Стойности на напрежение, ток и мощност за връзки звезда и триъгълник

Откритието на великия Фарадей на законите: когато проводник пресича силовите линии на магнитно поле, в проводника се индуцира електромоторна сила, причинявайки ток във веригата, в която влиза този проводник, послужил като основа за създаването електрически генератори с въртящ се ротор — магнит. В този случай ЕМП се индуцира в намотките на статора (виж — Практическо приложение на закона на Фарадей за електромагнитна индукция).

Получените напрежения могат да бъдат много различни: всичко зависи от конструкцията на генератора, от броя на намотките в статора и от това как са свързани. В практическата електротехника обаче най-широко разпространена е трифазната синусоидална токова система, предложена от изключителния руски инженер М.О. Доливо-Доброволски през 1888 г. (57 години след откриването на Фарадей).

От всички многофазни системи трифазните осигуряват най-икономичното предаване на електрическа енергия на дълги разстояния и ви позволяват да създавате надеждни и лесни за използване генератори, двигатели и трансформатори. Но три намотки могат да бъдат свързани по два начина: «триъгълник» (фиг. 1) и «звезда» (фиг. 2).

Ориз. 1

Ориз. 2

Фаза е напрежението Uph, създадено от една намотка, линейно Ul е напрежението между два линейни проводника. С други думи, фазово напрежение Дали напрежението между всеки от линейните проводници и нулевия проводник.

Когато симетричен генератор е свързан към звезда, линейното напрежение е 1,73 пъти по -високо от фазовото напрежение, т.е. Uk = 1,73 • Uph. Това следва от факта, че Uл е основата на равнобедрен триъгълник с остри ъгли 30 °: Uл = UAB = Уф2 cos 30 ° = 1,73 • Uph.

Когато е свързан и зареден в звезда, съответният ток на линията е равен на фазовия ток на товара. Ако трифазният товар е симетричен, токът в неутралния проводник ще бъде 0. В този случай необходимостта от неутралния проводник изчезва напълно и трифазната верига се превръща в трижилна. Тази връзка се нарича «звезда-звезда без неутрален проводник». При симетрично фазово натоварване линейните токове са с 1,73 по -високи от фазовите токове, Il = 1,73 • 3Ако.

При свързване на трифазен генератор със звезда се използват две напрежения, което изгодно отличава тази връзка от делта връзка. Но когато натоварването е свързано с триъгълник, всички фази са под една и съща числена стойност на линейното напрежение, независимо от фазовото съпротивление, което е важно за натоварването на осветлението — лампи с нажежаема жичка.

Трифазна система с неутрален проводник се използва за захранване на приемници с две напрежения, които се различават 1,73 пъти, например крака, свързани към фазово напрежение, и двигатели, свързани към мрежово напрежение.

Номиналното напрежение се определя от конструкцията на генераторите и метода за свързване на неговите намотки.

Фигура 3 показва зависимостите, които определят стойността на мощността за променливотоковата верига в звездни и триъгълни връзки.

Ориз. 3.

На външен вид формулите са еднакви, изглежда, че няма печалба или загуба на мощност за тези два типа електрически вериги. Но не прибързвайте със заключенията.

При повторно свързване от триъгълник към звезда има 1,73 пъти по -ниско напрежение за всяка фазова намотка, въпреки че напрежението в мрежата остава същото.Намаляването на напрежението води до намаляване на тока в намотките със същите 1,73 пъти. И все пак — когато са свързани в триъгълник, линейният ток е бил 1,73 пъти по -висок от фазовия ток, а сега тези токове са равни. В резултат на това линейният ток при повторно свързване към звезда намалява с 1,73 х 1,73 = 3 пъти.

Новата мощност се изчислява наистина по същата формула, но замества различни стойности!

При повторно свързване на електродвигател от триъгълник към звезда и захранването му от същата мрежа, мощността, развита от този двигател, се намалява 3 пъти. При превключване от звездни към триъгълни намотки на генератори или вторични намотки на трансформатори, напрежението в мрежата намалява 1,73 пъти, например от 380 на 220 V.

Мощността на генератора или трансформатора остава същата, тъй като напрежението и токът във всяка фазова намотка се запазват, въпреки че токът в линейните проводници се увеличава 1,73 пъти. При превключване на намотките на генератори или вторични намотки на трансформатори от триъгълник към звезда възникват обратните явления: линейното напрежение на мрежата се увеличава с 1,73 пъти, токовете във фазовите намотки остават същите, токовете в линейните проводници намалява с 1,73 пъти.