Изчисляване на фазови и линейни стойности на трифазен ток

Трифазен генератор има три еднофазни независими намотки на статора, чиито начала и краища се изместват съответно с 120 el. градушка, или чрез разделяне на 2/3 полюса, т.е. с 2/3 разстоянието между центровете на противоположните полюси (фиг. 1). Във всяка от трите намотки се генерира еднофазен променлив ток. Токовете на еднофазна намотка се изместват взаимно със 120 el. градушка, тоест за 2/3 от периода. По този начин трифазен ток представлява три еднофазни тока, изместени във времето с 2/3 от периода (120 °).

Във всеки момент от време алгебричната сума на трите моментални: стойности на a. и т.н. с. отделните фази са нула. Следователно, вместо шест клеми (за три независими еднофазни намотки), на генератора се правят само три клеми или четири, когато се показва нулевата точка. В зависимост от това как са свързани отделните фази и как са свързани към мрежата, може да се получи звездна или триъгълна връзка.

Началата на намотките са обозначени по -долу с буквите A, B, C, а краищата им — с буквите X, Y, Z.

Ориз. 1. Трифазен генератор

а) Звездна връзка.

Когато са свързани със звезда, краищата на фазите X, Y, Z (фиг. 2) са свързани и възелът за свързване се нарича нулева точка. Възелът може да има терминал — така наречения неутрален проводник (фиг. 272), показан с пунктирана линия, или да е без клема.

Когато сте свързани към звезда с неутрален проводник, можете да получите две напрежения: линейно напрежение Ul между проводници на отделни фази и фазово напрежение Uf между фазов и нулев проводник (фиг. 2). Връзката между линейно и фазово напрежение се изразява, както следва: Ul = Uph ∙ √3.

Ориз. 2. Звездна връзка

Токът, който преминава в проводника (мрежата), също преминава през фазовата намотка (фиг. 2), т.е. Il = Iph.

б) Връзка в триъгълник.

Връзката на фазите в триъгълник се получава чрез свързване на краищата и началото на фазите съгласно фиг. 3, т.е. AY, BZ, CX. При такава връзка няма неутрален проводник и фазовото напрежение е равно на линейното напрежение между двата проводника на линията Ul = Uf. Токът в линията Il (мрежа) обаче е по -голям от тока във фазата Iph, а именно: Il = Iph ∙ √3.

Ориз. 3. Делта връзка

При трифазна система във всеки момент, ако токът в една намотка минава от край до начало, то в другите две се насочва от началото до края. Например, на фиг. 2 в средната намотка AX минава от A до X, а във външните намотки от Y до B и от Z до C.

Диаграмата (фиг. 4) показва как три еднакви намотки са свързани към клемите на двигателя в звезда или триъгълник.

Ориз. 4. Свързване на намотки в звезда и триъгълник

Примери за изчисление

1. Генератор със свързана статорна намотка, както е показано на фиг. 5 верига, при мрежово напрежение 220 V, то захранва три идентични лампи с съпротивление 153 Ohm с ток. Какво напрежение и ток има всяка лампа (фиг. 5)?

Ориз. 5.

Според включването лампите имат фазово напрежение Uf = U / √3 = 220 / 1.732 = 127 V.

Ток на лампата Ако = Uph / r = 127/153 = 0,8 A.

2. Определете веригата за включване на три лампи на фиг. 6, напрежението и токът на всяка лампа с съпротивление 500 Ohm, свързани към мрежово захранване с мрежово напрежение 220 V.

Ток на лампата I = Ul / 500 = 220/500 = 0,45 A.

Ориз. 6.

3. Колко волта трябва да покаже волтметър 1, ако волтметър 2 показва напрежение 220 V (фиг. 7)?

Ориз. 7.

Фазово напрежение Uph = Ul / √3 = 220 / 1,73 = 127 V.

4. Какъв ток показва амперметър 1, ако амперметър 2 показва ток от 20 А, когато е свързан в триъгълник (фиг. 8)?

Ориз. осем.

Ако = Il / √3 = 20 / 1,73 = 11,55 А.

При делта връзка токът във фазата на потребителя е по -малък, отколкото в линията.

5. Какво напрежение и ток ще бъдат показани от измервателни устройства 2 и 3, включени във фазата, ако волтметърът 1 показва 380 V, а съпротивлението на фазата на консуматора е 22 Ohm (фиг. 9)?

Ориз. девет.

Волтметър 2 показва фазовото напрежение Uf = Ul / √3 = 380 / 1.73 = 220 V. и амперметър 3 показва фазовия ток If = Uf / r = 220/22 = 10 A.

6. Колко ампера показва амперметърът 1, ако съпротивлението на една фаза на потребителя е 19 ома с спад на напрежението върху него от 380 V, което се показва от волтметъра 2, включен съгласно фиг. десет.

Ориз. десет.

Фазов ток Iph = Uph / r = Ul / r = 380/19 = 20 A.

Потребителският ток според показанието на амперметъра 1 Il = Iph ∙ √3 = 20 ∙ 1,73 = 34,6 А. (Фазата, т.е. страната на триъгълника, може да представлява намотката на машина, трансформатор или друго съпротивление.)

7. Асинхронен двигател на фиг. 2 има намотка, свързана със звезда и е свързана към трифазна мрежа с мрежово напрежение Ul = 380 V. Какво ще бъде фазовото напрежение?

Фазовото напрежение ще бъде между нулевата точка (клеми X, Y, Z) и някой от клемите A, B, C:

Uph = Ul / √3 = 380 / 1.73 = 219.4≈220 V.

8. Намотката на асинхронния двигател от предишния пример се затваря в триъгълник чрез свързване на скобите на щита на двигателя съгласно фиг. 3 или 4. Амперметър, свързан към линейния проводник, показва ток Il = 20 A. Какъв ток преминава през намотката на статора (фаза)?

Линеен ток Il = Iph ∙ √3; Ако = Il / √3 = 20 / 1,73 = 11,56 А.