Système d'alimentation triphasé

L'une des options pour un système d'alimentation polyphasé est un système CA triphasé. Il possède trois champs électromagnétiques harmoniques de la même fréquence, créés par une source de tension commune. Les données EMF sont décalées les unes par rapport aux autres dans le temps (en phase) du même angle de phase égal à 120 degrés ou 2 * pi / 3 radians.

Le premier inventeur d'un système triphasé à six fils a été Nikola TeslaCependant, une contribution importante à son développement a été apportée par le physicien et inventeur russe Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky, qui a proposé d'utiliser seulement trois ou quatre fils, ce qui a donné des avantages significatifs, et cela a été clairement démontré dans des expériences avec des moteurs à induction.

Dans un système à courant alternatif triphasé, chaque champ électromagnétique sinusoïdal est dans sa propre phase, participant à un processus d'électrification périodique continu du réseau.Par conséquent, les données CEM sont parfois simplement appelées «phases», tout comme les conducteurs transmettant les données CEM: première phase, deuxième phase, troisième phase. Les phases sont décalées les unes par rapport aux autres de 120 degrés, et les conducteurs correspondants sont généralement désignés par les lettres latines L1, L2, L3 ou A, B, C.

Un tel système est très économique lorsqu'il s'agit de transmettre de l'énergie électrique par fil sur de longues distances. Les transformateurs triphasés sont moins gourmands en matériaux.

Les câbles d'alimentation nécessitent moins de métal conducteur (le cuivre est généralement utilisé), car les courants dans les conducteurs de phase, par rapport aux conducteurs monophasés, ont des valeurs efficaces inférieures par rapport aux circuits monophasés de puissance transmise similaire.

Le système triphasé est très équilibré et exerce une charge mécanique uniforme sur l'installation de production d'électricité (générateur de la centrale), prolongeant ainsi sa durée de vie.

Avec l'aide de courants triphasés traversant les enroulements des consommateurs électriques - diverses installations et moteurs, il est facile d'obtenir un champ magnétique tourbillonnant nécessaire au fonctionnement des moteurs et autres appareils électriques.

Les moteurs CA triphasés synchrones et asynchrones ont un appareil simple et sont beaucoup plus économiques que les moteurs CC classiques monophasés et biphasés, et plus encore.

Avec un réseau triphasé dans une installation, vous pouvez obtenir deux tensions de fonctionnement à la fois - linéaire et phase, ce qui vous permet d'avoir deux niveaux de puissance en fonction du schéma de connexion des enroulements - un "triangle" (la version anglaise est "delta") ou "star".

En ce qui concerne l'alimentation des systèmes d'éclairage, en connectant trois groupes de lampes - chacune à différentes phases du réseau - vous pouvez réduire considérablement le scintillement et vous débarrasser de l'effet stroboscopique nocif.

Ces avantages déterminent simplement l'utilisation généralisée d'un système d'alimentation triphasée dans la grande industrie mondiale de l'énergie électrique d'aujourd'hui.

Etoile

La connexion selon le schéma "étoile" implique la connexion des extrémités des enroulements de phase du générateur à un point "neutre" commun (neutre - N), ainsi que les extrémités des sorties de phase du consommateur.

Les fils reliant les phases du consommateur aux phases correspondantes du générateur sont appelés fils linéaires dans un réseau triphasé. Et le fil reliant les neutres du générateur et du consommateur entre eux est un fil neutre (marqué «N»).

En présence de neutre, un réseau triphasé se révèle être à quatre fils, et s'il n'y a pas de neutre - à trois fils. Dans des conditions où les résistances dans les trois phases du consommateur sont égales entre elles, c'est-à-dire à condition que Za = Zb = Zc, la charge soit symétrique. Il s'agit d'un mode de fonctionnement idéal pour un réseau triphasé.

S'il y a un neutre, la tension de phase est appelée tension entre n'importe quel fil de phase et un fil neutre. Et les tensions entre deux fils de phase quelconques sont appelées tensions linéaires.

Si le réseau a une connexion en étoile, alors sous charge symétrique la relation entre la phase et les courants et tensions linéaires peut être décrite par les relations suivantes:

On peut voir que les tensions linéaires sont décalées par rapport aux tensions de phase correspondantes d'un angle de 30 degrés (pi / 6 radian):

La puissance à la connexion de "l'étoile" dans une charge symétrique, en tenant compte des tensions de phase connues, peut être déterminée par la formule:

Sur l'importance du déséquilibre neutre et de phase

Bien qu'avec une charge absolument symétrique, l'alimentation des consommateurs soit possible via trois fils avec des tensions linéaires même en l'absence de neutre, néanmoins, si les charges sur les phases ne sont pas strictement symétriques, le neutre est toujours requis.

Si, avec une charge asymétrique, le fil neutre se rompt ou que sa résistance augmente pour une raison quelconque, un «déséquilibre de phase» se produit, puis les charges sur les trois phases peuvent être sous des tensions différentes - de zéro à linéaire - en fonction de la distribution des résistances de charge phases au moment de la pause neutre.

Mais les charges sont nominalement conçues strictement pour les tensions de phase, ce qui signifie que quelque chose peut échouer. Le déséquilibre de phase est particulièrement dangereux pour les appareils électroménagers et l'électronique, car à cause de cela, non seulement certains appareils peuvent brûler, mais également un incendie peut se produire.

Problème des harmoniques multiples du troisième

Le plus souvent, les appareils électroménagers et autres sont équipés aujourd'hui d'alimentations à découpage et sans circuit de correction du facteur de puissance intégré. Cela signifie que les moments de consommation sont limités par de minuscules pics de courant pulsé près du sommet de la sinusoïde du réseau, lorsque le condensateur de filtre de sortie installé après le redresseur est rapidement et rapidement rechargé.

Lorsque de nombreux consommateurs de ce type sont connectés au réseau, un courant élevé de la troisième harmonique de la fréquence principale de la tension d'alimentation se produit. Ces courants harmoniques (multiples du troisième) sont additionnés dans le conducteur neutre et sont capables de le surcharger, malgré le fait que la consommation électrique à chaque phase ne dépasse pas celle admissible.

Le problème est particulièrement pertinent dans les immeubles de bureaux, où de nombreux équipements de bureau différents sont situés dans un petit espace. Si toutes les alimentations à découpage intégrées avaient des circuits de correction du facteur de puissance, cela résoudrait le problème.

Triangle

La connexion selon le schéma "triangle" suppose du côté générateur la connexion de l'extrémité du premier conducteur de phase avec le début du deuxième conducteur de phase, la fin du deuxième conducteur de phase avec le début du troisième conducteur de phase, la fin du troisième conducteur de phase avec le début du premier conducteur de phase - il s'avère une figure fermée - un triangle.

Les tensions et courants linéaires et de phase avec une charge symétrique, par rapport au "triangle" de connexion, sont corrélés comme suit:

La puissance dans un circuit triphasé lorsqu'il est connecté par un triangle, dans des conditions de charge symétrique, est déterminée comme suit:

Le tableau ci-dessous montre les normes de tension de phase et de ligne pour différents pays:

Les conducteurs des différentes phases d'un réseau triphasé, ainsi que les conducteurs neutres et de protection, sont traditionnellement marqués de leurs propres couleurs.

Cela est fait afin d'éviter les chocs électriques et d'assurer la commodité de la maintenance du réseau, de faciliter leur installation et leur réparation, ainsi que de normaliser le phasage des équipements: la séquence de phases est parfois très importante, par exemple, pour spécifier le sens de rotation d'un moteur à induction, le mode de fonctionnement d'un redresseur triphasé contrôlé etc. Dans différents pays, le marquage de couleur est différent, dans certains, il est le même.

Voir: Codage couleur des fils