Három fázisú tápegység

A többfázisú tápegység egyik lehetősége a háromfázisú váltakozó áramú rendszer. Három harmonikus, azonos frekvenciájú EMF-t működtet, amelyeket egy közös feszültségforrás hoz létre. Az EML-adatok időben (fázisban) egymással szemben eltolódnak ugyanazon fázisszöggel, amely megegyezik 120 fokkal vagy 2 * pi / 3 sugárral.

A hat vezetékes háromfázisú rendszer első feltalálója volt Nikola TeslaMihail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky orosz fizikus-feltaláló azonban jelentős mértékben hozzájárult a fejlesztéshez, csupán három vagy négy huzal használatát javasolta, amelyek jelentős előnyeket jelentettek, és ezt világosan megmutatták az aszinkron villamos motorokkal végzett kísérletek.

Háromfázisú váltóáramú rendszerben mindegyik szinuszos EMF a saját fázisában vesz részt a hálózat folyamatos villamosítási folyamatában, ezért az EMF-adatokat néha egyszerűen „fázisoknak” nevezik, csakúgy, mint az EMF-adatokat továbbító vezetők: első fázis, második fázis, harmadik fázis. A fázisok egymáshoz viszonyítva 120 fokkal eltolódnak, és a megfelelő vezetőket általában L1, L2, L3 vagy A, B, C latin betűk jelzik.

Egy ilyen rendszer nagyon gazdaságos, ha az elektromos energiát nagy távolságokon keresztül vezeték útján továbbítják. A háromfázisú transzformátorok kevésbé anyagigényesek.

A tápkábelek kevésbé vezetőképes fémet igényelnek (általában rézet használnak), mivel a fázisvezetők áramerősségének az egyfázisú vezetőkhöz képest alacsonyabb effektív értékei vannak, ha hasonló átviteli teljesítményű egyfázisú áramkörökkel összehasonlítjuk.

A háromfázisú rendszer nagyon kiegyensúlyozott, és egyenletes mechanikai terhelést gyakorol az áramtermelő berendezésre (az erőmű generátorára), ezáltal meghosszabbítva annak élettartamát.

Az elektromos fogyasztók - különféle berendezések és motorok - tekercsein áthaladó háromfázisú áramok segítségével könnyen megkapható egy forgó örvénymágneses mező, amely a motorok és más elektromos készülékek működéséhez szükséges.

A szinkron és aszinkron háromfázisú váltóáramú motorok egyszerű eszközzel rendelkeznek, és sokkal gazdaságosabbak, mint az egyfázisú és a kétfázisú, sőt, még inkább - a klasszikus egyenáramú motorok.

Háromfázisú hálózattal egy telepítésben egyszerre két üzemi feszültséget kaphat - egyenes és fázisú, amely lehetővé teszi, hogy a tekercselési csatlakoztatási sémától függően két teljesítményszint legyen - egy "háromszög" (angol változat "delta") vagy "csillag".

Ami a világítási rendszerek tápellátását illeti, a lámpacsoportok három csoportjának - mindegyiknek a hálózat különböző fázisaiba történő - csatlakoztatásával jelentősen csökkentheti a villogást és megszabadulhat a káros stroboszkópos hatástól.

Ezek az előnyök csak meghatározzák a háromfázisú energiaellátó rendszer széles körű használatát a mai nagy globális villamosenergia-iparban.

csillag

A "csillag" séma szerinti csatlakozás magában foglalja a generátor fázistekercseinek végeinek egy közös "semleges" ponthoz (semleges - N), valamint a fogyasztó fáziskimeneteinek a csatlakoztatását.

A fogyasztó fázisait és a generátor megfelelő fázisait összekötő vezetékeket háromfázisú hálózatban lineáris vezetékeknek nevezzük. És a huzal, amely a generátor és a fogyasztó semleges pontjait összeköti, egy semleges huzal („N” jelöléssel).

Semleges jelenlétében a háromfázisú hálózat négyvezetékes, és ha nincs semleges - háromvezetékes. Olyan körülmények között, amikor a fogyasztó három fázisában az ellenállás azonos, azaz feltéve, hogy Za = Zb = Zc, a terhelés szimmetrikus lesz. Ez egy ideális működési mód egy háromfázisú hálózathoz.

Ha van semleges, akkor a fázisfeszültséget feszültségnek hívják bármely fázisvezeték és egy semleges vezeték között. És a két fázisvezeték közötti feszültségeket lineáris feszültségnek nevezzük.

Ha a hálózat csillagcsatlakozással rendelkezik, akkor az alatt szimmetrikus terhelés a fázis és a lineáris áramok és a feszültségek közötti kapcsolatot a következő kapcsolatokkal lehet leírni:

Látható, hogy a lineáris feszültségeket a megfelelő fázisfeszültségekhez viszonyítva 30 fokos szöggel (pi / 6 radián) eltoljuk:

A "csillag" csatlakoztatásakor a szimmetrikus terhelésen belüli teljesítményt, figyelembe véve az ismert fázisfeszültséget, a következő képlettel lehet meghatározni:

A semleges és a fázista egyensúlyhiány fontosságáról

Noha abszolút szimmetrikus terhelés mellett háromféle lineáris feszültségű vezetéken keresztül is lehetséges a fogyasztók tápellátása semleges helyzet hiányában, mégis, ha a fázisok terhelése nem szigorúan szimmetrikus, akkor semlegesre mindig szükség van.

Ha aszimmetrikus terhelés esetén a semleges huzal megszakad, vagy az ellenállása valamilyen okból növekszik, akkor „fázis-egyensúlyhiány” lép fel, és akkor a három fázis terhelése különböző feszültségek alatt lehet - nullától lineárisig - a terhelési ellenállás eloszlásától függően fázisok a semleges törés idején.

De a terheket névlegesen szigorúan fázisfeszültségre tervezték, ami azt jelenti, hogy valami meghibásodhat. A fázis-egyensúlyhiány különösen veszélyes a háztartási készülékek és az elektronika számára, mert emiatt nem csak egyes készülékek éghetnek ki, hanem tüzet is okozhatnak.

Harmadik harmonikusok problémája

A háztartási és egyéb készülékeket manapság leggyakrabban kapcsoló tápegységekkel és integrált teljesítménytényező-korrekciós áramkör nélkül látják el. Ez azt jelenti, hogy a fogyasztás pillanatait a hálózati szinuszoid teteje közelében lévő vékony impulzusáramú csúcsok korlátozzák, amikor az egyenirányító után beépített kimeneti szűrőkondenzátor gyorsan és gyorsan újratöltődik.

Ha sok ilyen fogyasztó csatlakozik a hálózathoz, akkor a tápfeszültség fő frekvenciájának harmadik harmonikusa magas áramerősséggel jár. Ezeket a harmonikus áramokat (a harmadik többszöröseit) a semleges vezetőben összegezzük és képesek túlterhelni, annak ellenére, hogy az egyes fázisok energiafogyasztása nem haladja meg a megengedett értéket.

A probléma különösen az irodaépületekben releváns, ahol sok különböző irodai berendezés található egy kis helyiségben. Ha az összes beépített kapcsoló tápegység rendelkezik teljesítménytényező-korrekciós áramkörökkel, ez megoldja a problémát.

háromszög

A "háromszög" séma szerinti összeköttetés a generátor oldaláról feltételezi az első fázisvezető végének a második fázisvezető kezdetével való kapcsolódását, a második fázisvezető végének a harmadik fázisvezető kezdetével való csatlakozását, a harmadik fázisvezető végét az első fázisvezető kezdetével - kiderül, hogy egy zárt ábra - egy háromszög.

A szimmetrikus terhelésű lineáris és fázisfeszültségeket, valamint az áramot a "háromszög" csatlakozáshoz viszonyítva a következőképpen kell összevetni:

Háromfázisú áramkörben a szimmetrikus terhelés mellett háromszöggel összekötött energiát a következőképpen kell meghatározni:

Az alábbi táblázat a fázis- és vonalfeszültség szabványokat mutatja a különböző országokban:

A háromfázisú hálózat különféle fázisú vezetékeit, valamint a semleges és védővezetőket hagyományosan saját színekkel jelölik.

Ennek célja az áramütés elkerülése és a hálózat karbantartásának kényelme biztosítása, a felszerelés és javítás megkönnyítése, valamint a berendezések fázissorozatának szabványosítása: a fázis sorrendje nagyon fontos, például az indukciós motor forgásirányának, az ellenőrzött háromfázisú egyenirányító működési módjának beállításához. stb. A különböző országokban a színjelölés eltérő, egyesekben ugyanaz.

Lásd: Huzal színkódolás