Трифазна система за захранване

Една от опциите за многофазна система за захранване е трифазна променлива система. Той има три хармонични ЕРС с една и съща честота, създадени от един общ източник на напрежение. Данните за ЕМП се изместват относително една към друга във времето (във фаза) с един и същ фазов ъгъл, равен на 120 градуса или 2 * pi / 3 радиана.

Първият изобретател на шестпроводна трифазна система беше Никола ТеслаЗначителен принос за неговото развитие обаче направи руският физик и изобретател Михаил Осипович Доливо-Доброволски, който предложи да се използват само три или четири проводника, което даде значителни предимства и беше ясно демонстрирано в експерименти с индукционни двигатели.

В трифазна променлива система всеки синусоидален ЕРС е в своя фаза, участва в непрекъснат периодичен процес на електрификация на мрежата, следователно данните на ЕМП понякога се наричат ​​просто „фази“, както са проводниците, предаващи данни за ЕМП: първа фаза, втора фаза, трета фаза. Фазите са изместени една спрямо друга на 120 градуса, а съответните проводници обикновено са обозначени с латинските букви L1, L2, L3 или A, B, C.

Такава система е много икономична, когато става дума за предаване на електрическа енергия по тел на дълги разстояния. Трифазните трансформатори са по-малко материални.

Захранващите кабели изискват по-малко проводим метал (обикновено се използва мед), тъй като токовете във фазовите проводници, в сравнение с еднофазните проводници, имат по-ниски ефективни стойности в сравнение с еднофазни вериги с подобна предавана мощност.

Трифазната система е много балансирана и упражнява равномерно механично натоварване на електрогенериращата инсталация (генератор на електроцентралата), като по този начин удължава експлоатационния си живот.

С помощта на трифазни токове, преминаващи през намотките на електрическите консуматори - различни инсталации и двигатели, е лесно да се получи въртящо вихрово магнитно поле, необходимо за работата на двигатели и други електрически уреди.

Синхронните и асинхронни трифазни двигатели с променлив ток имат просто устройство и са много по-икономични от еднофазните и двуфазните и още повече - класическите двигатели с постоянен ток.

С трифазна мрежа в една инсталация можете да получите две работни напрежения наведнъж - линейно и фазово, което ви позволява да имате две нива на мощност в зависимост от схемата на свързване на намотката - "триъгълник" (английската версия е "делта") или "звезда".

Що се отнася до захранването на осветителните системи, като свържете три групи лампи - всяка към различни фази на мрежата - можете значително да намалите трептенето и да се отървете от вредния стробоскопичен ефект.

Тези предимства просто определят широкото използване на трифазна система за електрозахранване в днешната голяма глобална електроенергийна индустрия.

звезда

Връзката съгласно схемата "звезда" включва свързването на краищата на фазовите намотки на генератора към една обща "неутрална" точка (неутрална - N), както и краищата на фазовите изходи на потребителя.

Проводниците, свързващи фазите на потребителя със съответните фази на генератора, се наричат ​​линейни проводници в трифазна мрежа. А проводникът, свързващ неутралите на генератора и консуматора един с друг, е неутрален проводник (с надпис „N“).

При наличие на неутрален трифазна мрежа се оказва четирипроводна, а ако няма неутрална - трижилна. При условия, когато съпротивленията в трите фази на потребителя са равни една на друга, тоест при условие, че Za = Zb = Zc, натоварването ще бъде симетрично. Това е идеален режим на работа за трифазна мрежа.

Ако има неутрално, фазовото напрежение се нарича напрежение между всеки фазов проводник и неутрален проводник. А напреженията между всякакви двуфазни проводници се наричат ​​линейни напрежения.

Ако мрежата има връзка със звезда, тогава под симетричен товар връзката между фазовите и линейни токове и напрежения може да бъде описана от следните отношения:

Вижда се, че линейните напрежения се изместват спрямо съответните фазови напрежения под ъгъл от 30 градуса (pi / 6 радиан):

Мощността при свързването на "звездата" при симетричен товар, като се вземат предвид известните фазови напрежения, може да бъде определена по формулата:

За значението на неутралния и фазовия дисбаланс

Въпреки че с абсолютно симетричен товар, захранването на потребителите е възможно чрез три проводника с линейни напрежения дори при липса на неутрални, въпреки това, ако натоварванията върху фазите не са строго симетрични, винаги се изисква неутрално.

Ако при асиметричен товар неутралният проводник се счупи или неговото съпротивление се увеличава по някаква причина, възниква „фазов дисбаланс“ и тогава натоварванията на трите фази могат да бъдат под различни напрежения - от нула до линейни - в зависимост от разпределението на съпротивлението на товара фази в момента на неутрален пробив.

Но натоварванията са номинално проектирани строго за фазови напрежения, което означава, че нещо може да се провали. Фазовият дисбаланс е особено опасен за домакински уреди и електроника, тъй като поради това не само някои устройства могат да изгорят, но и може да възникне пожар.

Проблем на хармониците, кратни на третата

Най-често домакинските и други уреди днес са оборудвани с комутационни захранващи устройства и без вградена верига за корекция на коефициента на мощност. Това означава, че моментите на консумация са ограничени от тънки импулсни пикови токове близо до горната част на синусоида на мрежата, когато кондензаторът на изходния филтър, инсталиран след изправителя, бързо и бързо се презарежда.

Когато има много такива консуматори, свързани към мрежата, възниква висок ток на третата хармоника на основната честота на захранващото напрежение. Тези хармонични токове (кратни на третия) се сумират в неутралния проводник и са в състояние да го претоварят, въпреки факта, че консумацията на енергия във всяка фаза не надвишава допустимия.

Проблемът е особено актуален в офис сградите, където много малко офис оборудване е разположено на малко пространство. Ако всички вградени захранващи устройства са имали вериги за коригиране на коефициента на мощност, това би решило проблема.

триъгълник

Връзката по схемата "триъгълник" предполага от страна на генератора връзката на края на първия фазов проводник с началото на втория фазов проводник, края на втория фазов проводник с началото на третия фазов проводник, края на третия фазов проводник с началото на първия фазов проводник - оказва се затворена фигура - триъгълник.

Линейни и фазови напрежения и токове със симетричен товар по отношение на връзката "триъгълник" са свързани, както следва:

Мощността в трифазна верига, когато е свързана с триъгълник, при условия на симетричен товар, се определя, както следва:

Таблицата по-долу показва стандартите за фазово и линейно напрежение за различни страни:

Проводниците на различни фази на трифазна мрежа, както и неутралните и защитните проводници, традиционно се маркират със собствени цветове.

Това се прави с цел да се предотврати токов удар и да се гарантира удобството на поддръжката на мрежата, да се улесни тяхното инсталиране и ремонт, както и да се стандартизира фазирането на оборудването: фазовата последователност понякога е много важна, например за задаване на посоката на въртене на индукционен двигател, режим на работа на контролиран трифазен изправител и т.н. В различни страни цветната маркировка е различна, в някои е една и съща.

Виж: Цветно кодиране на тел