جریان در شبکه 3 فاز. جریانها و ولتاژهای فاز و خطی. روابط عددی بین کمیت های فاز و خطی. اتصال مصرف کننده دلتا

هر قسمت از یک سیستم چند فازی که دارای مشخصه جریان یکسانی باشد نامیده می شود فاز.
ولتاژ فاز- بین آغاز و پایان هر مرحله رخ می دهد. به روشی دیگر به عنوان ولتاژ بین یکی از آنها نیز تعریف می شود سیم های فازو سیم خنثی

خطی- که به عنوان اینترفاز یا بین فاز نیز تعریف می شود - ایجاد شده بین دو سیم یا پایانه های یکسان فازهای مختلف. نشانگر ولتاژ فاز تقریباً 58 درصد از پارامترهای ولتاژ خطی است. بنابراین، در شرایط عملیاتی عادی، نشانگرهای خطی یکسان هستند و 1.73 برابر از فازها فراتر می روند. سه شبکه فازولتاژ معمولاً از روی داده های ولتاژ خط تخمین زده می شود. برای خطوط سه فازی که از پست خارج می شوند، ولتاژ خطی 380 ولت تعیین می شود. این مربوط به فاز 220 ولت است.

بنابراین، جریان‌هایی که در هر فاز جریان می‌یابند، فاز نامیده می‌شوند و به طور معمول IA، IB، IC یا به طور مشروط Iph نشان داده می‌شوند. جریان های شاخه های بار را خطی می نامند. مقدار آنها با مقدار ولتاژهای فاز، نوع بار تعیین می شود. در یک بار صرفاً مقاومتی، جریان ها با ولتاژهای فاز یکسان هستند و با بار القایی یا خازنی، جریان ها می توانند ولتاژ را هدایت یا تأخیر بیندازند.

در شبکه های الکتریکی سنتی 2 روش اتصال وجود دارد:

مثلث؛

هنگام اتصال شاخه های مدار با یک مثلث، انتهای یک سیم پیچ به ابتدای سیم پیچ دیگر متصل می شود، یعنی. یک حلقه بسته به دست می آید. برای هر گره مدار، تعادل انجام می شود - مجموع جریان های ورودی برابر با مجموع جریان های خروجی است. با چنین اتصال و بار متقارن، رابطه برآورده می شود:

هنگام اتصال شاخه های عناصر مدار با یک ستاره، تمام انتهای سیم پیچ های فاز به یک گره 0 متصل می شوند. با توجه به اینکه فازهای ژنراتور به صورت سری با فازهای گیرنده های الکتریکی (بار) متصل می شوند. قدر جریان های خطی با جریان های فاز برابر است:

21. اتصال مصرف کننده های جریان سه فاز طبق طرح "ستاره". حالت های متقارن و نامتقارن

هنگام اتصال فازهای سیم پیچ ژنراتور (یا ترانسفورماتور) با یک ستاره، انتهای آنها ایکس, Yو زبه یک نقطه مشترک متصل شوید ن، نقطه خنثی (یا خنثی) نامیده می شود (شکل 3.6). مرحله گیرنده به پایان می رسد ( Z a, Zb, Z c) نیز در یک نقطه متصل می شوند n. به چنین ارتباطی اتصال ستاره ای می گویند.

سیم ها آ−آ, ب−بو سی−جاتصال ابتدای فازهای ژنراتور و گیرنده را خطی، سیم می نامند ن−nنقطه اتصال نمولد نقطه nگیرنده خنثی است

مدار سه فازبا یک سیم خنثی چهار سیم خواهد بود، بدون سیم خنثی - سه سیم.

برای کاهش تعداد سیم‌های بین ژنراتور و مصرف‌کننده، سیم‌پیچ‌های فاز باید هم در ژنراتور و هم در مصرف‌کننده به روش خاصی به هم متصل شوند. سیم پیچ های ژنراتور مشخص می شوند: U

V 1 - V 2، W 1 - W 2 (فازهای A، B، C). شاخص 1 شروع سیم پیچ را نشان می دهد، شاخص 2 نشان دهنده پایان است.

در عمل از 2 استفاده کنید اتصالات مختلف: اتصال ستاره و مثلث.

اتصال ستاره.

اجازه دهید موافق باشیم که یک جریان جهت‌دار مثبت، سیم پیچی ژنراتور را از ابتدای آن خارج می‌کند و از انتهای آن وارد آن می‌شود. اگر تمام انتهای سیم‌پیچ‌های ژنراتور در یک نقطه O به هم وصل شوند و سیم‌هایی را که به گیرنده‌های انرژی الکتریکی می‌روند، که انتهای آن‌ها نیز در یک نقطه O´ متصل می‌شوند را به ابتدای آنها وصل کنیم، آنگاه اتصال را دریافت می‌کنیم. ستاره .

جریانی از سیم برگشتی مشترک عبور می کند:

که در = من 1 + من 2 + من 3 . سیم مشترک سیم خنثی (یا خنثی) نامیده می شود.

اگر هر سه فاز بارهای یکسانی داشته باشند، جریانهای فاز از نظر مقدار مطلق برابر خواهند بود و در فاز 120 درجه با یکدیگر تفاوت دارند:

i 1 = I 1 sinωt

i 2 \u003d I 2 ∙sin (ωt - 120˚)،

i 3 = I 3 ∙sin(ωt + 120˚).

با استفاده از جریان ها را اضافه می کنیم نمودار برداری.

جریان کل، یعنی جریان مشترک صفربنابراین سیم OO´ صفر نامیده می شود. سیم هایی که ابتدای سیم پیچ های ژنراتور را به گیرنده برق متصل می کنند خطی نامیده می شوند. سیستم جریان سه فازبا سیم خنثی (یا خنثی) چهار سیم نامیده می شود.

در مدارهای جریان سه فاز دو نوع ولتاژ متمایز می شود: خطیو فاز. همین امر در مورد جریان ها نیز صدق می کند. ولتاژ بین دو سیم خطی خطی و بین نامیده می شود سیم خطو خنثی - فاز. بر این اساس، جریان هایی که در سیم های خطی جریان دارند، خطی و در فاز - فاز نامیده می شوند.

ما ولتاژهای خطی را با اندیس های دوتایی و ولتاژهای فازی را با اندیس های تک تعیین می کنیم. هنگامی که توسط یک ستاره متصل می شود، جریان خطی با جریان فاز منطبق است. بیایید نموداری از ولتاژهای خطی و فازی را هنگامی که توسط یک ستاره متصل می شوند، بسازیم.

از شکل 5.5 می بینیم که

U 12 \u003d U 1 - U 2

U 23 \u003d U 2 - U 3

U 31 \u003d U 3 - U 1

می بینیم که ولتاژهای خط نیز یک ستاره سه پرتو تشکیل می دهند که نسبت به ستاره ولتاژ فاز با زاویه 30 درجه در خلاف جهت عقربه های ساعت می چرخد. رابطه بین ماژول های ولتاژ خطی و فاز را در نظر بگیرید. از مثلث U 12 U 1 N U 12 /2 = U 1 ∙ cos30˚ = U 1 ∙√3/2 بدست می آوریم،

U 12 = √3∙ U 1، یعنی. که در سیستم سه فازهنگامی که توسط یک ستاره U l \u003d √3U f (5.5) متصل می شود. اگر ولتاژ خطی 220 ولت باشد، ولتاژ فاز 220/√3 = 127 ولت است.

اگر ولتاژ فاز 220 ولت باشد، ولتاژ خطی 380 ولت است. اگر بار ناهموار شود، می توان فرض کرد که رابطه (5.5) مشاهده می شود، فقط در این حالت جریان در سیم خنثی جریان می یابد.

هنگام اتصال از اتصال ستاره بدون سیم خنثی استفاده می شود موتورهای سه فاز(در اینجا بار متقارن است)، و اتصال با سیم خنثی - در هنگام برق رسانی ساختمان های مسکونی. سه فاز و یک سیم خنثی به خانه آورده می شود و در داخل خانه تلاش می شود تا هر یک از فازها را به طور یکنواخت بارگذاری کنند تا بار کل متقارن باشد.

نمونه های مختلف اتصال ستاره مصرف کننده.

اگر U l \u003d 400 ولت باشد، جریان مصرف کنندگان و در سیم خنثی را پیدا کنید.

U 1 = U 2 = U 3 = U l /√3 = 400/√3 = 230V.

جریان مصرف کننده:

I 1 \u003d U 1 / R 1 \u003d 2.3A؛

I 2 \u003d U 2 / R 2 \u003d 230/230 \u003d 1A؛

I 3 \u003d U 3 / R 3 \u003d 230 / 57.3 \u003d 4A.

برای بدست آوردن مجموع هندسی جریان ها از نمودار برداری استفاده می کنیم.

بیایید مقیاس را در نظر بگیریم

I 1 + I 2 + I 3 = I N

از نمودار برداری، آن را مشخص می کنیم که در = 2.5A.

در نظر گرفتن یک مورد خاصهنگامی که عدم تقارن در نتیجه آسیب به یکی از فازها به دست می آید (مثلاً یک فیوز منفجر شده است).

اگر هادی خنثی دست نخورده باشد، فاز آسیب دیده بدون برق باقی می ماند. در فازهای باقیمانده، عملیات عادی ادامه خواهد داشت. I 2 = U 2 /R 2 و I 3 = U 3 /R 3.

جریان در سیم خنثی برابر با مجموع هندسی I 2 + I 3 خواهد بود.

فیوزها، کلیدها و سایر وسایلی که می توانند منجر به باز شدن آن شوند، نباید در سیم خنثی قرار گیرند. اگر خنثی قطع شود، ولتاژ فاز ممکن است از مقدار تعیین شده بیشتر شود .

اگر سیم خنثی در سیستم وجود نداشته باشد، شکست فاز منجر به وضعیتی می شود، مانند یک شبکه تک فاز.

مصرف کنندگان در فاز دوم و سوم به صورت سری و

I 2 \u003d I 3 \u003d U 23 / (R 2 + R 3).

یک بار دیگر در مورد اتصال سیم پیچ های یک ژنراتور یا ترانسفورماتور. مهم است که در نظر داشته باشید که سیم پیچ های ترانسفورماتور یا ژنراتور به درستی وصل شده اند. این بدان معنی است که ابتدای سیم پیچ ها به سیم خطی و انتهای آن به یکدیگر متصل می شوند. اگر یکی از سیم پیچ ها به اشتباه وصل شده باشد، یک سیستم خطی نامتعادل رخ می دهد که در شکل نشان داده شده است، جایی که می بینیم خطی و ولتاژهای فازاگر سیم پیچ V 1 - V 2 اشتباه وصل شده باشد. U 12، U 23 و U 31 اکنون برابر نیستند و یک سیستم نامتقارن را تشکیل می دهند.

اتصال دلتا

هنگامی که توسط یک مثلث متصل می شود، انتهای سیم پیچ فاز اول U 2 به ابتدای سیم پیچ فاز دوم V 1، انتهای آن به ابتدای سیم پیچ سوم W 1 و انتهای سیم پیچ سوم متصل می شود. به ابتدای اولین سیم پیچ U 1 متصل می شود.

سه سیم پیچ ژنراتور اکنون یک مدار بسته با مقاومت بسیار کم را تشکیل می دهند. ولی مدار کوتاهآنجا کار نخواهد کرد، زیرا مجموع EMF صفر خواهد بود.

ولتاژهای خطی در مورد اتصال مثلثی برابر با ولتاژهای فاز است: به ترتیب U 1 = U 12، U 2 = U 23، U 3 = U 31، یعنی U f = U l.

نکته اصلی که باید در نظر داشت این است که سیم پیچ های ژنراتور یا ترانسفورماتور به درستی وصل شده باشند. اگر یکی از سیم پیچ های فاز به صورت معکوس متصل شود، مجموع EMF در مدار برابر با صفر نخواهد بود، بلکه برابر با دو برابر ولتاژ فاز خواهد بود.

7.4. اتصال مصرف کننده دلتا

اگر ولتاژ کارکرد آنها با ولتاژ خط برابر باشد، مصرف کنندگان در یک مثلث متصل می شوند. دو نوع تصویر روی نمودارها وجود دارد: مصرف کنندگان در زاویه 120 درجه یا موازی با یکدیگر قرار دارند.

هنگامی که در یک مثلث متصل می شود، ولتاژ خط برابر با ولتاژ فاز استUل= Uf. جریان های فاز: I 12 = U 12 / R 12، I 23 = U 23 / R 23، I 31 = U 31 / R 31.

نمودارهای برداری هنگامی که توسط یک مثلث به هم متصل می شوند نیز می توانند به روش های مختلفی رسم شوند. می توانید بردارهایی را که از یک نقطه شروع سرچشمه می گیرند رسم کنید، یا می توانید بردارهای تنش را به صورت مثلث رسم کنید (شکل 130). با یک بار متقارن، بردارهای جریان فاز برابر هستند و نمودار برداری متقارن است. اگر بار متقارن نباشد، این اتفاق نخواهد افتاد.

AT شبکه سه فازبا ولتاژ 400 ولت، مصرف کنندگان با مقاومت بار متفاوت در یک مثلث ترکیب می شوند.

بیایید جریان فاز و خطی را در این مدار پیدا کنیم.

جریان های فاز:

من 12 = U 12 / آر 12 = 4A;

I 23 \u003d U 23 / R 23 \u003d 8A؛

I 31 = U 31 / R 31 = 2A.

جریان های خطی را می توان با توجه به روابط زیر از نمودار برداری پیدا کرد: من 1+من 31 = من 12 , من 2 + من 12 = من 23 , من 3 + من 23 = من 31 . در اینجا، جریان فاز محاسبه شده بر روی یک مقیاس رسم می شود و جریان های خطی با جمع هندسی تعیین می شوند.

یک مورد خاص از بار نامتعادل زمانی که یکی از سیم ها می شکند به دست می آید. بیایید ببینیم وقتی L1 می شکند چه اتفاقی می افتد.

طرح در این مورد به شکل زیر خواهد بود:

آر 23 در حالت عادی کار می کند: I 23 = U 23 / R 23. مصرف کنندگان آر 12 و آر 31 به اشتباه وصل خواهد شد و جریان آنها: I 12 = I 31 = U 23 / (R 12 + R 31). جریان خطی I 2 برابر با مجموع هندسی جریان های I 23 و I 12 خواهد بود.