Tre-fase strømforsyningssystem

En af mulighederne for et flerfaset strømforsyningssystem er et trefaset AC-system. Det har tre harmoniske EMF'er med samme frekvens, skabt af en fælles spændingskilde. EMF-data forskydes i forhold til hinanden i tid (i fase) med den samme fasevinkel svarende til 120 grader eller 2 * pi / 3 radianer.

Den første opfinder af et seks-tråds trefase-system var Nikola TeslaImidlertid blev der ydet et væsentligt bidrag til dens udvikling af den russiske fysiker og opfinder Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky, som foreslog at bruge kun tre eller fire ledninger, hvilket gav betydelige fordele og tydeligt blev demonstreret i eksperimenter med induktionsmotorer.

I et trefaset AC-system er hver sinusformet EMF i sin egen fase og deltager i en kontinuerlig periodisk elektrificeringsproces af netværket, derfor omtales EMF-data undertiden blot som "faser", ligesom lederne sender EMF-data: første fase, anden fase, tredje fase. Faserne forskydes i forhold til hinanden med 120 grader, og de tilsvarende ledere betegnes normalt med de latinske bogstaver L1, L2, L3 eller A, B, C.

Et sådant system er meget økonomisk, når det kommer til transmission af elektrisk energi via ledning over lange afstande. Trefasetransformatorer er mindre materialeintensive.

Strømkabler kræver mindre ledende metal (kobber bruges normalt), da strømme i faseledere sammenlignet med enfaseledere har lavere effektive værdier sammenlignet med enfasekredsløb med lignende transmissionseffekt.

Trefaset er meget afbalanceret og udøver en ensartet mekanisk belastning på den kraftgenererende installation (kraftværkets generator) og forlænger derved dens levetid.

Ved hjælp af trefasestrømme, der ledes gennem elektriske forbrugers viklinger - forskellige installationer og motorer, er det let at få et roterende virvelmagnetisk felt, der er nødvendigt til drift af motorer og andre elektriske apparater.

Synkrone og asynkrone trefasede vekselstrømsmotorer har en simpel enhed og er meget mere økonomiske end enfasede og tofasede og endnu mere - klassiske jævnstrømsmotorer.

Med et trefaset netværk i en installation kan du få to driftsspændinger på én gang - lineær og fase, som giver dig mulighed for at have to effektniveauer afhængigt af det viklede forbindelsesskema - en "trekant" (den engelske version er "delta") eller "stjerne".

Hvad angår strømforsyningen til belysningssystemer, kan du ved at forbinde tre grupper af lamper - hver til forskellige faser af netværket - reducere flimmer betydeligt og slippe af med den skadelige stroboskopiske effekt.

Disse fordele bestemmer bare den udbredte anvendelse af et trefaset strømforsyningssystem i nutidens store globale elektriske kraftindustri.

stjerne

Forbindelsen i henhold til "stjerne" -skemaet involverer forbindelsen af ​​enderne af faseviklingerne af generatoren til et fælles "neutralt" punkt (neutral - N) såvel som enderne på faseudgangene til forbrugeren.

Trådene, der forbinder forbrugerens faser med de tilsvarende faser i generatoren, kaldes lineære ledninger i et trefaset netværk. Og ledningen, der forbinder neutralerne i generatoren og forbrugeren med hinanden, er en neutral ledning (markeret "N").

I nærvær af neutralt viser det sig at et trefaset netværk er firetråd, og hvis der ikke er nogen neutral - tretråd. Under forhold, hvor modstanderne i de tre faser af forbrugeren er lig med hinanden, dvs. forudsat at Za = Zb = Zc, vil belastningen være symmetrisk. Dette er en ideel driftsform for et trefaset netværk.

Hvis der er en neutral, kaldes fasespænding spænding mellem en hvilken som helst fasetråd og en neutral ledning. Og spændingerne mellem to-fasede ledninger kaldes lineære spændinger.

Hvis netværket har en stjerneforbindelse, skal du under symmetrisk belastning forholdet mellem fase og lineære strømme og spændinger kan beskrives ved følgende forhold:

Det kan ses, at de lineære spændinger forskydes i forhold til de tilsvarende fasespændinger med en vinkel på 30 grader (pi / 6 radian):

Effekten ved "stjernens" forbindelse under betingelserne for en symmetrisk belastning, under hensyntagen til de kendte fasespændinger, kan bestemmes ved formlen:

Om vigtigheden af ​​neutral og fase ubalance

Skønt med en absolut symmetrisk belastning er strømforsyning til forbrugere mulig gennem tre ledninger med lineære spændinger, selv i fravær af neutral, ikke desto mindre, hvis belastningerne på faserne ikke er strengt symmetriske, kræves der altid neutral.

Hvis den neutrale ledning med en asymmetrisk belastning går i stykker, eller dens modstand af en eller anden grund øges, opstår der en "fase ubalance", og derefter kan belastningerne i de tre faser være under forskellige spændinger - fra nul til lineær - afhængigt af fordelingen af ​​belastningsmodstandene faser på tidspunktet for neutral pause.

Men belastningerne er nominelt designet strengt til fasespændinger, hvilket betyder, at noget kan svigte. Fase-ubalancen er især farlig for husholdningsapparater og elektronik, fordi det ikke kun kan ske noget udstyr, men også en brand.

Problemet med harmoniske multiple af det tredje

Oftest er husholdningsapparater og andre apparater i dag udstyret med skiftende strømforsyninger og uden et integreret effektfaktorkorrektionskredsløb. Dette betyder, at forbrugsmomenterne er begrænset af tynde pulserede strømtoppe nær toppen af ​​netsinusoidet, når outputfilterkondensatoren, der er installeret efter ensretteren, hurtigt og hurtigt genoplades.

Når der er mange sådanne forbrugere tilsluttet netværket, opstår der en høj strøm af den tredje harmonik af forsyningsspændingens hovedfrekvens. Disse harmoniske strømme (multipler af den tredje) summeres i den neutrale leder og er i stand til at overbelaste den, på trods af det faktum, at strømforbruget i hver fase ikke overskrider det tilladte.

Problemet er især relevant i kontorbygninger, hvor mange forskellige kontorudstyr er placeret i et lille rum. Hvis alle indbyggede switching-strømforsyninger havde effektfaktorkorrektionskredsløb, ville dette løse problemet.

trekant

Forbindelsen ifølge "trekant" -skemaet antager fra generatorsiden forbindelsen til slutningen af ​​den første faseleder med starten af ​​den anden faseleder, slutningen af ​​den anden faseleder med starten af ​​den tredje faseleder, slutningen af ​​den tredje faseleder med starten af ​​den første faseleder - det viser sig en lukket figur - en trekant.

Lineære og fasespændinger og strømme med en symmetrisk belastning med hensyn til forbindelsen "trekant" korreleres som følger:

Effekt i et trefasekredsløb, når det er forbundet med en trekant, under symmetriske belastningsbetingelser, bestemmes som følger:

Tabellen nedenfor viser fase- og liniespændingsstandarder for forskellige lande:

Ledere i forskellige faser i et trefaset netværk samt neutrale og beskyttende ledere er traditionelt markeret med deres egne farver.

Dette gøres for at forhindre elektrisk stød og sikre bekvemmeligheden af ​​netværksvedligeholdelse, for at lette installationen og reparationen af ​​dem, såvel som for at standardisere fasering af udstyr: faseforløbet er undertiden meget vigtigt, for eksempel at indstille rotationsretningen for en induktionsmotor, driftsformen til en kontrolleret trefaset ensretter osv. I forskellige lande er farvemærkningen forskellig, i nogle er den den samme.

Se: Kabelfarvekodning