توصيل لفات المولد ومستهلكي الطاقة الكهربائية بمثلث

يتم توصيل المستهلكين في دلتا إذا كان جهد التشغيل الخاص بهم يساوي جهد الخط. يوجد نوعان من الصور في المخططات: يقع المستهلكون بزاوية 120 درجة أو بالتوازي مع بعضهم البعض.

عند الاتصال بمثلث ، فإن جهد الخط يساوي جهد الطور U l \ u003d U f. تيارات المرحلة: أنا 12 = ق 12 / ص 12 ، أنا 23 = ق 23 / ص 23 ، أنا 31 = ق 31 / ص 31.

يمكن أيضًا رسم المخططات المتجهة عند الاتصال بمثلث بطرق مختلفة. يمكنك رسم متجهات صادرة من نقطة بداية واحدة ، أو يمكنك رسم متجهات الإجهاد كمثلث (الشكل 130). مع الحمل المتماثل ، تكون متجهات الطور الحالية متساوية ، والمخطط المتجه متماثل. إذا لم يكن الحمل متماثلًا ، فلن يحدث هذا.

في شبكة ثلاثية الطوربجهد 400 فولت ، يتم دمج المستهلكين ذوي مقاومة الحمل المختلفة في مثلث.

ابحث عن المرحلة و التيارات الخطفي هذه السلسلة.

تيارات المرحلة:

أنا 12 \ u003d ش 12 / ص 12 \ u003d 4A ؛

أنا 23 \ u003d U 23 / R 23 \ u003d 8A ؛

أنا 31 = U 31 / R 31 = 2A.

يمكن العثور على التيارات الخطية من مخطط المتجهات ، بالنظر إلى العلاقات التالية: أنا 1 + أنا 31 = أنا 12, أنا 2 + أنا 12 = أنا 23, أنا 3 + أنا 23 = أنا 31. هنا ، يتم رسم تيارات الطور المحسوبة على مقياس ويتم تحديد التيارات الخطية عن طريق الإضافة الهندسية.

حالة خاصةيتم الحصول على حمل غير متوازن عند كسر أحد الأسلاك. دعونا نرى ما يحدث عندما ينكسر L1.

سيتخذ المخطط في هذه الحالة الشكل التالي:

R23سيعمل في الوضع العادي: I 23 = U 23 / R 23. المستهلكون R12و ص 31سيتم توصيله بشكل غير صحيح وحاليهم الحالي: I 12 = I 31 = U 23 / (R 12 + R 31). سيكون التيار الخطي I 2 مساويًا للمجموع الهندسي للتيارين I 23 و I 12.

49) مفهوم الدوائر غير الخطية التيار المتناوب. الدوائر ذات العناصر النشطة غير الخطية

سلسلةاتصل غير خطي إذا كان أحد عناصره على الأقل له خاصية غير خطية.

تتميز المقاومة غير الخطية النشطة بـ خاصية الجهد الحالي

(الشكل 4.1).

يمكن أن تكون خصائص العناصر متناظرة وغير متناظرة. تقع في الربعين الأول والثالث. بالنسبة للعناصر غير الخطية ، تعتمد مقاومتها على الجهد ، r (u) ، أو على التيار ، r (i).

مثال على المقاومة غير الخطية النشطة هو الصمام الثنائي أشباه الموصلات.

خاصية الجهد الحالي (CVC) غير متماثلة (الشكل 4.2) وتحتوي على مناطق العمل (الخط الصلب) وغير العاملة (الخط المتقطع). على ال المخططات الكهربائيةتم تصوير الصمام الثنائي كما هو موضح في الشكل. 4.3 يشير إلى العناصر غير المدارة.

أحد الأمثلة على المقاومة غير الخطية النشطة الخاضعة للرقابة هو الترانزستور (الشكل 4.4). يغير تيار القاعدة (B) المقاومة بين الباعث (E) والمجمع (K).

مثال آخر على المقاومة غير الخطية النشطة الخاضعة للرقابة هو الثايرستور (الشكل 4.5).

في ذلك ، بمساعدة قطب التحكم (UE) ، من الممكن فقط تقليل المقاومة بين الأنود والكاثود R ak ، ولكن لا يمكن زيادتها. لا يمكن التحكم فيه بشكل كامل مقاومة نشطة.

هناك أيضًا ثايرستور قابل للقفل (الشكل 4.6). الثايرستور القابل للقفل (يمكن أن يزيد وينقص R ak).

تتميز العناصر الحثية غير الخطية بخاصية ويبر أمبير (الشكل 4.7).

يرتبط ارتباط التدفق بالتيار بالعلاقة التالية: y = Li. تحدد هذه الصيغة خاصية ويبر أمبير (WbAH). إذا كان المحاثة L = const ، فإن الخاصية تكون مستقيمة (الشكل 4.7 ، أ ، خط صلب) ، ولكن إذا كانت مبنية على مغناطيس حديدي ، فإن هذا هو محاثة غير خطية غير متحكم فيها (الشكل 4.7 ، ب).



يمكن تصوير الحث اللاخطي ، اعتمادًا على التيار ، في المخططات بالشكل (الشكل 4.8). يمكن التحكم في الحث اللاخطي (الشكل 4.9). التيار المباشرالتحكم في I y ، يمكنك تغيير تيار التشغيل i p. تتغير خاصية هذا المحاثة عندما أتغير (الشكل 4.10).

بمساعدة العناصر غير الخطية في الدوائر الكهربائيةيتم إجراء عدد من التحولات في الطاقة الكهرومغناطيسية. أهمها: تصحيح التيار المتردد أو التيار ؛ عكس الجهد المستمرأو الحالية تضخيم الفولتية والتيارات ؛ تنظيم الفولتية والتيارات الثابتة والمتغيرة ؛ استقرار الجهد والتيار ؛ تحويل التردد تعديل وهلم جرا.

50) العلاقة بين جهد الطور والخط والتيارات

إذا كانت لفات الطور للمولد أو المستهلك متصلة بذلك كانت متصلة بنقطة واحدة مشتركة ، وكانت بداية اللفات متصلة بأسلاك خطية ، ثم يسمى هذا الاتصال اتصال نجم ويشار إليه بالرمز Y. في الشكل. 1 لفات المولد والمستهلك متصلة بنجمة. تسمى النقاط التي يتم عندها توصيل نهايات لفات الطور للمولد أو المستهلك ، على التوالي ، نقاط الصفر للمولد (0) والمستهلك (0 '). كلتا النقطتين 0 و 0 متصلتان بسلك يسمى صفر أو سلك محايد. تسمى الأسلاك الثلاثة المتبقية لنظام ثلاثي الطور ، ينتقل من المولد إلى المستهلك أسلاك الخط. وبالتالي ، يتم توصيل المولد بالمستهلك بأربعة أسلاك. لذلك ، يسمى هذا النظام نظام بأربعة أسلاك. ثلاث مراحل الحالية.

أرز. 1. اتصال نجمة

بمقارنة الأنظمة غير المنفصلة وذات الأسلاك الأربعة للتيار ثلاثي الطور ، نرى أنه في الحالة الأولى ، يتم تنفيذ دور سلك الإرجاع بواسطة ثلاثة أسلاك للنظام ، وفي الثانية - بواحد السلك المحايد. يتدفق تيار عبر السلك المحايد ، يساوي المجموع الهندسي للتيارات:

IA و IB و IC ، أي Ī0 = A + ĪB + C.

تسمى الفولتية المقاسة بين بداية مراحل المولد (أو المستهلك) ونقطة الصفر (أو السلك المحايد) بجهد الطور ويشار إليها UA و UB و UC ، أو في نظرة عامةيوف. غالبًا ما يتم إعطاء قيم emf. لفات الطور للمولد. تم تعيينهم EA و EB و EC أو Eph. إذا أهملنا مقاومة لفات المولد ، فيمكننا كتابة:

EA = UA ، EB = UB ، EC = UC.

يتم قياس الفولتية بين بدايات مرحلتين: A و B و B و C و C و A - مولد أو مستهلك ، تسمى الفولتية الخطية ويشار إليها UAB أو UBC أو UCA أو بشكل عام Ul. على التين. في الشكل 1 ، تُظهر الأسهم اتجاه التيار الموجب المحدد ، والذي يتم أخذه من المولد إلى المستهلك في الأسلاك الخطية ، ومن المستهلك إلى المولد في السلك المحايد.

إذا قمت بتوصيل مشابك الفولتميتر بالنقطتين A و B ، فسيظهر الجهد الخطي UAB. منذ الاتجاهات الإيجابية الفولتية المرحلةيتم تحديد UA و UB و UC من بداية لفات الطور إلى نهاياتها ، ثم المتجه خط الجهدسيكون UAB مساويًا للاختلاف الهندسي لمتجهات جهد الطور UA و UB:

ŪAB = A- ŪB.

وبالمثل ، يمكنك كتابة:

ŪBC = ŪB- ŪC ؛

ŪCA = ŪC- ŪA.

خلاف ذلك ، يمكننا القول أن القيمة اللحظية لجهد الخط تساوي الفرق بين القيم الآنية لجهود المرحلة المقابلة. على التين. 2 يتم استبدال الطرح المتجه بجمع متجه:

UA و - UB ؛ UВ و - جامعة كاليفورنيا ؛ جامعة كاليفورنيا و- UA.

يمكن أن نرى من الرسم البياني المتجه أن متجهات جهد الخط تشكل مثلثًا مغلقًا.

أرز. 2. جهد الطور والخط عند توصيله بنجمة

العلاقة بين الفولتية الخطية والمرحلة:

UBC = 2UBcos30o ، منذ cos30o = √3 / 2 ، ثم UBC = √3UB ،
أو بشكل عام Ul = √3Uf.

لذلك ، عند الاتصال بنجم ، يكون جهد الخط 3 أضعاف جهد الطور.
يُطلق على التيار المتدفق عبر لف الطور لمولد أو مستهلك تيار الطور ويشار إليه عمومًا على أنه إذا. يسمى التيار المتدفق عبر سلك خطي التيار الخطي ويشار إليه عمومًا باسم Il. على التين. 1 يمكن ملاحظة أنه عند الاتصال بنجمة ، فإن التيار الخطي يساوي تيار الطور ، أي

ايل \ u003d إذا.

ضع في اعتبارك الحالة عندما يكون الحمل في مراحل المستهلك هو نفسه من حيث الحجم والطبيعة. يسمى هذا الحمل موحدًا أو متماثلًا. يتم التعبير عن هذا الشرط من خلال المساواة.

z1 = z2 = z3.

لن يكون الحمل منتظمًا إذا ، على سبيل المثال ، z1 = r1 = 0.5 أوم ؛ z2 = ωL2 = 0.5ohm و z3 = 1 / ωC3 = 0.5ohm، حيث يتم استيفاء شرط واحد فقط هنا - المساواة في مقاومات طور المستهلك من حيث الحجم ، بينما تختلف طبيعة المقاومات (r1 - المقاومة النشطة ، ωL2 - المقاومة الاستقرائية ، 1 / ​​C3 - المقاومة السعوية).

مع حمل متماثل:

IA = UA / zA ؛ IВ = UВ / zВ ؛ IC = UC / zC ؛ IA = IB = IC.

ستكون عوامل قوة الطور بسبب تساوي المقاومة ونفس طبيعة طبيعتها هي نفسها:

cosφ1 = rА / zА ؛ cosφ2 = rB / zB ؛ cosφ3 = ص / ج ؛ cosφ1 = cosφ2 = cosφ3.

يجب أن يتدفق المجموع الهندسي لتيارات المراحل الثلاث في السلك المحايد. إذا نظرنا إلى منحنيات التغييرات الحالية بحمل متماثل لنظام ثلاثي الطور ، فسنرى أن القيم القصوى لجميع الجيوب الأنفية الحالية الثلاثة هي نفسها. نظرًا لأنه مع الحمل المتماثل ، يكون مجموع القيم اللحظية لتيارات نظام ثلاثي الطور صفرًا ، وبالتالي ، فإن التيار في السلك المحايد سيكون صفر.
التخلص من السلك المحايد في نظام الأسلاك الأربعة ، ننتقل إلى نظام الأسلاك الثلاثة للتيار ثلاثي الطور. إذا كان هناك حمل متماثل ، مثل التيار ثلاثي الطور ، والأفران ثلاثية الطور ، والمحولات ثلاثية الطور ، وما إلى ذلك ، فسيتم توصيل ثلاثة أسلاك فقط بهذا الحمل. يحتاج المستهلكون المتصلون بنجمة ذات حمولة غير متوازنة من الأطوار إلى سلك محايد.
مع الحمل المتماثل ، تكون الفولتية الطورية للمراحل الفردية متساوية مع بعضها البعض. مع الحمل غير المتماثل لنظام ثلاثي الطور ، ينتهك تناسق التيارات والفولتية. ومع ذلك، في دوائر بأربعة أسلاكغالبًا ما يتم إهمال التباين الطفيف لجهود الطور. في هذه الحالات ، توجد علاقة بين الفولتية الخطية والمرحلة:

Ul = √3Uf.

بالإضافة إلى اتصال النجمة ، يمكن تشغيل المولدات والمحولات والمحركات والمستهلكين الآخرين للتيار ثلاثي الطور في دلتا.إذا قمنا بإقران أسلاك نظام غير متصل بستة أسلاك وقمنا بتوصيل المراحل كما هو موضح في الشكل 1 ، نحصل على نظام دلتا ثلاثي الأطوار متصل بثلاثة أسلاك.

أرز. 1. دارة ثلاثية الطور مفكوكة.

أرز. 2. ذات ثلاث مراحل دلتا متصلة الدائرة.

يتم إجراء اتصال المثلث بطريقة (الشكل 2) بحيث يتم توصيل نهاية المرحلة A ببداية المرحلة B ، ونهاية المرحلة B متصلة ببداية المرحلة C ، ونهاية المرحلة C هي متصلة ببداية المرحلة أ. أسلاك الخط موصولة بوصلات الطور. إذا كانت لفات المولد متصلة في دلتا ، فسيتم إنشاء جهد الخط بواسطة كل ملف خط. عند المستهلك المتصل بواسطة دلتا ، يتم توصيل الجهد الخطي بأطراف مقاومة الطور. لذلك ، عند الاتصال بواسطة مثلث ، يكون جهد الطور مساويًا للجهد الخطي: Ul \ u003d Uf.
دعونا نحدد العلاقة بين التيارات الطورية والخطية عند الاتصال بمثلث ، إذا كان حمل المراحل هو نفسه من حيث الحجم والطبيعة. نقوم بتكوين المعادلات الحالية وفقًا لقانون كيرشوف الأول لثلاث نقاط عقدية A1 و B1 و C1 للمستهلك:

ĪA + ĪSA = AB ؛
ĪB + ĪAB = ĪBC ؛
ĪС + ĪВС = ĪСА ؛

أين

ĪA = ĪAB-ĪSA ؛
ĪВ = ĪВС-ĪАВ ؛
ĪС = ĪСА-ĪВС.

هذا يدل على أن التيارات الخطية تساوي الفرق الهندسي لتيارات الطور. مع الحمل المتماثل ، تكون تيارات الطور هي نفسها من حيث الحجم ويتم إزاحتها بالنسبة لبعضها البعض بمقدار 120 درجة. من خلال طرح متجهات تيارات الطور وفقًا للمعادلات التي تم الحصول عليها ، نحصل على التيارات الخطية. الاعتماد بين التيارات الطورية والخطية عند الاتصال في دلتا:

Il = 2Ifcos30o = 2If√3 / 2 = √3If.

لذلك ، مع حمل دلتا متماثل ، يكون تيار الخط 3 أضعاف تيار الطور.
في المحركات والمستهلكين الآخرين للتيار ثلاثي الطور ، يتم إخراج كل شيء في معظم الحالات. عادة ، يتم توصيل لوحة من مادة عازلة (لوحة طرفية) بآلة ثلاثية الطور ، يتم إحضار جميع الأطراف الستة إليها.
إذا كان لدينا محرك يقول جواز سفره 127/220 فولت ، فيمكن استخدام هذا المحرك لجهدين 127 و 220 فولت.
إذا كان الجهد الخطي للشبكة 127 فولت ، فيجب تشغيل لفات المحرك بمثلث. ثم يتم تطبيق جهد 127 فولت على لف كل مرحلة من مراحل المحرك. بجهد 220 فولت ، يجب تشغيل لفات المحرك بنجمة ، ثم يتم أيضًا تنشيط لف كل مرحلة عند 127 فولت.

عند توصيل اللفات مولد ثلاثي الطورمثلث (الشكل 7-8) نهاية الملف الأول X متصل ببداية الملف الثاني B ، نهاية الملف الثاني Y متصلة ببداية اللف الثالث C ونهاية الملف الثالث من Z إلى بداية أول A.

أرز. 7-8. مخطط توصيل لفات المولد بمثلث.

أرز. 7-9. مخطط متجه هـ. د. عند توصيل المولد في دلتا.

ثلاثة أسلاك خطية تذهب إلى مستقبلات الطاقة متصلة ببدايات المراحل A و B و C.

من التين. 7-8 من الواضح أنه مع مثل هذا الاتصال للملفات ، فإن الفولتية الطورية تساوي الخطية ، أي

عند التوصيل في مثلث ، تشكل المراحل الثلاث للمولد دائرة مغلقة ذات مقاومة منخفضة جدًا. من الواضح أن مثل هذا الاتصال ممكن فقط إذا كان مجموع البريد. سيكون العمل في هذه الدائرة مساويًا للصفر ، لأنه بخلاف ذلك سينشأ تيار كبير في الدائرة ، حتى في حالة عدم وجود حمل ، مما قد يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة المولد.

مجموع ثلاثة متماثل e. d.s. تعمل في لفات المولد صفر. من السهل التحقق من ذلك عن طريق إضافة المتجهات هـ. د.

على التين. 7-9 ثلاثة نواقل ه معطاة. د. إضافة ونحصل على متجه يساوي ويقابل المتجه أي

ومن ثم مجموع ثلاثة ناقلات ه. د. يساوي الصفر ، أي

اتصال خطير غير صحيح لملفات المولد بمثلث.

أرز. 7-10. مخطط اتصال غير صحيح ، لفات المولدات بمثلث.

أرز. 7-11. مخطط متجه ه. د. مولد متصل حسب مخطط التين. 7-10.

على التين. يتم تقديم 7-10 أحد مخططات الاتصال غير الصحيحة المحتملة ، حيث يتم توصيل نهاية المرحلة الأولى X بشكل صحيح ببداية المرحلة الثانية B ، ولكن نهاية المرحلة الثانية Y غير متصلة ببداية المرحلة الثالثة C ولكن إلى نهايتها Z ، وبداية المرحلة الثالثة C متصلة ببداية المرحلة الأولى A ، ونتيجة لذلك e. د. لا تتراكم مع الآخرين. d.s. ، وتطرح من مجموعها. الناتج ه. د. يمكن تحديدها من الرسم البياني المتجه في الشكل. 7-11 ، حيث تم إضافة المتجهات. مجموع هذه المتجهات الثلاثة ، كما يتضح من الرسم التخطيطي ، يساوي ضعف المتجه ، أي

وهكذا ، في هذه الحالة ، e. د. الدائرة المغلقة في القيمة المطلقة تساوي ضعف قيمة المرحلة e. d.s. ، والتي ، مع مقاومة منخفضة للدائرة (لفات المولد) ، تعادل قصر الدائرة.

يمكن أيضًا توصيل ملفات المولد ثلاثي الطور بطريقة أخرى: إذا كانت نهاية الملف الأول متصلة ببداية الثانية ، فإن نهاية الملف الثاني ببداية الثالث ونهاية الملف الثالث إلى بداية الأول ، نحصل على اتصال مثلث (الشكل 6).

بالنظر إلى الشكل 6 ، نرى أن ملفات المولد تشكل دائرة سلسلة مغلقة. للوهلة الأولى ، يبدو أنهم مختلون ، لكن في الواقع دائرة مقصورةلا ، لأن مجموع البريد. d.s. يعمل في هذه الحلقة المغلقة يساوي صفرًا في أي وقت ، وهو ما يظهر في مخطط متجه(الشكل 6). شيء آخر هو أنه إذا تم الخلط بين نهايات إحدى اللفات عند التوصيل (الشكل 7) ، فإن طور جهد الطور المقابل سينقلب بمقدار 180 درجة والجهد الناتج الذي يعمل داخل مثلث اللفات سيكون متساويًا لمضاعفة جهد الطور:

مجموع المتجه Uf1 + Uf3 = Uf2

والجهد الكلي U = Uf1 + Uf2 + Uf3 = 2Uf2

يتم تحويل الأسلاك الخطية عند توصيلها بواسطة مثلث من نقاط توصيل اللفات. من الواضح أن الجهد بين الأسلاك الخطية في هذه الحالة يساوي جهد المرحلة المتصلة بين هذه الأسلاك. وبالتالي ، إذا كانت لفات المولد متصلة في مثلث ، فإن جهد الخط يساوي جهد الطور ، أي

ضع في اعتبارك الآن العلاقة بين التيارات الخطية والمرحلة. إذا كان الحمل موحدًا (أي ، إذا كانت مجمعات المقاومة المتضمنة في جانب المستهلك في كل مرحلة من المراحل متساوية) ، فإن تيارات الطور في كل مرحلة من مراحل المولد ستكون متساوية في الحجم وتتحول بالنسبة لبعضها البعض بمقدار 120 درجة . يوضح الشكل 8 لفات مولد ثلاثي الطور متصل بمثلث ، ومخطط متجه للجهود والتيارات لهذه الحالة. دعونا نأخذ الاتجاه الإيجابي للتيار في لف الاتجاه عكس اتجاه عقارب الساعة ، وللاتجاه الإيجابي للتيار في الخط ، الاتجاه من المولد إلى المستهلك

دعونا نكتب بالصيغة المعقدة معادلات قانون كيرشوف الأول للعقد الأولى والثانية والثالثة:

Il1 = If1-If3 ؛ (7)

Il2 = If2-If1 ؛ (ثمانية)

Il3 = If3-If1 ، (9)

أي أن التيار الخطي يساوي الفرق الهندسي بين تيارات المرحلتين المتقاربة عند نقطة التبديل لسلك خطي معين. دعونا نطرح معقدات التيارات على الرسم البياني المتجه. يتم أخذ تيارات الطور ، كما اتفقنا بالفعل ، بنفس الحجم وتحول من الفولتية في الطور بنفس الزوايا (φ). لا تختلف تقنية الطرح عن تلك التي نعتبرها عند تحديد حجم الجهد الخطي لنظام متصل بنجمة لملفات المولد. من أجل عدم تعقيد الشكل ، أظهرنا عليه فقط تعريف التيار الخطي Il1
يتضح من البناء أن الكمية ، أي عندما تكون لفات المولد متصلة بمثلث ، تكون قيمة التيار الخطي أكبر من قيمة تيار الطور في بعض الأحيان.
يجب التأكيد على أن هذا الاعتماد لا يحدث إلا مع وجود حمل موحد للمراحل. مع الحمل غير المتكافئ ، من الضروري إيجاد التيارات الخطية في كل حالة على حدة باستخدام المعادلات (7) و (8) و (9) بيانياً أو تحليلياً (باستخدام الطريقة الرمزية).
من مقارنة بين طريقتين لتوصيل لفات المولدات ، يترتب على ذلك أنه عند الاتصال بنجم ، يزداد الجهد بين أسلاك خط النقل ، ولكن (عند نفس الحمل) تنخفض التيارات الخطية. عند توصيل اللفات بمثلث ، لا يمكن وضع سلك محايد بين المولد والمستهلك ، مما يسبب إزعاجًا كبيرًا في حالة التحميل غير المتكافئ للمراحل. لذلك ، في شبكات التوزيع ذات الجهد المنخفض ، عادة ما يتم توصيل اللفات الثانوية لمحولات الطاقة في شكل نجمة.