حاليًا، أصبح ما يسمى بالنظام ثلاثي المراحل منتشرًا على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم. التيار المتناوباخترعها وطورها في نهاية القرن الماضي المهندس الكهربائي الروسي ميخائيل أوسيبوفيتش دوليفو دوبروفولسكي (1862-1919). يوفر هذا النظام أفضل شروط النقل طاقة كهربائيةعن طريق الأسلاك ويسمح لك ببناء محركات كهربائية بسيطة التصميم وسهلة التشغيل.
نظام ثلاث مراحل الدوائر الكهربائيةاستدعاء نظام يتكون من ثلاث دوائر فيها متغيرات e. د.س. نفس التردد، مع إزاحة الطور بالنسبة لبعضهما البعض بفترة. تسمى كل دائرة فردية لمثل هذا النظام لفترة وجيزة مرحلتها، ويسمى نظام التيارات المتناوبة ثلاثية الطور في مثل هذه الدوائر ببساطة تيار ثلاثي الطور.
جميع المولدات المثبتة في محطات الطاقة لدينا تقريبًا هي مولدات ثلاث مراحل الحالية. بشكل أساسي، كل مولد من هذا النوع عبارة عن مجموعة في جهاز واحد من ثلاثة مولدات تيار متردد، مصممة بطريقة تجعلها على سبيل المثال. د.س. منزاحة بالنسبة لبعضها البعض بمقدار ثلث الدورة، كما هو مبين في الشكل. 343.
أرز. 343. الرسوم البيانية على سبيل المثال مقابل الوقت. d.s المستحث في اللفات المحرك لمولد تيار ثلاثي الطور
يمكن فهم كيفية تنفيذ هذا المولد بسهولة من الرسم التخطيطي الموضح في الشكل. 344. يوجد هنا ثلاثة أعضاء مستقلة موجودة على الجزء الثابت للآلة ومتوازنة على شكل دائرة (120 درجة) بالنسبة لبعضها البعض؛ في وسط الآلة، يدور ملف حث مشترك بين الأجزاء الثلاثة، كما هو موضح في الرسم التخطيطي كمغناطيس دائم. يتم إحداث متغير e في كل ملف. د.س. نفس التردد لكن لحظات مرور هذه e. د.س. من خلال الصفر (أو من خلال الحد الأقصى) في كل ملف من الملفات سيتم إزاحته بفترات بالنسبة لبعضها البعض، لأن المحرِّض يمر بكل ملف بعد فترة من الدورة السابقة.
أرز. 344. ثلاثة أزواج من الأسلاك المستقلة المتصلة بثلاثة تجهيزات لمولد تيار ثلاثي الطور تغذي شبكة الإضاءة
كل لف مولد ثلاثي الطورهو مولد تيار مستقل ومصدر للطاقة الكهربائية. وذلك من خلال توصيل الأسلاك بأطراف كل منها، كما هو موضح في الشكل. في الشكل 344، سنحصل على ثلاث دوائر مستقلة، كل واحدة منها يمكنها توفير الطاقة لمستقبلات معينة، على سبيل المثال، المصابيح الكهربائية. في هذه الحالة، ستكون هناك حاجة إلى ستة أسلاك لنقل كل الطاقة التي تمتصها أجهزة الاستقبال. ومع ذلك، من الممكن توصيل ملفات مولد تيار ثلاثي الطور ببعضها البعض بطريقة تكتفي بأربعة أو حتى ثلاثة أسلاك، أي توفير الأسلاك بشكل كبير.
وتتضح أولى هذه الطرق، والتي تسمى "الاتصال النجمي"، من الشكل 1. 345. سوف نسمي أطراف الملفات 1، 2، 3 البدايات، والمحطات 1، 2، 3 "- نهايات الأطوار المقابلة. الاتصال النجمي يعني أننا نربط نهايات جميع اللفات بواحدة نقطة المولد والتي تسمى نقطة الصفر أو المحايدة، ويتم توصيل المولد بمستقبلات الطاقة بأربعة أسلاك: ثلاثة تسمى أسلاك الخط، قادم من بداية اللفات 1، 2، 3، وسلك محايد أو محايد قادم من نقطة الصفر للمولد. يسمى نظام الأسلاك هذا بأربعة أسلاك.
أرز. 345. نظام الأسلاك بأربعة أسلاك عند توصيل ملفات مولد ثلاثي الطور بنجم. يتم تشغيل الأحمال (مجموعات المصابيح) I و II و III بواسطة جهد الطور
تسمى الفولتية بين نقطة الصفر وبداية كل مرحلة بجهد الطور، وتسمى الفولتية بين بدايات اللفات، أي النقطتين 1 و2، 2 و3، 3 و1، بالخطية أو الطور البيني. عادة ما يتم تعيين الفولتية المرحلة أو منظر عاموخطي - أو بشكل عام.
يمكن إثبات أن هناك علاقة بين السعات أو القيم الفعالة لجهد الطور والخط عند توصيل ملفات المولد بنجم
. (170.1)
وهكذا، على سبيل المثال، إذا جهد الطورالمولد B، فعندما تكون ملفات المولد متصلة بنجم، يكون الجهد الخطي V. إذا كان V، ثم V.
تظهر عملية حسابية، لن نقدمها، أنه في حالة وجود حمل موحد على جميع المراحل الثلاث للمولد، أي مع تيارات متساوية تقريبًا في كل منها، فإن التيار في السلك المحايد يساوي الصفر. لذلك، في هذه الحالة، يمكنك إزالة السلك المحايد والانتقال إلى نظام ثلاثي الأسلاك أكثر اقتصادا، كما هو موضح في الشكل. 346. يتم توصيل جميع الأحمال بين الأزواج المقابلة من الأسلاك الخطية.
أرز. 346. نظام الأسلاك بثلاثة أسلاك عند توصيل ملفات المولد بنجمة. يتم تشغيل الأحمال (مجموعات المصابيح) I، I، III بواسطة الفولتية الخطية
مع الحمل غير المتماثل، فإن التيار في السلك المحايد ليس صفرًا، ولكنه بشكل عام أضعف من التيار في الأسلاك الخطية. لذلك، قد يكون السلك المحايد أرق من الأسلاك الخطية. عند تشغيل تيار ثلاثي الطور، فإنهم يسعون جاهدين لجعل حمل المراحل المختلفة متساويًا قدر الإمكان. لذلك، على سبيل المثال، عند تركيب شبكة إضاءة لمنزل كبير بنظام أربعة أسلاك، يتم إدخال سلك محايد وأحد الأسلاك الخطية في كل شقة بحيث تتلقى كل مرحلة في المتوسط نفس الشيء تقريبًا حمولة. مع نظام ثلاثي الأسلاك، يتم إدخال الأسلاك 1 و 2 في مجموعة واحدة من الغرف، 2 و 3 في مجموعة أخرى، 3 و 1 في مجموعة ثالثة بنفس الحساب.
هناك طريقة أخرى لتوصيل ملفات المولد، والتي تسمح أيضًا بتوصيل الأسلاك بثلاثة أسلاك، وهي اتصال دلتا الموضح في الشكل. 347. هنا يتم توصيل نهاية كل ملف ببداية الذي يليه، بحيث يشكلان مثلثًا مغلقًا، ويتم توصيل الأسلاك الخطية إلى رؤوس هذا المثلث - النقاط 1 و 2 و 3. ومن السهل رؤيتها أنه عند توصيله بواسطة مثلث، فإن الجهد الخطي للمولد يساوي جهد الطور الخاص به: . وبالتالي فإن تحويل ملفات المولد من النجم إلى الدلتا يؤدي إلى انخفاض جهد الخط بمقدار عامل. لا يُسمح أيضًا باتصال دلتا إلا مع نفس حمل الطور أو متطابق تقريبًا. خلاف ذلك، فإن التيار في الدائرة المغلقة من اللفات سيكون قويا جدا، وهو أمر خطير على المولد.
أرز. 347. مخطط توصيل اللفات لمولد ثلاثي الطور بمثلث
عند استخدام تيار ثلاثي الطور، يمكن أيضًا توصيل أجهزة الاستقبال الفردية (الأحمال)، التي يتم تشغيلها بواسطة أزواج منفصلة من الأسلاك، إما عن طريق نجمة، أي بحيث يتم توصيل أحد طرفيها بنقطة مشتركة، والثلاثة المتبقية مجانية يتم توصيل الأطراف بالأسلاك الخطية للشبكة، أو المثلث، أي بحيث يتم توصيل جميع الأحمال على التوالي وتشكل دائرة مشتركة، إلى النقاط 1، 2، 3 التي يتم توصيل أسلاك الشبكة الخطية منها. في التين. يُظهر الشكل 348 التوصيل النجمي للأحمال بنظام أسلاك ثلاثي الأسلاك، وفي الشكل. 349 - مع نظام الأسلاك بأربعة أسلاك (في هذه الحالة، يتم توصيل النقطة المشتركة لجميع الأحمال بالسلك المحايد). في التين. يُظهر الشكل 350 رسمًا تخطيطيًا لتوصيل دلتا للأحمال بنظام أسلاك ثلاثي الأسلاك.
أرز. 348. توصيل الأحمال على شكل نجمة بنظام أسلاك ثلاثي الأسلاك
أرز. 349. توصيل الأحمال على شكل نجمة بنظام أسلاك بأربعة أسلاك
أرز. 350. توصيل الأحمال في مثلث بنظام الأسلاك الثلاثة
في الممارسة العملية، من المهم أن تضع ما يلي في الاعتبار. عند توصيل الأحمال بمثلث، تكون كل حمل تحت خط الجهدوعند الاتصال بنجم - تحت جهد أقل عدة مرات. بالنسبة لحالة نظام أربعة أسلاك، فهذا واضح من الشكل. 349. لكن الأمر نفسه يحدث في حالة نظام ثلاثي الأسلاك (الشكل 348). بين كل زوج من الجهود الخطية، يتم توصيل حملين على التوالي، حيث يتم إزاحة التيارات في الطور بمقدار . يوضح الحساب أن الجهد عبر كل حمل يساوي جهد الخط المقابل مقسومًا على .
وبالتالي، عند تبديل الأحمال من النجم إلى الدلتا، فإن الجهد عند كل حمل، وبالتالي التيار فيه، يزيد عدة مرات. على سبيل المثال، إذا كان الجهد الخطي لشبكة ثلاثية الأسلاك هو 220 فولت، فعند الاتصال بنجمة (الشكل 348) سيكون الجهد عند كل حمل مساويًا لـ 127 فولت، وعند الاتصال بواسطة دلتا (الشكل 348). 350) سيكون مساوياً لـ 220 فولت.
الجهد ثلاثي الطور هو نظام طاقة كهربائي يستخدم خطوط الطور الثلاثة، ويكون إزاحة الطور بينها 120 درجة. وهذا يوفر مجالاً متكافئاً للعديد من التطبيقات ويحسن الكفاءة.
ظهور مفهوم الجهد ثلاثي الطور
يعتبر دوليفو دوبروفولسكي أب الجهد ثلاثي الطور في روسيا ونيكولا تيسلا في بقية العالم. جميع الأحداث المتعلقة بعصر ظهور موضوع النزاع وقعت في الثمانينيات من القرن التاسع عشر. أظهر نيكولا تيسلا أول محرك ثنائي الطور أثناء عمله في شركة حيث قام بتركيب التركيبات الكهربائية لمجموعة متنوعة من الأغراض. أدى الاهتمام بظاهرة كهربة فراء القطط المنزلية بالعالم إلى اكتشافات عظيمة. أثناء سيره في الحديقة مع صديقه، أدرك نيكولا تيسلا أنه سيكون قادرًا على تطبيق نظرية أراجو حول المجال المغناطيسي الدوار، لكنه سيحتاج لهذا:
- مرحلتين.
- ويكون الإزاحة بينهما بزاوية 90 درجة.
لتوضيح مدى روعة هذا الاكتشاف، نلاحظ أنه بحلول ذلك الوقت لم يكن محول يابلوشكوف معروفًا على نطاق واسع بعد، وتم نسيان تجارب فاراداي حول الحث المغناطيسي بأمان، ولم يتم تدوين سوى صيغة القانون. ببساطة، العالم لا يريد أن يعرف عن أشياء مثل:
- التيار المتناوب؛
- مرحلة؛
- قوة رد الفعل.
تقوم المولدات (المولدات) والدينامو بتصحيح الجهد باستخدام مبدل ميكانيكي. وهكذا كانت توجد صناعة الكهرباء برمتها، التي كانت هزيلة في ذلك الوقت. كان إديسون قد بدأ للتو في الاختراع، ولم يعلم أحد عنه بعد. بالمناسبة، ما زلنا نعتقد أن Lodygin اخترعه.
كانت فكرة تسلا أكثر ثورية لأنه لم يكن أحد يعرف كيفية الحصول على مرحلتين بإزاحة معينة بينهما. لكن العالم الشاب لم يكن مهتما كثيرا بهذا السؤال. لقد قرأ شيئًا عن الرجوعية الآلات الكهربائيةوكان واثقًا من أنه يستطيع بسهولة بناء مولد عن طريق ترتيب اللفات وفقًا لذلك. أما بالنسبة للقيادة، فلم تكن هناك أي أسئلة. في بداية الثمانينات، تم استخدام البخار بنشاط، ويمكن تشغيل نموذج العرض التوضيحي بواسطة دينامو.
لم تخطط تسلا للحصول على تردد معين. لم يقم بأي بحث بعد، وكان يحتاج فقط إلى جعل الدوار يدور. والذي تم من خلال حلقات الانزلاق. في ذلك الوقت، كانت جميع محركات المبدل التيار المباشرتم تزويدهم بمثل هذه الاتصالات، وليس من المستغرب أن توصل تسلا إلى هذا الاستنتاج بالضبط. ولكن لماذا اختار مرحلتين وليس ثلاث؟
الاستفادة من ثلاث مراحل
يزعم الكثير من الناس بالإجماع أن ثلاث مراحل أكثر فعالية من مرحلتين، ولكن ماذا يعني هذا؟ أفكار حول الكفاءة وعزم الدوران وكل ما يتبادر إلى الذهن على الفور. لكن تسلا كان لديه مئات التصميمات في دفتر ملاحظاته؛ ومن المؤكد أنه لم يكن بإمكانه ترتيب القطبين بطريقة تحقق المعايير المطلوبة؟ الجواب واضح - الأمر لا يتعلق بتصميم الأجهزة.
في الوقت الحاضر، يتم نقل جهد 380 فولت عبر ثلاثة أسلاك فقط. لم يكن من الممكن تحقيق ذلك في النسخة الأصلية لنيكولا تيسلا. في عام 1883، بذل إديسون الكثير من الجهد في محاولة استخدام الأسلاك ثلاثية النواة. ومن الواضح أنه فعل ذلك لأنه سمع عن المظاهرة التي نظمها نيكولا تيسلا وأدرك خطورة الوضع. في العالم المتحضر، الربح الرئيسي يذهب إلى صاحب براءة الاختراع، ولكن لماذا يقوم مخترع مشهور بإخراج مهندس قادر في هذه الحالة؟
منطق إديسون بسيط: سيرى المستخدمون أن الكابلات ثلاثية النواة أرخص من تلك التي تحتوي على أربعة مراكز، وسوف يرفضون استخدام منتجات نيكولا تيسلا الجديدة. ليس من الصعب تخمين أن الخطة الماكرة لمخترع قاعدة المصابيح المتوهجة قد فشلت. ومع اثارة ضجة. والسبب في ذلك كان... دوليفو دوبروفولسكي. أو على أية حال فقد ساهم بشكل كبير في ذلك. يتطلب نظام نيكولا تيسلا أربعة أسلاك لإنشاء مرحلتين. بينما اقترح دوليفو دوبروفولسكي نقل المزيد من الطاقة من خلال ثلاثة فقط.
الأمر كله يتعلق بالتناظر. تتوفر الفولتية الخطية البالغة 380 فولت على بديل للاختيار من بينها في أي وقت. على سبيل المثال، يمكن للتيار من المرحلة الأولى أن يتدفق إلى المرحلة الثانية أو الثالثة. اعتمادا على المكان الذي توجد فيه الإمكانية المناسبة. والنتيجة هي التوازن. وإذا قمت بدمج مرحلتي نظام نيكولا تيسلا، فستحصل على نوع من صلصة الخل. ونتيجة لذلك، يمكن إزالة المحايد في نظام Dolivo-Dobrovolsky إذا كان الحمل متماثلًا. وهذا هو بالضبط ما يحدث غالبًا في الممارسة العملية.
ونتيجة لذلك، يتم الحصول على جهد أعلى بين الأسلاك، مما يقلل من مرور التيار عبر كل منها بنفس القوة. وفي بعض الأحيان يمكنك استخدام ثلاثة أسطر فقط. بتعبير أدق، وهذا ينطبق على العديد من الشركات. الفوائد واضحة أيضًا عند إنشاء محطات فرعية محلية: يتم تأريض الملف الثانوي المحايد على الفور، وليس هناك حاجة لسحب سلك إضافي من محطة الطاقة الكهرومائية نفسها. هذه الأسباب هي مزايا شبكات الجهد ثلاثية الطور. ولهذا السبب هم المسيطرون اليوم. وفي الوقت نفسه، يمكن ترقية أسلاك تسلا بسهولة إلى ثلاث مراحل.
لماذا لم يفوز إديسون؟
يمكنك في كثير من الأحيان أن تصادف الرأي القائل بأن نظام تسلا كان أفضل، ولهذا السبب خسر إديسون. من الصعب أن نقول بالضبط عدد الدولارات التي خسرها الأخير، لكنه خدع نيكولا بالمعايير الحديثة بمقدار 4.5 مليون دولار. التضخم - ماذا يمكنك أن تفعل! يميل المؤلفون إلى الاعتقاد بأن إديسون حصل على مراده. لأن نيكولا تيسلا استطاع إثبات مزايا التيار المباشر. على سبيل المثال، يكون الأخير أقل عرضة للإكليل على الأسلاك لأن السعة لا تحتوي على طفرات حادة.
لقد ثبت اليوم أنه من المربح أكثر نقل التيار المباشر عبر مسافات طويلة. وهذا يستثني مفاعلات الشبكة – الحث والسعة – من الاعتبار. مما يقلل بشكل كبير من القوة التفاعلية ذهابًا وإيابًا. إذا ترجمت هذه الفكرة إلى اللغة الروسية، فقد يصبح القرن الحادي والعشرون هو الميلاد الثاني للتيار المباشر. على الأقل لنقلها عبر مسافات طويلة. لكن المضحك هو أن إديسون لم يتمكن من نقل طاقته. هل يستطيع تسلا مساعدته؟ نعم، بالطبع، ومن ثم تم استخدام أجهزة التيار المستمر اليوم على نطاق واسع مثل أجهزة التيار المتردد. يعد هذا أفضل بالنسبة للمحركات ذات المبدل - حيث تزيد الكفاءة وعزم الدوران.
ما يحدث؟ والحقيقة هي أن التيار المباشر مفيد بالفعل في النقل. لكن إديسون ببساطة لم يتمكن من إيجاد الحل الصحيح، لأنه حاول القيام بالمهمة بوقاحة. كان من الضروري الذهاب من الخلف وإلقاء نظرة. لكن إديسون كان ممارسًا خالصًا ولم يتمكن من إيجاد حلول ذكية مثل المحولات. ولكن - كما قال المؤلفون في البداية - كانت جميع المولدات في منتصف القرن التاسع عشر تحتوي على عاكس كهربائي مدمج للتصحيح. كل ما تبقى هو توصيلهم بالخط وإجراء التحويل على الجانب المتلقي. هذا كل شئ! عاقب نيكولا إديسون ببراعة، وهذا يثبت مرة أخرى وجود قوة معينة في العالم تتحكم في مجرى التاريخ.
ولكن لماذا تم اختيار التيار المتردد؟ نظراً لوجود وسيلة قوية لانتقاله. نحن نتحدث بالطبع عن المحول. تم تصميم هذا العنصر الذي لا يمكن استبداله لأول مرة في عام 1831 (أو ربما قبل ذلك) بواسطة مايكل فاراداي التقنية الحديثةبقي دون الاهتمام المستحق. فقط هاينريش رومكورف أعاد الاهتمام بها بعد خمسة عشر عامًا، وذلك باستخدام دينامو لإنتاج تفريغ في فجوة الشرارة. وقد عزز المحول التصاعدي التأثير بشكل كبير. وقد فتح هذا الطريق مباشرة أمام العلماء لإجراء التجارب، لكن جوهر التحول ذاته لم يحظ بالاهتمام الذي يستحقه.
وبدلاً من ذلك، استمر العلماء في العمل على التيار المباشر. من خلال إنشاء المحركات وأجهزة الإضاءة وبالطبع المولدات الكهربائية لها. من المدهش تمامًا أنه، مع العلم بقابلية عكس الآلات الكهربائية، لم يتوصل أحد من قبل إلى كيفية إنشاء محرك أحادي القطب، والذي يمكن العثور عليه في العديد من الخلاطات اليدوية والخلاطات اليوم. تقريبا جميع المحركات المنزلية أحادية الطور. ويعمل جزء صغير منها فقط بالتيار المباشر. لكن لو فاز إديسون، لكان كل شيء مختلفًا.
هناك ميزة ضمنية أخرى. العاصمة لديها حد أمان أعلى. وهذا يعني أنه سيكون من الممكن جعل الشبكات الصناعية غير ضارة بالناس. من الضروري النظر في هذه المسألة بمزيد من التفصيل، لأن هذه الحجج ليست واضحة جدا للقارئ عديم الخبرة.
لماذا يعتبر التيار المستمر أكثر أمانًا؟
يقول الكهربائيون ذوو الخبرة أن الصدمة الكهربائية بقوة 220 فولت ليست خطيرة جدًا، والشيء الرئيسي هو عدم التعرض للجهد الخطي ثلاثي الطور. وهو ما يقرب من جذر أعلى بثلاث مرات (حوالي 1.7). الخطي هو الجهد بين مرحلتين. بفضل التحول بينهما بمقدار 120 درجة، يتم الحصول على مثل هذا التأثير المثير للاهتمام. يسأل الجهلاء أحيانًا ما الفرق في هذه الحالة مقارنة بما إذا كان التحول 90 درجة. تم تقديم الإجابة بالفعل في البداية - تشكل المراحل الثلاث نظامًا متماثلًا تمامًا. مع إزاحة 90، ستكون هناك حاجة إلى أربعة منهم لهذا الغرض.
ونتيجة لذلك، يمكن لكل خط جهد أن يمد قطبًا واحدًا بالطاقة، مما يبسط عملية إعادة إنتاجها إلى حد كبير عند الحاجة إلى طاقة عالية. على سبيل المثال، في محركات الجر للسفن البخارية، حيث يكون من الضروري تغيير القوة بسلاسة شديدة ومن الضروري تطبيق دوران العمود. هناك العديد من الحالات التي لا تكون فيها ثلاثة أو حتى ستة أقطاب كافية. فقط المحرك المجمع للمكنسة الكهربائية يحتاج إلى اثنين.
لذلك، هناك ما يصل إلى 308 فولت بين المراحل، لكن هذا سيكون آمنًا تمامًا إذا تمت زيادة تردد خط النقل إلى 700 هرتز. وجد تسلا أنه من هذه القيمة تقريبًا يتجلى تأثير الجلد بوضوح، والتيار لا يخترق عمق الجسم. ولذلك، فإنه لا يمكن أن يسبب ضررا كبيرا للإنسان. لقد أظهر هو نفسه ألسنة البرق على جسده بجهد أعلى بكثير، وقال إن هذا مفيد للصحة، لأنه ينظف البشرة بشكل رائع.
ومع ذلك، لم يتم استخدام التردد 700 هرتز (أو أعلى) لأنه زاد بشكل كبير من خسائر المحولات. في وقت اتخاذ القرار بشأن تصنيفات أول محطة للطاقة الكهرومائية AC لم تكن هناك تطورات في إنتاج المواد الكهربائية. يمكنك قراءة المزيد عن هذه المشكلة في الموضوع. ليست هناك حاجة لتكرار المعلومات. بسبب غياب المواد الضروريةزادت خسائر انعكاس المغنطة بقوة مع زيادة التردد. ومن الواضح أن هذه ليست مشكلة مع مستوى التكنولوجيا اليوم.
ولكن تنشأ مشكلة أخرى - التدريع. في سنوات المحاولات الأولى لنقل الطاقة، لم يكن هناك شيء معروف عن الإشعاع. كانت الراديو قد اتخذت خطواتها الأولى في التسعينيات من القرن التاسع عشر. ولكن في الواقع، فإن الزيادة في التردد مصحوبة بزيادة حادة في إطلاق الطاقة إلى الفضاء. وكان لا بد من حماية الأسلاك، وهو أمر مكلف للغاية. ويتطلب عوازل قوية. ليست حقيقة أن الشبكات الحديثة يمكنها حل هذه المشكلة.
والشيء المضحك هو أن تسلا اقترح نقل الطاقة عبر الأثير. ولهذا السبب بنى Wardenclyffe برجه. لكن... الصناعيين اهتموا ببيع النحاس لصناعة الأسلاك وعلى هذا الأساس رفضوا تمويل العالم. لكن هذا ليس الشيء الرئيسي! إذا أخبر شخص ما البشرية عن كيفية صنع المولدات بشكل صحيح وأعطى تسلا الفرصة لهزيمة إديسون، فهل هذا ليس تلميحًا مباشرًا إلى أن "فطر" نيكولا هو المستقبل؟ الجواب واضح. سيأتي الوقت الذي سيختفي فيه الجهد ثلاثي الطور في غياهب النسيان أو سيتم الحصول عليه من المحولات، وسيقدم تسلا نفسه الإجابة على كيفية القيام بذلك.
بتعبير أدق، سيتم توفير الإجابة من خلال العديد من براءات الاختراع وأفكار المخترع. فلا عجب أن تتم مصادرة سجلاته فور وفاته وإبقائها سرية. انتظر دقيقة! وهذا ما حدث أيضاً مع شوبرغر! لذلك ننصحك بالبدء بالدراسة فوراً. سيكون أمرًا رائعًا أن تعمل السيارات بالزيت النباتي دون تلويث البيئة بيئةالدخان والأبخرة مثير للاشمئزاز. مع العلم أن كل هذه الأسرار موجودة على السطح وتنتظر فقط من يريد الكشف عنها. ربما سيتمكن أحد القراء من القيام بذلك أولاً؟
نظام إمداد الطاقة ثلاثي الطور- حالة خاصة من أنظمة الدوائر الكهربائية متعددة الأطوار التي تعمل فيها الموجات الجيبية الناتجة عن مصدر مشترك المجالات الكهرومغناطيسيةمن نفس التردد، وتحولت بالنسبة لبعضها البعض في الوقت المناسب بنسبة معينة زاوية المرحلة. في نظام ثلاثي الطور، تكون هذه الزاوية 2π/3 (120°).
تم اختراع نظام تيار متردد ثلاثي الطور متعدد الأسلاك (ستة أسلاك). نيكولا تيسلا. لقد قدم مساهمة كبيرة في تطوير أنظمة ثلاثية المراحل إم أو دوليفو دوبروفولسكي، الذي اقترح لأول مرة أنظمة نقل التيار المتردد بثلاثة وأربعة أسلاك، حدد عددًا من مزايا أنظمة ثلاثية الطور منخفضة الأسلاك مقارنة بالأنظمة الأخرى وأجرى عددًا من التجارب مع غير متزامن محرك كهربائي.
صورة متحركة لتدفق التيار على طول متناظرة دائرة ثلاثية الطورمع اتصال النجمة
مخطط متجه لتيارات الطور. الوضع المتماثل.
مزايا
مخطط الأسلاك ممكن شبكة ثلاثية الطورفي المباني السكنية متعددة الشقق
- اقتصادية.
- نقل فعال من حيث التكلفة للكهرباء لمسافات طويلة.
- استهلاك مواد أقل للمحولات ثلاثية الطور.
- استهلاك أقل للمواد اسلاك الطاقةلأنه مع نفس استهلاك الطاقة، يتم تقليل التيارات في المراحل (مقارنة بالدوائر أحادية الطور).
- توازن النظام. تعد هذه الخاصية واحدة من أهم الخصائص، لأنه في النظام غير المتوازن يحدث حمل ميكانيكي غير متساوٍ محطة توليد الطاقة، مما يقلل بشكل كبير من عمر الخدمة.
- إمكانية الحصول بسهولة على مجال مغناطيسي دائري دوار ضروري لتشغيل محرك كهربائي وعدد من الأجهزة الكهربائية الأخرى. تعد المحركات ثلاثية الطور (غير المتزامنة والمتزامنة) أبسط في التصميم من محركات التيار المستمر أحادية أو ثنائية الطور ولها مؤشرات كفاءة عالية.
- القدرة على الحصول على جهدي تشغيل في تركيب واحد - الطور والخط، ومستويين للطاقة عند الاتصال بنجم أو دلتا.
- القدرة على الحد بشكل كبير من وميض و تأثير اصطرابيمصابيح على مصابيح فلورسنتوذلك بوضع ثلاثة مصابيح (أو مجموعات من المصابيح) في مصباح واحد، تعمل بأطوار مختلفة.
وبفضل هذه المزايا، تعد الأنظمة ثلاثية الطور هي الأكثر شيوعًا في توليد الطاقة الحديثة.
مخططات التوصيل للدوائر ثلاثية الطور
نجمة
الأنواع الموجودة من حماية جهد الخط والتي يمكن العثور عليها للبيع في متاجر الأدوات الكهربائية. وفقًا لما تتطلبه المعايير الحديثة، يتم التثبيت على سكة DIN.
الاتصال النجمي هو مثل هذا الاتصال عندما تكون نهايات أطوار ملفات المولد (G) متصلة بنقطة مشتركة واحدة تسمى النقطة المحايدة أو حيادي. ترتبط نهايات أطوار اللفات المستقبلة (M) أيضًا بنقطة مشتركة. تسمى الأسلاك التي تربط بداية مراحل المولد وجهاز الاستقبال خطي. يسمى السلك الذي يربط بين محايدين حيادي.
قضبان التوصيل لتوزيع الأسلاك المحايدة وأسلاك التأريض عند توصيلها بنجمة. إحدى مزايا التوصيل النجمي هي التوفير في السلك المحايد، حيث يلزم سلك واحد فقط من المولد إلى نقطة فصل السلك المحايد بالقرب من المستهلك.
تسمى الدائرة ثلاثية الطور بسلك محايد دائرة بأربعة أسلاك. إذا لم يكن هناك سلك محايد، سلك بثلاثة أسلاك.
إذا كانت المقاومات Z a , Z b , Z c للمستقبل متساوية مع بعضها البعض، فإن هذا الحمل يسمى متماثل.
العلاقة بين التيارات الخطية والمرحلة والفولتية.
يسمى الجهد بين سلك الخط والمحايد (U a، U b، U c). مرحلة. يسمى الجهد بين سلكين خطيين (U AB، U BC، U CA). خطي. لتوصيل اللفات بنجمة، مع حمل متماثل، تكون العلاقة بين التيارات الخطية والمرحلة والفولتية صحيحة:
عواقب احتراق (كسر) السلك المحايد في الشبكات ثلاثية الطور
مع الحمل المتماثل في نظام ثلاثي الطور، يتم تزويد المستهلك بخطي الجهد االكهربىممكن حتى في الغياب السلك المحايد. ومع ذلك، عند تغذية الحمل بجهد الطور، عندما لا يكون الحمل على المراحل متماثلًا تمامًا، يكون وجود سلك محايد إلزاميًا. إذا انكسر أو كان هناك زيادة كبيرة في المقاومة (ضعيفة اتصال) ما يسمى " عدم توازن المرحلة"، ونتيجة لذلك قد يكون الحمل المتصل، المصمم لجهد الطور، تحت جهد تعسفي في النطاق من الصفر إلى الخطي (تعتمد القيمة المحددة على توزيع الحمل عبر المراحل في وقت انقطاع السلك المحايد) . وهذا غالبا ما يكون سبب الفشل مستهلكى الكترونياتالخامس المباني السكنية. لأن مقاومةيبقى المستهلك ثابتا، إذن، وفقا ل قانون أوم، مع زيادة الجهد االكهربى القوة الحاليةسيكون المرور عبر جهاز المستهلك أكبر بكثير من الحد الأقصى المسموح به، مما سيؤدي إلى احتراق و/أو تعطل المعدات الكهربائية التي تعمل بالطاقة. يمكن أن يتسبب الجهد المنخفض أيضًا في فشل المعدات. في بعض الأحيان يحترق السلك المحايد (ينقطع) المحطات الفرعيةقد يسبب حرائق في الشقق.
مشكلة التوافقيات، مضاعفات الثلث
تم تجهيز التكنولوجيا الحديثة بشكل متزايد بإمدادات الطاقة النبضية. مصدر النبض بدون مصحح عامل القوىيستهلك التيار في نبضات ضيقة بالقرب من ذروة جهد الإمداد الجيبي، في لحظة شحن مكثف الإدخال المعدل. يؤدي عدد كبير من مصادر الطاقة هذه في الشبكة إلى إنشاء تيار متزايد من التوافقي الثالث لجهد الإمداد. يتم تلخيص التيارات التوافقية التي هي مضاعفات للثلث، بدلاً من التعويض المتبادل، رياضياً موصل محايد(حتى مع توزيع الحمل المتماثل) ويمكن أن يؤدي إلى الحمل الزائد حتى دون تجاوز استهلاك الطاقة المسموح به لكل مرحلة. توجد هذه المشكلة، على وجه الخصوص، في مباني المكاتب ذات كمية كبيرةتشغيل المعدات المكتبية في وقت واحد.
المنشآت القائمة تعويض الطاقة التفاعليةليست قادرة على حل هذه المشكلة، منذ انخفاض عامل الطاقة في الشبكات مع الغلبة مصادر النبضلا يرتبط مصدر الطاقة بإدخال مكون تفاعلي، ولكنه يرجع إلى عدم خطية الاستهلاك الحالي. الحل للمشكلة التوافقية الثالثة هو استخدام مصحح معامل القدرة (سلبي أو نشط) كجزء من دائرة تحويل مصادر الطاقة المصنعة.
تفرض متطلبات المواصفة القياسية IEC 1000-3-2 قيودًا على المكونات التوافقية لتيار الحمل للأجهزة بقدرة 50 واط أو أكثر. في روسيا، يتم توحيد عدد المكونات التوافقية لتيار الحمل وفقًا لمعايير GOST 13109-97 وOST 45.188-2001.
مثلث
المثلث هو اتصال عندما تكون نهاية المرحلة الأولى متصلة ببداية المرحلة الثانية، ونهاية المرحلة الثانية متصلة ببداية الثالثة، ونهاية المرحلة الثالثة متصلة ببداية المرحلة الأول.
العلاقة بين التيارات الخطية والمرحلة والفولتية
لتوصيل اللفات في مثلث، مع حمل متماثل، تكون العلاقة بين التيارات والجهود الخطية والطورية صحيحة:
معايير الجهد المشترك
العلامات
يتم تمييز الموصلات التي تنتمي إلى مراحل مختلفة بألوان مختلفة. يتم أيضًا تمييز الموصلات المحايدة والواقية بألوان مختلفة. هذا لضمان الحماية المناسبة ضد الإصابة. صدمة كهربائيةوكذلك لسهولة صيانة وتركيب وإصلاح التركيبات الكهربائية والمعدات الكهربائية. في دول مختلفةعلامات الموصل لها اختلافاتها الخاصة. ومع ذلك، تلتزم العديد من الدول المبادئ العامة لون الترميزالموصلات المحددة في معيار اللجنة الكهروتقنية الدولية IEC 60445:2010.
خط كهرباء مزدوج الدائرة ثلاثي الطور |
