Линейно и фазово напрежение — разлика и съотношение

В тази кратка статия, без да навлизаме в историята на мрежите за променлив ток, ще разберем връзката между фазовото и линейното напрежение. Ще отговорим на въпросите какво е фазовото напрежение и какво е линейното напрежение, как те са свързани помежду си и защо тези взаимоотношения са абсолютно еднакви.

Не е тайна, че днес електричеството от генериращите електроцентрали се доставя на потребителите по електропроводи с високо напрежение с честота 50 Hz. В трансформаторните подстанции високото синусоидално напрежение намалява и се разпределя между потребителите при 220 или 380 волта. Някъде мрежата е еднофазна, някъде трифазна, но нека го разберем.

RMS и пиково напрежение

На първо място, ние отбелязваме, че когато казват 220 или 380 волта, те имат предвид ефективните стойности на напреженията, от математическа гледна точка — rms напрежения… Какво означава?

Това означава, че всъщност амплитудата Um (максимум) на синусоидалното напрежение, фаза Umph или линейна Uml, винаги е по -голяма от тази ефективна стойност. За синусоидално напрежение амплитудата му е по -голяма от ефективната стойност с корена 2 пъти, тоест 1,414 пъти.

Така че за фазово напрежение от 220 волта, амплитудата е 310 волта, а за линейно напрежение от 380 волта амплитудата ще бъде 537 волта. И ако вземем предвид, че напрежението в мрежата никога не е стабилно, тогава тези стойности могат да бъдат или по -ниски, или по -високи. Това обстоятелство винаги трябва да се има предвид, например, при избора на кондензатори за трифазен асинхронен двигател.

Фазово мрежово напрежение

Намотките на генератора са свързани и свързани с краищата X, Y и Z в една точка (в центъра на звездата), която се нарича неутрална или нулева точка на генератора. Това е четирипроводна, трифазна верига. Линейните проводници L1, L2 и L3 са свързани към клемите на намотките A, B и C, а нулевият проводник N е свързан към нулевата точка.

Напреженията между клема А и нулева точка, В и нулева точка, С и нулева точка, се наричат ​​фазови напрежения, те се означават с Ua, Ub и Uc, но тъй като мрежата е симетрична, можете просто да напишете Uph — фазово напрежение.

В трифазни мрежи за променлив ток в повечето страни стандартното фазово напрежение е приблизително 220 волта — напрежението между фазовия проводник и неутралната точка, което обикновено е заземено, а потенциалът му се приема за нула, поради което също е Наречен нулева точка. 

Линейно напрежение на трифазна мрежа

Напреженията между клема А и клема В, между клема В и клема С, между клема С и клема А се наричат ​​линейни напрежения, тоест това са напреженията между линейните проводници на трифазна мрежа. Те са означени като Uab, Ubc, Uca или просто можете да напишете Uл.

Стандартното мрежово напрежение в повечето страни е приблизително 380 волта. В този случай е лесно да се види, че 380 е 1.727 пъти по -голямо от 220 и, като се пренебрегнат загубите, е ясно, че това е квадратният корен от 3, тоест 1.732. Разбира се, напрежението в мрежата през цялото време в една или друга посока се колебае в зависимост от текущото натоварване на мрежата, но връзката между напреженията на линията и фазата е точно такава.

Откъде дойде коренът на 3?

Методът на векторното изображение често се използва в електротехниката. синусоидално вариращи във времето напрежения и токове. 

Графиката на зависимостта на величината на проекцията от времето е синусоида. И ако амплитудата на напрежението е дължината на вектора U, тогава проекцията, която се променя с времето, е текущата стойност на напрежението, а синусоидата отразява динамиката на напрежението.

Така че, ако сега изобразим векторна диаграма на трифазни напрежения, се оказва, че има равни ъгли от 120 ° между векторите на трите фази, а след това ако дължините на вектора са ефективните стойности на фазовите напрежения Uph, тогава за да се намерят линейните напрежения Ul, е необходимо да се изчисли РАЗЛИКАТА на всяка двойка вектори с две фазови напрежения. Например Ua — Ub.

След като завършихме конструкцията по метода на успоредника, ще видим, че векторът Ul = Ua + (-Ub) и в резултат на това Ul = 1.732Uf. Оттук се оказва, че ако стандартните фазови напрежения са 220 волта, съответните линейни ще бъдат равни на 380 волта.