Схеми на свързване на трифазни вериги в електрически мрежи

Предимствата на трифазните мрежи, осигуряващи тяхното широко разпространение, са очевидни:

• енергията се предава по три проводника на дълги разстояния икономически по -изгодно, отколкото ако имаше по -малко фази;

• синхронни генератори, асинхронни двигатели, трифазни трансформатори — лесни за производство, икономични и надеждни при работа;

• И накрая, трифазна AC система има способността да осигурява (и поема) постоянна мигновена мощност за период на синусоидален ток, ако трифазното натоварване на генератора е еднакво във всички фази.

Нека разгледаме какви основни трифазни вериги съществуват в електрическите мрежи.

Намотките на трифазен алтернатор по принцип могат да бъдат свързани към товари по различни начини. Така че, най -икономичният начин би бил директно свързване на отделен товар към всяка фаза на генератора, удължаване на два проводника за всеки товар. Но с този подход ще са необходими шест проводника за свързване.

Това е много разточително по отношение на консумацията на материали и неудобно. За да се постигнат икономии на материали, намотките на трифазен генератор просто се комбинират в «звездна» или «триъгълна» верига. С това решение на проводниците се получават максимум 4 («звезда с нулева точка» или «делта») или минимум 3.

Трифазен генератор е изобразен на диаграми под формата на три намотки, разположени под ъгли 120 ° една спрямо друга. Ако свързването на намотките на генератора се извършва по схемата «звезда», тогава едноименните клеми на намотките са свързани помежду си в една точка (в т. Нар. «Нулева точка» на генератора). Нулевата точка е обозначена с буквата «O», а свободните клеми (фазови клеми) на намотките са обозначени с буквите «A», «B» и «C».

Ако намотките на генератора са свързани помежду си в схема «триъгълник», тогава краят на първата намотка е свързан с началото на втората намотка, краят на втората намотка — към началото на третата, края на третата — до началото на първата — триъгълникът е затворен. Геометрично сумата на ЕМП в такъв триъгълник ще бъде нула. И ако товарът изобщо не е свързан към клемите «А», «В» и «С», токът няма да тече през намотките на генератора.

В резултат на това получаваме пет основни схеми за свързване на трифазен генератор с трифазен товар (вижте фигурите). Само в три от тези фигури можете да видите трифазен товар, свързан със звезда, където трите края на товара са комбинирани в една точка. Тази точка в центъра на натоварващата звезда се нарича «нулева точка на натоварване» и е обозначена като «O ‘».

Проводникът, свързващ нулевите точки на товара и генератора, се нарича неутрален проводник в такива вериги. Токът на неутралния проводник е означен като «Io». За положителната посока на тока обикновено се взема посоката от товара към генератора, тоест от точката «O ‘» до точката «O».

Проводниците, свързващи точките „А“, „В“ и „С“ на клемите на генератора с товара, се наричат ​​линейни проводници, а веригите съответно: звезда-звезда с неутрален проводник, звезда-звезда, звезда-триъгълник, делта-делта, делта-звезда-само пет основни схеми за свързване на трифазни вериги в електрически мрежи.

Токове, протичащи през линейни проводници, се наричат ​​линейни токове и ги обозначават Ia, Ib, Ic. За положителната посока на линейния ток обикновено се взема посоката от генератора към товара.Стойностите на модулите на линейните токове означават Il, като правило, без допълнителни индекси, тъй като често се случва всички линейни токове на веригата да са равни по величина. Напрежението между два линейни проводника е линейното напрежение, обозначава се с Uab, Ubc, Uca или, ако говорим за модул, те просто пишат Uл.

Всяка от намотките на генератора се нарича фаза на генератора, а всяка от трите части на трифазен товар се нарича фаза на натоварване. Токовете на фазите на генератора и съответно на натоварванията се наричат ​​фазови токове, обозначени с If. Вътрешните напрежения на фазите на генератора и фазите на натоварването се наричат ​​фазови напрежения, те се означават Uf.

Ако намотките на генератора са свързани в «звезда», тогава линейните напрежения са 3 пъти по -коренови (1,73 пъти) по -високи по абсолютна стойност от фазовите напрежения. Това е така, защото линейните напрежения геометрично ще се превърнат в основи на равнобедрени триъгълници с остри ъгли в основата на 30 °, където бедрата са фазовите напрежения. Моля, обърнете внимание, че поредица от ниски трифазни напрежения: 127, 220, 380, 660 — просто се формира чрез умножаване на предишната стойност с 1,73.

Когато намотките на генератора са свързани към «звезда», очевидно линейният ток е равен на фазовия ток. Но какво се случва с напреженията, когато намотките на генератора са свързани с делта? В този случай мрежовото напрежение ще бъде равно на фазовото напрежение за всяка фаза и за всяка част от товара: Ul = Uf. Когато натоварването е свързано със «звезда», линейният ток ще бъде равен на фазовия ток: Il = Ако.

Когато товарът е свързан съгласно схемата «делта», за положителната посока на токовете изберете посоката на делта байпаса по часовниковата стрелка. Определянето се извършва от съответните индекси: от коя точка тече токът и до коя точка тече, например, Iab е обозначението на тока от точка „А“ до точка „В“.

Ако трифазен товар е свързан с делта, тогава линейните токове и фазовите токове няма да бъдат равни помежду си. Линейните токове след това се откриват чрез фазови токове според първия закон на Кирххоф: Ia = Iab-Ica, Ib = Ibc-Iab, Ic = Ica-Ibc.