Sistem bekalan kuasa tiga fasa- kes khas sistem berbilang fasa litar elektrik di mana EMF sinusoidal dengan frekuensi yang sama yang dicipta oleh sumber biasa beroperasi, beralih relatif kepada satu sama lain dalam masa mengikut sudut fasa tertentu. Dalam sistem tiga fasa, sudut ini ialah 2π/3 (120°).
Sistem arus ulang-alik tiga fasa berbilang wayar (enam wayar) telah dicipta oleh Nikola Tesla. Sumbangan penting kepada pembangunan sistem tiga fasa telah dibuat oleh M. O. Dolivo-Dobrovolsky, yang mula-mula mencadangkan sistem penghantaran arus ulang-alik tiga dan empat wayar, mengenal pasti beberapa kelebihan sistem tiga fasa konduktiviti rendah berhubung dengan yang lain. sistem, dan menjalankan beberapa eksperimen dengan motor elektrik tak segerak.
Imej animasi aliran arus dalam litar tiga fasa simetri dengan sambungan bintang
Gambarajah vektor arus fasa. Mod simetri.
Kelebihan
Gambar rajah pendawaian yang mungkin untuk rangkaian tiga fasa dalam bangunan kediaman berbilang apartmen
- Jimat.
- Penghantaran elektrik yang menjimatkan kos pada jarak jauh.
- Kurang penggunaan bahan transformer 3 fasa.
- Kurang penggunaan bahan kabel kuasa, kerana dengan penggunaan kuasa yang sama, arus dalam fasa dikurangkan (berbanding dengan litar fasa tunggal).
- Imbangan sistem. Harta ini adalah salah satu yang paling penting, kerana dalam sistem yang tidak seimbang beban mekanikal yang tidak sekata berlaku pada pemasangan penjanaan kuasa, yang mengurangkan hayat perkhidmatannya dengan ketara.
- Keupayaan untuk mendapatkan medan magnet berputar bulat dengan mudah yang diperlukan untuk pengendalian motor elektrik dan beberapa peranti elektrik lain. Motor 3 fasa (tak segerak dan segerak) lebih ringkas dalam reka bentuk berbanding motor DC satu atau 2 fasa dan mempunyai penunjuk kecekapan tinggi.
- Keupayaan untuk mendapatkan dua voltan operasi dalam satu pemasangan - fasa dan linear, dan dua tahap kuasa apabila disambungkan ke bintang atau delta.
- Keupayaan untuk mengurangkan secara mendadak kesan kelipan dan stroboskopik lampu menggunakan lampu pendarfluor dengan meletakkan tiga lampu (atau kumpulan lampu) dikuasakan daripada fasa berbeza dalam satu lampu.
Terima kasih kepada kelebihan ini, sistem tiga fasa adalah yang paling biasa dalam penjanaan kuasa moden.
Gambar rajah sambungan untuk litar tiga fasa
Bintang
Jenis perlindungan voltan talian sedia ada yang boleh didapati dijual di kedai elektrik. Seperti yang dikehendaki oleh piawaian moden, pemasangan berlaku pada rel DIN.
Sambungan bintang ialah sambungan sedemikian apabila hujung fasa belitan penjana (G) disambungkan kepada satu titik sepunya, dipanggil titik neutral atau neutral. Hujung fasa belitan penerima (M) juga disambungkan ke titik sepunya. Wayar yang menghubungkan permulaan fasa penjana dan penerima dipanggil linear. Kawat yang menghubungkan dua neutral dipanggil neutral.
Bar bas untuk mengagihkan wayar neutral dan wayar pembumian apabila disambungkan oleh bintang. Salah satu kelebihan sambungan bintang ialah penjimatan pada wayar neutral, kerana hanya satu wayar diperlukan dari penjana ke titik pemisahan wayar neutral berhampiran pengguna.
Litar tiga fasa dengan wayar neutral dipanggil litar empat wayar. Jika tiada wayar neutral, wayar tiga wayar.
Jika rintangan Z a , Z b , Z c penerima adalah sama antara satu sama lain, maka beban sedemikian dipanggil simetri.
Hubungan antara arus dan voltan linear dan fasa.
Voltan antara wayar talian dan neutral (U a, U b, U c) dipanggil fasa. Voltan antara dua wayar talian (U AB, U BC, U CA) dipanggil linear. Untuk menyambungkan belitan dengan bintang, dengan beban simetri, hubungan antara arus dan voltan linear dan fasa adalah sah:
Akibat keletihan (putus) wayar neutral dalam rangkaian tiga fasa
Dengan beban simetri dalam sistem tiga fasa, kuasa pengguna dengan voltan linear adalah mungkin walaupun tanpa wayar neutral. Walau bagaimanapun, apabila memberi makan beban dengan voltan fasa, apabila beban pada fasa tidak simetri, kehadiran wayar neutral adalah wajib. Jika ia pecah atau peningkatan ketara dalam rintangan (sentuhan lemah) berlaku, apa yang dipanggil "ketidakseimbangan fasa" berlaku, akibatnya beban yang disambungkan, direka untuk voltan fasa, mungkin berada di bawah voltan sewenang-wenang dalam julat dari sifar kepada linear (nilai khusus bergantung pada pengagihan beban merentasi fasa pada saat wayar neutral putus). Ini sering menjadi sebab mengapa elektronik pengguna di bangunan pangsapuri gagal. Oleh kerana rintangan pengguna kekal malar, maka, mengikut undang-undang Ohm, apabila voltan meningkat, arus yang melalui peranti pengguna akan jauh lebih besar daripada nilai maksimum yang dibenarkan, yang akan menyebabkan pembakaran dan/atau kegagalan peralatan elektrik berkuasa. Voltan rendah juga boleh menyebabkan kegagalan peralatan. Kadangkala keletihan (putus) wayar neutral di pencawang boleh menyebabkan kebakaran di pangsapuri.
Masalah harmonik, gandaan ketiga
Teknologi moden semakin dilengkapi dengan bekalan kuasa berdenyut. Sumber pensuisan tanpa pembetulan faktor kuasa menggunakan arus dalam denyutan sempit berhampiran puncak gelombang sinus voltan bekalan, pada saat mengecas kapasitor penerus input. Sebilangan besar sumber kuasa sedemikian dalam rangkaian mencipta arus peningkatan harmonik ketiga voltan bekalan. Arus harmonik yang merupakan gandaan ketiga, bukannya pampasan bersama, disimpulkan secara matematik dalam konduktor neutral (walaupun dengan pengagihan beban simetri) dan boleh membawa kepada beban lampaunya walaupun tanpa melebihi penggunaan kuasa yang dibenarkan mengikut fasa. Masalah ini wujud, khususnya, di bangunan pejabat dengan sejumlah besar peralatan pejabat beroperasi secara serentak.
Pemasangan pampasan kuasa reaktif sedia ada tidak dapat menyelesaikan masalah ini, kerana penurunan faktor kuasa dalam rangkaian dengan penguasaan bekalan kuasa pensuisan tidak dikaitkan dengan pengenalan komponen reaktif, tetapi disebabkan oleh ketidaklinearan penggunaan semasa. Penyelesaian kepada masalah harmonik ketiga ialah penggunaan pembetulan faktor kuasa (pasif atau aktif) sebagai sebahagian daripada litar bekalan kuasa pensuisan yang dibuat.
Keperluan piawaian IEC 1000-3-2 mengenakan sekatan pada komponen harmonik arus beban peranti dengan kuasa 50 W atau lebih. Di Rusia, bilangan komponen harmonik arus beban diseragamkan oleh piawaian GOST 13109-97, OST 45.188-2001.
Segi tiga
Segitiga ialah sambungan apabila penghujung fasa pertama disambungkan ke permulaan fasa kedua, penghujung fasa kedua disambungkan ke permulaan fasa ketiga, dan penghujung fasa ketiga disambungkan ke permulaan fasa yang pertama.
Hubungan antara arus dan voltan linear dan fasa
Untuk menyambungkan belitan dalam segi tiga, dengan beban simetri, hubungan antara arus dan voltan linear dan fasa adalah sah:
Piawaian voltan biasa
Menanda
Konduktor yang tergolong dalam fasa yang berbeza ditandakan dengan warna yang berbeza. Konduktor neutral dan pelindung juga ditandakan dengan warna yang berbeza. Ini adalah untuk menyediakan perlindungan yang mencukupi terhadap kejutan elektrik dan untuk memudahkan penyelenggaraan, pemasangan dan pembaikan pemasangan elektrik dan peralatan elektrik. Di negara yang berbeza, penandaan konduktor mempunyai perbezaannya sendiri. Walau bagaimanapun, banyak negara mematuhi prinsip am untuk penandaan warna konduktor yang ditetapkan dalam piawaian Suruhanjaya Elektroteknik Antarabangsa IEC 60445:2010.
Talian kuasa litar dua fasa tiga fasa |
Kebanyakan alternator, serta talian penghantaran kuasa, menggunakan sistem tiga fasa. Penghantaran semasa dijalankan sepanjang tiga baris (atau empat) dan bukannya dua. Arus tiga fasa ialah sistem arus elektrik berselang-seli di mana nilai arus dan voltan berubah mengikut hukum sinusoidal. Kekerapan ayunan arus sinusoidal di Rusia dan Eropah ialah 50 Hz.
Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/1-15-768x530..jpg 800w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">
Talian kuasa tiga fasa
Mengapa menggunakan arus tiga fasa
Mengangkut elektrik dari loji janakuasa ke lokasi terpencil melibatkan penggunaan wayar dan kabel yang sangat panjang yang mempunyai rintangan yang tinggi. Ini bermakna bahawa beberapa tenaga akan hilang, hilang sebagai haba. Dengan mengurangkan arus yang dihantar sepanjang talian kuasa, kerugian boleh dikurangkan dengan ketara.
Bentuk pengeluaran elektrik yang paling biasa ialah penjanaan tiga fasa. Dalam industri, arus ulang alik tiga fasa sering digunakan untuk mengendalikan motor elektrik.
Kelebihan sistem tiga fasa:
- Kemungkinan mempunyai voltan fasa dan linear dalam litar tiga fasa dua nilai berbeza: tinggi - untuk pengguna berkuasa, rendah - untuk orang lain;
- Mengurangkan kerugian semasa pengangkutan tenaga, oleh itu penggunaan wayar dan kabel yang lebih murah;
- Mesin tiga fasa mempunyai tork yang lebih stabil daripada mesin fasa tunggal (prestasi yang lebih tinggi);
- Prestasi terbaik dalam penjana tiga fasa;
- Dalam sesetengah kes, arus terus mesti diperoleh daripada arus ulang alik. Pada masa yang sama, penggunaan arus 3 fasa adalah kelebihan yang ketara, kerana riak voltan diperbetulkan jauh lebih rendah.
Apakah itu arus tiga fasa
Sistem AC tiga fasa terdiri daripada tiga isyarat arus sinusoidal, perbezaan antara satu pertiga daripada kitaran atau 120 darjah elektrik (kitaran penuh ialah 360°). Mereka melalui maksima mereka dalam susunan biasa yang dipanggil urutan fasa. Voltan sinusoidal adalah berkadar dengan kosinus atau sinus fasa.
Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/2-11-210x140..jpg 615w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">
Arus tiga fasa
Tiga fasa biasanya dibekalkan melalui tiga (atau empat) wayar, dan voltan fasa dan talian dalam litar tiga fasa mewakili perbezaan potensi antara pasangan konduktor. Arus fasa ialah kuantiti semasa dalam setiap konduktor.
Gambar rajah litar tiga fasa
Dalam konfigurasi litar bintang, terdapat tiga wayar fasa. Jika titik sifar sistem bekalan kuasa dan penerima disambungkan, maka "bintang" empat wayar diperolehi.
Litar membezakan antara voltan fasa ke fasa yang terletak di antara konduktor fasa (ia juga dipanggil linear), dan voltan fasa - antara konduktor fasa individu dan konduktor N.
Apakah voltan fasa paling jelas ditentukan dengan membina vektor - ini adalah tiga vektor simetri U(A), U(B) dan U(C). Di sini anda boleh melihat voltan talian:
- U(AB) = U(A) – U(B);
- U(BC) = U(B) – U(C);
- U(CA) = U(C) – U(A).
Penting! Pembinaan vektor memberi gambaran tentang peralihan antara voltan fasa konsisten dan antara fasa - 30°.
Oleh itu, voltan talian untuk litar bintang dengan beban seragam boleh dikira seperti berikut:
Uab = 2 x Ua x cos 30° = 2 x Ua x √3/2 = √3 x Ua.
Penunjuk voltan fasa lain didapati sama.
Voltan linear dan fasa, jika kita menjumlahkan kuantiti vektor semua fasa, adalah sama dengan sifar:
- U(A) + U(B) + U(C) = 0;
- U(AB) + U(BC) + U(CA) = 0.
Jika penerima elektrik dengan rintangan yang sama dalam setiap fasa disambungkan kepada bintang:
maka anda boleh mengira arus linear dan fasa:
- Ia = Ua/Za;
- Ib = Ub/Zb;
- Ic = Uc/Zc.
Data-lazy-type="image" data-src="http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/3-12-600x335.jpg?.jpg 600w, https://elquanta. ru/wp-content/uploads/2018/03/3-12-768x429..jpg 902w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">
Pembinaan vektor dalam rajah “Y”.
Seperti yang digunakan untuk kes umum sistem "bintang", kuantiti arus linear adalah sama dengan fasa.
Biasanya diandaikan bahawa sumber yang memberi makan kepada penerima elektrik adalah simetri, dan hanya impedans yang menentukan operasi litar.
Oleh kerana penunjuk arus penjumlahan sepadan dengan sifar (hukum Kirchhoff), dalam kes sistem empat wayar, tiada arus mengalir dalam konduktor neutral. Sistem akan berkelakuan sama sama ada terdapat konduktor neutral atau tidak.
Untuk kuasa aktif penerima tiga fasa, formula adalah sah:
P = √3 x Uф I x cos φ.
Kuasa reaktif:
Q = √3 x Uф I x sin φ.
"Y" untuk beban tidak simetri
Ini ialah konfigurasi litar di mana magnitud arus satu fasa berbeza daripada yang lain, atau anjakan fasa arus berbeza berbanding voltan. Voltan antara fasa akan kekal simetri. Menggunakan binaan vektor, rupa anjakan titik sifar dari pusat segi tiga ditentukan. Hasilnya ialah asimetri nilai voltan fasa dan rupa Uo:
Uo = 1/3 (U(A) + U(B) + U(C)).
Walaupun beban asimetri, penunjuk arus penjumlahan adalah sifar.
Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/4-11-768x515..jpg 210w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/ 03/4-11.jpg 901w" sizes="(lebar maksimum: 600px) 100vw, 600px">
"Y" tanpa N-konduktor dengan beban tidak simetri
Penting! Operasi litar dengan beban asimetri bergantung kepada sama ada terdapat atau tidak konduktor N.
Litar berkelakuan berbeza apabila konduktor N dengan impedans tidak ketara Zo = 0 disambungkan. Titik sifar bekalan kuasa dan penerima kuasa disambungkan secara galvani dan mempunyai potensi yang sama. Voltan fasa fasa yang berbeza memperoleh nilai yang sama, dan nilai semasa ialahN-konduktor:
Io = I(A) + I(B) + I(C).
Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/5-6-210x140..jpg 720w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">
Litar "Y" empat wayar
Apabila menghantar kuasa, adalah perkara biasa untuk menggunakan sistem tiga wayar pada tahap voltan tinggi dan sederhana. Pada tahap voltan rendah, di mana beban tidak seimbang sukar dielakkan, sistem empat wayar digunakan.
skema "Δ".
Dengan menyambungkan penghujung setiap fasa penerima kuasa ke permulaan yang seterusnya, anda boleh mendapatkan arus tiga fasa dengan fasa yang disambungkan secara bersiri. Konfigurasi litar yang terhasil dipanggil "segitiga". Dalam bentuk ini, ia hanya boleh beroperasi sebagai tiga wayar.
Dengan bantuan pembinaan vektor, boleh difahami walaupun untuk boneka, voltan dan arus fasa dan linear digambarkan. Setiap fasa penerima elektrik disambungkan kepada voltan linear antara dua konduktor. Voltan talian dan fasa adalah sama pada penerima kuasa.
Png?.png 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/6-3-768x239..png 910w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">
Skim "Δ" dan pembinaan vektor
Arus antara fasa untuk "segi tiga" ialah I(A), I(B), I(C). Fasa – I(AB), IBC), I(CA).
Arus linear didapati daripada binaan vektor:
- I(A) = I(AB) – I(CA);
- I(B) = I(BC) – I(AB);
- I(C) = I(CA) – I(BC).
Kuantiti arus penjumlahan dalam sistem simetri sepadan dengan sifar. Nilai RMS arus fasa:
I(AB) = I(BC) = I(CA) = U/Z.
Oleh kerana peralihan fasa antara U dan I ialah 30°, arus talian dalam konfigurasi ini akan sama dengan:
I(A) = I(AB) – I(CA) = 2 x I(AB) x cos 30° = 2 x Iph x √3/2 = √3 x Iph.
Penting! Nilai berkesan arus talian ialah √3 kali ganda nilai berkesan arus fasa.
Arus tiga fasa dan satu fasa
Konfigurasi litar "Y" memungkinkan untuk menggunakan dua voltan berbeza apabila menjana kuasa pengguna dalam rangkaian domestik dan industri: 220 V dan 380 V. 220 V diperoleh menggunakan dua konduktor. Salah satunya ialah fasa, yang satu lagi ialah N-konduktor. Voltan di antara mereka sepadan dengan voltan fasa. Jika anda mengambil 2 konduktor, kedua-duanya mewakili fasa, maka voltan antara fasa dipanggil linear dan bersamaan dengan 380 V. Kesemua 3 fasa digunakan untuk sambungan.
Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/7-3.jpg 700w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">
Pengagihan voltan dalam sistem fasa tunggal dan tiga fasa
Perbezaan utama antara sistem fasa tunggal dan tiga fasa:
- Arus fasa tunggal melibatkan kuasa melalui satu konduktor, tiga fasa - melalui tiga;
- Untuk melengkapkan litar kuasa satu fasa, 2 konduktor diperlukan: satu lagi neutral, untuk tiga fasa - 4 (tambah neutral);
- Kuasa terbesar dihantar dalam tiga fasa, berbanding dengan sistem fasa tunggal;
- Rangkaian fasa tunggal adalah lebih mudah;
- Jika wayar fasa tidak berfungsi dalam rangkaian satu fasa, kuasa akan hilang sepenuhnya; dalam rangkaian tiga fasa, ia dibekalkan melalui dua fasa yang tinggal.
Menarik. Nikola Tesla, penemu arus polifasa dan pencipta motor aruhan, menggunakan arus dua fasa dengan perbezaan fasa 90°. Sistem sedemikian sesuai untuk mencipta medan magnet berputar lebih daripada satu fasa, tetapi kurang daripada tiga -fasa. Sistem dua fasa mula-mula tersebar luas di Amerika Syarikat, tetapi kemudian hilang sepenuhnya daripada digunakan.
Hari ini, hampir semua bekalan kuasa elektrik adalah berdasarkan arus tiga fasa frekuensi rendah menggunakan fasa individu secara selari. Hampir semua loji kuasa mempunyai penjana yang menghasilkan arus tiga fasa. Transformer boleh beroperasi dengan arus tiga fasa atau satu fasa. Kehadiran kuasa reaktif dalam rangkaian sedemikian memerlukan pemasangan peralatan pampasan.
Video
Litar elektrik yang paling popular dianggap sebagai talian tiga fasa, yang mempunyai kelebihan ketara berbanding jenis sambungan lain. Berbanding dengan litar berbilang fasa, talian tiga fasa lebih menjimatkan dari segi penggunaan bahan, dan berbanding dengan talian fasa tunggal, ia mampu menghantar voltan yang lebih tinggi.
Di samping itu, sambungan ini digunakan untuk dimasukkan ke dalam litar motor elektrik: dengan bantuannya, medan magnet mudah dibentuk, yang digunakan secara aktif untuk memulakan motor elektrik dan penjana. Satu lagi kelebihan sistem tiga fasa ialah keupayaan untuk mendapatkan voltan operasi yang berbeza. Bergantung pada kaedah penyambungan beban, perbezaan dibuat antara voltan linear dan fasa yang diterima daripada talian bekalan.
Definisi asas
Pertama sekali, mari kita ingat beberapa definisi.
Sistem tiga fasa
Sistem tiga fasa ialah gabungan tiga litar elektrik yang dijana oleh satu sumber, tetapi dialihkan dalam fasa berbanding satu sama lain.
fasa
Dalam kes ini, setiap litar elektrik sistem polifasa dipanggil fasa. Permulaan fasa dianggap sebagai terminal atau penghujung konduktor di mana arus elektrik memasuki litar yang diberikan. Dalam kes ini, hujung fasa boleh disambungkan bersama. Dalam kes ini, jumlah EMF mula bertindak dalam litar elektrik, dan sistem dipanggil bersambung. Ini digunakan secara meluas untuk menghidupkan motor elektrik.
Kaedah sambungan
Sambungan tiga fasa digunakan secara meluas untuk menghidupkan belitan motor elektrik dan penjana. Dalam kes ini, dua pilihan digunakan untuk menyambungkan belitan dengan konduktor pembawa arus.
- Apabila menyambung dengan bintang, bilangan wayar penyambung dikurangkan daripada enam kepada empat, yang mempunyai kesan positif terhadap ketahanan sambungan. Teras bekalan disambungkan ke permulaan belitan, dan hujungnya digabungkan menjadi nod yang dipanggil titik N atau neutral penjana. Pilihan sambungan ini membolehkan anda bertukar kepada sambungan tiga wayar, tetapi hanya jika penerima beban tiga fasa yang disambungkan adalah simetri;
- Apabila belitan disilang dalam segi tiga, mereka mencipta litar tertutup yang mempunyai rintangan yang agak sedikit. Sambungan ini digunakan apabila menyambungkan sistem simetri tiga EMF: dalam kes ini, jika tiada beban, tiada arus timbul dalam litar.
Sambungan bintang lebih kerap digunakan untuk menyambungkan penguat dan pelbagai penstabil kepada rangkaian 220 volt dan permulaan lembut motor elektrik apabila dikuasakan oleh 380V. Sambungan delta membolehkan motor mendapat kuasa penuh, jadi ia lebih kerap digunakan untuk tujuan industri di mana prestasi peralatan tinggi diperlukan.
Voltan fasa dan talian
Pada awal artikel, kami perhatikan bahawa sambungan tiga fasa membolehkan anda memperoleh dua voltan berbeza: linear dan fasa. Mari kita lihat lebih dekat apa itu.
- Voltan fasa berlaku apabila disambungkan ke teras neutral dan salah satu daripada tiga fasa litar;
- Voltan talian dijana apabila disambungkan kepada mana-mana dua fasa. Juruelektrik memanggilnya antara fasa, yang lebih dekat dengan kaedah pengukuran.
Sekarang mari kita fikirkan apakah perbezaan antara dua definisi ini.
Di bawah keadaan biasa, penunjuk voltan linear adalah sama antara mana-mana fasa dan 1.73 kali lebih tinggi daripada penunjuk voltan fasa. Ringkasnya, mengikut piawaian domestik, voltan linear ialah 380 volt, dan voltan fasa ialah 220V. Ciri-ciri talian tiga fasa sedemikian telah menemui aplikasinya dalam menyediakan bekalan kuasa tanpa gangguan kepada pengguna industri dan isi rumah.
Perlu diingat bahawa hanya litar empat wayar tiga fasa mempunyai ciri-ciri ini, voltan undian yang ditandakan sebagai 380/220V. Daripada sebutan ini menjadi jelas bahawa adalah mungkin untuk menyambungkan pelbagai pengguna ke talian ini, direka untuk arus undian kedua-dua 380V dan 220 volt.
Catatan! Adalah penting untuk mengetahui bahawa apabila voltan talian melorot (turun), voltan fasa juga berubah. Selain itu, penunjuk voltan fasa mudah dikira jika nilai linear diketahui. Untuk melakukan ini, anda perlu mengekstrak punca kuasa tiga daripada penunjuk linear. Data yang diperolehi akan sama dengan voltan fasa.
Terima kasih kepada ciri-ciri yang diterangkan di atas dan pelbagai kemungkinan sambungan, ia adalah litar tiga fasa empat wayar yang telah meluas. Skop penggunaan skim bekalan kuasa sedemikian adalah universal. Oleh itu, ia digunakan untuk menggerakkan kemudahan besar dengan pengguna yang berkuasa, kediaman, pejabat dan bangunan pentadbiran dan struktur lain.
Dalam kes ini, sama sekali tidak perlu untuk menyambungkan kedua-dua jenis pengguna pada 380V dan 220V. Sebagai contoh, dalam bangunan kediaman, selalunya hanya perkakas rumah yang diberi nilai 220 volt digunakan. Dalam kes ini, adalah penting untuk memastikan beban seragam pada ketiga-tiga fasa dengan mengagihkan kuasa sambungan dengan betul kepada setiap talian individu. Di bangunan pangsapuri, ini dipastikan oleh susunan berperingkat menyambungkan pangsapuri ke konduktor fasa. Di rumah persendirian (jika terdapat input 380V), anda perlu mengagihkan sendiri beban di sepanjang talian khusus.
Sekarang anda tahu jenis voltan apa yang boleh diperolehi dari litar tiga fasa, apakah kaedah menyambung ke kabel empat teras yang digunakan untuk ini. Pengetahuan ini akan berguna kepada juruelektrik dan pengguna biasa.
Anda selalunya boleh mendengar rangkaian elektrik yang dipanggil tiga fasa, dua fasa, atau kurang kerap satu fasa, tetapi kadangkala konsep ini tidak bermaksud perkara yang sama. Untuk tidak keliru, mari kita fikirkan bagaimana rangkaian ini berbeza dan maksudnya apabila mereka bercakap, sebagai contoh, perbezaan antara arus tiga fasa dan satu fasa.
| Rangkaian fasa tunggal | Rangkaian dua fasa | Rangkaian tiga fasa |
| Laluan arus adalah mungkin dalam litar tertutup. Oleh itu, arus mesti terlebih dahulu dibekalkan kepada beban dan kemudian dikembalikan semula. Dengan arus ulang alik, wayar yang membekalkan arus adalah fasa. Penamaan litarnya ialah L1 (A). Yang kedua dipanggil sifar. Jawatan - N. Ini bermakna untuk menghantar arus fasa tunggal anda perlu menggunakan dua wayar. Mereka dipanggil fasa dan sifar, masing-masing. Di antara wayar ini voltan ialah 220 V. |
Terdapat penghantaran dua arus ulang alik. Voltan arus ini dialihkan fasa sebanyak 90 darjah. Mereka menghantar arus melalui dua wayar: dua fasa dan dua neutral. Ia mahal. Oleh itu, kini ia tidak dijana di loji kuasa dan tidak dihantar melalui talian kuasa. |
Tiga arus ulang alik dihantar. Dalam fasa, voltan mereka beralih sebanyak 120 darjah. Nampaknya enam wayar perlu digunakan untuk menghantar arus, tetapi menggunakan sambungan sumber "bintang", tiga digunakan (jenis litar serupa dengan huruf Latin Y). Tiga wayar adalah fasa, satu adalah neutral. Jimat. Arus mudah dihantar pada jarak yang jauh. Mana-mana pasangan wayar fasa mempunyai voltan 380 V. Sepasang wayar fasa dan neutral - voltan 220 V. |
Oleh itu, bekalan kuasa ke rumah dan pangsapuri kami boleh menjadi satu fasa atau tiga fasa.
Bekalan kuasa fasa tunggal
Arus fasa tunggal disambungkan dalam dua cara: 2-wayar dan 3-wayar.
- Yang pertama (dua wayar) menggunakan dua wayar. Satu membawa arus fasa, satu lagi bertujuan untuk wayar neutral. Dengan cara yang sama, bekalan kuasa dibekalkan ke hampir semua rumah lama yang dibina di bekas USSR.
- Dengan yang kedua, wayar lain ditambah. Ia dipanggil pembumian (PE). Tujuannya adalah untuk menyelamatkan nyawa manusia dan peranti daripada kerosakan.
Bekalan kuasa tiga fasa
Pengagihan kuasa tiga fasa ke seluruh rumah dilakukan dengan dua cara: 4-wayar dan 5-wayar.
- Sambungan empat wayar dibuat dengan tiga fasa dan satu wayar neutral. Selepas panel elektrik, dua wayar digunakan untuk menghidupkan soket dan suis - salah satu fasa dan sifar. Voltan antara wayar ini ialah 220V.
- Sambungan lima wayar - wayar pembumian pelindung (PE) ditambah.
Dalam rangkaian tiga fasa, fasa harus dimuatkan sekata mungkin. Jika tidak, ketidakseimbangan fasa akan berlaku. Akibat fenomena ini sangat merugikan dan tidak dapat diramalkan untuk kehidupan manusia dan teknologi.
Apakah jenis pendawaian elektrik di dalam rumah bergantung pada peralatan elektrik yang boleh dimasukkan ke dalamnya.
Contohnya, pembumian, dan oleh itu soket dengan hubungan pembumian, diperlukan apabila perkara berikut disambungkan ke rangkaian:
- peralatan berkuasa tinggi - peti sejuk, ketuhar, pemanas,
- perkakas rumah elektronik - komputer, televisyen (perlu untuk mengeluarkan elektrik statik),
- peranti yang berkaitan dengan air - jakuzi, kabin pancuran mandian (air adalah konduktor semasa).
Dan untuk menggerakkan motor (berkaitan untuk rumah persendirian), arus tiga fasa diperlukan.
Berapakah kos untuk menyambung elektrik satu fasa dan tiga fasa?
Kos untuk bahan habis pakai dan pemasangan peralatan juga dirancang berdasarkan sambungan yang paling disukai. Dan jika sukar untuk meramalkan kos soket, suis, lampu (semuanya bergantung pada kehendak imaginasi anda dan pereka), maka harga untuk kerja pemasangan adalah lebih kurang sama. Secara purata ini ialah:
- pemasangan panel elektrik di mana pemutus litar (12 kumpulan) dan meter dipasang kos daripada $80
- pemasangan suis dan soket $2-6
- pemasangan lampu sorot $1.5-5 seunit.
Secara peribadi, saya juga memikirkan tentang panel solar - saya melakukan sedikit penyelidikan di http://220volt.com.ua, sekarang saya cuba menyusun pemikiran saya tentang bagaimana dan apa yang perlu dilakukan dengan sambungannya...
Fasa dan voltan linear, sambungan bintang dan delta. Anda sering mendengar perkataan ini dalam perbualan juruelektrik profesional. Tetapi tidak setiap juruelektrik mengetahui maksud sebenar mereka. Jadi apakah maksud istilah ini? Mari kita cuba memikirkannya.
Pada awal perkembangan kejuruteraan elektrik, tenaga penjana elektrik dan bateri telah dihantar kepada pengguna melalui rangkaian DC. Di Amerika Syarikat, apologis utama untuk idea ini ialah pencipta terkenal Thomas Edison, dan syarikat tenaga terbesar pada masa itu, menyerahkan kepada pihak berkuasa "gergasi kejuruteraan," tanpa ragu melaksanakannya.
Walau bagaimanapun, apabila timbul persoalan tentang mewujudkan rangkaian elektrik pengguna yang luas yang dikuasakan oleh penjana yang terletak pada jarak yang jauh, yang memerlukan penciptaan talian penghantaran kuasa pertama, projek penghijrah Serbia yang tidak diketahui ketika itu Nikola Tesla menang.
Dia secara radikal mengubah idea sistem bekalan kuasa, menggunakan bukan yang tetap, penjana dan talian elektrik arus ulang-alik. yang memungkinkan untuk mengurangkan kehilangan tenaga, penggunaan bahan dan meningkatkan kecekapan tenaga dengan ketara.
Sistem ini menggunakan penjana arus ulang-alik tiga fasa yang dicipta oleh Tesla, dan penghantaran tenaga dilakukan menggunakan pengubah voltan yang dicipta oleh saintis Rusia P. N. Yablochkov.
Seorang lagi jurutera Rusia M. O. Dolivo-Dobrovolsky, setahun kemudian, bukan sahaja mencipta sistem bekalan kuasa yang serupa di Rusia, tetapi juga meningkatkannya dengan ketara.
Tesla menggunakan enam wayar untuk menjana dan menghantar tenaga; Dobrovolsky mencadangkan untuk mengurangkan nombor ini kepada empat dengan mengubah suai sambungan penjana.
Semasa bereksperimen dengan penciptaan penjana, dia pada masa yang sama mencipta motor elektrik tak segerak dengan rotor sangkar tupai, yang masih digunakan secara meluas dalam industri.
Konsep fasa hanya wujud dalam litar arus ulang alik sinusoidal. Secara matematik, arus sedemikian boleh diwakili dan diterangkan oleh persamaan vektor berputar, ditetapkan pada satu hujung pada asal koordinat. Perubahan dalam voltan litar dari semasa ke semasa akan menjadi unjuran vektor ini ke paksi koordinat.
Nilai kuantiti ini bergantung pada sudut di mana vektor terletak pada paksi koordinat. Tegasnya, sudut vektor ialah fasa.
Nilai voltan diukur secara relatif kepada potensi bumi, yang sentiasa sifar. Oleh itu, wayar di mana voltan arus ulang-alik wujud dipanggil fasa, dan yang lain, dibumikan, dipanggil sifar.
Sudut fasa bagi satu vektor tidak begitu penting - dalam rangkaian elektrik ia membuat putaran penuh 360° dalam 1/50 saat. Lebih berguna ialah sudut relatif antara dua vektor.
Dalam litar dengan apa yang dipanggil unsur reaktif: gegelung, kapasitor, ia terbentuk antara vektor voltan dan nilai semasa. Sudut ini dipanggil anjakan fasa.
Jika magnitud beban reaktif tidak berubah dari semasa ke semasa, maka peralihan fasa antara arus dan voltan akan tetap. Dan dengan bantuannya anda boleh menganalisis dan mengira litar elektrik.
Pada abad ke-19, apabila belum ada teori saintifik mengenai elektrik, dan semua pembangunan peralatan baru dijalankan secara eksperimen, penguji mendapati bahawa gegelung wayar berputar dalam medan magnet yang berterusan menghasilkan voltan elektrik pada hujungnya.
Kemudian ternyata ia berubah mengikut hukum sinusoidal. Jika anda menggulung gegelung dengan banyak lilitan, voltan akan meningkat secara berkadar. Ini adalah bagaimana penjana elektrik pertama muncul, yang boleh memberikan pengguna tenaga elektrik.
Tesla, dalam penjana yang dibangunkan untuk stesen janakuasa hidroelektrik Niagara terbesar di Amerika Syarikat, meletakkan bukan satu gegelung, tetapi tiga, untuk menggunakan medan magnet dengan lebih cekap.
Semasa satu pusingan pemutar, medan magnet stator dipalang oleh tiga gegelung sekaligus, yang mana output penjana meningkat sebanyak tiga kali ganda dan ia mungkin untuk memberi kuasa kepada tiga pengguna berbeza daripadanya secara serentak.
Semasa bereksperimen dengan penjana sedemikian, jurutera elektrik pertama menyedari bahawa voltan dalam belitan tidak berubah secara serentak. Apabila, sebagai contoh, dalam salah satu daripadanya ia mencapai maksimum positif, dalam dua yang lain ia akan sama dengan separuh daripada minimum negatif dan seterusnya secara berkala untuk setiap penggulungan, dan untuk penerangan matematik sistem sedemikian sistem tiga vektor berputar dengan sudut relatif antaranya 120° sudah diperlukan .
Kemudian ternyata bahawa jika beban dalam litar penggulungan sangat berbeza antara satu sama lain, ini memburukkan lagi operasi penjana itu sendiri. Ternyata dalam rangkaian bercabang besar adalah lebih menguntungkan untuk tidak menyeret tiga talian kuasa yang berbeza kepada pengguna, tetapi untuk menyambung satu talian tiga fasa kepada mereka dan, pada penghujungnya, memastikan pengagihan beban yang sama merentasi setiap fasa.
Ini adalah tepat skema yang dicadangkan oleh Dolivo-Dobrovolsky, apabila satu terminal dari setiap tiga belitan penjana disambungkan bersama dan dibumikan, akibatnya potensi mereka menjadi sama dan sama dengan sifar, dan voltan elektrik dikeluarkan dari tiga terminal belitan yang lain.
Skim ini dipanggil "sambungan bintang". Ia masih merupakan skim utama untuk menganjurkan rangkaian elektrik tiga fasa.
Mari kita fikirkan apakah voltan fasa
Untuk mencipta rangkaian sedemikian, adalah perlu untuk menjalankan talian penghantaran kuasa dari penjana kepada pengguna, yang terdiri daripada tiga wayar fasa dan satu wayar neutral. Sudah tentu, dalam rangkaian sebenar, untuk mengurangkan kerugian dalam wayar, pengubah langkah naik dan turun juga disambungkan pada kedua-dua hujung talian, tetapi ini tidak mengubah gambaran sebenar operasi rangkaian.
Kawat neutral diperlukan untuk menetapkan potensi terminal biasa penjana dan menghantarnya kepada pengguna, kerana ia berkaitan dengannya bahawa voltan dicipta dalam setiap wayar fasa.
Oleh itu, voltan fasa dijana dan diukur relatif kepada titik sambungan biasa belitan - wayar neutral. Dalam rangkaian tiga fasa yang seimbang, arus minimum mengalir melalui wayar neutral.
Pada output talian kuasa tiga fasa terdapat tiga wayar fasa: L1, L2, L3 dan satu neutral - N. Menurut piawaian Eropah yang sedia ada, mereka mesti mempunyai kod warna:
- L1 - coklat;
- L2 - hitam;
- L3 - kelabu;
- N - biru;
- Kuning-hijau untuk pembumian pelindung.
Talian sedemikian dibekalkan kepada pengguna serius yang besar: perusahaan, kejiranan bandar, dll. Tetapi pengguna akhir berkuasa rendah, sebagai peraturan, tidak memerlukan tiga sumber voltan, jadi mereka disambungkan ke rangkaian fasa tunggal, di mana terdapat hanya satu fasa dan satu wayar neutral.
Pengagihan seragam beban dalam setiap tiga talian fasa tunggal memastikan keseimbangan fasa dalam sistem bekalan kuasa tiga fasa.
Oleh itu, untuk mengatur rangkaian fasa tunggal, voltan salah satu wayar fasa relatif kepada sifar digunakan. Voltan ini dipanggil voltan fasa.
Menurut piawaian yang diterima pakai di kebanyakan negara untuk pengguna akhir, ia mestilah 220 V. Hampir semua peralatan elektrik isi rumah dikira dan dihasilkan untuknya. Di Amerika Syarikat dan beberapa negara Amerika Latin, voltan standard untuk rangkaian fasa tunggal ialah 127 V, dan di beberapa tempat 110 V.
Apakah voltan talian
Kelebihan rangkaian fasa tunggal ialah salah satu wayar mempunyai potensi yang hampir dengan potensi Bumi.
Ini, pertama sekali, membantu memastikan keselamatan elektrik peralatan apabila hanya satu wayar fasa menimbulkan risiko kejutan elektrik.
Kedua, skim sedemikian mudah untuk rangkaian pendawaian, mengira dan memahami operasinya, dan mengambil ukuran. Oleh itu, untuk mencari wayar fasa anda tidak memerlukan alat pengukur khas; ia cukup untuk mempunyai pemutar skru penunjuk.
Tetapi daripada rangkaian tiga fasa anda boleh mendapatkan satu lagi voltan jika anda menyambungkan beban antara dua wayar fasa. Nilainya akan lebih tinggi daripada voltan fasa, kerana ia akan menjadi unjuran pada paksi koordinat bukan satu vektor, tetapi dua, terletak pada sudut 120° antara satu sama lain.
“makeweight” ini akan memberikan peningkatan kira-kira 73%, atau √3–1. Mengikut piawaian sedia ada, voltan linear dalam rangkaian tiga fasa hendaklah sama dengan 380 V.
Apakah perbezaan utama antara voltan ini
Jika beban yang sesuai disambungkan kepada rangkaian sedemikian, sebagai contoh, motor elektrik tiga fasa, ia akan menghasilkan kuasa mekanikal yang jauh lebih besar daripada motor fasa tunggal dengan saiz dan berat yang sama. Tetapi anda boleh menyambungkan beban tiga fasa dalam dua cara. Satu, seperti yang telah disebutkan, adalah "bintang".
Jika terminal awal ketiga-tiga belitan penjana atau pengubah linear tidak disambungkan bersama, tetapi setiap daripadanya disambungkan ke terminal akhir seterusnya, mewujudkan rantaian bersiri daripada belitan, sambungan sedemikian dipanggil "segi tiga ”.
Keanehannya ialah ketiadaan wayar neutral, dan untuk menyambung ke rangkaian sedemikian anda memerlukan peralatan tiga fasa yang sesuai, yang bebannya juga disambungkan oleh "segi tiga".
Dengan sambungan sedemikian, hanya voltan linear 380 V bertindak dalam beban. Satu contoh: motor elektrik yang disambungkan ke rangkaian tiga fasa dalam konfigurasi bintang, dengan arus dalam belitan 3.3 A, akan menghasilkan kuasa 2190 W.
Motor yang sama, dihidupkan dalam delta, akan menjadi tiga kali lebih berkuasa - 5570 W disebabkan peningkatan arus kepada 10 A.
Ternyata, dengan rangkaian tiga fasa dan motor elektrik yang sama, kita boleh mendapat keuntungan yang lebih besar dalam kuasa daripada menggunakan fasa tunggal, dan hanya dengan menukar gambarajah sambungan, kita akan meningkatkan kuasa keluaran motor. tiga kali lagi. Benar, belitannya juga mesti direka untuk peningkatan arus.
Oleh itu, perbezaan utama antara kedua-dua jenis voltan dalam rangkaian AC, seperti yang kami ketahui, ialah magnitud voltan talian, iaitu 3 kali lebih besar daripada voltan fasa. Magnitud voltan fasa diambil sebagai nilai mutlak beza keupayaan antara wayar fasa dan Bumi. Voltan talian ialah nilai relatif beza keupayaan antara dua wayar fasa.
Nah, di penghujung artikel terdapat dua video mengenai sambungan dengan bintang dan segitiga, bagi mereka yang ingin memahami dengan lebih terperinci.
