Електричество | Бележки на електротехник. Експертен съвет

3 фазна мрежа. Линейно напрежение в електрически мрежи

Във всеки клон на технологията винаги може да се намери един вид ехо от древни времена, а именно имена, които отразяват един вид история на развитието на тази посока. И малко хора знаят, че тази или онази техническа концепция има дълъг път да стане, да свикне и в самото начало на своето раждане бележи друга, често много значима стъпка технически прогрес. Така например, сред електрическите термини често можете да чуете изразите „трифазно напрежение“, „линейно напрежение“, „постоянно“ или „променливо напрежение“ и много други имена с думата „напрежение“.

Най-широко използваните в електротехниката са синусоидалните мрежи с променливо напрежение. Максималната стойност на напрежението по време на неговото колебание се нарича амплитуда Ua. За такова напрежение се използват допълнителни мерни единици - честота F и фаза ψ. Честотата се определя от броя на трептенията за единица време, а фазата е изместването във времето на същите точки на трептене. Така се е случило исторически, че терминът "фаза" започва да се нарича променливо напрежение, ако е част от система от много фази - обикновено три. са поредното постижение на електротехниката и имат толкова много предимства, че е просто невъзможно да се подмине. И най-важното от тях е способността много просто, практически без никакви усилия да се получи въртящо се магнитно поле - основният принцип на работа на всеки електродвигател. В разликата между фазово и линейно напрежение, и неговата особеност е, че всяка от фазите има изместване спрямо другите две +/- 120 градуса. напрежение има изходни намотки, в които фазовото изместване е структурно определено. Всяка от намотките има край и начало: H1-K1, H2-K2, H3-K3. В трифазна система са възможни два варианта за свързване на фазите - "звезда" и "триъгълник".

При свързване на "звезда" всички краища са свързани в една точка - "изход 0", а наченките служат като изходни краища на генератора и вход за захранваното от него устройство. В такава система линейното напрежение е стойността, измерена между която и да е двойка изходни краища H1, H2, H3 и се обозначава Ulin. Има още една особеност трифазна мрежа- фазово напрежение. Той е обозначен с Uf и се измерва между точките "0 изход" и всеки от изходните краища на K1, K2 и K3. Пропускайки подробности, трябва да се отбележи, че въз основа на векторната диаграма за трифазна мрежа връзката между тези напрежения е Ulin = V3 * Uf. При свързване на "триъгълника" краищата на намотките са свързани в пръстен: K1-H1-K2-H2-K3-H3-K1. Всяка връзка "край - начало" е заключение и в същото време линейното напрежение не се различава от фазовото напрежение, т.е. Улин = Уф. Интересно за сравнение постоянно налягане Udir и амплитудата на променливото напрежение Ua, например, въз основа на същата енергия, освободена в товара. За този случай Udir = V2 * Ua.

Ето как знанията за същността и природата на електричеството се натрупват в продължение на десетилетия, а неусетно простото понятие за „напрежение“ е придобило свързани термини, които разширяват способността ни да използваме природните явления за човешки нужди.

Трифазна верига се състои от три основни елемента: трифазен генератор, далекопроводи с всичко необходимото оборудване, приемници (потребители). Напрежението между линейния проводник и неутралата (Ua, Ub, Uc) се нарича фаза. Напрежението между два линейни проводника (UAB, UBC, UCA) се нарича линеен. За свързване на намотките със звезда, със симетричен товар, е валидна връзката между линейни и фазови токове и напрежения:

13. Симетрични и небалансирани приемници в трифазни вериги, векторни диаграми.

.

Векторна диаграма при свързване на приемника със звезда в случай на симетричен товар .

14. Ток в неутрален проводник в трифазни вериги. Неутрален (нулев работен) проводник- проводник, свързващ неутралите на електрически инсталации в трифазен електрически мрежи. При свързване на намотките на генератора и приемника на електричество по схемата "звезда", фазовото напрежение зависи от товара, свързан към всяка фаза. В случай на връзка, напр. трифазен двигател, натоварването ще бъде симетрично, а напрежението между неутралните точки на генератора и двигателя ще бъде нула. Ако обаче към всяка фаза се включи различен товар, т.нар неутрално преднапрежение, което ще причини асиметрия на напреженията на товара. На практика това може да доведе до факта, че някои консуматори ще имат намалено напрежение, а други повишено. Пониженото напрежение води до неправилна работа на свързаните електрически инсталации, а повишеното напрежение може освен това да доведе до повреда на електрическото оборудване или до огън. Свързването на неутралните точки на генератора и захранващия приемник с неутрален проводник ви позволява да намалите напрежението на неутралното отклонение почти до нула и да изравните фазовите напрежения на захранващия приемник. Малко напрежение ще се дължи само на съпротивлението на неутралния проводник.

Трифазните вериги с неутрален проводник се наричат ​​четирипроводни вериги.

Обикновено съпротивлението на проводниците не се взема предвид /

След това фаза напр. приемникът ще бъде равен на фазата. напрежение на генератора. .

Като се има предвид, че комплексните съпротивления са равни, тогава се определят токовете

В съответствие с 1 заповед. Кирхов ток в неутрално положение. тел

Със симет. напр.

Когато носим напр.

Неутралния проводник изравнява фазовите напрежения.

15I16 Режими на работа на трифазен приемник.

Има два вида връзки: в звезда и в триъгълник. От своя страна, когато е свързана към звезда, системата може да бъде три- и четирипроводна.

звездна връзка

На фиг. 6 показва трифазна система при свързване на фазите на генератора и товара в звезда. Тук проводниците AA', BB' и CC' са линейни проводници.


Линееннаречен проводник, свързващ началото на фазите на намотката на генератора и приемника. Точката, в която краищата на фазите са свързани към общ възел, се нарича неутрален(на фиг. 6 N и N' са съответно неутралните точки на генератора и товара).

Нарича се проводникът, свързващ неутралните точки на генератора и приемника неутрален(показан с пунктирана линия на фиг. 6). Трифазна система, когато е свързана към звезда без неутрален проводник, се нарича трижилен,с неутрален проводник четирижилен.

Всички количества, свързани с фазите, се наричат фазови променливи,към линията линеен.Както може да се види от диаграмата на фиг. 6, когато са свързани към звезда, линейните токове са равни на съответните фазови токове. Ако има неутрален проводник, токът в неутралния проводник . Ако системата от фазови токове е симетрична, тогава. Следователно, ако симетрията на токовете беше гарантирана, тогава неутралния проводник нямаше да е необходим. Както ще бъде показано по-долу, нулевият проводник поддържа симетрията на напреженията върху товара, когато самият товар е небалансиран.

Тъй като напрежението при източника е противоположно на посоката на неговата EMF, фазовите напрежения на генератора (виж фиг. 6) действат от точки A, B и C към неутралната точка N; - фазови напрежения на натоварване.

Между линейните проводници действат линейни напрежения. В съответствие с втория закон на Кирхоф за линейните напрежения може да се пише

Имайте предвид, че винаги - като сума от напрежения в затворен контур.

На фиг. 7 представени векторна диаграмаза симетрична система на напрежение. Както показва неговият анализ (лъчите на фазовите напрежения образуват страните на равнобедрен триъгълник с ъгли в основата, равни на 300), в този случай

Обикновено се взема предвид при изчисленията . След това за случая директна фазова последователност , (при обратна фазова последователностфазовите измествания y се разменят). Като се има предвид това, на базата на отношения (1) ... (3) могат да се определят комплекси от линейни напрежения. Въпреки това, със симетрия на напрежението, тези количества се определят лесно директно от векторната диаграма на фиг. 7. Насочвайки реалната ос на координатната система по протежение на вектора (началната му фаза е равна на нула), отчитаме фазовите измествания на линейните напрежения спрямо тази ос и техните модули се определят в съответствие с (4). Така че за линейни напрежения получаваме: ;.

Триъгълна връзка

Поради факта, че значителна част от приемниците, включени в трифазни вериги, са небалансирани, това е много важно на практика, например във веригите с осветителни тела, осигуряват независимостта на режимите на работа на отделните фази. В допълнение към четирипроводните, трипроводните вериги също имат подобни свойства при свързване на фазите на приемника в триъгълник. Но фазите на генератора могат да бъдат свързани и в триъгълник (виж фиг. 8).

За симетрична ЕМП система имаме

.

По този начин, при липса на натоварване във фазите на генератора във веригата на фиг. 8 тока ще бъдат нула. Ако обаче размените началото и края на някоя от фазите, тогава в триъгълника ще тече ток късо съединение. Следователно, за триъгълник е необходимо стриктно да се спазва реда на свързване на фазите: началото на една фаза е свързано с края на друга.

Схемата на свързване на фазите на генератора и приемника в триъгълник е показана на фиг. 9.

Очевидно, когато са свързани към триъгълник, линейните напрежения са равни на съответните фазови напрежения. Според първия закон на Кирхоф, връзката между линейния и фазовия ток на приемника се определя от отношенията

По подобен начин линейните токове могат да бъдат изразени чрез фазови токовегенератор.

На фиг. 10 показва векторна диаграма на симетрична система от линейни и фазови токове. Анализът му показва, че със симетрията на теченията

В заключение отбелязваме, че освен разглежданите връзки звезда-звезда и триъгълник-триъгълник, на практика се използват и схемите звезда-триъгълник и триъгълник-звезда.

Всяка част от многофазна система, която има една и съща токова характеристика, се нарича фаза.
Фазово напрежение- възниква между началото и края на всяка фаза. По друг начин се определя и като напрежението между един от фазовите проводници и неутралния проводник.

Линеен- която също се определя като междуфазна или между фаза - възникваща между два проводника или идентични клеми на различни фази. Индикаторът на фазовото напрежение е приблизително 58% от параметрите на линейното напрежение. Така при нормални условия на работа линейните показатели са еднакви и надвишават фазовите с 1,73 пъти. В трифазна мрежа напрежението обикновено се изчислява от данни за мрежово напрежение. За трифазни линии, които тръгват от подстанцията, се задава линейно напрежение от 380 волта. Това съответства на фаза от 220 волта.

И така, токовете, протичащи във всяка фаза, се наричат ​​фаза и условно се означават IA, IB, IC или условно If. Токовете в клоните на товара се наричат ​​линейни. Стойността им се определя от стойността фазови напрежения, вид натоварване. При чисто резистивен товар токовете са идентични с фазовите напрежения, а при индуктивен или капацитивен товар токовете могат да водят или изостават от напрежението.

В традиционните електрически мрежи има 2 метода на свързване:

триъгълник;

При свързване на клоните на веригата с триъгълник, краят на една намотка е свързан с началото на другата, т.е. се получава затворен цикъл. За всеки възел на веригата се извършва баланс - сумата от входящите токове е равна на сумата от изходящите. При такава връзка и симетричен товар е изпълнено отношението:

При свързване на клоните на елементите на веригата със звезда, всички краища на фазовите намотки са свързани към един възел 0. Поради факта, че фазите на генератора са свързани последователно с фазите на електрическите приемници (натоварване) , линейните токове са равни по големина на фазовите токове:

21. Свързване на консуматорите трифазен токв модел на звезда. симетрични и асиметрични режими.

При свързване на фазите на намотката на генератора (или трансформатора) със звезда, техните краища х, Йи Зсвържете към една обща точка н, наречена неутрална точка (или неутрална) (фиг. 3.6). Фазата на приемника свършва ( Z а, З б, Z в) също са свързани в една точка н. Такава връзка се нарича звездна връзка.

проводници Аа, Бби ° С° Ссвързване началото на фазите на генератора и приемника се наричат ​​линейни, проводника ннсвързваща точка нгенератор на точки нприемникът е неутрален.

Трифазна веригас неутрален проводник ще бъде четирипроводен, без неутрален проводник - трижилен.

Страница 8 от 16

В трифазна електрическа мрежа се разграничават линейни и фазови напрежения.

Линейно (нарича се още фаза към фаза или фаза към фаза) е напрежението между два фазови проводника.

Фаза - между нулевия проводник и една от фазите. Линейните напрежения при нормални работни условия са еднакви и 1,73 пъти по-големи от фазовите напрежения, т.е. напрежението между нула и фазов проводник(фаза) е 58% от мрежовото напрежение. Напрежението на трифазна мрежа обикновено се оценява от линейното напрежение. За трифазни линии, изходящи от трансформаторната подстанция, се задава номинално линейно напрежение от 380 V, което съответства на фазово напрежение от 220 V. При обозначението на номиналното напрежение на трифазни четирипроводни мрежи и двете стойности ​Посочени са, т.е. 380/220 V. Това подчертава, че не само трифазни захранващи приемници за номинално напрежение от 380 V, но и еднофазни за 220 V.

Трифазна системаНай-често се среща 380/220 V със заземена неутрала, но в някои населени места и градински кооперации можете да намерите и други електроразпределителни системи. Например, трифазен с линейно напрежение 220 V и незаземена (изолирана) неутрала. Еднофазните електрически приемници 220 V са свързани към мрежово напрежение между всяка двойка фазови проводници, а трифазните - към три фазови проводници. С тази система неутрален проводникне се изисква, а незаземената неутрала намалява риска от токов удар в случай на повреда на изолацията. Въпреки това, откриването на неизправности в изолацията в такава система е по-трудно, отколкото при заземена неутрала.

Разходка електрически токпо проводниците е придружено от загуби и напрежението при консуматорите се оказва малко по-ниско, отколкото в началото на линията в трансформаторната подстанция. За да се осигурят приемливи нива на напрежение по цялата линия, напрежението в трансформаторната подстанция трябва да се поддържа над номиналното напрежение, т.е. не 380/220 V, а 400/230 V. В електрическите мрежи в селските райони потребителите, съгл. към действащите стандарти, отклонения на напрежението от 7,5% от номиналната стойност. Това означава, че на трифазен приемник е разрешено напрежение от 350–410 V, а на еднофазен – 200–240 V.

Отклонения на напрежението. Въпреки това, има моменти, когато величината на напрежението е извън допустимите граници. С намаляване на напрежението интензитетът на електрическото осветление от лампи с нажежаема жичка забележимо намалява, производителността на електрическите нагреватели намалява и стабилността на работата на телевизори и други радиоелектронни устройства, захранвани от електрическата мрежа, се нарушава. Увеличаването на напрежението води до преждевременна повреда на електрически лампи и нагревателни устройства. Електрическите двигатели са по-малко чувствителни към колебания на напрежението.