Třífázový napájecí systém

Jednou z možností vícefázového napájecího systému je třífázový střídavý systém. Provozuje tři harmonické EMF o stejné frekvenci vytvořené jedním společným zdrojem napětí. Data EMF jsou posunuta vůči sobě navzájem v čase (ve fázi) o stejný fázový úhel rovný 120 stupňům nebo 2 * pi / 3 radiánům.

Prvním vynálezcem šestivodičového třífázového systému byl Nikola TeslaK jeho vývoji však významně přispěl ruský fyzik a vynálezce Michail Osipovič Dolivo-Dobrovolsky, který navrhl použít pouze tři nebo čtyři dráty, což přineslo významné výhody, a bylo to jasně prokázáno v experimentech s indukčními motory.

V trojfázovém střídavém systému je každý sinusový EMF ve své vlastní fázi, účastní se nepřetržitého periodického procesu elektrifikace sítě, proto se data EMF někdy označují jednoduše jako „fáze“, stejně jako vodiče přenášející data EMF: první fáze, druhá fáze, třetí fáze. Fáze jsou vůči sobě posunuty o 120 stupňů a odpovídající vodiče jsou obvykle označeny latinskými písmeny L1, L2, L3 nebo A, B, C.

Takový systém je velmi ekonomický, pokud jde o přenos elektrické energie drátem na velké vzdálenosti. Třífázové transformátory jsou méně materiálově náročné.

Výkonové kabely vyžadují méně vodivý kov (obvykle se používá měď), protože proudy ve fázových vodičích mají ve srovnání s jednofázovými vodiči nižší efektivní hodnoty ve srovnání s jednofázovými obvody podobného přenášeného výkonu.

Třífázový systém je velmi vyrovnaný a vyvíjí rovnoměrné mechanické zatížení na zařízení na výrobu energie (generátor elektrárny), čímž se prodlužuje jeho životnost.

S pomocí třífázových proudů procházejících vinutími elektrických spotřebičů - různých instalací a motorů, je snadné získat rotující vířivé magnetické pole nezbytné pro provoz motorů a jiných elektrických spotřebičů.

Synchronní a asynchronní třífázové střídavé motory mají jednoduché zařízení a jsou mnohem ekonomičtější než jednofázové a dvoufázové a ještě více - klasické stejnosměrné motory.

S třífázovou sítí v jedné instalaci můžete získat dvě provozní napětí najednou - lineární a fázovou, což vám umožní mít dvě úrovně výkonu v závislosti na schématu zapojení vinutí - „trojúhelník“ (anglická verze je „delta“) nebo „hvězda“.

Pokud jde o napájení zdrojů osvětlení, připojením tří skupin lamp - každá do různých fází sítě - můžete výrazně omezit blikání a zbavit se škodlivého stroboskopického účinku.

Tyto výhody jen určují široké použití třífázového napájecího systému v dnešním velkém globálním energetickém průmyslu.

Hvězda

Spojení podle schématu „hvězd“ zahrnuje připojení konců fázových vinutí generátoru k jednomu společnému „neutrálnímu“ bodu (neutrální - N), jakož i konců fázových výstupů spotřebitele.

Dráty spojující fáze spotřebitele s odpovídajícími fázemi generátoru se nazývají lineární dráty ve třífázové síti. A vodič, který spojuje neutrály generátoru a spotřebitele mezi sebou, je neutrální vodič (označený „N“).

V přítomnosti neutrální sítě se ukáže, že třífázová síť je čtyřvodičová, a pokud není nulová, pak třívodičová. Za podmínek, kdy odpory ve třech fázích spotřebitele jsou si navzájem rovny, to znamená za předpokladu, že Za = Zb = Zc, bude zatížení symetrické. Toto je ideální režim provozu pro třífázovou síť.

Pokud existuje nulové napětí, nazývá se fázové napětí napětí mezi jakýmkoli fázovým a neutrálním drátem. A napětí mezi jakýmikoli dvěma fázovými vodiči se nazývá lineární napětí.

Pokud má síť hvězdné připojení, pak pod symetrické zatížení vztah mezi fázovými a lineárními proudy a napětí lze popsat pomocí následujících vztahů:

Je vidět, že lineární napětí se posunuje vzhledem k odpovídajícím fázovým napětím o úhel 30 stupňů (pí / 6 radiánů):

Síla při spojení "hvězdy" v symetrické zátěži, s přihlédnutím ke známým fázovým napětím, může být určena vzorcem:

K významu neutrální a fázové nerovnováhy

Přestože při absolutně symetrické zátěži je možné napájení spotřebičů prostřednictvím tří vodičů s lineárním napětím i v nepřítomnosti neutrálního proudu, i když zátěž na fázích není striktně symetrická, je vždy nutná nulová hodnota.

Pokud při asymetrickém zatížení dojde k přerušení neutrálního drátu nebo se jeho odpor z nějakého důvodu zvýší, dojde k „fázové nerovnováze“ a pak zatížení tří fází může být pod různým napětím - od nuly po lineární - v závislosti na rozdělení odporů zátěže fází v době neutrálního přerušení.

Zatížení jsou však navržena přesně pro fázová napětí, což znamená, že něco může selhat. Fázová nerovnováha je zvláště nebezpečná pro domácí spotřebiče a elektroniku, protože z tohoto důvodu může dojít k spálení nejen některých zařízení, ale také k požáru.

Problém harmonických násobek třetího

Nejčastěji jsou dnes domácí a další spotřebiče vybaveny spínacími zdroji napájení a bez vestavěného obvodu pro korekci účiníku. To znamená, že momenty spotřeby jsou omezeny špičkami tenkých pulzních proudů v blízkosti horní části sinusoidu sítě, když je výstupní filtrový kondenzátor instalovaný po usměrňovači rychle a rychle dobíjen.

Když je k síti připojeno mnoho takových spotřebitelů, dojde k vysokému proudu třetí harmonické hlavní frekvence napájecího napětí. Tyto harmonické proudy (násobky třetího) jsou sečteny v neutrálním vodiči a jsou schopny jej přetížit, přestože spotřeba energie v každé fázi nepřekračuje přípustný.

Tento problém je zvláště důležitý v administrativních budovách, kde je v malém prostoru umístěno mnoho různých kancelářských zařízení. Pokud by všechny vestavěné spínací zdroje měly obvody pro korekci účiníku, vyřešilo by to problém.

Trojúhelník

Spojení podle schématu „trojúhelníku“ předpokládá ze strany generátoru spojení konce prvního fázového vodiče se začátkem druhého fázového vodiče, konec druhého fázového vodiče se začátkem třetího fázového vodiče, konec třetího fázového vodiče se začátkem prvního fázového vodiče - ukazuje se na uzavřený obrázek - trojúhelník.

Lineární a fázová napětí a proudy se symetrickým zatížením, s ohledem na spojení „trojúhelník“, jsou korelovány takto:

Výkon v třífázovém obvodu, když je připojen trojúhelníkem, je za podmínek symetrického zatížení stanoven takto:

Níže uvedená tabulka ukazuje standardy fázového a síťového napětí pro různé země:

Vodiče různých fází třífázové sítě, jakož i neutrální a ochranné vodiče, jsou tradičně označeny svými vlastními barvami.

To se provádí za účelem zabránění úrazu elektrickým proudem a zajištění pohodlí údržby sítě, usnadnění jejich instalace a opravy a standardizace fázování zařízení: sled fází je někdy velmi důležitý, například pro určení směru otáčení indukčního motoru, provozního režimu řízeného třífázového usměrňovače atd. V různých zemích je barevné označení odlišné, v některých je to stejné.

Viz: Barevné kódování drátu