Mfumo wa usambazaji wa umeme wa awamu tatu- kesi maalum ya mifumo ya multiphase ya nyaya za umeme ambazo EMF za sinusoidal za mzunguko huo unaoundwa na chanzo cha kawaida hufanya kazi, kubadilishwa kwa jamaa kwa kila mmoja kwa wakati kwa pembe fulani ya awamu. Katika mfumo wa awamu tatu, pembe hii ni 2π/3 (120°).
Mfumo wa sasa wa kubadilisha waya wa aina nyingi (waya sita) wa awamu tatu ulivumbuliwa na Nikola Tesla. Mchango mkubwa katika maendeleo ya mifumo ya awamu tatu ulitolewa na M. O. Dolivo-Dobrovolsky, ambaye kwanza alipendekeza mifumo ya sasa ya kupitisha ya waya tatu na nne, alibainisha faida kadhaa za mifumo ya chini ya conductivity ya awamu ya tatu kuhusiana na mifumo mingine. mifumo, na kufanya idadi ya majaribio na motor ya umeme ya asynchronous.
Picha iliyohuishwa ya mtiririko wa mikondo katika saketi linganifu ya awamu tatu yenye muunganisho wa nyota
Mchoro wa Vector wa mikondo ya awamu. Hali ya ulinganifu.
Faida
Mchoro wa wiring unaowezekana kwa mtandao wa awamu ya tatu katika majengo ya makazi ya vyumba vingi
- Kiuchumi.
- Usambazaji wa umeme kwa gharama nafuu kwa umbali mrefu.
- Matumizi ya chini ya nyenzo ya transfoma ya awamu 3.
- Matumizi ya chini ya nyenzo za nyaya za nguvu, kwa kuwa kwa matumizi ya nguvu sawa mikondo katika awamu hupunguzwa (ikilinganishwa na nyaya za awamu moja).
- Usawa wa mfumo. Mali hii ni moja ya muhimu zaidi, kwa kuwa katika mfumo usio na usawa mzigo usio na usawa wa mitambo hutokea kwenye ufungaji wa kuzalisha nguvu, ambayo hupunguza sana maisha yake ya huduma.
- Uwezo wa kupata kwa urahisi uwanja wa sumaku unaozunguka unaohitajika kwa uendeshaji wa gari la umeme na idadi ya vifaa vingine vya umeme. Motors za awamu 3 (asynchronous na synchronous) ni rahisi zaidi katika kubuni kuliko motors moja au awamu 2 za DC na zina viashiria vya ufanisi wa juu.
- Uwezo wa kupata voltages mbili za uendeshaji katika ufungaji mmoja - awamu na mstari, na viwango viwili vya nguvu wakati wa kushikamana na nyota au delta.
- Uwezo wa kupunguza kwa kasi athari ya flickering na stroboscopic ya taa kwa kutumia taa za fluorescent kwa kuweka taa tatu (au vikundi vya taa) vinavyotumiwa kutoka kwa awamu tofauti katika taa moja.
Shukrani kwa faida hizi, mifumo ya awamu ya tatu ni ya kawaida katika kizazi cha kisasa cha nguvu.
Michoro ya uunganisho kwa nyaya za awamu tatu
Nyota
Aina zilizopo za ulinzi wa voltage ya mstari ambazo zinaweza kupatikana kwa kuuzwa katika maduka ya umeme. Kama inavyotakiwa na viwango vya kisasa, ufungaji unafanyika kwenye reli ya DIN.
Uunganisho wa nyota ni unganisho kama hilo wakati ncha za awamu za vilima vya jenereta (G) zimeunganishwa kwa sehemu moja ya kawaida, inayoitwa sehemu ya upande wowote au upande wowote. Mwisho wa awamu za windings za mpokeaji (M) pia huunganishwa na hatua ya kawaida. Waya zinazounganisha mwanzo wa awamu za jenereta na mpokeaji huitwa mstari. Waya inayounganisha neutral mbili inaitwa neutral.
Mabasi ya kusambaza waya zisizo na upande na waya za kutuliza wakati zimeunganishwa na nyota. Moja ya faida za uunganisho wa nyota ni akiba kwenye waya wa upande wowote, kwa kuwa waya moja tu inahitajika kutoka kwa jenereta hadi mahali pa kutenganisha waya wa neutral karibu na walaji.
Mzunguko wa awamu ya tatu na waya wa neutral huitwa mzunguko wa waya nne. Ikiwa hakuna waya wa upande wowote, waya wa tatu.
Ikiwa upinzani Z a , Z b , Z c ya mpokeaji ni sawa kwa kila mmoja, basi mzigo huo unaitwa. ulinganifu.
Uhusiano kati ya mikondo ya mstari na awamu na voltages.
Voltage kati ya waya ya mstari na neutral (U a, U b, U c) inaitwa awamu. Voltage kati ya waya mbili za mstari (U AB, U BC, U CA) inaitwa mstari. Ili kuunganisha vilima na nyota, na mzigo wa ulinganifu, uhusiano kati ya mikondo ya mstari na awamu na voltages ni halali:
Matokeo ya kuchomwa (kuvunja) kwa waya wa neutral katika mitandao ya awamu tatu
Kwa mzigo wa ulinganifu katika mfumo wa awamu ya tatu, kuimarisha walaji na voltage ya mstari inawezekana hata kwa kutokuwepo kwa waya wa neutral. Hata hivyo, wakati wa kulisha mzigo na voltage ya awamu, wakati mzigo kwenye awamu sio madhubuti ya ulinganifu, kuwepo kwa waya wa neutral ni lazima. Ikiwa huvunja au ongezeko kubwa la upinzani (mawasiliano duni) hutokea, kinachojulikana kama "usawa wa awamu" hutokea, kwa sababu ya ambayo mzigo uliounganishwa, iliyoundwa kwa ajili ya voltage ya awamu, inaweza kuwa chini ya voltage ya kiholela katika safu kutoka sifuri. kwa mstari (thamani maalum inategemea usambazaji wa mzigo katika awamu wakati waya wa upande wowote unakatika). Hii ni mara nyingi sababu kwa nini matumizi ya umeme katika majengo ya ghorofa kushindwa. Kwa kuwa upinzani wa walaji unabaki mara kwa mara, basi, kwa mujibu wa sheria ya Ohm, wakati voltage inavyoongezeka, sasa inayopita kwenye kifaa cha walaji itakuwa kubwa zaidi kuliko thamani ya juu inaruhusiwa, ambayo itasababisha mwako na / au kushindwa kwa vifaa vya umeme vinavyotumiwa. Voltage ya chini pia inaweza kusababisha kushindwa kwa vifaa. Wakati mwingine kuchomwa (kuvunja) kwa waya wa neutral kwenye substation kunaweza kusababisha moto katika vyumba.
Tatizo la harmonics, nyingi ya tatu
Teknolojia ya kisasa inazidi kuwa na vifaa vya usambazaji wa umeme wa pulsed. Chanzo cha kubadilishia bila kirekebisha kipengele cha nguvu hutumia mkondo wa mipigo finyu karibu na kilele cha wimbi la sine ya voltage ya usambazaji, wakati wa kuchaji kirekebishaji cha ingizo. Idadi kubwa ya vyanzo vile vya nguvu kwenye mtandao huunda sasa ya kuongezeka kwa harmonic ya tatu ya voltage ya usambazaji. Mikondo ya Harmonic ambayo ni mawimbi ya tatu, badala ya fidia ya pande zote, ni muhtasari wa kihisabati katika kondakta wa upande wowote (hata kwa usambazaji wa mzigo linganifu) na inaweza kusababisha upakiaji wake hata bila kuzidi matumizi ya nguvu yanayoruhusiwa kwa awamu. Tatizo hili lipo, hasa, katika majengo ya ofisi yenye idadi kubwa ya vifaa vya kufanya kazi kwa wakati mmoja.
Mipangilio iliyopo ya fidia ya nguvu tendaji haiwezi kutatua tatizo hili, kwa kuwa kupungua kwa kipengele cha nguvu katika mitandao yenye nguvu kubwa ya kubadili vifaa vya umeme hakuhusiani na kuanzishwa kwa kipengele tendaji, lakini ni kutokana na kutokuwa na usawa wa matumizi ya sasa. Suluhisho la shida ya tatu ya usawa ni utumiaji wa kirekebishaji cha sababu ya nguvu (passive au hai) kama sehemu ya mzunguko wa vifaa vya umeme vilivyotengenezwa.
Mahitaji ya kiwango cha IEC 1000-3-2 huweka vikwazo kwa vipengele vya harmonic vya sasa vya mzigo wa vifaa na nguvu ya 50 W au zaidi. Katika Urusi, idadi ya vipengele vya harmonic ya mzigo wa sasa ni sanifu na viwango vya GOST 13109-97, OST 45.188-2001.
Pembetatu
Pembetatu ni kiunganisho wakati mwisho wa awamu ya kwanza imeunganishwa na mwanzo wa awamu ya pili, mwisho wa awamu ya pili imeunganishwa na mwanzo wa tatu, na mwisho wa awamu ya tatu imeunganishwa na mwanzo wa awamu ya pili. ya kwanza.
Uhusiano kati ya mikondo ya mstari na awamu na voltages
Ili kuunganisha vilima katika pembetatu, na mzigo wa ulinganifu, uhusiano kati ya mikondo ya mstari na awamu na voltages ni halali:
Viwango vya kawaida vya voltage
Kuashiria
Makondakta wa awamu tofauti huwekwa alama za rangi tofauti. Waendeshaji wa neutral na wa kinga pia wana alama ya rangi tofauti. Hii ni kutoa ulinzi wa kutosha dhidi ya mshtuko wa umeme na kuwezesha urahisi wa matengenezo, ufungaji na ukarabati wa mitambo ya umeme na vifaa vya umeme. Katika nchi tofauti, kuashiria kwa waendeshaji kuna tofauti zake. Hata hivyo, nchi nyingi hufuata kanuni za jumla za kuweka alama kwenye kondakta zilizowekwa katika kiwango cha Tume ya Kimataifa ya Ufundi Electrotechnical IEC 60445:2010.
Mstari wa umeme wa awamu mbili wa awamu ya tatu |
Alternators nyingi, pamoja na mistari ya maambukizi ya nguvu, hutumia mifumo ya awamu ya tatu. Usambazaji wa sasa unafanywa kwa njia tatu (au nne) badala ya mbili. Sasa ya awamu tatu ni mfumo wa sasa wa umeme unaobadilishana ambapo maadili ya mikondo na voltages hubadilika kulingana na sheria ya sinusoidal. Mzunguko wa oscillations ya sasa ya sinusoidal nchini Urusi na Ulaya ni 50 Hz.
Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/1-15-768x530..jpg 800w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">
Mstari wa umeme wa awamu tatu
Kwa nini utumie sasa ya awamu ya tatu
Usafirishaji wa umeme kutoka kwa mitambo ya umeme hadi maeneo ya mbali unahusisha matumizi ya waya ndefu sana na nyaya ambazo zina upinzani mkubwa. Hii ina maana kwamba nishati fulani itapotea, itatolewa kama joto. Kwa kupunguza mikondo inayopitishwa kando ya mistari ya nguvu, hasara inaweza kupunguzwa sana.
Aina ya kawaida ya uzalishaji wa umeme ni kizazi cha awamu tatu. Katika tasnia, sasa mbadala ya awamu tatu hutumiwa mara nyingi kuendesha motors za umeme.
Faida za mfumo wa awamu tatu:
- Uwezekano wa kuwa na voltages ya awamu na linear katika mzunguko wa awamu ya tatu ya maadili mawili tofauti: juu - kwa watumiaji wenye nguvu, chini - kwa wengine;
- Kupunguza hasara wakati wa usafiri wa nishati, hivyo matumizi ya waya na nyaya za bei nafuu;
- Mashine za awamu tatu zina torque imara zaidi kuliko mashine za awamu moja (utendaji wa juu);
- Utendaji bora katika jenereta za awamu tatu;
- Katika baadhi ya matukio, mkondo wa moja kwa moja lazima upatikane kutoka kwa sasa mbadala. Wakati huo huo, matumizi ya sasa ya awamu ya 3 ni faida kubwa, kwani ripple ya voltage iliyorekebishwa ni ya chini sana.
Je, ni awamu ya tatu ya sasa
Mfumo wa AC wa awamu ya tatu una ishara tatu za sasa za sinusoidal, tofauti kati ya ambayo ni theluthi moja ya mzunguko au digrii 120 za umeme (mzunguko kamili ni 360 °). Wanapitia maxima yao kwa utaratibu wa kawaida unaoitwa mlolongo wa awamu. Voltage ya sinusoidal inalingana na kosine au sine ya awamu.
Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/2-11-210x140..jpg 615w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">
Awamu ya tatu ya sasa
Awamu tatu kawaida hutolewa kwa waya tatu (au nne), na voltages ya awamu na mstari katika mizunguko ya awamu tatu inawakilisha tofauti zinazowezekana kati ya jozi za kondakta. Mikondo ya awamu ni kiasi cha sasa katika kila kondakta.
Michoro ya mzunguko wa awamu tatu
Katika usanidi wa mzunguko wa nyota, kuna waya za awamu tatu. Ikiwa pointi za sifuri za mfumo wa usambazaji wa nguvu na mpokeaji zimeunganishwa, basi "nyota" ya waya nne hupatikana.
Mzunguko hufautisha kati ya voltage ya awamu hadi awamu iko kati ya waendeshaji wa awamu (pia inaitwa linear), na voltage ya awamu - kati ya waendeshaji wa awamu ya mtu binafsi na N-conductor.
Ni voltage gani ya awamu imedhamiriwa kwa uwazi zaidi kwa kujenga vekta - hizi ni vekta tatu za ulinganifu U (A), U (B) na U (C). Hapa unaweza kuona voltage ya mstari ni nini:
- U(AB) = U(A) – U(B);
- U(BC) = U(B) – U(C);
- U(CA) = U(C) – U(A).
Muhimu! Miundo ya Vector inatoa wazo la mabadiliko kati ya awamu thabiti na voltages za interphase - 30 °.
Kwa hivyo, voltage ya mstari kwa mzunguko wa nyota na mizigo ya sare inaweza kuhesabiwa kama ifuatavyo:
Uab = 2 x Ua x cos 30° = 2 x Ua x √3/2 = √3 x Ua.
Viashiria vingine vya voltage ya awamu hupatikana sawa.
Voltage ya mstari na ya awamu, ikiwa tutajumlisha idadi ya vekta ya awamu zote, ni sawa na sifuri:
- U(A) + U(B) + U(C) = 0;
- U(AB) + U(BC) + U(CA) = 0.
Ikiwa kipokeaji cha umeme kilicho na upinzani sawa katika kila awamu kimeunganishwa na nyota:
basi unaweza kuhesabu mikondo ya mstari na awamu:
- 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">
Ujenzi wa vekta katika mchoro "Y".
Kama inavyotumika kwa matukio ya jumla ya mfumo wa "nyota", idadi ya sasa ya mstari ni sawa na awamu.
Kawaida inachukuliwa kuwa chanzo cha kulisha wapokeaji wa umeme ni ulinganifu, na tu impedance huamua uendeshaji wa mzunguko.
Kwa kuwa kiashiria cha sasa cha muhtasari kinalingana na sifuri (sheria ya Kirchhoff), katika kesi ya mfumo wa waya nne, hakuna mtiririko wa sasa katika kondakta wa upande wowote. Mfumo utafanya vivyo hivyo ikiwa kuna kondakta wa upande wowote au la.
Kwa nguvu inayotumika ya mpokeaji wa awamu tatu, fomula ni halali:
P = √3 x Uф I x cos φ.
Nguvu tendaji:
Q = √3 x Uф I x dhambi φ.
"Y" kwa mzigo usio na usawa
Huu ni usanidi wa mzunguko ambapo ukubwa wa sasa wa awamu moja ni tofauti na mwingine, au mabadiliko ya awamu ya mikondo ni tofauti ikilinganishwa na voltages. Voltages za interphase zitabaki kuwa linganifu. Kutumia miundo ya vector, kuonekana kwa mabadiliko ya hatua ya sifuri kutoka katikati ya pembetatu imedhamiriwa. Matokeo yake ni asymmetry ya maadili ya voltage ya awamu na kuonekana kwa Uo:
Uo = 1/3 (U(A) + U(B) + U(C)).
Licha ya mzigo wa asymmetric, kiashiria cha sasa cha muhtasari ni sifuri.
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="(max-width: 600px) 100vw, 600px">
"Y" bila N-kondakta na mzigo asymmetric
Muhimu! Uendeshaji wa mzunguko na mzigo wa asymmetric inategemea ikiwa kuna N-conductor au la.
Mzunguko unatenda tofauti wakati N-conductor yenye impedance isiyo na maana Zo = 0. Pointi za sifuri za ugavi wa umeme na mpokeaji wa nguvu zimeunganishwa kwa galvanically na zina uwezo sawa. Voltage ya awamu ya awamu tofauti hupata maadili sawa, na thamani ya sasa niN-kondakta:
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">
Mzunguko wa waya wa nne "Y".
Wakati wa kusambaza nguvu, ni kawaida kutumia mifumo ya waya tatu kwenye viwango vya juu na vya kati vya voltage. Katika viwango vya chini vya voltage, ambapo mizigo isiyo na usawa ni vigumu kuepuka, mifumo ya waya nne hutumiwa.
Mpango wa "Δ".
Kwa kuunganisha mwisho wa kila awamu ya mpokeaji wa nguvu hadi mwanzo wa ijayo, unaweza kupata sasa ya awamu ya tatu na awamu zilizounganishwa katika mfululizo. Configuration ya mzunguko inayoitwa inaitwa "pembetatu". Katika fomu hii, inaweza tu kufanya kazi kama waya tatu.
Kwa msaada wa ujenzi wa vector, inaeleweka hata kwa dummies, awamu na voltages linear na mikondo ni mfano. Kila awamu ya mpokeaji wa umeme imeunganishwa na voltage ya mstari kati ya waendeshaji wawili. Viwango vya mstari na awamu vinafanana kwenye mpokeaji wa nguvu.
Png?.png 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/6-3-768x239..png 910w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">
Mpango "Δ" na ujenzi wa vekta
Mikondo ya awamu ya "pembetatu" ni I (A), I (B), I (C). Awamu - I(AB), IBC), I(CA).
Mikondo ya mstari hupatikana kutoka kwa ujenzi wa vekta:
- I(A) = I(AB) – I(CA);
- I(B) = I(BC) – I(AB);
- I(C) = I(CA) – I(BC).
Idadi ya sasa ya muhtasari katika mfumo wa ulinganifu inalingana na sifuri. Maadili ya RMS ya mikondo ya awamu:
I(AB) = I(BC) = I(CA) = U/Z.
Kwa kuwa mabadiliko ya awamu kati ya U na mimi ni 30 °, mstari wa sasa katika usanidi huu utakuwa sawa na:
I(A) = I(AB) – I(CA) = 2 x I(AB) x cos 30° = 2 x Iph x √3/2 = √3 x Iph.
Muhimu! Thamani ya ufanisi ya sasa ya mstari ni mara √3 thamani ya ufanisi ya sasa ya awamu.
Awamu ya tatu na awamu moja ya sasa
Mpangilio wa mzunguko wa "Y" hufanya iwezekanavyo kutumia voltages mbili tofauti wakati wa kuwasha watumiaji katika mitandao ya ndani na viwanda: 220 V na 380 V. 220 V hupatikana kwa kutumia waendeshaji wawili. Mmoja wao ni awamu, mwingine ni N-conductor. Voltage kati yao inafanana na voltage ya awamu. Ikiwa unachukua waendeshaji 2, wote wanaowakilisha awamu, basi voltage kati ya awamu inaitwa linear na ni sawa na 380 V. Awamu zote 3 hutumiwa kwa uunganisho.
Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/7-3.jpg 700w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">
Usambazaji wa voltage katika mifumo ya awamu moja na awamu ya tatu
Tofauti kuu kati ya mifumo ya awamu moja na awamu tatu:
- Sasa ya awamu moja inahusisha nguvu kwa njia ya kondakta mmoja, awamu ya tatu - kupitia tatu;
- Ili kukamilisha mzunguko wa nguvu ya awamu moja, waendeshaji 2 wanahitajika: mwingine wa neutral, kwa awamu ya tatu - 4 (pamoja na neutral);
- Nguvu kubwa zaidi hupitishwa kwa awamu tatu, kinyume na mfumo wa awamu moja;
- Mtandao wa awamu moja ni rahisi zaidi;
- Ikiwa waya ya awamu haifanyi kazi katika mtandao wa awamu moja, nguvu imepotea kabisa; katika mtandao wa awamu ya tatu, hutolewa kupitia awamu mbili zilizobaki.
Inavutia. Nikola Tesla, mgunduzi wa mikondo ya polyphase na mvumbuzi wa motor induction, alitumia sasa ya awamu mbili na tofauti ya awamu ya 90 ° Mfumo huo unafaa kwa ajili ya kujenga uwanja wa magnetic unaozunguka zaidi ya awamu moja, lakini chini ya tatu. -awamu. Mfumo wa awamu mbili wa kwanza ulienea nchini Marekani, lakini kisha kutoweka kabisa kutoka kwa matumizi.
Leo, karibu ugavi wote wa umeme unategemea sasa ya chini ya mzunguko wa awamu ya tatu kwa kutumia awamu za mtu binafsi kwa sambamba. Karibu mitambo yote ya nguvu ina jenereta zinazozalisha sasa ya awamu tatu. Transfoma inaweza kufanya kazi na awamu ya tatu au awamu moja ya sasa. Uwepo wa nguvu tendaji katika mitandao hiyo inahitaji ufungaji wa vifaa vya fidia.
Video
Mzunguko wa umeme maarufu zaidi unachukuliwa kuwa mstari wa awamu ya tatu, ambayo ina faida kubwa juu ya aina nyingine za uunganisho. Ikilinganishwa na nyaya za multiphase, mstari wa awamu ya tatu ni zaidi ya kiuchumi katika suala la matumizi ya nyenzo, na kuhusiana na mistari ya awamu moja, ina uwezo wa kupeleka voltage ya juu.
Kwa kuongeza, uunganisho huu hutumiwa kwa kuingizwa katika mzunguko wa magari ya umeme: kwa msaada wake, shamba la magnetic linaundwa kwa urahisi, ambalo linatumika kikamilifu kuanza motors umeme na jenereta. Faida nyingine ya mfumo wa awamu ya tatu ni uwezo wa kupata voltages tofauti za uendeshaji. Kulingana na njia ya kuunganisha mzigo, tofauti hufanywa kati ya voltage ya mstari na ya awamu iliyopokea kutoka kwa mstari wa usambazaji.
Ufafanuzi wa kimsingi
Kwanza kabisa, hebu tukumbuke ufafanuzi fulani.
Mfumo wa awamu tatu
Mfumo wa awamu ya tatu ni mchanganyiko wa nyaya tatu za umeme zinazozalishwa na chanzo kimoja, lakini hubadilishwa kwa awamu kuhusiana na kila mmoja.
Awamu
Katika kesi hii, kila mzunguko wa umeme wa mfumo wa polyphase huitwa awamu. Mwanzo wa awamu inachukuliwa kuwa terminal au mwisho wa kondakta kwa njia ambayo sasa umeme huingia kwenye mzunguko uliopewa. Katika kesi hii, mwisho wa awamu unaweza kuunganishwa pamoja. Katika kesi hiyo, jumla ya EMF huanza kutenda katika mzunguko wa umeme, na mfumo unaitwa kushikamana. Hii inatumika sana kwa kuwezesha motors za umeme.
Mbinu za uunganisho
Uunganisho wa awamu ya tatu hutumiwa sana kubadili windings ya motors umeme na jenereta. Katika kesi hii, chaguo mbili hutumiwa kwa kuunganisha windings na waendeshaji wa sasa wa kubeba.
- Wakati wa kuunganisha na nyota, idadi ya waya za kuunganisha imepunguzwa kutoka sita hadi nne, ambayo ina athari nzuri juu ya uimara wa viunganisho. Vipu vya ugavi vinaunganishwa na mwanzo wa vilima, na mwisho huunganishwa kwenye node inayoitwa uhakika N au neutral ya jenereta. Chaguo hili la uunganisho linakuwezesha kubadili kwenye uhusiano wa waya tatu, lakini tu ikiwa mpokeaji wa mzigo wa awamu ya tatu ni ulinganifu;
- Wakati vilima vinavuka katika pembetatu, huunda mzunguko uliofungwa ambao una upinzani mdogo. Uunganisho huu hutumiwa wakati wa kuunganisha mfumo wa ulinganifu wa EMF tatu: katika kesi hii, kwa kutokuwepo kwa mzigo, hakuna sasa inayotokea katika mzunguko.
Uunganisho wa nyota mara nyingi hutumiwa kuunganisha amplifiers na vidhibiti mbalimbali kwa mtandao wa 220-volt na kuanza kwa laini ya motors za umeme wakati inaendeshwa na 380V. Uunganisho wa delta huruhusu motors kupata nguvu kamili, kwa hivyo hutumiwa mara nyingi kwa madhumuni ya viwanda ambapo utendaji wa vifaa vya juu unahitajika.
Awamu na voltages ya mstari
Mwanzoni mwa kifungu hicho, tuligundua kuwa unganisho la awamu tatu hukuruhusu kupata voltages mbili tofauti: mstari na awamu. Hebu tuangalie kwa karibu ni nini.
- Voltage ya awamu hutokea wakati wa kushikamana na msingi wa neutral na moja ya awamu tatu za mzunguko;
- Voltage ya mstari huzalishwa wakati wa kushikamana na awamu yoyote mbili. Wataalamu wa umeme wanaiita interphase, ambayo ni karibu na njia ya kipimo.
Sasa hebu tuone ni tofauti gani kati ya fasili hizi mbili.
Katika hali ya kawaida, viashiria vya voltage ya mstari ni sawa kati ya awamu yoyote na ni mara 1.73 zaidi kuliko viashiria vya voltage ya awamu. Kuweka tu, kwa mujibu wa viwango vya ndani, voltage ya mstari ni 380 volts, na voltage ya awamu ni 220V. Vipengele vile vya mistari ya awamu tatu vimepata matumizi yao katika kutoa usambazaji wa umeme usioingiliwa kwa watumiaji wa viwanda na kaya.
Ni muhimu kuzingatia kwamba mzunguko wa waya wa awamu tatu tu una vipengele hivi, voltage iliyopimwa ambayo ni alama ya 380/220V. Kutoka kwa jina hili inakuwa wazi kwamba inawezekana kuunganisha aina mbalimbali za watumiaji kwenye mstari huu, iliyoundwa kwa sasa iliyopimwa ya 380V na 220 volts.
Kumbuka! Ni muhimu kujua kwamba wakati voltage ya mstari inapungua (matone), voltage ya awamu pia inabadilika. Kwa kuongezea, kiashiria cha voltage ya awamu huhesabiwa kwa urahisi ikiwa maadili ya mstari yanajulikana. Ili kufanya hivyo, unahitaji kutoa mzizi wa mraba wa tatu kutoka kwa viashiria vya mstari. Data iliyopatikana itakuwa sawa na voltage ya awamu.
Shukrani kwa vipengele vilivyoelezwa hapo juu na aina mbalimbali za viunganisho vinavyowezekana, ni mzunguko wa waya wa nne wa awamu ya tatu ambao umeenea. Upeo wa matumizi ya mpango huo wa usambazaji wa umeme ni wa ulimwengu wote. Kwa hiyo, hutumiwa kuimarisha vituo vikubwa na watumiaji wenye nguvu, majengo ya makazi, ofisi na utawala na miundo mingine.
Katika kesi hii, si lazima kabisa kuunganisha aina zote mbili za watumiaji kwenye 380V na 220V. Kwa mfano, katika majengo ya makazi, mara nyingi tu vifaa vya nyumbani vilivyokadiriwa kwa volts 220 hutumiwa. Katika kesi hiyo, ni muhimu kuhakikisha mzigo sare kwenye awamu zote tatu kwa kusambaza kwa usahihi nguvu ya uunganisho kwa kila mstari wa mtu binafsi. Katika majengo ya ghorofa, hii inahakikishwa na utaratibu uliopigwa wa kuunganisha vyumba kwa waendeshaji wa awamu. Katika nyumba ya kibinafsi (ikiwa kuna pembejeo ya 380V), itabidi usambaze mzigo kwenye mistari iliyojitolea mwenyewe.
Sasa unajua ni aina gani za voltages zinaweza kupatikana kutoka kwa mzunguko wa awamu ya tatu, ni njia gani za kuunganisha kwenye cable ya msingi nne hutumiwa kwa hili. Ujuzi huu utakuwa muhimu kwa umeme na watumiaji wa kawaida.
Mara nyingi unaweza kusikia mitandao ya umeme inayoitwa awamu ya tatu, awamu mbili, au chini ya awamu moja, lakini wakati mwingine dhana hizi hazimaanishi kitu kimoja. Ili tusichanganyikiwe, hebu tujue mitandao hii inatofautiana vipi na ina maana gani inapozungumza, kwa mfano, tofauti kati ya awamu ya tatu na awamu moja ya sasa.
| Mitandao ya awamu moja | Mitandao ya awamu mbili | Mitandao ya awamu tatu |
| Kifungu cha sasa kinawezekana katika mzunguko uliofungwa. Kwa hiyo, sasa lazima kwanza kutolewa kwa mzigo na kisha kurudi nyuma. Kwa kubadilisha sasa, waya inayosambaza sasa ni awamu. Uteuzi wake wa mzunguko ni L1 (A). Ya pili inaitwa zero. Uteuzi - N. Hii ina maana kwamba kusambaza sasa ya awamu moja unahitaji kutumia waya mbili. Wanaitwa awamu na sifuri, kwa mtiririko huo. Kati ya waya hizi voltage ni 220 V. |
Kuna maambukizi ya mikondo miwili inayobadilishana. Voltage ya mikondo hii ni awamu iliyobadilishwa na digrii 90. Wanasambaza mikondo kupitia waya mbili: awamu mbili na mbili zisizo na upande. Ni ghali. Kwa hiyo, sasa haijazalishwa kwenye mitambo ya nguvu na haisambazwi kupitia njia za umeme. |
Mikondo mitatu mbadala hupitishwa. Katika awamu, voltages zao hubadilika kwa digrii 120. Inaweza kuonekana kuwa waya sita zilipaswa kutumika kusambaza sasa, lakini kwa kutumia uunganisho wa "nyota" wa vyanzo, tatu hutumiwa (aina ya mzunguko ni sawa na barua ya Kilatini Y). Waya tatu ni awamu, moja ni neutral. Kiuchumi. Sasa inapitishwa kwa urahisi kwa umbali mrefu. Jozi yoyote ya waya za awamu ina voltage ya 380 V. Jozi ya waya ya awamu na upande wowote - voltage 220 V. |
Kwa hivyo, usambazaji wa umeme kwa nyumba zetu na vyumba vinaweza kuwa awamu moja au awamu tatu.
Ugavi wa umeme wa awamu moja
Sasa ya awamu moja imeunganishwa kwa njia mbili: 2-waya na 3-waya.
- Ya kwanza (waya-mbili) hutumia waya mbili. Moja hubeba awamu ya sasa, nyingine ni lengo la waya wa neutral. Kwa njia sawa, ugavi wa umeme hutolewa kwa karibu nyumba zote za zamani zilizojengwa katika USSR ya zamani.
- Kwa pili, waya mwingine huongezwa. Inaitwa kutuliza (PE). Kusudi lake ni kuokoa maisha ya binadamu na vifaa kutokana na kuharibika.
Ugavi wa umeme wa awamu tatu
Kusambaza nguvu za awamu tatu katika nyumba yote hufanyika kwa njia mbili: 4-waya na 5-waya.
- Uunganisho wa waya nne unafanywa kwa awamu tatu na waya moja ya neutral. Baada ya jopo la umeme, waya mbili hutumiwa kuimarisha soketi na swichi - moja ya awamu na sifuri. Voltage kati ya waya hizi ni 220V.
- Uunganisho wa waya tano - waya wa kutuliza kinga (PE) huongezwa.
Katika mtandao wa awamu ya tatu, awamu zinapaswa kupakiwa sawasawa iwezekanavyo. Vinginevyo, usawa wa awamu utatokea. Matokeo ya jambo hili ni mbaya sana na haitabiriki kwa maisha ya binadamu na teknolojia.
Ni aina gani ya wiring umeme ndani ya nyumba inategemea kile vifaa vya umeme vinaweza kuingizwa ndani yake.
Kwa mfano, kutuliza, na kwa hivyo soketi zilizo na mawasiliano ya kutuliza, zinahitajika wakati zifuatazo zimeunganishwa kwenye mtandao:
- vifaa vya nguvu ya juu - jokofu, oveni, hita,
- vifaa vya nyumbani vya elektroniki - kompyuta, televisheni (ni muhimu kuondoa umeme tuli),
- vifaa vinavyohusiana na maji - jacuzzi, cabins za kuoga (maji ni kondakta wa sasa).
Na kwa nguvu motors (inayohusika kwa nyumba ya kibinafsi), sasa ya awamu ya tatu inahitajika.
Je, ni gharama gani kuunganisha umeme wa awamu moja na awamu tatu?
Gharama za matumizi na ufungaji wa vifaa pia hupangwa kulingana na uunganisho uliopendekezwa zaidi. Na ikiwa ni ngumu kutabiri gharama ya soketi, swichi, taa (yote inategemea mawazo yako na ya mbuni), basi. bei za kazi ya ufungaji ni takriban sawa. Kwa wastani, hii ni:
- mkusanyiko wa jopo la umeme ambalo wavunjaji wa mzunguko (vikundi 12) na mita huwekwa gharama kutoka $80
- ufungaji wa swichi na soketi $ 2-6
- usakinishaji wa vimulimuli $1.5-5 kwa kila kitengo.
Binafsi, pia nilifikiria juu ya paneli za jua - nilifanya utafiti mdogo kwenye http://220volt.com.ua, sasa ninajaribu kupanga mawazo yangu juu ya jinsi na nini cha kufanya na unganisho lao ...
Awamu na mstari wa voltage, nyota na uhusiano wa delta. Mara nyingi unaweza kusikia maneno haya katika mazungumzo ya wataalamu wa umeme. Lakini hata kila fundi umeme anajua maana yake halisi. Kwa hivyo maneno haya yanamaanisha nini? Hebu jaribu kufikiri.
Mwanzoni mwa maendeleo ya uhandisi wa umeme, nishati ya jenereta za umeme na betri zilipitishwa kwa watumiaji kupitia mitandao ya DC. Huko Merika, mwombezi mkuu wa wazo hili alikuwa mvumbuzi maarufu Thomas Edison, na kampuni kubwa zaidi za nishati wakati huo, zikiwasilisha kwa mamlaka ya "jitu la uhandisi," bila shaka ziliitekeleza.
Walakini, swali lilipoibuka juu ya kuunda mtandao mkubwa wa umeme wa watumiaji unaoendeshwa na jenereta iliyoko kwa umbali mkubwa, ambayo ilihitaji uundaji wa laini ya kwanza ya usambazaji wa umeme, mradi wa mhamiaji wa Kiserbia asiyejulikana Nikola Tesla alishinda.
Alibadilisha sana wazo la mfumo wa usambazaji wa umeme, kwa kutumia badala ya mara kwa mara, jenereta na njia mbadala za umeme za sasa. ambayo ilifanya iwezekanavyo kupunguza kwa kiasi kikubwa upotevu wa nishati, matumizi ya nyenzo na kuongeza ufanisi wa nishati.
Mfumo huu ulitumia jenereta ya sasa ya awamu ya tatu iliyoundwa na Tesla, na maambukizi ya nishati yalifanywa kwa kutumia transfoma ya voltage zuliwa na mwanasayansi wa Kirusi P. N. Yablochkov.
Mhandisi mwingine wa Kirusi M. O. Dolivo-Dobrovolsky, mwaka mmoja baadaye, sio tu aliunda mfumo sawa wa usambazaji wa umeme nchini Urusi, lakini pia aliiboresha kwa kiasi kikubwa.
Tesla alitumia waya sita kuzalisha na kusambaza nishati; Dobrovolsky alipendekeza kupunguza nambari hii hadi nne kwa kurekebisha muunganisho wa jenereta.
Wakati wa kujaribu uundaji wa jenereta, wakati huo huo aligundua gari la umeme la asynchronous na rotor ya ngome ya squirrel, ambayo bado inatumika sana katika tasnia.
Dhana ya awamu ipo tu katika mzunguko wa sasa wa sinusoidal mbadala. Kwa hisabati, mkondo kama huo unaweza kuwakilishwa na kuelezewa na hesabu za vekta inayozunguka, iliyowekwa mwisho mmoja kwenye asili ya kuratibu. Mabadiliko katika voltage ya mzunguko kwa muda itakuwa makadirio ya vector hii kwenye mhimili wa kuratibu.
Thamani ya wingi huu inategemea angle ambayo vector iko kwenye mhimili wa kuratibu. Kwa kusema kabisa, pembe ya vector ni awamu.
Thamani ya voltage inapimwa kulingana na uwezo wa dunia, ambayo daima ni sifuri. Kwa hiyo, waya ambayo voltage ya sasa inayobadilika iko inaitwa awamu, na nyingine, iliyopangwa, inaitwa sifuri.
Pembe ya awamu ya vector moja sio umuhimu mkubwa wa vitendo - katika mitandao ya umeme hufanya mzunguko kamili wa 360 ° katika 1/50 sec. Muhimu zaidi ni pembe ya jamaa kati ya vekta mbili.
Katika nyaya na kinachojulikana vipengele tendaji: coils, capacitors, ni sumu kati ya vectors ya voltage na maadili ya sasa. Pembe hii inaitwa mabadiliko ya awamu.
Ikiwa ukubwa wa mizigo tendaji haibadilika kwa muda, basi mabadiliko ya awamu kati ya sasa na voltage itakuwa mara kwa mara. Na kwa msaada wake unaweza kuchambua na kuhesabu nyaya za umeme.
Katika karne ya 19, wakati hapakuwa na nadharia ya kisayansi ya umeme bado, na maendeleo yote ya vifaa vipya yalifanywa kwa majaribio, wajaribu waligundua kuwa coil ya waya inayozunguka kwenye uwanja wa sumaku wa mara kwa mara iliunda voltage ya umeme kwenye ncha zake.
Kisha ikawa kwamba inabadilika kulingana na sheria ya sinusoidal. Ikiwa upepo wa coil ya zamu nyingi, voltage itaongezeka kwa uwiano. Hivi ndivyo jenereta za kwanza za umeme zilionekana, ambazo zinaweza kuwapa watumiaji nishati ya umeme.
Tesla, katika jenereta iliyotengenezwa kwa kituo kikubwa zaidi cha umeme cha Niagara huko Merika, haikuweka coil moja, lakini tatu, ili kutumia uwanja wa sumaku kwa ufanisi zaidi.
Wakati wa mapinduzi moja ya rotor, uwanja wa magnetic wa stator ulivuka na coils tatu mara moja, kutokana na ambayo pato la jenereta liliongezeka kwa mizizi ya mara tatu na iliwezekana kuwasha watumiaji watatu tofauti kutoka kwake wakati huo huo.
Wakati wa kujaribu jenereta kama hizo, wahandisi wa kwanza wa umeme waliona kuwa voltages kwenye vilima hazibadilika wakati huo huo. Wakati, kwa mfano, katika moja yao hufikia kiwango cha juu cha chanya, katika nyingine mbili itakuwa sawa na nusu ya kiwango cha chini hasi na kadhalika mara kwa mara kwa kila vilima, na kwa maelezo ya hisabati ya mfumo kama huo mfumo wa tatu. vekta zinazozunguka zenye pembe ya jamaa kati yao ya 120° tayari zilihitajika.
Baadaye ikawa kwamba ikiwa mizigo katika mizunguko ya vilima ilikuwa tofauti sana kutoka kwa kila mmoja, hii ilizidisha sana uendeshaji wa jenereta yenyewe. Ilibadilika kuwa katika mitandao mikubwa ya matawi ni faida zaidi si kuvuta mistari mitatu ya nguvu tofauti kwa watumiaji, lakini kuunganisha mstari mmoja wa awamu tatu kwao na, mwisho wake, kuhakikisha usambazaji sawa wa mizigo katika kila awamu.
Huu ndio mpango ambao Dolivo-Dobrovolsky alipendekeza, wakati terminal moja kutoka kwa kila vilima vitatu vya jenereta imeunganishwa pamoja na kuwekwa msingi, kwa sababu ambayo uwezo wao unakuwa sawa na sawa na sifuri, na voltages za umeme huondolewa kutoka. vituo vingine vitatu vya vilima.
Mpango huu unaitwa "muunganisho wa nyota". Bado ni mpango mkuu wa kuandaa mitandao ya umeme ya awamu ya tatu.
Wacha tujue voltage ya awamu ni nini
Ili kuunda mitandao hiyo, ni muhimu kuendesha mstari wa maambukizi ya nguvu kutoka kwa jenereta kwa watumiaji, yenye waya wa awamu tatu na waya moja ya neutral. Bila shaka, katika mitandao halisi, ili kupunguza hasara katika waya, transfoma ya hatua ya juu na ya chini pia yanaunganishwa kwenye ncha zote mbili za mistari, lakini hii haibadilishi picha halisi ya uendeshaji wa mtandao.
Waya wa neutral inahitajika kurekebisha uwezo wa terminal ya kawaida ya jenereta na kuipeleka kwa walaji, kwa sababu ni kuhusiana na hilo kwamba voltage huundwa katika waya kila awamu.
Kwa hivyo, voltage ya awamu huzalishwa na kupimwa kuhusiana na hatua ya kawaida ya uunganisho wa windings - waya wa neutral. Katika mtandao wa awamu ya tatu yenye usawa, kiwango cha chini cha sasa kinapita kupitia waya wa neutral.
Katika pato la mstari wa umeme wa awamu ya tatu kuna waya za awamu tatu: L1, L2, L3 na moja ya neutral - N. Kulingana na viwango vya Ulaya vilivyopo, lazima ziwe na kanuni za rangi:
- L1 - kahawia;
- L2 - nyeusi;
- L3 - kijivu;
- N - bluu;
- Njano-kijani kwa kutuliza kinga.
Laini kama hizo hutolewa kwa watumiaji wakubwa wakubwa: biashara, vitongoji vya mijini, nk. Lakini watumiaji wa mwisho wa nguvu ya chini, kama sheria, hawahitaji vyanzo vitatu vya voltage, kwa hivyo wameunganishwa kwenye mitandao ya awamu moja, ambapo kuna awamu moja tu. na waya moja ya upande wowote.
Usambazaji sawa wa mizigo katika kila moja ya mistari mitatu ya awamu moja huhakikisha usawa wa awamu katika mfumo wa usambazaji wa nguvu wa awamu tatu.
Hivyo, kuandaa mitandao ya awamu moja, voltage ya moja ya waya ya awamu kuhusiana na sifuri hutumiwa. Voltage hii inaitwa awamu ya voltage.
Kwa mujibu wa kiwango kilichopitishwa katika nchi nyingi kwa watumiaji wa mwisho, inapaswa kuwa 220 V. Karibu vifaa vyote vya umeme vya kaya vinahesabiwa na kutengenezwa kwa ajili yake. Huko USA na nchi zingine za Amerika Kusini, voltage ya kawaida ya mitandao ya awamu moja ni 127 V, na katika sehemu zingine 110 V.
Voltage ya mstari ni nini
Faida ya mtandao wa awamu moja ni kwamba moja ya waya ina uwezo wa karibu na uwezo wa Dunia.
Hii, kwanza, husaidia kuhakikisha usalama wa umeme wa vifaa wakati waya moja tu ya awamu ina hatari ya mshtuko wa umeme.
Pili, mpango kama huo ni rahisi kwa mitandao ya waya, kuhesabu na kuelewa uendeshaji wao, na kuchukua vipimo. Kwa hivyo, kupata waya wa awamu hauitaji vyombo maalum vya kupimia; inatosha kuwa na bisibisi ya kiashiria.
Lakini kutoka kwa mitandao ya awamu ya tatu unaweza kupata voltage moja zaidi ikiwa unganisha mzigo kati ya waya mbili za awamu. Itakuwa ya juu kwa thamani kuliko voltage ya awamu, kwa sababu itakuwa makadirio kwenye mhimili wa kuratibu wa si vector moja, lakini mbili, iko kwenye pembe ya 120 ° kwa kila mmoja.
"Makeweight" hii itatoa ongezeko la takriban 73%, au √3-1. Kulingana na kiwango kilichopo, voltage ya mstari katika mtandao wa awamu tatu inapaswa kuwa sawa na 380 V.
Ni tofauti gani kuu kati ya voltages hizi
Ikiwa mzigo unaofaa umeunganishwa kwenye mtandao huo, kwa mfano, motor ya awamu ya tatu ya umeme, itazalisha nguvu za mitambo kwa kiasi kikubwa zaidi kuliko motor ya awamu moja ya ukubwa sawa na uzito. Lakini unaweza kuunganisha mzigo wa awamu tatu kwa njia mbili. Moja, kama ilivyotajwa tayari, ni "nyota".
Ikiwa vituo vya awali vya vilima vyote vitatu vya jenereta au kibadilishaji laini havijaunganishwa pamoja, lakini kila moja imeunganishwa kwenye terminal ya mwisho ya inayofuata, na kuunda mnyororo wa serial kutoka kwa vilima, unganisho kama hilo huitwa "pembetatu". ”.
Upekee wake ni kutokuwepo kwa waya wa neutral, na kuunganisha kwenye mitandao hiyo unahitaji vifaa vinavyofaa vya awamu ya tatu, mizigo ambayo pia imeunganishwa na "pembetatu".
Kwa uunganisho huo, voltages tu za mstari wa 380 V hutenda kwenye mzigo. Mfano mmoja: motor ya umeme iliyounganishwa na mtandao wa awamu ya tatu katika usanidi wa nyota, na sasa katika windings ya 3.3 A, itaendeleza nguvu ya 2190. W.
Injini hiyo hiyo, iliyowashwa kwenye delta, itakuwa na nguvu mara tatu zaidi - 5570 W kwa sababu ya kuongezeka kwa sasa hadi 10 A.
Inabadilika kuwa, kuwa na mtandao wa awamu tatu na motor sawa ya umeme, tunaweza kupata faida kubwa zaidi kwa nguvu kuliko kutumia zile za awamu moja, na kwa kubadilisha tu mchoro wa unganisho, tutaongeza nguvu ya pato la gari. mara tatu zaidi. Kweli, vilima vyake lazima pia vimeundwa kwa kuongezeka kwa sasa.
Kwa hivyo, tofauti kuu kati ya aina mbili za voltages katika mitandao ya AC, kama tulivyogundua, ni ukubwa wa voltage ya mstari, ambayo ni mara 3 zaidi kuliko voltage ya awamu. Ukubwa wa voltage ya awamu inachukuliwa kuwa thamani kamili ya tofauti inayowezekana kati ya waya ya awamu na Dunia. Voltage ya mstari ni thamani ya jamaa ya tofauti inayoweza kutokea kati ya waya mbili za awamu.
Naam, mwishoni mwa makala kuna video mbili kuhusu uhusiano na nyota na pembetatu, kwa wale ambao wanataka kuelewa kwa undani zaidi.
