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 фазови проводниции неутрален 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. Три фазова мрежанапрежението 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.
Измерване на мрежово напрежение - най-често срещаният случай
Линейно напрежениее векторната сума на напрежението от линията към неутрала. Следващата фазова диаграма ще ви помогне да визуализирате математическата формула, необходима за преобразуване от напрежения линия към линия в напрежение линия към линия. Линейни изчислени фазори.
Следователно, както е описано по-горе, линейното напрежение е фазовата сума от линейно-неутралните напрежения. Номинално всяка фаза в трифазна система е точно на 120 градуса една от друга. Въпреки това, тъй като възнамеряваме да правим измервания на системата, не можем да я считаме за идеална.
И така, токовете, протичащи във всяка фаза, се наричат фаза и условно се означават IA, IB, IC или условно Iph. Токовете в клоните на товара се наричат линейни. Тяхната стойност се определя от големината на фазовите напрежения, вида на натоварването. При чисто резистивен товар токовете са идентични с фазовите напрежения, а при индуктивен или капацитивен товар токовете могат да водят или изостават от напрежението.
Измерване на линейни напрежения, когато разделението на линиите е 120 градуса
От правоъгълните компоненти можем да изчислим величината на напрежението от линия до линия. Ако можем да гарантираме, че от линия до линия е точно 120 градуса, тогава горните уравнения могат да бъдат донякъде опростени. Това може да бъде случаят, когато източникът на енергия е генератор с три завъртания на ротора, физически на 120 градуса един от друг.
Това елиминира необходимостта от изчисляване на функциите синус и косинус, въпреки че операциите с квадратен корен и дъгова тангенс все още са необходими. Диаграмата по-долу показва величината и фазовите отношения между всички неутрални линии и напрежението между линията в системата.
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:
Големината и съотношението на фазите на всички напрежения в системата. Днес за производство и разпространение се използват трифазни системи електрическа енергия. Това има редица предимства. Първата и може би най-съществена полза са спестяванията, получени от разпределението на електрическата енергия в трифазна система. В трифазна система имаме две различни видовенапрежения, фазови напрежения и линейни напрежения.
Някои характеристики на мрежата
Линейните напрежения са тези напрежения, които съществуват между различните фази. Както можете да си представите, има разлики между фазовите напрежения и линейните напрежения. Линейните напрежения обикновено са √3 по-високи от фазовите напрежения. Всичко ще зависи от това как е свързан генераторът. Може да бъде свързан в конфигурация звезда или триъгълник. С две различни напрежения можем да изолираме най-високото за индустрията и най-ниското за жилищни райони или домове. Освен това в индустрията използваме електрически машини като трансформатори, трифазни двигатели и др.
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 консуматори на трифазен ток по схема "звезда". симетрични и асиметрични режими.
Трифазни концепции
В трифазна система трябва ясно да разбираме някои понятия и освен това всяко понятие трябва да се тълкува според контекста му. Когато открием този стилов израз, това означава, че няма изместване на 120° между различните фазови синусоидални сигнали и това може да бъде сериозен проблем, защото ще натоварим една фаза повече от друг фазов трансформатор. то електрическа машинаили машина, способна да премества фазите. Управлява се на принципа на трансформатора.
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, Zc) също са свързани в една точка н. Такава връзка се нарича звездна връзка.
проводници А−а, Б−би ° С−° Ссвързване началото на фазите на генератора и приемника се наричат линейни, проводника н−нсвързваща точка нгенератор на точки нприемникът е неутрален.
Фазова последователност. Позоваваме се на реда, в който са разположени етапите. Важно е да знаете фазовата последователност, защото тя ще зависи например от посоката на въртене на двигателя. Общата точка се нарича неутрална точка. Тъй като веригата трябва да е симетрична и балансирана, по принцип може да се заключи, че потенциалът и на двете е равен и следователно между тях няма ток. По този начин свързването на неутрални точки е теоретично ненужно.
В трифазни вериги, общи обозначения. Гранични или фазови токове са напрежението между клемите на елементите или токовете, които циркулират през тях. Напреженията или линейните токове са напрежението между проводниците на връзките или токовете, които циркулират през тях.
Трифазна веригас неутрален проводник ще бъде четирипроводен, без неутрален проводник - трижилен.
За да се намали броят на проводниците между генератора и консуматора, фазовите намотки трябва да бъдат свързани помежду си по определен начин, както в генератора, така и при консуматора. Намотките на генератора са обозначени: U
Трифазен електрически ток
Горните напрежения са, разбира се, напреженията, приложени към съответните импеданси на натоварване. Това съотношение обаче важи само за ефективни или пикови стойности. Фигура 02 показва графични суми за предишни резултати. Напреженията от линия до линия се изместват с 30° по отношение на фазата. Подреждането на веригата позволява да се заключи, че линейните токове съвпадат със съответните фазови токове.
Разликата между линейно и фазово напрежение
Неутралният ток може да се изчисли по формулата. Но сумата между скобите е сумата от напреженията на източника, която е нула, както е показано на предишната страница. Можем да интерпретираме комплексен пренос на напрежение по отношение на модул и аргумент, съответно амплитуда и фазова характеристика. Амплитудната характеристика изразява зависимостта на модула на пренос на двойно-брон от честотата. Фазовият отговор е зависимостта на фазовото изместване на двойната лента от честотата. Графичното представяне на тези характеристики в даден честотен диапазон е много подходящо за описване на двустранни свойства.
V 1 - V 2, W 1 - W 2 (фази A, B, C). Индекс 1 показва началото на намотката, индекс 2 показва края.
На практика използвайте 2 различни връзки: връзка звезда и триъгълник.
Връзка със звезда.
Нека се съгласим, че положително насочен ток напуска намотката на генератора през нейното начало и влиза в нея през нейния край. Ако всички краища на намотките на генератора са свързани в една точка O и към техните начала свързваме проводниците, отиващи към приемниците на електрическа енергия, в които краищата също са свързани в една точка O´, тогава получаваме връзката звезда .
I16 Режими на работа на трифазен приемник
Възможното фазово изместване и съответно модул, фазовите и амплитудните характеристики са много много. Цялостният пренос на мощност описва свойствата на двупортовия. Двустранното е често срещано електронно устройство с входен и изходен порт.
Ако изградим входен порт с двоен хармоничен вход и всички времеви закъснения са решени, можем да дефинираме комплексния пренос на напрежение на такъв двоен блок като изходното и входното напрежение. Можем да разделим този сложен израз на реален и въображаем компонент, съответно на модул и аргумент. Вграденият модул за предаване на напрежение е снабден с изходно и входно напрежение.
През общия връщащ проводник ще тече ток:
I Н = аз 1 + аз 2 + аз 3 . Общият проводник се нарича неутрален (или неутрален) проводник.
Ако и трите фази имат еднакви натоварвания, тогава фазовите токове ще бъдат равни по абсолютна стойност, като се различават една от друга по фаза със 120˚:
i 1 = I 1 sinωt,
i 2 \u003d I 2 ∙sin (ωt - 120˚),
Сложният аргумент за напрежение на предаване е разделен на аргументи за изходно и входно напрежение. Ние наричаме този аргумент фазово изместване. Както сложните, така и предавателните преобразувателни модули често разчитат на най-често срещаните линейни биполярни системи. По този начин модулът и спектърът са подходящи за интерпретация като функция на честотата. Честотната зависимост на сложния модул за предаване на напрежение е това, което наричаме характеристика на модула. Честотната зависимост на комплексния аргумент за пренос на напрежение се нарича характеристика на аргумента.
i 3 = I 3 ∙sin(ωt + 120˚).
Добавяме токовете с помощта на векторна диаграма.
Общ ток, т.е. общ ток нула, така че проводникът OO´ се нарича нула. Проводниците, свързващи началото на намотките на генератора към захранващия приемник, се наричат линейни. Система трифазен токс неутрален проводник (или неутрален) се нарича четирипроводен.
За да се опишат повечето от описаните по-горе сложни методи за управление на предаването, обикновено може да се използва следната опростена блок-схема на сложния процес на двойно предаване. Генератор на хармоници с променливи изходни честоти е свързан към входния порт. С помощта на два алтернативни волтметъра се измерва амплитудата на напреженията на входните и изходните изходи и се измерва фазовото изместване на напреженията между входния и изходния клапан.
Повечето от "простите" методи се отнасят до измерването на амплитудните и фазовите характеристики поотделно и "точка по точка" и се отнасят до горния общ модел, показан на фигурата. Измерването чрез тези методи се извършва в една точка, следователно винаги за една честотна стойност. За да се контролират амплитудните и фазовите характеристики, е необходимо да се извърши достатъчен брой измервания за отделни честоти в целия изследван честотен диапазон.
В трифазните токови вериги се разграничават два вида напрежения: линеени фаза. Същото важи и за теченията. Напрежението между два линейни проводника се нарича линейно, а между линеен проводники неутрална - фаза. Съответно токовете, протичащи в линейни проводници, се наричат линейни, а във фаза - фазови.
Ние обозначаваме линейни напрежения с двойни индекси и фазови напрежения с единични индекси. Когато е свързан със звезда, линейният ток съвпада с фазовия ток. Нека изградим диаграма на линейни и фазови напрежения, когато са свързани със звезда.
От фигура 5.5 виждаме това
U 12 \u003d U 1 - U 2
U 23 \u003d U 2 - U 3
U 31 \u003d U 3 - U 1
Виждаме, че линейните напрежения също образуват звезда с три лъча, завъртяна спрямо звездата на фазовите напрежения под ъгъл от 30˚ обратно на часовниковата стрелка. Помислете за връзката между модулите на линейното и фазовото напрежение. От триъгълника U 12 U 1 N получаваме U 12 /2 = U 1 ∙ cos30˚ = U 1 ∙√3/2,
U 12 = √3∙ U 1 , т.е. в трифазна системакогато е свързан със звезда U l \u003d √3U f (5.5). Ако линейното напрежение е 220V, тогава фазовото напрежение е 220/√3 = 127V.
Ако фазовото напрежение е 220V, тогава линейното напрежение е 380V. Ако натоварването стане неравномерно, тогава можем да приемем, че се наблюдава съотношение (5.5), само в този случай ток тече в неутралния проводник.
При свързване се използва звездна връзка без неутрален проводник трифазни двигатели(тук натоварването е симетрично), а връзката с неутралния проводник - по време на електрификацията на жилищни сгради. Към къщата се довеждат три фази и неутрален проводник, а вътре в къщата се стремят да натоварят равномерно всяка от фазите, така че общото натоварване да е симетрично.
Различни примери за консуматорска звездна връзка.
Намерете токовете на консуматорите и в неутралния проводник, ако U l \u003d 400V.
U 1 = U 2 = U 3 = U l /√3 = 400/√3 = 230V.
Потребителски токове:
I 1 \u003d U 1 / R 1 = 2.3A;
I 2 \u003d U 2 / R 2 \u003d 230/230 = 1A;
I 3 \u003d U 3 / R 3 \u003d 230 / 57,3 = 4A.
За да получим геометричната сума на токовете, използваме векторна диаграма.
Да вземем скалата
I 1 + I 2 + I 3 = I N
От векторната диаграма определяме това I Н = 2.5A.
Обмисли специален случайкогато асиметрията се получава в резултат на повреда на една от фазите (например изгорял предпазител).
Ако нулевият проводник е непокътнат, тогава повредената фаза ще остане без захранване. В останалите фази нормалната работа ще продължи. I 2 = U 2 /R 2 и I 3 = U 3 /R 3.
Токът в неутралния проводник ще бъде равен на геометричната сума от I 2 + I 3.
Предпазители, ключове и други устройства, които могат да доведат до отварянето му, не трябва да се поставят в нулевия проводник. Ако неутралата е прекъсната, фазовото напрежение може да надвиши предвидената стойност .
Ако в системата няма неутрален проводник, тогава прекъсването на фазата ще доведе до ситуация, както в еднофазна мрежа.
Потребителите във втората и третата фаза ще бъдат свързани последователно и
I 2 = I 3 = U 23 / (R 2 + R 3).
Още веднъж за свързването на намотките на генератор или трансформатор. Важно е да се има предвид, че намотките на трансформатора или генератора са свързани правилно. Това означава, че началото на намотките са свързани към линейния проводник, а краищата са свързани един с друг. Ако една от намотките е свързана неправилно, тогава възниква небалансирана линейна система, която е показана на фигурата, където виждаме какво е линейната и фазови напреженияако намотката V 1 - V 2 е свързана неправилно. U 12 , U 23 и U 31 вече не са равни и образуват асиметрична система.
Делта връзка
Когато е свързан с триъгълник, краят на първата фазова намотка U 2 е свързан с началото на втората фазова намотка V 1, нейният край е свързан с началото на третата намотка W 1, а краят на третата намотка е свързан към началото на първата намотка U 1.
Трите намотки на генератора сега образуват затворена верига с много малко съпротивление. Но късо съединениетам няма да работи, т.к сумата от EMF ще бъде нула.
Линейните напрежения в случай на триъгълна връзка са равни на фазовите напрежения: U 1 = U 12, U 2 = U 23, U 3 = U 31, съответно, т.е. U f = U l.
Основното нещо, което трябва да имате предвид, е, че намотките на генератора или трансформатора са свързани правилно. Ако една от фазовите намотки е свързана обратно, тогава сумата от ЕДС във веригата няма да бъде равна на нула, а ще бъде равна на двойното фазово напрежение.
7.4. Делта консуматорска връзка
Потребителите са свързани в триъгълник, ако работното им напрежение е равно на мрежовото напрежение. На диаграмите има два вида изображения: консуматорите са разположени под ъгъл от 120˚ или успоредно един на друг.
Когато са свързани в триъгълник, линейните напрежения са равни на фазовото напрежениеУл= Uе. Фазови токове: I 12 = U 12 / R 12, I 23 = U 23 / R 23, I 31 = U 31 / R 31.
Векторните диаграми, когато са свързани с триъгълник, също могат да бъдат начертани по различни начини. Можете да нарисувате вектори, излизащи от една начална точка, или можете да начертаете вектори на напрежение като триъгълник (фиг. 130). При симетричен товар векторите на фазовия ток са равни, а векторната диаграма е симетрична. Ако натоварването не е симетрично, това няма да се случи.
AT трифазна мрежас напрежение 400V, консуматорите с различно съпротивление на натоварване са комбинирани в триъгълник.
Нека намерим фазовите и линейните токове в тази верига.
Фазови токове:
аз 12 = У 12 / Р 12 = 4А;
I 23 \u003d U 23 / R 23 \u003d 8A;
I 31 = U 31 / R 31 = 2A.
Линейните токове могат да бъдат намерени от векторната диаграма, като се имат предвид следните отношения: аз 1 +аз 31 = аз 12 , аз 2 + аз 12 = аз 23 , аз 3 + аз 23 = аз 31 . Тук изчислените фазови токове се нанасят в скала и линейните токове се определят чрез геометрично събиране.
Специален случай на небалансирано натоварване се получава, когато един от проводниците се скъса. Нека видим какво се случва, когато L1 се счупи.
Схемата в този случай ще приеме следната форма:
Р 23 ще работи в нормален режим: I 23 = U 23 / R 23. Потребители Р 12 и Р 31 ще бъдат свързани неправилно и техният ток: I 12 = I 31 = U 23 / (R 12 + R 31). Линейният ток I 2 ще бъде равен на геометричната сума от токовете I 23 и I 12 .