Co je to třífázové připojení?

Třífázový obvod je speciální případ vícefázových elektrických systémů, které jsou souborem elektrických obvodů, ve kterých pracují EMF stejné frekvence, posunuté ve fázi vůči sobě navzájem o určitý úhel. Vezměte prosím na vědomí, že tyto EMP, zejména v energetickém sektoru, jsou obvykle sinusové. Avšak v moderních elektromechanických systémech, které používají frekvenční měnič k řízení provozního motoru, je napěťový systém typicky nesinusový. Každá část vícefázové soustavy, charakterizovaná stejným proudem, se nazývá fáze, tzn. fáze je část obvodu, která se týká odpovídajícího vinutí generátoru nebo transformátoru, vedení a zátěže.

Pojem „fáze“ má tedy v elektrotechnice dva různé významy:

• • fáze jako argument sinusově se měnící veličiny;
• • fáze jako nedílná součást vícefázového elektrického systému.

Vývoj vícefázových systémů byl poháněn historií. Výzkum v této oblasti byl poháněn požadavky rozvíjející se výroby a pokroky ve vývoji vícefázových systémů usnadnily objevy ve fyzice elektrických a magnetických jevů.

Na tomto odkazu najdete kompletní kurz přednášek o teoretických základech elektrotechniky (TOE):

Nejdůležitějším předpokladem pro rozvoj vícefázových elektrických soustav byl objev fenoménu rotujícího magnetického pole (G. Ferraris a N. Tesla, 1888). První elektromotor byl dvoufázový, ale výkon byl špatný. Nejracionálnější a nejslibnější jsou třífázové systémy, jejichž hlavní výhody budou vysvětleny později. Velkým přínosem pro vývoj třífázových systémů byl vynikající ruský elektroinženýr M.O. Dolivo-Dobrovolsky, který vytvořil třífázové asynchronní motory, transformátory, navrhl tří- a čtyřvodičové obvody, a proto je právem považován za zakladatele. třífázových systémů.

Zdrojem třífázového napětí je třífázový generátor, na jehož statoru (viz obr. 1) je umístěno třífázové vinutí. Fáze tohoto vinutí jsou uspořádány tak, že jejich magnetické osy jsou vzájemně prostorově posunuty o elektrické množství. rád. Na obr. 1 je každá fáze statoru konvenčně znázorněna jako jedno vinutí. Začátek vinutí je obvykle označen velkými písmeny A, B, C a konec velkými písmeny x, y, z. Emf stacionárního vinutí statoru je indukováno v důsledku průniku závitů magnetickým polem vytvářeným budicím proudem rotujícího rotoru (na obr. 1 je rotor obvykle permanentní magnet, který se ve skutečnosti používá při relativně nízký výkon). Když se rotor otáčí stejnoměrnou rychlostí, 8 fázových vinutí statoru indukuje periodicky se měnící sinusové EMF stejné frekvence a amplitudy, které se však liší vzájemným prostorovým fázovým posunem rad. (viz obr. 2).

Mohou se vám hodit tyto stránky:

Třífázové systémy

V současnosti jsou nejrozšířenější třífázové systémy. Velké elektrárny a spotřebitelé pracují na třífázovém proudu, což je spojeno s řadou výhod třífázových obvodů oproti jednofázovým, z nichž nejdůležitější jsou:

• ekonomický přenos elektřiny na velké vzdálenosti;
• nejspolehlivějším a nejhospodárnějším elektrickým pohonem, který splňuje požadavky průmyslového elektrického pohonu, je asynchronní motor s rotorem nakrátko;
• možnost získání rotujícího magnetického pole pomocí stacionárních vinutí, na kterém je založen provoz synchronních a asynchronních motorů, jakož i řady dalších elektrických zařízení;
• rovnováha symetrických třífázových soustav.

Abychom zvážili nejdůležitější vlastnost rovnováhy třífázového systému, která bude prokázána později, zavedeme pojem symetrie vícefázového systému.

Systém EMF (napětí, proudy atd.) se nazývá symetrický, pokud se skládá z m stejných vektorů EMF (napětí, proudů atd.), posunutých ve fázi vůči sobě navzájem o stejný úhel. Zejména vektorový diagram pro symetrický EMF systém odpovídající třífázovému sinusovému systému na Obr. 2, je znázorněn na Obr. 3.

Z asymetrických systémů má největší praktický význam dvoufázový systém s 90stupňovým fázovým posunem (viz obr. 4).

Všechny symetrické tří- a m-fázové (m>3) systémy, stejně jako dvoufázový systém, jsou vyvážené. To znamená, že ačkoliv v jednotlivých fázích okamžitý výkon pulzuje (viz obr. 5, a), mění během jedné periody nejen velikost, ale v obecném případě i znaménko, celkový okamžitý výkon všech fází zůstává po celou dobu konstantní. perioda sinusového EMF (viz obr. 5,6).

Rovnováha je nanejvýš praktická. Pokud by celkový okamžitý výkon pulzoval, pak by na hřídel mezi turbínou a generátorem působil pulzující moment. Takové proměnlivé mechanické zatížení by mělo škodlivý vliv na elektrárnu a zkracovalo by její životnost. Stejné úvahy platí pro vícefázové elektromotory.

Pokud je porušena symetrie (dvoufázový systém Tesly se vzhledem k jeho specifičnosti nebere v úvahu), pak je narušena i rovnováha. Proto v energetice přísně dbají na to, aby zatížení generátoru zůstalo symetrické.

Schémata zapojení pro třífázové systémy

Třífázový generátor (transformátor) má tři výstupní vinutí, identická v počtu závitů, ale vyvíjející EMF posunuté ve fázi o 120°. Můžete použít systémy, ve kterých nejsou fáze vinutí generátoru navzájem elektricky spojeny. Jedná se o tzv. odpojený systém. V tomto případě musí být každá fáze generátoru připojena k přijímači dvěma vodiči, tzn. bude zde šestivodičové vedení, což je neekonomické. V tomto ohledu se takové systémy v praxi příliš nepoužívají.

Pro snížení počtu vodičů ve vedení jsou fáze generátoru vzájemně galvanicky spojeny. Existují dva typy spojení: hvězda a trojúhelník. Při zapojení do hvězdy může být systém tří- nebo čtyřvodičový.

Hvězdné spojení

Na Obr. Obrázek 6 ukazuje třífázový systém, když jsou fáze generátoru a zátěže zapojeny do hvězdy. Zde jsou AA dráty; BB’ a SS’ – lineární vodiče.

Lineární je vodič, který spojuje začátek fází vinutí generátoru a přijímače. Bod, ve kterém jsou konce fází spojeny do společného uzlu, se nazývá neutrál (na obr. 8 jsou N a N’ neutrální body generátoru a zátěže).

Vodič spojující neutrální body generátoru a přijímače se nazývá neutrální (na obr. 6 znázorněno tečkovanou čarou). Třífázový systém při připojení do hvězdy bez nulového vodiče se nazývá třívodičový, s nulovým vodičem – čtyřvodičový.

Všechny veličiny související s fázemi se nazývají fázové proměnné a ty, které se vztahují k přímce, se nazývají lineární. Jak je vidět ze schématu na Obr. 6, při zapojení do hvězdy jsou proudy ve vedení rovny odpovídajícím fázovým proudům. Pokud je nulový vodič, proud v nulovém vodiči Je-li systém fázových proudů symetrický, pak . V důsledku toho, pokud by byla zaručena symetrie proudů, pak by nulový vodič nebyl potřeba. Jak bude ukázáno níže, nulový vodič zajišťuje udržení symetrie napětí na zátěži, když je zátěž samotná nevyvážená.

Protože napětí na zdroji je opačné než je směr jeho EMF, působí fázová napětí generátoru (viz obr. 6) z bodů A, B a C do nulového bodu Fázová napětí zátěže.

Síťová napětí působí mezi linkovými vodiči. V souladu s druhým Kirchhoffovým zákonem pro lineární napětí můžeme psát

Všimněte si, že je to vždy součet napětí podél uzavřeného obvodu.

Na Obr. Obrázek 7 ukazuje vektorový diagram pro symetrický napěťový systém. Jak ukazuje jeho analýza (paprsky fázových napětí tvoří strany rovnoramenných trojúhelníků se základními úhly rovnými 300), v tomto případě

Obvykle se to bere ve výpočtech. Pak pro případ přímé rotace fáze

(při obráceném střídání fází se fázové posuny ya

změnit místo). Vezmeme-li toto v úvahu, na základě vztahů (1). h) lze stanovit komplexy lineárních napětí. Při napěťové symetrii se však tyto veličiny snadno určují přímo z vektorového diagramu na Obr. 7. Nasměrováním reálné osy souřadného systému podél vektoru (jeho počáteční fáze je nula) spočítáme fázové posuny lineárních napětí vzhledem k této ose a určíme jejich moduly podle (4). Takže pro lineární napětí dostaneme: ;

Trojúhelníkové spojení

Vzhledem k tomu, že značná část přijímačů zařazených do třífázových obvodů je asymetrická, je v praxi velmi důležité např. u obvodů s osvětlovacími zařízeními zajistit nezávislost na provozních režimech jednotlivých fází. Kromě čtyřvodičového obvodu mají podobné vlastnosti i třívodičové obvody, když jsou fáze přijímače zapojeny do trojúhelníku. Fáze generátoru lze ale také spojit do trojúhelníku (viz obr. 8).

Pro symetrický EMF systém máme

Tedy při absenci zátěže ve fázích generátoru v obvodu na Obr. 8 proudů bude nula. Pokud však prohodíte začátek a konec kterékoli z fází, pak do trojúhelníku a do něj poteče zkratový proud. Proto u trojúhelníku musí být přísně dodržováno pořadí připojení fází: začátek jedné fáze je spojen s koncem druhé.

Jaké jsou teoretické základy elektrotechniky (TOE) se dozvíte na tomto odkazu:

Schéma zapojení fází generátoru a přijímače do trojúhelníku je na Obr. 9.

Je zřejmé, že při zapojení do trojúhelníku se síťová napětí rovnají odpovídajícím fázovým napětím. Podle prvního Kirchhoffova zákona je spojení mezi lineárním a fázovým proudem přijímače určeno vztahy

Podobně lze proudy ve vedení vyjádřit prostřednictvím fázových proudů generátoru.

Na Obr. Obrázek 10 ukazuje vektorový diagram symetrického systému lineárních a fázových proudů. Jeho analýza ukazuje, že s aktuální symetrií

Závěrem podotýkáme, že kromě uvažovaných zapojení hvězda-hvězda a trojúhelník-trojúhelník se v praxi používají i obvody hvězda-trojúhelník a trojúhelník-hvězda.

Oficiální stránky Natalyi Valerievny Brilyonové, učitelky katedry informatiky a elektroniky Státního institutu v Jekatěrinburgu.

Všechna autorská práva k zveřejněným materiálům jsou vyhrazena držitelům autorských práv k těmto materiálům. Jakékoli komerční a/nebo jiné použití jiné než předběžné přezkoumání materiálů na webu natalibrilenova.ru je zakázáno. Publikování a distribuce zaslaných materiálů neznamená komerční a/nebo jiné výhody.

Tato stránka je navržena tak, aby usnadnila vzdělávací cestu studentům prezenčního a kombinovaného studia v otázkách vzdělávání. Natalya Brilyonova nenabízí ani neposkytuje zboží ani služby.

V případě kopírování materiálů je uvedení webového odkazu na webovou stránku natalibrilenova.ru povinné.

© “Brilyonova Natalya Valerievna”

Třífázový napájecí systém – speciální případ vícefázových systémů střídavých elektrických obvodů, ve kterých pracují sinusové EMF stejné frekvence vytvořené společným zdrojem, posunuté vůči sobě v čase o určitý fázový úhel. V třífázovém systému je tento úhel 2π/3 (120°).

Popis [upravit | upravit kód]

Každý z provozních EMF je ve své vlastní fázi periodického procesu, proto se často nazývá jednoduše „fáze“. Také nazývané „fáze“ jsou vodiče – nosiče těchto EMF. U třífázových systémů je úhel střihu 120 stupňů. Fázové vodiče jsou v Ruské federaci označovány latinskými písmeny L s digitálním indexem 1. 3, případně A, B a C [1].

Společná označení pro fázové vodiče:

Animovaný obrázek toku proudů v symetrickém třífázovém obvodu s hvězdicovým zapojením

Vektorový diagram fázových proudů. Symetrický režim.
Grafické znázornění fázových proudů v závislosti na čase

Kromě fázových vodičů se v sítích do 1000 voltů používá neutrální vodič (N – „neutrální“ nebo „nula“). Umožňuje použití třífázové sítě pro napájení jednofázové zátěže fázovým napětím.

Výhody [ upravit | upravit kód]

Možné schéma zapojení pro třífázovou síť v obytných domech s více byty

• Ekonomické.
  • Cenově výhodný přenos elektřiny na velké vzdálenosti.
  • Menší spotřeba materiálu u 3fázových transformátorů.
  • Menší spotřeba materiálu silových kabelů, protože při stejné spotřebě energie se snižují proudy ve fázích (ve srovnání s jednofázovými obvody).

  Díky těmto výhodám jsou třífázové systémy nejběžnější v moderní výrobě elektřiny.

  Schémata zapojení pro třífázové obvody [ upravit | upravit kód]

  Hvězda [upravit | upravit kód]

  Hvězdicové zapojení je takové zapojení, kdy jsou konce fází vinutí generátoru (G) spojeny do jednoho společného bodu, nazývaného neutrální bod resp. neutrální. Konce fází spotřebitelských vinutí (M) jsou také připojeny ke společnému bodu.

  Dráty spojující začátek fáze generátoru a spotřebitele se nazývají lineární. Vodič spojující dva neutrály se nazývá neutrální.

  Třífázový obvod s nulovým vodičem se nazývá čtyřvodičový obvod. Pokud není nulový vodič, třívodičový.

  Pokud odpor Za, Zb, Zc spotřebitelé jsou si navzájem rovni, pak se takové zatížení nazývá symetrický.

  Lineární a fázové veličiny [upravit | upravit kód]

  Napětí mezi fázovým vodičem a nulovým vodičem (Ua, NEBOb, NEBOc) se nazývá fáze. Napětí mezi dvěma fázovými vodiči (UAB, NEBOBC, NEBOCA) se nazývá lineární. Pro spojení vinutí s hvězdou se symetrickým zatížením platí vztah mezi lineárními a fázovými proudy a napětími:

  Je snadné ukázat, že síťové napětí je fázově posunuto o π / 6 vzhledem k fázovým napětím:

  u L ab = u F a − u F b = UF [ cos ⁡ ( ω t ) − cos ⁡ ( ω t − 2 π / 3 ) ] = 2 UF sin ⁡ ( − π / 3 ) sin ⁡ ( ω t − π / 3 ) = 3 UF cos ⁡ ( ω t + π − π / 3 − π / 2 ) ^=u_^-u_^=U_[cos(omega t)-cos(omega t-2pi /3)]=2U_sin(-pi /3)sin(omega t-pi /3)= >U_cos(omega t+pi -pi /3-pi /2)>

  u L = 3 UF cos ⁡ ( ω t + π / 6 ) =>U_cos(omega t+pi /6)>

  Třífázový proud [upravit | upravit kód]

  Pro spojení vinutí s hvězdou při symetrické zátěži je výkon třífázové sítě roven P = 3 UFIF cos φ = 3 UL 3 IL cos φ = 3 ULIL cos φ I_cosvarphi =3>>>I_cosvarphi = >U_I_cosvarphi >

  Důsledky vyhoření (přerušení) nulového vodiče v třífázových sítích [editovat | upravit kód]

  

  Stávající typy ochrany síťového napětí, které lze nalézt k prodeji v elektroprodejnách

  

  Pneumatiky pro rozvod nulových vodičů (modrá) a zemnících vodičů (zelená)

  Při symetrické zátěži v třífázovém systému je napájení spotřebiče lineárním napětím možné i bez nulového vodiče. Navzdory tomu je při napájení zátěže fázovým napětím, kdy zatížení fází není přísně symetrické, přítomnost nulového vodiče povinná. Pokud dojde k jejímu přetržení nebo výraznému zvýšení odporu (špatný kontakt), dojde k tzv. fázové nesymetrii, v jejímž důsledku může být připojená zátěž dimenzovaná na fázové napětí pod libovolným napětím v rozsahu od nuly do lineárního ( konkrétní hodnota závisí na rozložení zátěže mezi fázemi v okamžiku přerušení nulového vodiče). To je často příčinou výpadků spotřební elektroniky v bytových domech, které mohou vést až k požárům. Nízké napětí může také způsobit poruchu zařízení.

  Problém harmonických, násobky třetiny [editovat | upravit kód]

  Moderní technika je stále častěji vybavena spínanými síťovými zdroji. Impulzní zdroj bez korektoru účiníku spotřebovává proud v úzkých pulzech v blízkosti špiček sinusoidy napájecího napětí během nabíjecích intervalů vstupního usměrňovacího kondenzátoru. Velké množství takových zdrojů v síti vytváří zvýšený proud třetí harmonické napájecího napětí. Harmonické proudy, které jsou násobky třetiny, se místo vzájemné kompenzace matematicky sečtou v nulovém vodiči (i při symetrickém rozložení zátěže) a mohou vést k jeho přetížení i bez překročení přípustného příkonu podle fáze. Tento problém existuje zejména v kancelářských budovách s velkým počtem současně provozovaných kancelářských zařízení. Řešením problému třetí harmonické je použití korektoru účiníku (pasivního nebo aktivního) jako součásti obvodu vyráběných spínaných zdrojů. Požadavky normy IEC 1000-3-2 ukládají omezení harmonických složek zatěžovacího proudu zařízení s výkonem 50 W nebo více. V Rusku je počet harmonických složek zatěžovacího proudu standardizován GOST R 54149-2010, GOST 32144-2013 (od 1.07.2014. července 45.188), OST 2001-XNUMX.

  Trojúhelník [upravit | upravit kód]

  Trojúhelník je spojení, kdy konec první fáze je spojen se začátkem druhé fáze, konec druhé fáze je spojen se začátkem třetí a konec třetí fáze je spojen se začátkem fáze. první.

  Vztah mezi lineárními a fázovými proudy a napětími [editovat | upravit kód]

  Pro připojení vinutí do trojúhelníku se symetrickou zátěží platí vztah mezi lineárními a fázovými proudy a napětími:

  Třífázový proud při zapojení do trojúhelníku [ upravit | upravit kód]

  Pro připojení vinutí do trojúhelníku se symetrickým zatížením se výkon třífázového proudu rovná:

  P = 3 UFIF cos φ = 3 ULIL 3 cos φ = 3 ULIL cos φ I_cosvarphi =3U_ >>cosvarphi =>U_I_cosvarphi >

  Společné normy napětí [ upravit | upravit kód]

  Hlavní článek: Normy napětí a frekvence v různých zemích

  Země	Frekvence Hz	Napětí (fázové/lineární), Volt
  Rusko [2]	50	230/400 [2] (domácí sítě) 230/400, 380/660, 400/690, 3000, 6000, 10000 (průmyslové sítě) [ zdroj neuveden 2301 dní ]
  země EU	50	230 / 400, 400/690 (průmyslové sítě)

  Označení [upravit | upravit kód]

  Hlavní články: Vodič § Označení и Označení kabelu § Napájecí kabel

  Vodiče patřící do různých fází jsou označeny různými barvami. Nulový a ochranný vodič jsou také označeny různými barvami. To se provádí pro zajištění dostatečné ochrany před úrazem elektrickým proudem a také pro snadnou údržbu, instalaci a opravy elektrických instalací a elektrických zařízení – fázování (rotace fáze, to znamená pořadí toku proudu fázemi) je zásadní, protože na něm závisí směr otáčení třífázových motorů, správná činnost řízených třífázových usměrňovačů a některých dalších zařízení. Značení vodičů se v jednotlivých zemích liší, ale mnoho zemí dodržuje obecné zásady barevného značení vodičů stanovené v normě Mezinárodní elektrotechnické komise IEC 60445:2010.

  

  Třífázové dvouokruhové elektrické vedení

  Fázové barvy [upravit | upravit kód]

  Každá fáze v třífázovém systému má svou vlastní barvu. Liší se v závislosti na zemi. Použité barvy jsou podle mezinárodní normy IEC 60446 (IEC 60445).

  (zelená v instalacích před rokem 1970)

  (zelená v instalacích před rokem 1970)

  Tmavě modrá (nebo šedá) Černá (nebo světle modrá) Žlutá/zelená (pruhovaná)

  (zelená u velmi starých instalací)

  fialová (v systému hvězda)

  V modelování [upravit | upravit kód]

  Nízkonapěťové, vysokofrekvenční elektronické tempomaty používané při modelování vozidel používají jiné systémy značení:

  U	V	W
  Červený	žlutý	černá
  oranžový	žlutý	modrý

  Neutrální a zemnící vodiče obvykle chybí kvůli symetrii zátěže a napěťové bezpečnosti.

  Viz také [upravit | upravit kód]

  • Metoda symetrických složek
  • Indikátor fáze
  • Indikátor fáze
  • Účiník
  • Měřič fáze
  • Relé řízení fáze
  • Dvoufázová elektrická síť
  • Třífázový motor
  • Třífázový usměrňovač

  Poznámky [upravit | upravit kód]

  1. ↑ GOST 2.709-89 aktuální v Ruské federaci předepisuje označení obvodů fázových vodičů třífázového střídavého proudu: L1, L2, L3, a zároveň umožňuje označení A, B, C.
  2. ↑ 12 Podle GOST 29322-2014
  3. ↑ Žlutozelené značení bylo přijato jako mezinárodní standard pro ochranu barvoslepých lidí před úrazem elektrickým proudem. 7 až 10 % lidí nedokáže přesně rozlišit červenou a zelenou barvu.
  4. ↑ V Evropě je stále mnoho instalací se starým barevným schématem z počátku 1970. let. Nové instalace používají žlutozelené zemnící tyče v souladu s IEC 60446. (Fáze/neutrální+zem; Německo: černá/šedá + červená; Francie zelená/červená + bílá; Rusko: červená/šedá + černá; Švýcarsko: červená/šedá + žlutá nebo žlutá a červená Dánsko: bílá/černá + červená;
  5. ↑ V Austrálii a na Novém Zélandu mohou mít fáze jakoukoli barvu, ale ne žlutozelenou, zelenou, žlutou, černou nebo modrou.
  6. ↑ Canadian Electrical Code Part I, 23. vydání, (2002) ISBN 1-55324-690-X, pravidlo 4-036 (3)
  7. ↑Kanadský elektrický předpis 23. vydání 2002, pravidla 24-208(c)
  8. ↑ Od roku 1975 nemá National Electric Code v USA zvláštní označení fází. Podle zavedené praxe pro připojení hvězda Fáze 120/208 byly označeny černou, červenou a modrou barvou a při připojení hvězda nebo trojúhelník Fáze 277/480 byly označeny hnědou, oranžovou a žlutou barvou. V systému 120/240 trojúhelník přičemž nejvyšší napětí 208 voltů (obvykle fáze B) bylo vždy označeno oranžově, běžná fáze A byla černá a fáze C byla červená nebo modrá.
  9. ↑ Viz Paul Cook: Archived 4. března 2016 na Wayback Machine. IEE Wiring Matters, jaro 2006.
  10. ↑ V USA může žlutozelený vodič (pruhovaný) znamenat izolaci přízemní [neznámý termín]. Dnes se ve většině zemí žlutozelené (pruhované) vodiče používají k ochrannému uzemnění a nelze je odpojit a použít pro jiné účely.

  Odkazy [upravit | upravit kód]

  • Elektrikářská škola. Třífázový střídavý proud
  • Patenty
  • Kapacitní bezelektrodová lampa
    • plazmová lampa
    • historie
    • Bezdrátová elektřina
    • Rezonanční transformátor
    • Válka proudů
    • Westinghouse Electric
    • Světový bezdrátový systém
    • V populární kultuře
    • Muzeum Nikoly Tesly
    • Pamětní centrum Nikoly Tesly
    • Tesla Science Center ve Wardenclyffe
    • Cena Nikoly Tesly
    • Cena Nikoly Tesly
    • Mezinárodní letiště Nikoly Tesly
    • Newyorčan
    • Záhada Nikoly Tesly (film, 1980)
    • Prestige (film, 2006)
    • War of Currents (film, 2019)
    • Noc hrůzy Nikoly Tesly (TV epizoda, 2020)
    • Tesla (film, 2020)
    • Odvozená jednotka SI
    • Lunární kráter
    • Asteroid