Collegamento ad avvolgimento generatore trifase

2. Metodi per il collegamento degli avvolgimenti di generatori trifase

Negli avvolgimenti di un generatore trifase vengono indotti campi elettromagnetici sinusoidali, sfasati di 1200:
,
,
,
Tra di loro, gli avvolgimenti di fase del generatore possono essere collegati secondo due schemi diversi: una stella () e un triangolo ().
Quando sono collegati a una stella, le estremità degli avvolgimenti di fase (fasi) del generatore sono collegate a un punto comune N, che è chiamato zero o neutro, e l'inizio degli avvolgimenti funge da terminali lineari del generatore MA, A, Insieme a(Fig. 88).
Il diagramma di tensione vettoriale di un generatore trifase quando i suoi avvolgimenti di fase sono collegati a una stella è mostrato in fig. 89 bis, b.
In un generatore trifase si distinguono le tensioni di fase e lineari. Le tensioni di fase sono chiamate tra l'inizio e la fine degli avvolgimenti di fase o tra una delle uscite lineari A, B, C e uscita zero N. Le tensioni di fase sono uguali all'EMF di fase: u A= e MA, u B= e A, u C= e Insieme a(indice N scende con le tensioni di fase, poiché φN= 0). Le tensioni lineari sono chiamate tra due terminali lineari. A, B, C. Le tensioni lineari sono uguali alla differenza vettoriale di due tensioni di fase: u AB = u MA-u A; u Sole = u A-u Insieme a; u SA = u Insieme a-u MA.






Quando si calcola circuiti trifase utilizzando il metodo complesso, le tensioni di fase e lineari del generatore vengono presentate in forma complessa, mentre uno dei vettori del sistema viene preso come iniziale e combinato con l'asse reale, e i vettori rimanenti ricevono le fasi iniziali secondo ai loro angoli di spostamento rispetto al vettore iniziale. Sulla fig. 89a mostra una variante per rappresentare le tensioni di un generatore trifase in forma complessa, quando si assume come vettore iniziale la tensione di fase di fase MA. In questo caso, le tensioni di fase del generatore in forma complessa assumeranno la forma: , , tensioni lineari: , , .
Sulla fig. 89b mostra un'altra versione della rappresentazione delle tensioni di un generatore trifase in una forma complessa, quando viene preso il vettore iniziale tensione di linea u AB. In questo caso, le tensioni di fase del generatore in forma complessa assumeranno la forma: , , , tensioni lineari: , , .
Dalla geometria di Fig. 5 otteniamo il rapporto tra i moduli delle tensioni lineari e di fase: UL= 2UФ cos 300 =2 UФ=UФ.
Gli avvolgimenti di un generatore trifase possono teoricamente essere accesi in un circuito triangolare. In tale schema, la fine di ogni fase precedente è collegata all'inizio di quella successiva e i punti di connessione fungono da uscite lineari del generatore (Fig. 90).

Quando le fasi sono collegate in un triangolo, la somma delle fasi fem agisce nel suo circuito: = eAB + eBC + eCA. Nei veri generatori trifase, è tecnicamente impossibile garantire che l'EMF totale sia uguale a zero. Poiché le resistenze intrinseche degli avvolgimenti del generatore sono piccole, anche un EMF 0 totale insignificante può causare una corrente di equalizzazione nel circuito triangolare, commisurata alla corrente nominale del generatore, che comporterebbe ulteriori perdite di energia e una diminuzione dell'efficienza del generatore. Per questo motivo gli avvolgimenti dei generatori trifase non devono essere collegati a triangolo.
Tensione nominale in sistema trifase chiamato tensione di linea. La tensione nominale è solitamente espressa in kilovolt (kV). La scala delle tensioni trifase nominali utilizzata nella pratica è: 0,4; 1.1; 3.5; 6.3; 10.5; 22; 35; 63; 110; 220; 330; 500; 750. A livello di utenza, la tensione trifase nominale può essere specificata come rapporto u l ⁄U F, per esempio: u l ⁄U F = 380 ⁄ 220 V.

Lezioni su TOE/№37 Modi per collegare gli avvolgimenti di generatori trifase.

Negli avvolgimenti di un generatore trifase vengono indotti EMF sinusoidali, sfasati di 120 °:

E A \u003d E m sinωt ↔ E A \u003d E f e j0 °

E B \u003d E m sin (ωt-120 °) ↔ E B \u003d E f e -j120 °

E C \u003d E m sin (ωt-240 °) \u003d E m sin (ωt + 120 °) ↔ E C \u003d E f e j120 °

Tra di loro, gli avvolgimenti di fase del generatore possono essere collegati secondo due schemi diversi: una stella (y) e un triangolo (Δ).

Quando sono collegate a una stella, le estremità degli avvolgimenti di fase (fasi) del generatore sono collegate a un punto comune N, chiamato zero o neutro, e l'inizio degli avvolgimenti funge da terminali del generatore lineare A, B, C ( Fig. 37.1).

Il diagramma di tensione vettoriale di un generatore trifase quando i suoi avvolgimenti di fase sono collegati a una stella è mostrato in fig. 37.2 a, b.

In un generatore trifase si distinguono le tensioni di fase e lineari. Le tensioni di fase sono chiamate tra l'inizio e la fine degli avvolgimenti di fase o tra uno dei terminali lineari A, B, C e il terminale zero N. Le tensioni di fase sono uguali all'EMF di fase: U A \u003d E A, U B \u003d E B, U C \u003d E C (l'indice N alle tensioni di fase è ridotto, poiché φ N \u003d 0). Le tensioni lineari sono chiamate tra due terminali lineari A, B, C. Le tensioni lineari sono uguali alla differenza vettoriale di due tensioni di fase: U AB \u003d U A - U B; U BC \u003d U B - U C; USA \u003d UC - UA.

Quando si calcolano i circuiti trifase con un metodo complesso, le tensioni di fase e lineari del generatore sono presentate in una forma complessa, mentre uno dei vettori del sistema viene preso come quello iniziale e combinato con l'asse reale, e il restante i vettori ricevono le fasi iniziali in base ai loro angoli di spostamento rispetto al vettore iniziale. Sulla fig. 37.2 a mostra una variante per rappresentare le tensioni di un generatore trifase in forma complessa, quando si prende come vettore iniziale la tensione di fase della fase A. In questo caso, le tensioni di fase del generatore in forma complessa assumeranno la forma : U A \u003d U f e j0 °, U B \u003d U f e -j120 ° , U C \u003d U f e j120 °, tensioni lineari: U AB \u003d U l e j30 °, U BC \u003d U l e -j90 °, U CA \u003d U l e j150 °.

Sulla fig. 37.2 b mostra un'altra versione della rappresentazione delle tensioni di un generatore trifase in forma complessa, prendendo come vettore iniziale la tensione lineare U AB. In questo caso, le tensioni di fase del generatore in forma complessa assumeranno la forma: U A \u003d U f e -j30 °, U B \u003d U f e -j150 °, U C \u003d U f e j90 °, tensioni lineari: U AB \ u003d U l e j0 °, U BC \u003d U l e -j120 °, U CA \u003d U l e j120 °.

Dalla geometria, otteniamo la relazione tra i moduli delle tensioni lineari e di fase: U L \u003d 2U Ф cos 30 ° \u003d 2UФ √ (3) / 2 \u003d √ (3) UФ.

Gli avvolgimenti di un generatore trifase possono teoricamente essere accesi secondo lo schema a triangolo. In tale schema, la fine di ogni fase precedente è collegata all'inizio della successiva e i punti di connessione fungono da uscite lineari del generatore (Fig. 37.3).

Quando le fasi sono collegate in un triangolo, la somma dei campi elettromagnetici di fase agisce nel suo circuito: ∑e \u003d e AB + e BC + e SA. Nei veri generatori trifase, è tecnicamente impossibile garantire che l'EMF totale sia uguale a zero. Poiché le resistenze intrinseche degli avvolgimenti del generatore sono piccole, anche un EMF totale ∑e > 0 insignificante può causare una corrente di equalizzazione nel circuito triangolare, commisurata alla corrente nominale del generatore, che comporterebbe ulteriori perdite di energia e una diminuzione efficienza del generatore. Per questo motivo gli avvolgimenti dei generatori trifase non devono essere collegati a triangolo.

La tensione nominale in un sistema trifase è la tensione di linea. La tensione nominale è solitamente espressa in kilovolt (kV). La scala delle tensioni trifase nominali utilizzata nella pratica è: 0,4; 1.1; 3.5; 6.3; 10.5; 22; 35; 63; 110; 220; 330; 500; 750. A livello di consumatore, la tensione trifase nominale può essere indicata come rapporto U L ⁄U F, ad esempio: U L /U F \u003d 380 ⁄ 220 V.

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Durante il funzionamento di un generatore trifase, viene creato un EMF in ciascuno dei suoi avvolgimenti sotto forma di oscillazione sinusoidale. Tutti i vettori sono distanziati di 120° nell'angolo di rotazione e possono essere descritti dalle formule:

e A \u003d E m sinωt, E A \u003d Efe j0 °;
e B \u003d E m sin (ωt-120 °), E B \u003d Efe -j120 °;
e C \u003d E m sin (ωt-240 °) \u003d E m sin (ωt + 120 °), E C \u003d Efe j120 °.

Per collegare gli avvolgimenti del generatore al sistema associato, viene utilizzato uno dei due schemi:

- “stella” (Y);
- “triangolo” (Δ).

"Stella". Per il circuito “a stella”, tutte le uscite degli avvolgimenti di fase dello statore sono collegate ad un unico punto comune N, chiamato punto neutro o zero. Avvolgimenti di ingresso (di inizio) di ciascuna fase A, B e C collegato ai terminali di linea del generatore.

"Triangolo". Per questo schema di collegamento si formano le fasi di uscita:

- "MA" connessione di uscita dell'avvolgimento MA all'ingresso dell'avvolgimento C;
- "A" connessione di uscita dell'avvolgimento A all'ingresso dell'avvolgimento MA;
- "INSIEME A" connessione di uscita dell'avvolgimento Insieme a all'ingresso dell'avvolgimento A.

Punti di connessione A, B e C utilizzati come terminali di linea sul generatore.

Grafici vettoriali. Per un generatore funzionante, i cui avvolgimenti sono collegati secondo lo schema a "stella", il diagramma vettoriale della tensione ha la forma di un triangolo equilatero centrato all'origine e posizionato simmetricamente rispetto all'asse y.

I suoi lati sono rappresentati da vettori di sollecitazione lineare con il senso di rotazione opposto al senso orario. I vettori della tensione di fase collegano il centro del triangolo con i vertici nella direzione dall'origine.

Con il termine tensione di fase si intende la differenza di potenziale tra il terminale comune N e il lineare A, B o Insieme a e segna: UA, UB, UC. Le tensioni nelle fasi del generatore sono uguali all'EMF degli avvolgimenti: E A \u003d U A, E B \u003d U B, E C \u003d U C.

La tensione lineare del generatore viene misurata tra due delle sue uscite ed è indicata dal nome delle fasi selezionate: UAB, UBC, U CA. L'entità del vettore di tensione lineare è determinata dalla differenza geometrica dei vettori delle fasi corrispondenti:

U AB \u003d U A - U B;
U BC \u003d U B -U C;
U CA \u003d U C -U A.

Per un generatore con avvolgimenti collegati secondo lo schema del "triangolo", anche il diagramma vettoriale della tensione ha la forma di un triangolo equilatero, ma è ruotato di 30 ° rispetto al centro delle coordinate in senso orario.

Il rapporto tra tensioni lineari e di fase per un generatore assemblato secondo lo schema "triangolo" rimane lo stesso di un generatore funzionante secondo lo schema "stella".

Calcoli dei parametri reti trifase vengono eseguiti con metodi matematici (ad esempio il metodo complesso) e metodi di addizioni geometriche.

Per fare ciò, scegli uno dei vettori come quello iniziale, orientalo nel piano complesso, tenendo conto della direzione e della grandezza. I vettori rimanenti vengono completati in base agli angoli del loro sfasamento rispetto al vettore iniziale selezionato, tenendo conto dei loro valori.

È più facile iniziare i soliti calcoli per una connessione a stella determinando la tensione del vettore di fase MA, che in questo sistema lascia l'origine del piano complesso in direzione nord. Le espressioni delle tensioni di fase in una forma complessa per tale calcolo sono descritte dalle formule:

U A \u003d Ufe j0 °;
U B \u003d Ufe -j120 °;
U C \u003d Ufe j120 °.

Le formule per i vettori lineari sono le seguenti:

U AB \u003d Ule j30 °;
U BC \u003d Ule -j90 °;
Stati Uniti \u003d Ule j150 °.

Per gli schemi a “triangolo”, il vettore di tensione lineare viene preso come riferimento iniziale UAB. Le formule per il calcolo dei vettori di tensione di fase assumono le espressioni:

U A \u003d Ufe -j30 °;
U B \u003d Ufe -j150 °;
U C \u003d Ufe j90 °.

I vettori di tensione lineare sono descritti dalle formule:

U AB \u003d Ule j0 °;
U BC \u003d Ule -j120 °;
Stati Uniti \u003d Ule j120 °.

Facendo calcoli geometrici non è difficile determinarlo valore lineare vettore per valore di fase:

U l \u003d 2U f cos30 ° \u003d 2U f √3/2 \u003d U f √3.

Importante! Lo schema di collegamento degli avvolgimenti "a triangolo" per il generatore non è praticamente adatto all'uso reale, pertanto è vietato utilizzarlo.

Nelle fasi del circuito "triangolo" si forma un circuito comune, in cui è presente un EMF totale Σe=e AB +e BC +e CA. I valori di impedenza negli avvolgimenti sono piccoli e anche un piccolo valore dell'EMF totale Σe>0 provoca correnti circolanti nelle linee “triangolo”, che sono confrontabili con il valore della corrente nominale nel generatore. Ciò crea grandi perdite di energia e riduce notevolmente l'efficienza del generatore.

Gli ingegneri elettrici hanno una definizione tensione nominale per sistema trifase. Sono chiamate tensioni lineari, che sono espresse in kilovolt (kV, kV). Sono rappresentati dai valori 0,4; 1.1; 3.5; 6.3; 10.5; 22; 35; 63; 110; 220; 330; 500; 750.

Per i consumatori di elettricità, il valore nominale della tensione trifase può essere indicato dal rapporto tra le tensioni lineari e di fase UL/U F. Per una rete elettrica da 0,4 kV, sarà simile a: 380/220 volt.

§ 62. COLLEGAMENTI DELL'AVVOLGIMENTO DEL GENERATORE

Sulla fig. 65 mostra uno schema di un generatore che ha tre circuiti monofase indipendenti. fem in questi circuiti sono uguali, hanno le stesse ampiezze e sono sfasati di 1/3 del periodo. Ciascuna coppia di terminali degli avvolgimenti dello statore del generatore può essere collegata a fili che forniscono corrente al carico. È più vantaggioso combinare queste tre fasi in un sistema trifase comune. Per questo, gli avvolgimenti del generatore sono interconnessi da una stella o da un triangolo.

Quando gli avvolgimenti del generatore sono collegati a una stella (Fig. 66), le estremità di tutte e tre le fasi X, Y e Z (o l'inizio di A, B e C) sono collegate tra loro e i fili vengono rimossi dall'inizio (o estremità) che deviano energia alla rete. I tre fili così ottenuti sono detti lineari, e la tensione tra due qualsiasi fili di linea - tensioni di linea u l. Dal punto comune di collegamento degli estremi (o inizi) delle tre fasi (dal punto zero della stella) si può

assegnare il quarto filo, chiamato zero. La tensione tra uno qualsiasi dei tre fili lineari e il filo neutro è uguale alla tensione tra l'inizio e la fine di una fase, cioè la tensione di fase U f.

Di solito, tutte le fasi dell'avvolgimento del generatore sono le stesse in modo che i valori effettivi di e. ds in fasi sono uguali, ad es. E A \u003d E B \u003d E C. Se un carico è incluso nel circuito di ciascuna fase del generatore,

quindi le correnti scorreranno in questi circuiti. Nel caso della stessa grandezza e natura della resistenza di tutte e tre le fasi del ricevitore, cioè con un carico uniforme, le correnti nelle fasi sono di uguale intensità e sono sfasate rispetto alle loro tensioni dello stesso angolo j . Sia i valori massimi che quelli effettivi delle tensioni di fase sotto un carico uniforme sono uguali, ad es. U A \u003d U B \u003d U C. Queste tensioni sono sfasate di 120°, come mostrato in diagramma vettoriale(Fig. 67). La tensione tra qualsiasi punto del circuito (vedi Fig. 66) corrisponde ai vettori (Fig. 67) tra gli stessi punti. Quindi, ad esempio, la tensione tra i punti A e O del circuito (tensione di fase U A) corrisponde al vettore Diagrammi A-O e la tensione tra i fili lineari A e B del circuito è il vettore di tensione lineare del diagramma AB. Utilizzando un diagramma vettoriale, è facile stabilire la relazione tra tensione lineare e tensione di fase. Dal triangolo AO un possiamo scrivere la seguente relazione:

t, cioè quando gli avvolgimenti del generatore sono collegati con una stella, la tensione lineare è = 1,73 volte la tensione di fase (con carico uniforme).

Dal diagramma (vedi Fig. 66) si può vedere che quando gli avvolgimenti del generatore sono collegati da una stella, la corrente nel filo lineare è uguale alla corrente nelle fasi del generatore, ad es. Il \u003d If.

In base alla prima legge di Kirchhoff, possiamo scrivere che la corrente nel filo neutro è uguale alla somma geometrica delle correnti nelle fasi del generatore, cioè

Con un carico uniforme, le correnti nelle fasi del generatore sono uguali tra loro e sono sfasate di 1/3 del periodo. La somma geometrica delle correnti delle tre fasi in questo caso è uguale a zero, cioè non ci sarà corrente nel filo zero. Pertanto, con un carico simmetrico, il filo neutro potrebbe essere assente. Con un carico sbilanciato, la corrente nel filo neutro non lo è zero, ma solitamente il filo neutro ha una sezione minore rispetto a quelli lineari.

Quando si collegano gli avvolgimenti del generatore con un triangolo (Fig. 68), l'inizio (o la fine) di ciascuna fase è collegato alla fine (o all'inizio) di un'altra fase. Pertanto, le tre fasi del generatore formano un circuito chiuso in cui e. d.s., uguale alla somma geometrica e. d.s. indotto nelle fasi del generatore, cioè Ea + Ev + Ec. Dal momento che e. ds nelle fasi del generatore sono uguali e sfasate

per 1/3 del periodo in fase, allora la loro somma geometrica è zero e, quindi, in un circuito chiuso di un sistema trifase collegato da un triangolo, non ci sarà corrente in assenza di carico esterno.

I fili lineari quando collegati da un triangolo sono collegati ai punti di connessione dell'inizio di una fase e della fine di un'altra. La tensione tra i fili lineari è uguale alla tensione tra l'inizio e la fine di una fase, quindi, quando gli avvolgimenti del generatore sono collegati a triangolo, la tensione di linea è uguale alla tensione di fase, cioè

Con un carico uniforme, correnti uguali fluiscono nelle fasi degli avvolgimenti del generatore, spostate rispetto alle tensioni di fase degli stessi angoli j, ad es. I AB \u003d I BC \u003d I CA

Sulla fig. 69, ma viene mostrato un diagramma vettoriale che mostra i vettori delle tensioni e delle correnti di fase.

I punti di connessione delle fasi e dei fili lineari A, B e C sono punti di derivazione e le correnti lineari non sono uguali a quelle di fase. Prendendo per il verso positivo la fase e le correnti lineari indicate in fig. 69, in base alla prima legge di Kirchhoff, si possono scrivere per i valori istantanei delle correnti le seguenti espressioni:

io UN = io AB - io CA ; io B = io BC - io AB ; io C = io CA - io BC

Poiché le correnti sono sinusoidali, sostituiremo la sottrazione algebrica dei valori istantanei delle correnti con la sottrazione geometrica dei vettori che rappresentano i loro valori effettivi:

La corrente del filo lineare AI A è determinata dalla differenza geometrica: i vettori delle correnti di fase I AB e I CA.

Per costruire il vettore di corrente lineare I A, si traccia il vettore di corrente di fase I AB (Fig. 69.6), dalla cui estremità si costruisce il vettore -I CA, uguale e opposto al vettore I CA. Il vettore che collega l'inizio del vettore I AB con la fine del vettore -I CA è il vettore di corrente lineare I A Allo stesso modo si possono costruire i vettori di corrente lineare I B e I C.

Lo sapevate, cos'è un esperimento mentale, esperimento gedanken?
È una pratica inesistente, un'esperienza ultraterrena, l'immaginazione di ciò che in realtà non c'è. Gli esperimenti mentali sono come sogni ad occhi aperti. Danno alla luce mostri. A differenza di un esperimento fisico, che è un test sperimentale di ipotesi, un "esperimento mentale" sostituisce magicamente un test sperimentale con le conclusioni desiderate e non verificate, manipolando costruzioni logiche che di fatto violano la logica stessa utilizzando premesse non dimostrate come provate, cioè mediante sostituzione. Pertanto, il compito principale dei ricorrenti degli "esperimenti mentali" è quello di ingannare l'ascoltatore o il lettore sostituendo un vero esperimento fisico con la sua "bambola" - ragionamento fittizio sulla parola senza verifica fisica stessa.
Riempire la fisica di "esperimenti mentali" immaginari ha portato a un'immagine del mondo assurda, surreale e confusa. Un vero ricercatore deve distinguere tali "involucri" dai valori reali.

Relativisti e positivisti sostengono che l '"esperimento mentale" è uno strumento molto utile per verificare la coerenza delle teorie (che sorgono anche nella nostra mente). In questo ingannano le persone, poiché qualsiasi verifica può essere effettuata solo da una fonte indipendente dall'oggetto della verifica. Lo stesso richiedente dell'ipotesi non può essere una verifica della propria affermazione, poiché la ragione stessa di tale affermazione è l'assenza di contraddizioni visibili al richiedente nella dichiarazione.

Lo vediamo nell'esempio di SRT e GR, che si sono trasformati in una sorta di religione che governa la scienza e l'opinione pubblica. Nessuna quantità di fatti che li contraddicono può superare la formula di Einstein: "Se il fatto non corrisponde alla teoria, cambia il fatto" (In un'altra versione, "Il fatto non corrisponde alla teoria? - Tanto peggio per il fatto ").

Il massimo che un "esperimento mentale" può rivendicare è solo la coerenza interna dell'ipotesi nell'ambito della logica propria, spesso per nulla vera, del richiedente. Il rispetto della pratica non verifica questo. Un vero test può aver luogo solo in un vero esperimento fisico.

Un esperimento è un esperimento, perché non è un raffinamento del pensiero, ma una prova del pensiero. Il pensiero che è coerente in se stesso non può mettersi alla prova. Ciò è stato dimostrato da Kurt Gödel.