attiecīgajām fāzes strāvām. Ja ir neitrāls vads, strāva neitrālajā vadā . Ja fāzes strāvu sistēma ir simetriska, tad. Līdz ar to, ja būtu garantēta strāvu simetrija, tad nulles vads nebūtu vajadzīgs. Kā tiks parādīts zemāk, neitrālais vads nodrošina spriegumu simetrijas uzturēšanu pāri slodzei, kad pati slodze ir nelīdzsvarota.

Tā kā spriegums avotā ir pretējs tā EMF virzienam, ģeneratora fāzes spriegumi (skat. 6. att.) darbojas no punktiem A, B un C uz neitrālo punktu N; - fāzes slodzes spriegumi.

Līnijas spriegumi darbojas starp līnijas vadiem. Saskaņā ar Kirhhofa otro likumu lineārajiem spriegumiem mēs varam rakstīt

;

(1)

;

(2)

Parasti aprēķinos tas tiek ņemts . Tad par lietu tiešā fāzes rotācija, (pie apgrieztās fāzes rotācija fāzes nobīdes y un mainīt vietas). Ņemot to vērā, pamatojoties uz sakarībām (1) ... (3), var noteikt lineāro spriegumu kompleksus. Tomēr ar sprieguma simetriju šos lielumus var viegli noteikt tieši no vektoru diagrammas attēlā. 7. Virzot koordinātu sistēmas reālo asi pa vektoru (tās sākuma fāze ir nulle), saskaitām lineāro spriegumu fāzes nobīdes attiecībā pret šo asi, un nosaka to moduļus saskaņā ar (4). Tātad lineārajiem spriegumiem mēs iegūstam: ; .

Trīsstūra savienojums

Sakarā ar to, ka ievērojama daļa trīsfāzu ķēdēs iekļauto uztvērēju ir asimetriski, praksē, piemēram, shēmās ar apgaismes ierīcēm, ir ļoti svarīgi nodrošināt atsevišķu fāžu darbības režīmu neatkarību. Papildus četru vadu ķēdei trīs vadu ķēdēm ir arī līdzīgas īpašības, ja uztvērēja fāzes ir savienotas trīsstūrī. Bet ģeneratora fāzes var savienot arī trijstūrī (sk. 8. att.).

Simetriskai EMF sistēmai mums ir

.

Tādējādi, ja nav slodzes ģeneratora fāzēs ķēdē attēlā. 8 strāvas būs nulle. Tomēr, ja apmainīsit kādas fāzes sākumu un beigas, trijstūrī plūst īssavienojuma strāva. Tāpēc trīsstūrim ir stingri jāievēro fāžu savienošanas secība: vienas fāzes sākums ir savienots ar otras fāzes beigām.

Diagramma ģeneratora un uztvērēja fāžu savienošanai trīsstūrī ir parādīta attēlā. 9.

Ir acīmredzams, ka savienojot trijstūrī, līnijas spriegumi ir vienādi ar atbilstošajiem fāzes spriegumiem. Saskaņā ar Kirhhofa pirmo likumu savienojumu starp uztvērēja lineāro un fāzes strāvu nosaka attiecības

Līdzīgi līnijas strāvas var izteikt ar ģeneratora fāzes strāvām.

Attēlā 10. attēlā parādīta lineāro un fāzes strāvu simetriskas sistēmas vektoru diagramma. Tās analīze liecina, ka ar pašreizējo simetriju

.

(5)

Noslēgumā mēs atzīmējam, ka papildus aplūkotajiem zvaigznes-zvaigznes un trīsstūra trīsstūrveida savienojumiem praksē tiek izmantotas arī zvaigznes-trīsstūra un trīsstūrveida zvaigznes ķēdes.

Literatūra

1. Pamatiķēdes teorija: mācību grāmata. universitātēm / G.V. Ionkin, A.V. Strakhov. –5. izdevums, pārskatīts. –M.: Energoatomizdat, 1989. -528 lpp.
2. Bessonovs L.A. Elektrotehnikas teorētiskie pamati: Elektriskās ķēdes. Mācību grāmata augstskolu elektrotehnikas, enerģētikas un instrumentu inženierijas specialitāšu studentiem. –7. izdevums, pārskatīts. un papildu –M.: Augstāk. skola, 1978. –528 lpp.

Testa jautājumi un uzdevumi

Trīsfāzu ķēde sastāv no trim galvenajiem elementiem: trīsfāzu ģeneratora, pārvades līnijas ar visu nepieciešamo aprīkojumu un uztvērējiem (patērētājiem). Tiek saukts spriegums starp līnijas vadu un neitrālu (Ua, Ub, Uc). fāze. Tiek saukts spriegums starp diviem līnijas vadiem (UAB, UBC, UCA). lineārs. Lai savienotu tinumus ar zvaigzni ar simetrisku slodzi, ir spēkā attiecība starp lineāro un fāzes strāvu un spriegumu:

14. Simetriskie un asimetriskie uztvērēji trīsfāžu ķēdēs, vektoru diagrammas.

.

Vektorshēma, savienojot uztvērēju ar zvaigznīti simetriskas slodzes gadījumā .

15. Strāva neitrālajā vadā trīsfāzu ķēdēs. Neitrāls (nulles darba) vads - stieple, savienojot elektrisko instalāciju neitrālus savā starpā trīsfāzu elektrotīkli. Savienojot tinumus ģenerators un jaudas uztvērējs saskaņā ar "zvaigžņu" shēmu, fāze spriegums atkarīgs no katrai fāzei pievienotās slodzes. Ja, piemēram, ir pievienots trīsfāzu motors, slodze būs simetriska, un spriegums starp ģeneratora un motora neitrālajiem punktiem būs nulle. Taču, ja katrai fāzei tiek pieslēgta cita slodze, t.s neitrāls nobīdes spriegums, kas izraisīs slodzes sprieguma nelīdzsvarotību. Praksē tas var novest pie tā, ka dažiem patērētājiem būs zems spriegums, bet dažiem - augsts. Nepietiekams spriegums izraisa pieslēgto elektroinstalāciju nepareizu darbību, un pārspriegums turklāt var izraisīt elektroiekārtu bojājumus vai uguns. Ģeneratora un jaudas uztvērēja neitrālo punktu savienošana ar neitrālu vadu ļauj samazināt neitrālo nobīdes spriegumu līdz gandrīz nullei un izlīdzināt fāzes spriegumus jaudas uztvērējā. Tikai radīsies neliela spriedze pretestība neitrāls vads.

15 Jautājums Strāva neitrālajā vadā trīsfāzu ķēdēs.

Trīsfāzu ķēdes ar neitrālu vadu sauc par četru vadu ķēdēm.

Parasti vadu pretestība netiek ņemta vērā /

Tad fāze piem. uztvērējs būs vienāds ar fāzi. ģeneratora spriegums. .

Ņemot vērā, ka kompleksās pretestības ir vienādas, tiek noteiktas strāvas

Saskaņā ar 1 pasūtījumu Kirgofa strāva neitr. vads

Kad symmet. piem

Pārnēsājot piem

Neitrālais vads izlīdzina fāzes spriegumus.

16 Trīsfāzu pēcteces darbības režīmi.

Ir divu veidu savienojumi: zvaigzne un trīsstūris. Savukārt, pieslēdzot zvaigznīti, sistēma var būt trīs vai četru vadu.

Zvaigžņu savienojums

Attēlā 6. attēlā parādīta trīsfāzu sistēma, kad ģeneratora un slodzes fāzes ir savienotas ar zvaigznīti. Šeit vadi AA', BB' un CC' ir lineāri vadi.

Lineārs sauc par vadu, kas savieno ģeneratora un uztvērēja tinumu fāžu sākumu. Tiek saukts punkts, kurā fāžu gali ir savienoti kopējā mezglā neitrāla(6. attēlā N un N’ ir attiecīgi ģeneratora un slodzes neitrālie punkti).

Tiek izsaukts vads, kas savieno ģeneratora un uztvērēja neitrālos punktus neitrāla(6. attēlā parādīts ar punktētu līniju). Tiek saukta trīsfāzu sistēma, kad tā ir savienota zvaigznē bez neitrāla vada trīs vadu, ar neitrālu vadu - četru vadu.

Tiek izsaukti visi lielumi, kas saistīti ar fāzēm fāzes mainīgie, uz līniju - lineārs. Kā redzams no diagrammas attēlā. 6, kad savienots ar zvaigzni, lineārās strāvas un ir vienādas ar attiecīgajām fāzes strāvām. Ja ir neitrāls vads, strāva neitrālajā vadā . Ja fāzes strāvu sistēma ir simetriska, tad. Līdz ar to, ja būtu garantēta strāvu simetrija, tad nulles vads nebūtu vajadzīgs. Kā tiks parādīts zemāk, neitrālais vads nodrošina spriegumu simetrijas uzturēšanu pāri slodzei, kad pati slodze ir nelīdzsvarota.

Tā kā spriegums avotā ir pretējs tā EMF virzienam, ģeneratora fāzes spriegumi (skat. 6. att.) darbojas no punktiem A, B un C uz neitrālo punktu N; - fāzes slodzes spriegumi.

Līnijas spriegumi darbojas starp līnijas vadiem. Saskaņā ar Kirhhofa otro likumu lineārajiem spriegumiem mēs varam rakstīt

;

Ņemiet vērā, ka tā vienmēr ir spriegumu summa slēgtā ķēdē.

Attēlā 7. attēlā parādīta vektoru diagramma simetriskai sprieguma sistēmai. Kā liecina tās analīze (fāzes spriegumu stari veido vienādsānu trīsstūru malas, kuru leņķi pie pamatnes ir vienādi ar 300), šajā gadījumā

Parasti aprēķinos tas tiek ņemts . Tad par lietu tiešā fāzes rotācija, (pie apgrieztās fāzes rotācija fāzes nobīdes y un mainīt vietas). Ņemot to vērā, pamatojoties uz sakarībām (1) ... (3), var noteikt lineāro spriegumu kompleksus. Tomēr ar sprieguma simetriju šos lielumus var viegli noteikt tieši no vektoru diagrammas attēlā. 7. Virzot koordinātu sistēmas reālo asi pa vektoru (tās sākuma fāze ir nulle), saskaitām lineāro spriegumu fāzes nobīdes attiecībā pret šo asi, un nosaka to moduļus saskaņā ar (4). Tātad lineārajiem spriegumiem mēs iegūstam: ; .

Trīsstūra savienojums

Sakarā ar to, ka ievērojama daļa trīsfāzu ķēdēs iekļauto uztvērēju ir asimetriski, praksē, piemēram, shēmās ar apgaismes ierīcēm, ir ļoti svarīgi nodrošināt atsevišķu fāžu darbības režīmu neatkarību. Papildus četru vadu ķēdei trīs vadu ķēdēm ir arī līdzīgas īpašības, ja uztvērēja fāzes ir savienotas trīsstūrī. Bet ģeneratora fāzes var savienot arī trijstūrī (sk. 8. att.).

Simetriskai EMF sistēmai mums ir

.

Tādējādi, ja nav slodzes ģeneratora fāzēs ķēdē attēlā. 8 strāvas būs nulle. Tomēr, ja apmainīsit kādas fāzes sākumu un beigas, trijstūrī plūst īssavienojuma strāva. Tāpēc trīsstūrim ir stingri jāievēro fāžu savienošanas secība: vienas fāzes sākums ir savienots ar otras fāzes beigām.

Diagramma ģeneratora un uztvērēja fāžu savienošanai trīsstūrī ir parādīta attēlā. 9.

Ir acīmredzams, ka savienojot trijstūrī, līnijas spriegumi ir vienādi ar atbilstošajiem fāzes spriegumiem. Saskaņā ar pirmo Kirhhofa likumu savienojumu starp uztvērēja lineāro un fāzes strāvu nosaka attiecības

Līdzīgi līnijas strāvas var izteikt ar ģeneratora fāzes strāvām.

Attēlā 10. attēlā parādīta lineāro un fāzes strāvu simetriskas sistēmas vektoru diagramma. Tās analīze liecina, ka ar pašreizējo simetriju

Noslēgumā mēs atzīmējam, ka papildus aplūkotajiem zvaigznes-zvaigznes un trīsstūra trīsstūrveida savienojumiem praksē tiek izmantotas arī zvaigznes-trīsstūra un trīsstūrveida zvaigznes ķēdes.

Trīsfāzu elektroiekārtām (transformatoriem, ģeneratoriem, kabeļu elektrolīnijām) pirms pirmās pieslēgšanas tīklam vai pēc nākamā remonta pabeigšanas tiek veikta obligāta fāzēšana, kā rezultātā var rasties fāžu secības pārkāpums. .

Fāzēšana sastāv no katras no 3 ieslēdzamās elektroinstalācijas fāzes spriegumu fāzu sakritības pārbaudes ar atbilstošajiem tīkla spriegumiem. Šāda veida pārbaude noteikti ir nepieciešama, jo elektroiekārtu montāžas, uzstādīšanas un remonta laikā fāzes varētu tikt pārkārtotas.

Piemēram, elektriskajās mašīnās nav izslēgts, ka statora tinumu jaudas spailes ir nepareizi apzīmētas; Savienojošo savienojumu kabeļiem var būt savstarpēji savienoti pretēju fāžu vadītāji.

Visos šajos gadījumos vienīgā izeja ir veikt fāzēšanu. Parasti šī tehnoloģiskā darbība sastāv no 3 galvenajiem posmiem, kas uzskaitīti zemāk.

Elektroinstalācijas un tīkla fāžu secības pārbaude un salīdzināšana. Šī darbība tiek veikta pirms tiešas ieslēgšanas paralēli darbojoties vairākiem neatkarīgi strādājošiem tīkliem, jaunam ģeneratoram un ģeneratoram, kuram ir veikts kapitālais remonts, kura laikā, iespējams, ir mainījusies statora tinumu savienojuma shēma ar tīklu.

Tikai tad, kad tiek iegūti pozitīvi fāzēšanas rezultāti, ģeneratori vai, teiksim, transformatori tiek sinhronizēti un ieslēgti paralēlai darbībai.

Fāzes vadu identitātes vai krāsas pārbaude, kas pēc tam būs jāpievieno. Šīs darbības mērķis ir pārbaudīt visu instalācijas elementu pareizu savienojumu savā starpā. Vienkārši sakot, tiek pārbaudīta strāvas vadu padeves pareizība komutācijas ierīcei.

Tāda paša nosaukuma spriegumu fāzes sakritības pārbaude, tas ir, fāzes nobīdes leņķa neesamība starp tām. Elektrotīklos, fasējot elektrolīnijas un jaudas transformatorus, kas pieder vienai elektrosistēmai, pietiek ar pēdējām 2 operācijām, jo ​​visiem ģeneratoriem, kas darbojas sinhroni ar tīklu, ir vienāda fāzu secība.

Fāzēšanas ierīces. Mūsdienās ir daudz paņēmienu, kas ir atkarīgi no elektroiekārtu paredzētā mērķa, tinumu savienojuma shēmām un izmantotajām ierīcēm un ierīcēm. Galvenie instrumenti un ierīces ietver:

Maiņstrāvas voltmetri, ko izmanto elektrisko instalāciju fāzēšanai līdz 1 kV un pieslēdz tieši pie elektroiekārtu spailēm.

Fāzes indikatori, kura darbības princips ir līdzīgs IM (asinhronā motora) darbības principam, kad ierīču spolei pieslēdzot 3 fāžu strāvas tīklam veidojas rotējošs magnētiskais lauks, kas izraisa darba disku. griezties. Šajā gadījumā pēc diska griešanās virziena var spriest par pareizo strāvu fāžu secību, kas iet caur spolēm.

Universālās ierīces (pārnēsājami volt-ampēru fāzes indikatori, universālie fāzes indikatori).

Megaohmetri, kas ir pārnēsājamas ierīces, kas nepieciešamas izolācijas pretestības mērīšanai plašos diapazonos, kas sevi ļoti labi pierādījušas fāzēšanas ražošanā.

Sprieguma indikatori fāzēšanai. Šīs ierīces ir labi piemērotas elektrisko instalāciju fāzēšanai virs 1 kV. Veicot darbību ar atvienotu ierīci (atvienotāju, automātisko slēdzi), fāzētais spriegums tiek piegādāts katrā pusē.

Tajā pašā laikā ierīces zondes tiek novadītas uz fāzētās ierīces strāvu nesošajām daļām, un pēc tam tiek uzraudzīts ierīces signāllampas spīdums.

Ir vērts uzskatīt, ka lampas degšana norāda uz fāzes neatbilstību, un lampas gaismas trūkums norāda uz pastāvīgu ieslēgšanu un iespēju ieslēgt pārslēgšanas ierīci.

Fāzu metodes. Šī operācija var būt provizoriska; veic elektroiekārtu uzstādīšanas un remonta laikā, un fāzēšanu tieši pirms nodošanas ekspluatācijā, veic pirms iekārtas pirmās ieslēgšanas, kad varēja samainīt fāzes.

Lielākā daļa ģeneratoru, kā arī elektropārvades līnijas izmanto trīsfāžu sistēmas. Strāvas pārraide tiek veikta pa trim līnijām (vai četrām), nevis divām. Trīsfāzu strāva ir maiņstrāvas sistēma, kurā strāvu un spriegumu vērtības mainās atbilstoši sinusoidālajam likumam. Sinusoidālās strāvas svārstību frekvence Krievijā un Eiropā ir 50 Hz.

Kāpēc izmantot trīsfāzu strāvu

Elektroenerģijas transportēšana no elektrostacijām uz attālām vietām ir saistīta ar ļoti garu vadu un kabeļu izmantošanu ar augstu pretestību. Tas nozīmē, ka daļa enerģijas tiks zaudēta, izkliedēta kā siltums. Samazinot strāvas, kas tiek pārraidītas pa elektropārvades līnijām, var ievērojami samazināt zudumus.

Visizplatītākais elektroenerģijas ražošanas veids ir trīsfāžu ražošana. Rūpniecībā elektromotoru darbināšanai bieži izmanto trīsfāzu maiņstrāvu.

Trīsfāzu sistēmas priekšrocības:

1. Iespēja izmantot fāzes un lineāro spriegumu trīsfāzu ķēdēs ar divām dažādām vērtībām: augsts - jaudīgiem patērētājiem, zems - citiem;
2. Samazināti zudumi enerģijas transportēšanas laikā, līdz ar to lētāku vadu un kabeļu izmantošana;
3. Trīsfāzu mašīnām ir stabilāks griezes moments nekā vienfāzes mašīnām (augstāka veiktspēja);
4. Labākā veiktspēja trīsfāzu ģeneratoros;
5. Dažos gadījumos līdzstrāva jāiegūst no maiņstrāvas. Tajā pašā laikā 3 fāžu strāvas izmantošana ir būtiska priekšrocība, jo rektificētā sprieguma pulsācija ir daudz zemāka.

Kas ir trīsfāzu strāva

Trīsfāzu maiņstrāvas sistēma sastāv no trim sinusoidāliem strāvas signāliem, kuru atšķirības ir viena trešdaļa cikla vai 120 elektriskie grādi (pilns cikls ir 360°). Tie iziet cauri saviem maksimumiem regulārā secībā, ko sauc par fāzu secību. Sinusoidālais spriegums ir proporcionāls fāzes kosinusam vai sinusam.

Trīs fāzes parasti tiek piegādātas pa trim (vai četriem) vadiem, un fāzes un līnijas spriegumi trīsfāzu ķēdēs atspoguļo potenciālās atšķirības starp vadītāju pāriem. Fāzes strāvas ir strāvas lielumi katrā vadītājā.

Trīsfāzu shēmas

Zvaigžņu ķēdes konfigurācijā ir trīs fāžu vadi. Ja barošanas sistēmas un uztvērēja nulles punkti ir savienoti, tiek iegūta četru vadu “zvaigzne”.

Ķēde izšķir fāzes spriegumu, kas atrodas starp fāzes vadītājiem (to sauc arī par lineāru), un fāzes spriegumu - starp atsevišķiem fāzes vadītājiem un N-vadītāju.

Kas ir fāzes spriegums, to visskaidrāk nosaka, konstruējot vektorus – tie ir trīs simetriski vektori U(A), U(B) un U(C). Šeit jūs varat redzēt, kāds ir līnijas spriegums:

• U(AB) = U(A) – U(B);
• U(BC) = U(B) – U(C);
• U(CA) = U(C) – U(A).

Svarīgs! Vektoru konstrukcijas sniedz priekšstatu par nobīdi starp konsekventu fāzes un starpfāžu spriegumu - 30°.

Tāpēc līnijas spriegumu zvaigznes ķēdei ar vienmērīgām slodzēm var aprēķināt šādi:

Uab = 2 x Ua x cos 30° = 2 x Ua x √3/2 = √3 x Ua.

Līdzīgi atrodami arī citi fāzes sprieguma rādītāji.

Lineārais un fāzes spriegums, ja mēs summējam visu fāžu vektoru daudzumus, ir vienādi ar nulli:

• U(A) + U(B) + U(C) = 0;
• U(AB) + U(BC) + U(CA) = 0.

Ja zvaigznei ir pievienots elektriskais uztvērējs ar identisku pretestību katrā fāzē:

tad jūs varat aprēķināt lineārās un fāzes strāvas:

• Ia = Ua/Za;
• Ib = Ub/Zb;
• Ic = Uc/Zc.

Atbilstoši vispārīgiem “zvaigžņu” sistēmas gadījumiem lineārie strāvas lielumi ir identiski fāzes lielumiem.

Parasti tiek pieņemts, ka avots, kas baro elektriskos uztvērējus, ir simetrisks, un tikai pretestība nosaka ķēdes darbību.

Tā kā summējošais strāvas indikators atbilst nullei (Kirhhofa likums), četru vadu sistēmas gadījumā neitrālajā vadā strāva neplūst. Sistēma darbosies vienādi neatkarīgi no tā, vai ir vai nav neitrālais vadītājs.

Trīsfāzu uztvērēja aktīvajai jaudai ir derīga formula:

P = √3 x Uф I x cos φ.

Reaktīvā jauda:

Q = √3 x Uф I x sin φ.

"Y" asimetriskai slodzei

Šī ir ķēdes konfigurācija, kurā vienas fāzes strāvas lielums atšķiras no otras, vai arī strāvu fāzes nobīdes atšķiras no spriegumiem. Starpfāžu spriegumi paliks simetriski. Izmantojot vektoru konstrukcijas, tiek noteikts nulles punkta nobīdes izskats no trijstūra centra. Rezultāts ir fāzes sprieguma vērtību asimetrija un Uo izskats:

Uo = 1/3 (U(A) + U(B) + U(C)).

Neskatoties uz asimetrisko slodzi, summējošais strāvas indikators ir nulle.

Svarīgs!Ķēdes darbība ar asimetrisku slodzi ir atkarīga no tā, vai ir vai nav N-vada.

Ķēde uzvedas savādāk, ja ir pievienots N-vadītājs ar nenozīmīgu pretestību Zo = 0 Barošanas avota un jaudas uztvērēja nulles punkti ir galvaniski savienoti un tiem ir vienāds potenciāls. Dažādu fāžu fāzes spriegums iegūst identiskas vērtības, un pašreizējā vērtība irN-diriģents:

Io = I(A) + I(B) + I(C).

Pārraidot jaudu, parasti tiek izmantotas trīs vadu sistēmas augsta un vidējā sprieguma līmenī. Zema sprieguma līmeņos, kur ir grūti izvairīties no nelīdzsvarotām slodzēm, tiek izmantotas četru vadu sistēmas.

"Δ" shēma

Savienojot katras strāvas uztvērēja fāzes beigas ar nākamās fāzes sākumu, jūs varat iegūt trīsfāzu strāvu ar virknē savienotām fāzēm. Iegūto ķēdes konfigurāciju sauc par "trijstūri". Šajā formā tas var darboties tikai kā trīs vadu.

Ar vektoru konstrukciju palīdzību, kas ir saprotamas pat manekeniem, tiek ilustrēti fāzes un lineārie spriegumi un strāvas. Katra elektriskā uztvērēja fāze ir savienota ar lineāro spriegumu starp diviem vadītājiem. Līnijas un fāzes spriegumi jaudas uztvērējā ir identiski.

Starpfāzu strāvas "trijstūrim" ir I (A), I (B), I (C). Fāze – I(AB), IBC), I(CA).

Lineārās strāvas tiek atrastas no vektoru konstrukcijām:

• I(A) = I(AB) – I(CA);
• I(B) = I(BC) – I(AB);
• I(C) = I(CA) – I(BC).

Summējošais strāvas lielums simetriskā sistēmā atbilst nullei. Fāzes strāvu efektīvās vērtības:

I(AB) = I(BC) = I(CA) = U/Z.

Tā kā fāzes nobīde starp U un I ir 30°, līnijas strāva šajā konfigurācijā būs vienāda ar:

I(A) = I(AB) – I(CA) = 2 x I(AB) x cos 30° = 2 x Iph x √3/2 = √3 x Iph.

Svarīgs! Līnijas strāvas efektīvā vērtība ir √3 reizes lielāka par fāzes strāvas efektīvo vērtību.

Trīsfāžu un vienfāzes strāva

“Y” ķēdes konfigurācija ļauj izmantot divus dažādus spriegumus, barojot patērētājus sadzīves un rūpnieciskajos tīklos: 220 V un 380 V. 220 V tiek iegūts, izmantojot divus vadus. Viens no tiem ir fāze, otrs ir N-vadītājs. Spriegums starp tiem atbilst fāzes spriegumam. Ja ņemat 2 vadus, kuri abi apzīmē fāzes, spriegums starp fāzēm tiek saukts par lineāru un ir vienāds ar 380 V. Savienojumam tiek izmantotas visas 3 fāzes.

Galvenās atšķirības starp vienfāzes un trīsfāžu sistēmām:

1. Vienfāzes strāva ietver jaudu caur vienu vadītāju, trīsfāzu - caur trim;
2. Lai pabeigtu vienfāzes strāvas ķēdi, ir nepieciešami 2 vadītāji: vēl viens neitrāls, trīsfāzu - 4 (plus neitrāls);
3. Vislielākā jauda tiek pārraidīta trīs fāzēs, atšķirībā no vienfāzes sistēmas;
4. Vienfāzes tīkls ir vienkāršāks;
5. Ja fāzes vads nedarbojas vienfāzes tīklā, trīsfāžu tīklā tiek pilnībā zaudēta jauda, ​​tā tiek piegādāta caur divām atlikušajām fāzēm.

Interesanti. Daudzfāzu strāvu atklājējs un asinhronā dzinēja izgudrotājs Nikola Tesla izmantoja divfāžu strāvu ar fāžu starpību 90°. Šāda sistēma ir piemērota rotējoša magnētiskā lauka radīšanai vairāk nekā vienfāzes, bet mazāk nekā trīs -fāze. Divfāzu sistēma vispirms kļuva plaši izplatīta ASV, bet pēc tam pilnībā pazuda no lietošanas.

Mūsdienās gandrīz visa elektroapgāde ir balstīta uz zemas frekvences trīsfāzu strāvu, izmantojot atsevišķas fāzes paralēli. Gandrīz visās spēkstacijās ir ģeneratori, kas ražo trīsfāzu strāvu. Transformatori var darboties ar trīsfāžu vai vienfāzes strāvu. Reaktīvās jaudas klātbūtne šādos tīklos prasa uzstādīt kompensācijas iekārtas.

Video