Struja | Bilješke električara. Stručni savjet

Spoj generatora i potrošača trokutom. Spoj namota generatora i potrošača električne energije trokutom

Potrošači su spojeni u trokut ako im je radni napon jednak mrežnom naponu. Na dijagramima postoje dvije vrste slika: potrošači se nalaze pod kutom od 120˚ ili paralelno jedni s drugima.

Pri spoju u trokut linearni naponi jednaki su faznom naponu U l = U f. Struje u fazama: I 12 = U 12 /R 12, I 23 = U 23 /R 23, I 31 = U 31 /R 31.

Vektorski dijagrami kada su povezani trokutom također se mogu crtati na različite načine. Možete nacrtati vektore koji izlaze iz jedne početne točke ili možete prikazati vektore naprezanja kao trokut (slika 130). Kod simetričnog opterećenja vektori fazne struje su jednaki, a vektorski dijagram je simetričan. Ako opterećenje nije simetrično, to se neće dogoditi.

U trofazna mreža s naponom od 400V potrošači s različitim otporima opterećenja spojeni su u trokut.


Nađimo fazne i linearne struje u ovom krugu.

Fazne struje:

I 12 = U 12 /R 12 = 4A;

I 23 = U 23 /R 23 = 8A;

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

Linearne struje mogu se pronaći iz vektorski dijagram, uzimajući u obzir sljedeće odnose: I 1 + I 31 = I 12, I 2 + I 12 = I 23, I 3 + I 23 = I 31. Ovdje su izračunate fazne struje iscrtane u mjerilu, a linearne struje su određene geometrijskim zbrajanjem.

Poseban slučaj Asimetrično opterećenje nastaje kada jedna od žica pukne. Da vidimo što se događa kada L1 pukne.


Dijagram će u ovom slučaju imati sljedeći oblik:

R 23 radit će u normalnom načinu rada: I 23 = U 23 / R 23. Potrošači R 12 I R 31 bit će krivo spojeni i njihova struja: I 12 = I 31 = U 23 / (R 12 + R 31). Linearna struja I 2 bit će jednaka geometrijskom zbroju struja I 23 i I 12.

49) Pojam nelinearnih sklopova naizmjenična struja. Sklopovi s nelinearnim aktivnim elementima

Lanac nazvao nelinearni , ako barem jedan od njegovih elemenata ima nelinearnu karakteristiku.

Karakteriziraju se aktivni nelinearni otpori strujno-naponska karakteristika

(Slika 4.1).


Karakteristike elemenata mogu biti simetrične i asimetrične. Nalaze se u prvom i trećem kvadrantu. Za nelinearne elemente, njihov otpor ovisi o naponu r(u) ili struji, r(i).

Primjer aktivnog nelinearnog otpora je poluvodička dioda.

Njegova strujno-naponska karakteristika (CVC) je asimetrična (slika 4.2) i sadrži radne (puna linija) i neradne zone (isprekidana linija). Na električni dijagrami dioda je prikazana kao što je prikazano na sl. 4.3. Odnosi se na neupravljane elemente.

Primjer kontroliranog aktivnog nelinearnog otpora je tranzistor (slika 4.4). Bazna struja (B) mijenja otpor između emitera (E) i kolektora (K).

Drugi primjer kontroliranog aktivnog nelinearnog otpora je tiristor (slika 4.5).

U njemu, pomoću kontrolne elektrode (CE), možete samo smanjiti otpor između anode i katode R ak, ali ga ne možete povećati. Nije potpuno upravljivo aktivni otpor.

Postoje i tiristori koji se mogu zaključati (slika 4.6). Isključite tiristor (može povećati i smanjiti R ak).



Nelinearne induktivne elemente karakterizira Weber-amperska karakteristika (sl. 4.7).

Povezivanje toka povezano je sa strujom sljedećim odnosom: y = Li. Ova formula određuje Weber-ampersku karakteristiku (WbAC). Ako je induktivitet L = const, tada je karakteristika ravna (sl. 4.7, a, puna linija), ali ako se temelji na feromagnetu, tada je to nekontrolirani nelinearni induktivitet (sl. 4.7, b).



Nelinearni induktivitet, koji ovisi o struji, može se prikazati u dijagramima kao (sl. 4.8). Nelinearni induktivitet se može kontrolirati (slika 4.9). Istosmjerna struja upravljanje I y možete promijeniti radnu struju i r. Karakteristika takvog induktiviteta se pomiče kako se I mijenja (slika 4.10).

Korištenje nelinearnih elemenata u električni krugovi provode se brojne transformacije elektromagnetske energije. Glavni su: ispravljanje izmjeničnog napona ili struje; preokrenuti Istosmjerni napon ili struja; pojačanje napona i struja; regulacija stalnih i izmjeničnih napona i struja; stabilizacija napona i struja; pretvorba frekvencije; modulacija i tako dalje.

50) Odnos faznih i linearnih napona i struja

Namoti trofazni generator može se povezati i na drugi način: ako se kraj prvog namota spoji s početkom drugog, kraj drugog namota s početkom trećeg i kraj trećeg s početkom prvog, dobivamo spoj u trokut (slika 6).

Gledajući sliku 6, vidimo da namoti generatora tvore zatvoreni serijski krug. Na prvi pogled se čini da su u kratkom spoju, ali zapravo kratki spoj ne, budući da je iznos e. d. s koji djeluje u ovoj zatvorenoj petlji jednak je nuli u bilo kojem trenutku, kao što je prikazano na vektorskom dijagramu (slika 6). Druga je stvar ako se pri spajanju krajevi jednog od namota zbune (slika 7), tada će se faza odgovarajućeg faznog napona obrnuti za 180 ° i rezultirajući napon koji djeluje unutar trokuta namota bit će jednak dvostruka vrijednost faznog napona:

vektorski zbroj Uf1 + Uf3 = Uf2

A ukupni napon U= Uf1+ Uf2+ Uf3=2Uf2


Linearne žice, kada su spojene u trokut, skreću se s priključnih točaka namota. Očito je da je napon između linearnih žica u ovom slučaju jednak naponu faze spojene između tih žica. Dakle, ako su namoti generatora spojeni u trokut, linijski napon jednaka fazi, tj.

Razmotrimo sada odnos između linearne i fazne struje. Ako je opterećenje jednoliko (to jest, ako su kompleksi otpora povezani na strani potrošača u svakoj fazi jednaki), tada će fazne struje u svakoj od faza generatora biti jednake veličine i pomaknute jedna u odnosu na drugu za 120 °. Na slici 8 prikazani su namoti trofaznog generatora spojeni u trokut, te vektorski dijagram napona i struja za ovaj slučaj. Uzmimo da je pozitivan smjer struje u namotu u smjeru suprotnom od kazaljke na satu, a da je pozitivan smjer struje u vodu smjer od generatora prema potrošaču.


Napišimo u složenom obliku jednadžbe prvog Kirchhoffovog zakona za čvorove I, II i III:

Il=Iph1-Iph3; (7)

Il2=Iph2-Iphl; (8)

Il3=Iph3-Iph1, (9)

tj. linijska struja jednaka je geometrijskoj razlici između struja dviju faza koje konvergiraju u točki sklopke dane linearne žice. Oduzmimo komplekse struja na vektorskom dijagramu. Fazne struje, kao što smo se već dogovorili, uzimaju se jednake veličine i pomaknute od svojih faznih napona za jednake kutove (φ). Tehnika oduzimanja ne razlikuje se od onoga što smo razmatrali pri određivanju vrijednosti mrežnog napona za sustav sa zvjezdastim spojem namota generatora. Kako ne bismo komplicirali sliku, prikazali smo samo definiciju linearne struje Il1
Iz konstrukcije je očito da količina , tj. pri spajanju namota generatora s trokutom, veličina linearne struje je nekoliko puta veća od veličine fazne struje.
Mora se naglasiti da se ova ovisnost javlja samo kod jednolikog faznog opterećenja. Kod neravnomjernog opterećenja potrebno je grafički ili analitički (simboličkom metodom) pronaći linearne struje u svakom pojedinačnom slučaju pomoću jednadžbi (7), (8) i (9).
Iz usporedbe dviju metoda povezivanja namota generatora, slijedi da kada je spojen zvijezdom, napon između žica dalekovoda raste, ali (pri istom opterećenju) linijske struje se smanjuju. Pri spajanju namota s trokutom, neutralna žica se ne može postaviti između generatora i potrošača, što stvara značajne neugodnosti kada su faze neravnomjerno opterećene. Stoga se u distribucijskim mrežama niskog napona sekundarni namoti energetskih transformatora obično spajaju u zvijezdu.


Ako su fazni namoti generatora ili potrošača spojeni tako da bili spojeni na jednu zajedničku točku, a počeci namota spojeni su na linearne žice, tada se takav spoj naziva zvjezdasti spoj i označava se simbolom Y. Na sl. 1 namoti generatora i trošila spojeni su zvijezdom. Točke u kojima su spojeni krajevi faznih namota generatora odnosno potrošača nazivaju se nul-točke generatora (0) odnosno potrošača (0’). Obje točke 0 i 0' povezane su žicom koja se naziva neutralna žica. Preostale tri žice trofazni sustav, koji idu od generatora do potrošača nazivaju se linearne žice. Dakle, generator je spojen s potrošačem s četiri žice. Stoga se ovaj sustav naziva četverožilni sustav trofazna struja.

Riža. 1. Veza u zvjezdicu

Uspoređujući nepovezane i četverožične trofazne strujne sustave, vidimo da u prvom slučaju ulogu povratne žice obavljaju tri žice sustava, au drugom - jedna neutralna žica. Kroz neutralnu žicu teče struja jednaka geometrijskom zbroju struja:

IA, IB i IC, tj. Ī0= ĪA + ĪB + ĪC.

Naponi izmjereni između početaka faza generatora (ili potrošača) i nulte točke (ili neutralne žice) nazivaju se fazni naponi i označavaju se UA, UB i UC, ili u opći pogled Uf. Često su navedene vrijednosti emf. namotaji faza generatora. Označeni su EA, EB i EC, ili Eph. Ako zanemarimo otpor namota generatora, možemo napisati:

EA= UA, EB= UB, EC= UC.

Naponi mjereni između početaka dviju faza: A i B, B i C, C i A - generator ili potrošač, nazivaju se linearni naponi i označavaju UAB, UBC, UCA ili općenito Ul. Na sl. 1 strelice pokazuju odabrani pozitivan smjer struje, koji u linearne žice x se odvodi od generatora do potrošača, au neutralnoj žici - od potrošača do generatora.

Spojite li stezaljke voltmetra na točke A i B, pokazat će linearni napon UAB. Budući da su pozitivni smjerovi faznih napona UA, UB i UC odabrani od početaka faznih namota do njihovih krajeva, linearni vektor napona UAB bit će jednak geometrijskoj razlici vektora faznih napona UA i UB:

ŪAB=ŪA- ŪB.

Slično možemo napisati:

ŪVS=ŪV- ŪS;


ŪCA=ŪC- ŪA.

Inače, možemo reći da je trenutna vrijednost linijskog napona jednaka razlici trenutnih vrijednosti odgovarajućih faznih napona. Na sl. 2 oduzimanje vektora zamjenjuje se zbrajanjem vektora:

UA i - UB; UV i - US; UC i - UA.

Iz vektorskog dijagrama se vidi da linearni vektori napona tvore zatvoreni trokut.

Riža. 2. Fazni i linijski naponi pri spoju zvijezdom

Odnos između linearnih i faznih napona:

UBC=2UBcos30o, budući da je cos30o=√3/2, tada je UBC=√3UB,
ili u općem obliku Ul=√3Uf.

Stoga, kada je spojen zvijezdom, linijski napon je √3 puta fazni napon.
Struja koja teče kroz fazni namot generatora ili potrošača naziva se fazna struja i općenito se označava Iph. Struja koja teče kroz linearnu žicu naziva se linearna struja i općenito se označava Il. Na sl. 1 vidi se da je kod spajanja u zvijezdu linearna struja jednaka faznoj struji, tj.

Il=Ako.

Razmotrimo slučaj kada je opterećenje u fazama potrošača isto i po veličini i po prirodi. Takvo opterećenje nazivamo jednolikim ili simetričnim. Taj se uvjet izražava jednakošću.

z1= z2= z3.

Opterećenje neće biti ravnomjerno ako npr. z1= r1=0,5 ohma; z2=ωL2=0,5 ohm i z3=1/ωC3=0,5 ohm, budući da je ovdje ispunjen samo jedan uvjet - jednakost faznih otpora potrošača po veličini, dok je priroda otpora različita (r1 - aktivni otpor, ωL2 - induktivna reaktancija, 1/ωC3 - kapacitivna reaktancija).

Sa simetričnim opterećenjem:

IA=UA/zA; IV=UV/zV; IS=UC/zS; IA=IB=IC.

Fazni faktori snage zbog jednakosti otpora i iste prirode njihove prirode bit će isti:

cosφ1=rA/zA; cosφ2=rB/zB; cosφ3=rC/zC; cosφ1=cosφ2=cosφ3.

Geometrijski zbroj struja sve tri faze mora teći neutralnom žicom. Ako pogledamo krivulje promjena struje pod simetričnim opterećenjem trofaznog sustava, vidjet ćemo da su maksimalne vrijednosti za sve tri strujne sinusoide iste. Budući da je sa simetričnim opterećenjem zbroj trenutnih vrijednosti struje trofaznog sustava nula, stoga će struja u neutralnoj žici biti jednaka nuli.
Odbacivanjem neutralne žice u četverožilnom sustavu, prelazimo na trožilni, trofazni strujni sustav. Ako postoji simetrično opterećenje, kao što je trofazna struja, trofazne peći, trofazni transformatori itd., tada se na takvo opterećenje spajaju samo tri žice. Potrošači povezani zvijezdom s asimetričnim faznim opterećenjem zahtijevaju neutralnu žicu.
Sa simetričnim opterećenjem fazni naponi pojedine faze su međusobno jednake. S asimetričnim opterećenjem na trofaznom sustavu, simetrija struja i napona je prekinuta. Međutim, u četverožilni sklopovi Manja asimetrija faznih napona često se zanemaruje. U tim slučajevima postoji odnos između linearnih i faznih napona:

Ul=√3Uf.

Osim u zvjezdici, generatori, transformatori, motori i ostali potrošači trofazne struje mogu se spojiti iu trokut.Spojimo li žice nepovezanog šesterožilnog sustava u parove i spojimo faze kao što je prikazano na slici 1, dobit ćemo trofazni trožilni sustav spojen u trokut.


Riža. 1. Nespregnuti trofazni krug.


Riža. 2. Pridruženi trofazni strujni krug spojen u trokut.

Trokutni spoj se izvodi na način (slika 2) da se kraj faze A spoji s početkom faze B, kraj faze B spoji s početkom faze C, a kraj faze C spojen na početak faze A. Linearne žice spojene su na spojne točke faze. Ako su namoti generatora spojeni u trokut, tada svaki linearni namot stvara linearni napon. Za potrošače spojene u trokut, linijski napon se spaja na stezaljke faznog otpora. Stoga je pri spoju trokutom fazni napon jednak linearnom naponu: Ul=Uph.
Odredimo odnos između faznih i linearnih struja kada su povezani trokutom, ako je opterećenje faza jednako po veličini i prirodi. Sastavljamo strujne jednadžbe prema prvom Kirchhoffovom zakonu za tri čvorne točke A1, B1 i C1 potrošača:

ĪA+ ĪSA= ĪAV;
ĪV+ ĪAV= ĪVS;
ĪS+ ĪVS= ĪSA;

gdje

ĪA= ĪAV-ĪSA;
ĪV= ĪVS-ĪAV;
ĪS= ĪSA-ĪVS.

Iz ovoga se vidi da su linearne struje jednake geometrijskoj razlici faznih struja. Kod simetričnog opterećenja, fazne struje su jednake po veličini i pomaknute jedna u odnosu na drugu za 120o. Oduzimanjem vektora faznih struja prema dobivenim jednadžbama dobivamo linearne struje. Ovisnost između faznih i linijskih struja kada su spojene u trokut:

Il=2Ifcos30o=2If√3/2=√3If.

Stoga, sa simetričnim trokut spojenim opterećenjem, linijska struja je √3 puta fazna struja.
Kod motora i ostalih potrošača trofazne struje najčešće se sve vadi. Obično je na trofazni stroj pričvršćena ploča od izolacijskog materijala (priključna ploča) na koju je svih šest krajeva izvedeno van.
Ako imamo motor u čijem podatkovnom listu piše 127/220 V, onda se ovaj motor može koristiti za dva napona: 127 i 220 V.
Ako je linijski napon mreže 127 V, tada se namoti motora moraju uključiti u trokut. Tada će se na namotu svake faze motora primijeniti napon od 127 V. Pri naponu od 220 V, namoti motora moraju biti uključeni kao zvijezda, tada će namot svake faze također biti pod naponom od 127 V.

Pri spajanju namota trofaznog generatora s trokutom (sl. 7-8), kraj prvog namota X spojen je na početak drugog namota B, kraj drugog namota Y spojen je na početak trećeg namota C i kraj trećeg namota Z spojeni su na početak prvog A.

Riža. 7-8. Dijagram spajanja namota generatora s trokutom.

Riža. 7-9 (prikaz, ostalo). Vektorski dijagram e. d.s. kod spajanja generatora s trokutom.

Na početke faza A, B i C spojene su tri linijske žice koje idu do prijamnika energije.

Od sl. 7-8 jasno je da su s takvim spojem namota fazni naponi jednaki linearnim, tj.

Kada su spojene u trokut, tri faze generatora tvore zatvoreni krug s vrlo malim otporom. Očito je takva veza moguća samo ako je zbroj e. d.s. koji djeluje u ovom krugu bit će jednak nuli, jer će se inače u krugu pojaviti značajna struja, čak i u odsutnosti opterećenja, što može uzrokovati pregrijavanje generatora.

Zbroj triju simetričnih e. d.s. koji djeluje u namotima generatora jednak je nuli. Ovo se lako može provjeriti dodavanjem vektora e. d.s.

Na sl. 7-9 dana su tri vektora e. d.s. Zbrajanje i dobivanje vektora jednakog i suprotnog vektoru, tj.

pa prema tome i zbroj triju vektora e. d.s. jednaka je nuli, tj.

Opasno je pogrešno spajanje namota generatora u trokut.

Riža. 7-10 (prikaz, ostalo). Neispravan dijagram spajanja, namotaji generatora u trokutu.

Riža. 7-11 (prikaz, ostalo). Vektorski dijagram e. d.s. generator spojen prema shemi prikazanoj na sl. 7-10 (prikaz, ostalo).

Na sl. 7-10 prikazuje jednu od mogućih pogrešnih shema spajanja, u kojoj je kraj prve faze X ispravno spojen na početak druge faze B, ali kraj druge faze Y nije spojen na početak treće faze C, već do njenog kraja Z, a početak treće faze C povezuje se s početkom prve faze A, uslijed čega je npr. d.s. Ne slaže se s ostatkom e. d.s., ali se oduzima od njihovog iznosa. Rezultirajući e. d.s. može se odrediti iz vektorskog dijagrama na sl. 7-11, na kojem je izvršeno zbrajanje ova tri vektora, kao što se vidi iz dijagrama, jednaka je dvostrukom vektoru, tj.

Dakle, u ovom slučaju e. d.s. zatvorenog kruga u apsolutnoj vrijednosti jednaka dvostrukoj vrijednosti faze e. d.s., što je uz mali otpor kruga (namoti generatora) ekvivalent kratkom spoju.