Połączenie uzwojenia generator trójfazowy

2. Metody łączenia uzwojeń generatorów trójfazowych

W uzwojeniach generatora trójfazowego indukowane są sinusoidalne pola elektromagnetyczne przesunięte fazowo o 1200:
,
,
,
Między sobą uzwojenia fazowe generatora można połączyć według dwóch różnych schematów: gwiazdy () i trójkąta ().
Po podłączeniu do gwiazdy końce uzwojeń fazowych (faz) generatora są połączone ze wspólnym punktem N, który jest nazywany zerowym lub neutralnym, a początek uzwojeń służy jako liniowe zaciski generatora ALE, W, Z(ryc. 88).
Wektorowy wykres napięcia generatora trójfazowego, gdy jego uzwojenia fazowe są połączone z gwiazdą, pokazano na ryc. 89a, b.
W generatorze trójfazowym rozróżnia się napięcia fazowe i liniowe. Napięcia fazowe są wywoływane między początkami i końcami uzwojeń fazowych lub między jednym z wyjść liniowych A, B, C i zero wyjścia N. Napięcia fazowe są równe fazowej EMF: U A= mi ALE, U B= mi W, U C= mi Z(indeks N spada wraz z napięciami fazowymi, ponieważ N= 0). Napięcia liniowe są wywoływane między dwoma zaciskami liniowymi. A, B, C. Napięcia liniowe są równe różnicy wektorowej dwóch napięcia fazowe: U AB = U ALE-U W; U Słońce = U W-U Z; U SA = U Z-U ALE.






Podczas obliczania obwody trójfazowe metodą zespoloną napięcia fazowe i liniowe generatora przedstawiane są w postaci zespolonej, przy czym jeden z wektorów układu jest przyjmowany jako początkowy i łączony z osią rzeczywistą, a pozostałe wektory otrzymują fazy początkowe według do ich kątów przesunięcia w stosunku do wektora początkowego. Na ryc. 89a przedstawia wariant reprezentowania napięć generatora trójfazowego w postaci zespolonej, gdy napięcie fazowe przyjmuje się jako wektor początkowy ALE. W takim przypadku napięcia fazowe generatora w postaci złożonej przyjmą postać: , , napięcia liniowe: , , .
Na ryc. 89b przedstawia inną wersję reprezentacji napięć generatora trójfazowego w postaci zespolonej, gdy przyjmuje się wektor początkowy napięcie sieciowe U AB. W takim przypadku napięcia fazowe generatora w postaci złożonej przyjmą postać: , , , napięcia liniowe: , , .
Z geometrii ryc. 5 otrzymujemy stosunek między modułami napięć liniowych i fazowych: UL= 2UФ cos 300 = 2 UФ=UФ.
Uzwojenia generatora trójfazowego można teoretycznie włączyć w obwodzie trójkąta. W takim schemacie koniec każdej poprzedniej fazy jest połączony z początkiem następnej, a punkty połączenia służą jako liniowe wyjścia generatora (ryc. 90).

Gdy fazy są połączone w trójkąt, suma fazowych emf działa w jego obwodzie: = eAB + eBC + eCA. W prawdziwych generatorach trójfazowych technicznie niemożliwe jest zapewnienie, że całkowita siła elektromotoryczna jest równa zeru. Ponieważ rezystancje własne uzwojeń generatora są małe, nawet niewielka suma sem 0 może spowodować w obwodzie trójkąta prąd wyrównawczy, współmierny do prądu znamionowego generatora, co prowadziłoby do dodatkowych strat energii i spadku sprawności generatora. Z tego powodu uzwojenia generatorów trójfazowych nie mogą być połączone w trójkąt.
Napięcie znamionowe w układ trójfazowy zwane napięciem sieciowym. Napięcie znamionowe jest zwykle wyrażane w kilowoltach (kV). Stosowana w praktyce skala nominalnych napięć trójfazowych wynosi: 0,4; 1.1; 3,5; 6,3; 10,5; 22; 35; 63; 110; 220; 330; 500; 750. Na poziomie odbiorcy znamionowe napięcie trójfazowe można określić jako stosunek U L U F, na przykład: U L U F = 380 ⁄ 220 V.

Wykłady na temat TOE/№37 Sposoby łączenia uzwojeń generatorów trójfazowych.

W uzwojeniach generatora trójfazowego indukowane są sinusoidalne pola elektromagnetyczne przesunięte w fazie o 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 °

Między sobą uzwojenia fazowe generatora można połączyć według dwóch różnych schematów: gwiazdy (y) i trójkąta (Δ).

Po podłączeniu do gwiazdy końce uzwojeń fazowych (faz) generatora są połączone ze wspólnym punktem N, który nazywa się zerem lub neutralnym, a początek uzwojeń służy jako liniowe zaciski generatora A, B, C ( Rys. 37.1).

Wektorowy wykres napięcia generatora trójfazowego, gdy jego uzwojenia fazowe są połączone z gwiazdą, pokazano na ryc. 37,2a,b.

W generatorze trójfazowym rozróżnia się napięcia fazowe i liniowe. Napięcia fazowe są wywoływane między początkami i końcami uzwojeń fazowych lub między jednym z liniowych zacisków A, B, C i zerowym zaciskiem N. Napięcia fazowe są równe fazowej EMF: U A \u003d E A, U B \u003d E B, U C \u003d E C (wskaźnik N przy napięciach fazowych jest obniżony, ponieważ φ N \u003d 0). Napięcia liniowe są wywoływane między dwoma zaciskami liniowymi A, B, C. Napięcia liniowe są równe różnicy wektorowej dwóch napięć fazowych: U AB \u003d U A - U B; U BC \u003d U B - U C; U SA \u003d U C - U A.

Przy obliczaniu obwodów trójfazowych metodą złożoną napięcia fazowe i liniowe generatora są przedstawiane w postaci złożonej, przy czym jeden z wektorów układu jest przyjmowany jako początkowy i łączony z osią rzeczywistą, a pozostałe wektory otrzymują fazy początkowe zgodnie z ich kątami przesunięcia względem wektora początkowego. Na ryc. 37,2 a pokazuje wariant przedstawiania napięć generatora trójfazowego w postaci zespolonej, gdy jako wektor początkowy przyjmuje się napięcie fazowe fazy A. W tym przypadku napięcia fazowe generatora w postaci zespolonej przyjmą postać : U A \u003d U f e j0 °, U B \u003d U f e -j120 ° , U C \u003d U f e j120 °, napięcia liniowe: U AB \u003d U l e j30 °, U BC \u003d U l e -j90 °, U CA \u003d U l e j150 °.

Na ryc. 37,2 b pokazuje inną wersję reprezentacji napięć generatora trójfazowego w postaci zespolonej, gdy napięcie liniowe U AB jest przyjmowane jako wektor początkowy. W takim przypadku napięcia fazowe generatora w postaci złożonej przyjmą postać: U A \u003d U f e -j30 °, U B \u003d U f e -j150 °, U C \u003d U f e j90 °, napięcia liniowe: U AB \ u003d U l e j0 °, U BC \u003d U l e -j120 °, U CA \u003d U l e j120 °.

Z geometrii otrzymujemy zależność między modułami napięć liniowych i fazowych: U L \u003d 2U Ф cos 30 ° \u003d 2UФ √ (3) / 2 \u003d √ (3) UФ.

Uzwojenia generatora trójfazowego można teoretycznie włączyć zgodnie ze schematem trójkąta. W takim schemacie koniec każdej poprzedniej fazy jest połączony z początkiem następnej, a punkty połączenia służą jako wyjścia liniowe generatora (ryc. 37.3).

Gdy fazy są połączone w trójkąt, suma fazowych pól elektromagnetycznych działa w jego obwodzie: ∑e \u003d e AB + e BC + e SA. W prawdziwych generatorach trójfazowych technicznie niemożliwe jest zapewnienie, że całkowita siła elektromotoryczna jest równa zeru. Ponieważ rezystancje własne uzwojeń generatora są małe, nawet nieznaczna sumaryczna siła sem ∑e > 0 może wywołać prąd wyrównawczy w obwodzie trójkąta, współmierny do prądu znamionowego generatora, co prowadziłoby do dodatkowych strat energii i zmniejszenia sprawność generatora. Z tego powodu uzwojenia generatorów trójfazowych nie mogą być połączone w trójkąt.

Napięciem znamionowym w układzie trójfazowym jest napięcie sieciowe. Napięcie znamionowe jest zwykle wyrażane w kilowoltach (kV). Stosowana w praktyce skala nominalnych napięć trójfazowych wynosi: 0,4; 1.1; 3,5; 6,3; 10,5; 22; 35; 63; 110; 220; 330; 500; 750. Na poziomie konsumenta nominalne napięcie trójfazowe można wskazać jako stosunek U L ⁄U F, na przykład: U L / U F \u003d 380 ⁄ 220 V.

Życzymy pomyślnego przestudiowania materiału i pomyślnej dostawy!

Podczas pracy generatora trójfazowego w każdym z jego uzwojeń powstaje pole elektromagnetyczne w postaci oscylacji sinusoidalnej. Wszystkie wektory są rozmieszczone co 120° w kącie obrotu i można je opisać wzorami:

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 °.

Aby podłączyć uzwojenia generatora do skojarzonego systemu, stosuje się jeden z dwóch schematów:

- „gwiazda” (Y);
- „trójkąt” (Δ).

"Gwiazda". W przypadku obwodu „gwiazda” wszystkie wyjścia uzwojeń faz stojana są podłączone do jednego wspólnego punktu N, zwany punktem neutralnym lub zerowym. Uzwojenia wejściowe (początkowe) każdej fazy A, B i C podłączony do zacisków linii generatora.

"Trójkąt". Dla tego schematu połączeń powstają fazy wyjściowe:

- "ALE" połączenie wyjścia uzwojenia ALE do wejścia uzwojenia C;
- "W" połączenie wyjścia uzwojenia W do wejścia uzwojenia ALE;
- "Z" połączenie wyjścia uzwojenia Z do wejścia uzwojenia W.

Punkty połączeń A, B i C używane jako zaciski liniowe w generatorze.

Wykresy wektorowe. W przypadku działającego generatora, którego uzwojenia są połączone zgodnie ze schematem „gwiazdy”, wykres wektora napięcia ma kształt trójkąta równobocznego ze środkiem w początku i symetrycznie względem osi y.

Jego boki są reprezentowane przez liniowe wektory naprężeń o kierunku obrotu przeciwnym do kierunku ruchu wskazówek zegara. Wektory napięcia fazowego łączą środek trójkąta z wierzchołkami w kierunku od początku.

Termin napięcie fazowe jest rozumiany jako różnica potencjałów między wspólnym zaciskiem N a liniowym A, B lub Z i zaznacz: U A , U B , U C. Napięcia w fazach generatora są równe EMF uzwojeń: E A \u003d U A, E B \u003d U B, E C \u003d U C.

Napięcie liniowe generatora jest mierzone między dowolnymi dwoma jego wyjściami i jest oznaczone nazwą wybranych faz: UAB, UBC, UCA. Wielkość liniowego wektora napięcia jest określona przez geometryczną różnicę wektorów odpowiednich faz:

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

W przypadku generatora z uzwojeniami połączonymi zgodnie ze schematem „trójkątnym” schemat wektora napięcia ma również kształt trójkąta równobocznego, ale jest obrócony o 30 ° względem środka współrzędnych w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara.

Stosunki napięć liniowych i fazowych dla generatora zmontowanego zgodnie ze schematem „trójkąta” pozostają takie same, jak dla generatora pracującego zgodnie ze schematem „gwiazda”.

Obliczenia parametrów sieci trójfazowe są przeprowadzane metodami matematycznymi (na przykład metodą złożoną) i metodami dodawania geometrycznego.

Aby to zrobić, wybierz jeden z wektorów jako początkowy, zorientuj go w złożonej płaszczyźnie, biorąc pod uwagę kierunek i wielkość. Pozostałe wektory są uzupełniane zgodnie z kątami ich przesunięcia fazowego względem wybranego wektora początkowego, z uwzględnieniem ich wartości.

Łatwiej jest rozpocząć zwykłe obliczenia dla połączenia w gwiazdę, określając napięcie wektora fazowego ALE, który w tym układzie opuszcza początek płaszczyzny zespolonej w kierunku północnym. Wyrażenia napięć fazowych w postaci złożonej do takich obliczeń są opisane wzorami:

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

Wzory na wektory liniowe są następujące:

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

W przypadku schematów „trójkątnych” jako początkowe odniesienie przyjmuje się liniowy wektor napięcia UAB. Wzory do obliczania wektorów napięć fazowych przyjmują wyrażenia:

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

Liniowe wektory napięcia opisane są wzorami:

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

Wykonując obliczenia geometryczne nie jest to trudne do ustalenia wartość liniowa wektor według wartości fazy:

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

Ważny! Schemat połączeń uzwojeń „trójkątnych” generatora praktycznie nie nadaje się do rzeczywistego użytku, dlatego nie wolno go używać.

W fazach obwodu „trójkąta” powstaje wspólny obwód, w którym występuje całkowite pole elektromagnetyczne Σe=e AB + e BC + e CA. Wartości impedancji w uzwojeniach są małe, a nawet niewielka wartość całkowitego pola elektromagnetycznego Σe>0 powoduje prądy krążące w liniach „trójkątnych”, które są porównywalne z wartością prądu znamionowego w generatorze. Powoduje to duże straty energii i znacznie obniża sprawność generatora.

Inżynierowie energetycy mają definicję napięcie znamionowe dla systemu 3-fazowego. Nazywane są napięciami liniowymi, które są wyrażone w kilowoltach (kV, kV). Reprezentowane są przez wartości 0,4; 1.1; 3,5; 6,3; 10,5; 22; 35; 63; 110; 220; 330; 500; 750.

Dla odbiorców energii elektrycznej wartość nominalną napięcia trójfazowego można wskazać stosunkiem napięć liniowych i fazowych U L / U F. Dla sieci elektrycznej 0,4 kV będzie to wyglądać następująco: 380/220 woltów.

§ 62. POŁĄCZENIA UZWOJENIA GENERATORA

Na ryc. 65 przedstawia schemat generatora, który ma trzy niezależne obwody jednofazowe. emf w tych obwodach są takie same, mają te same amplitudy i są przesunięte w fazie o 1/3 okresu. Każda para zacisków uzwojenia stojana generatora może być podłączona do przewodów dostarczających prąd do obciążenia. Bardziej korzystne jest połączenie tych trzech faz w jeden wspólny układ trójfazowy. W tym celu uzwojenia generatora są połączone gwiazdą lub trójkątem.

Gdy uzwojenia generatora są połączone gwiazdą (ryc. 66), końce wszystkich trzech faz X, Y i Z (lub początki A, B i C) są ze sobą połączone, a przewody są usuwane od początku (lub zakończenia), które kierują energię do sieci. Otrzymane w ten sposób trzy przewody nazywane są liniowymi, a napięcie między dowolnymi dwoma przewody liniowe - napięcia sieciowe U l. Ze wspólnego punktu połączenia końców (lub początków) trzech faz (od punktu zerowego gwiazdy) można

należy przypisać czwarty przewód, zwany zerem. Napięcie między dowolnym z trzech przewodów liniowych a przewodem neutralnym jest równe napięciu między początkiem a końcem jednej fazy, tj. napięcie fazowe U f.

Zwykle wszystkie fazy uzwojenia generatora są takie same, tak że efektywne wartości e. s.s. w fazach są równe, tj. E A \u003d E B \u003d E C. Jeżeli w obwód każdej fazy generatora włączone jest obciążenie,

wtedy prądy będą płynąć w tych obwodach. W przypadku tej samej wielkości i charakteru rezystancji wszystkich trzech faz odbiornika, tj. przy równomiernym obciążeniu, prądy w fazach mają taką samą siłę i są przesunięte fazowe względem ich napięć o ten sam kąt j . Zarówno maksymalne, jak i skuteczne wartości napięć fazowych przy równomiernym obciążeniu są równe, tj. U A \u003d U B \u003d U C. Napięcia te są przesunięte w fazie o 120 °, jak pokazano na schemat wektorowy(ryc. 67). Napięcie między dowolnymi punktami obwodu (patrz ryc. 66) odpowiada wektorom (ryc. 67) między tymi samymi punktami. Na przykład napięcie między punktami A i O obwodu (napięcie fazowe U A) odpowiada wektorowi Diagramy A-O, a napięcie między liniowymi przewodami A i B obwodu jest liniowym wektorem napięcia na schemacie AB. Korzystając z wykresu wektorowego, łatwo jest ustalić związek między napięciem liniowym a fazowym. Z trójkąta AO a możemy napisać następującą relację:

t, tj. gdy uzwojenia generatora są połączone w gwiazdę, napięcie liniowe wynosi 1,73 razy napięcie fazowe (przy równomiernym obciążeniu).

Na schemacie (patrz ryc. 66) widać, że gdy uzwojenia generatora są połączone gwiazdą, prąd w przewodzie liniowym jest równy prądowi w fazach generatora, tj. Il \u003d Iph.

Na podstawie pierwszego prawa Kirchhoffa możemy napisać, że prąd w przewodzie neutralnym jest równy geometrycznej sumie prądów w fazach generatora, tj.

Przy równomiernym obciążeniu prądy w fazach generatora są sobie równe i są przesunięte w fazie o 1/3 okresu. Suma geometryczna prądów trzech faz w tym przypadku jest równa zeru, to znaczy, że w przewodzie zerowym nie będzie prądu. Dlatego przy obciążeniu symetrycznym przewód neutralny może być nieobecny. Przy niezrównoważonym obciążeniu prąd w przewodzie neutralnym nie jest zero, ale zwykle przewód neutralny ma mniejszy przekrój niż przewody liniowe.

Podczas łączenia uzwojeń generatora z trójkątem (ryc. 68) początek (lub koniec) każdej fazy jest połączony z końcem (lub początkiem) innej fazy. Tak więc trzy fazy generatora tworzą obwód zamknięty, w którym m.in. d.s., równa sumie geometrycznej e. d.s. indukowane w fazach generatora, tj. Ea + Ev + Ec. Od n.p. s.s. w fazach generatora są równe i przesunięte

o 1/3 okresu w fazie, wówczas ich suma geometryczna wynosi zero, a zatem w zamkniętym obwodzie układu trójfazowego połączonego trójkątem nie będzie prądu przy braku obciążenia zewnętrznego.

Przewody liniowe połączone trójkątem są połączone z punktami połączenia początku jednej fazy i końca drugiej. Napięcie między przewodami liniowymi jest równe napięciu między początkiem a końcem jednej fazy.Tak więc, gdy uzwojenia generatora są połączone w trójkąt, napięcie w sieci jest równe napięciu fazowemu, tj.

Przy równomiernym obciążeniu w fazach uzwojeń generatora płyną równe prądy, przesunięte względem napięć fazowych o te same kąty j, tj. I AB \u003d I BC \u003d I CA

Na ryc. 69, ale pokazano diagram wektorowy, który pokazuje wektory napięć fazowych i prądów.

Punkty połączenia faz i przewodów liniowych A, B i C są rozgałęzieniami, a prądy liniowe nie są równe prądom fazowym. Biorąc za dodatni kierunek prądów fazowych i liniowych wskazanych na ryc. 69, w oparciu o pierwsze prawo Kirchhoffa, dla chwilowych wartości prądów można zapisać następujące wyrażenia:

i A = i AB - i CA ; i B = i BC - i AB ; i C = i CA - i BC

Ponieważ prądy są sinusoidalne, zastąpimy algebraiczne odejmowanie chwilowych wartości prądów geometrycznym odejmowaniem wektorów reprezentujących ich wartości efektywne:

Prąd przewodu liniowego AI A jest określony przez różnicę geometryczną: wektory prądów fazowych I AB i I CA.

Aby skonstruować liniowy wektor prądu I A, narysuj wektor prądu fazowego I AB (ryc. 69,6), od którego końca konstruujemy wektor -I CA, równy i przeciwny do wektora I CA. Wektor łączący początek wektora I AB z końcem wektora -I CA jest liniowym wektorem prądu I A Podobnie można skonstruować liniowe wektory prądu I B i I C.

Czy wiedziałeś, co to jest eksperyment myślowy, eksperyment gedanken?
To nieistniejąca praktyka, nieziemskie doświadczenie, wyobrażenie tego, czego tak naprawdę nie ma. Eksperymenty myślowe są jak marzenia. Rodzą potwory. W przeciwieństwie do eksperymentu fizycznego, który jest eksperymentalnym testem hipotez, „eksperyment myślowy” w magiczny sposób zastępuje test eksperymentalny pożądanymi, niesprawdzonymi wnioskami, manipulując konstrukcjami logicznymi, które faktycznie naruszają samą logikę, wykorzystując nieudowodnione przesłanki jako udowodnione, czyli poprzez podstawienie. Tak więc głównym zadaniem wnioskodawców „eksperymentów myślowych” jest oszukanie słuchacza lub czytelnika poprzez zastąpienie rzeczywistego fizycznego eksperymentu jego „lalką” – fikcyjnym rozumowaniem warunkowym bez fizycznej weryfikacji.
Wypełnianie fizyki wyimaginowanymi „eksperymentami myślowymi” doprowadziło do powstania absurdalnego, surrealistycznego, mylącego obrazu świata. Prawdziwy badacz musi odróżnić takie „opakowania” od prawdziwych wartości.

Relatywiści i pozytywiści twierdzą, że „eksperyment myślowy” jest bardzo użytecznym narzędziem do testowania teorii (również powstających w naszych umysłach) pod kątem spójności. W tym oszukują ludzi, ponieważ weryfikacja może być przeprowadzona tylko przez źródło niezależne od przedmiotu weryfikacji. Sam wnioskodawca hipotezy nie może być weryfikacją własnego twierdzenia, gdyż przyczyną tego twierdzenia jest sam brak sprzeczności widocznych dla wnioskodawcy w zeznaniu.

Widzimy to na przykładzie SRT i GR, które stały się rodzajem religii rządzącej nauką i opinią publiczną. Żadna ilość sprzecznych z nimi faktów nie może pokonać formuły Einsteina: „Jeśli fakt nie odpowiada teorii, zmień fakt” (W innej wersji „Czy fakt nie odpowiada teorii? – Tym gorzej dla faktu ").

Maksymalną wartością „eksperymentu myślowego” jest jedynie wewnętrzna spójność hipotezy w ramach własnej, często bynajmniej nie prawdziwej, logiki wnioskodawcy. Zgodność z praktyką tego nie sprawdza. Prawdziwy test może mieć miejsce tylko w prawdziwym eksperymencie fizycznym.

Eksperyment jest eksperymentem, ponieważ nie jest udoskonalaniem myśli, ale testem myśli. Myśl, która jest spójna sama w sobie, nie może się sprawdzić. Udowodnił to Kurt Gödel.