LAB #5

Trofazna kola sa neuravnoteženim prijemnicima

Cilj:

Upoznajte se s glavnim načinima uključivanja neuravnoteženih prijemnika u trofazni krug. Naučite razumjeti ulogu neutralne (nulte) žice. Naučite da predstavite uticaj redosleda faza i smenjivanja heterogenih potrošača ( R, L, C) po količini struje u neutralna žica. Ovladati tehnikom konstruisanja vektorskih dijagrama. Naučite odrediti redoslijed faznog slijeda.

1. Teorijski uvod

1.1. Osnovni koncepti

Trofazni krugovi su glavni u shemama napajanja industrijskih poduzeća. Takav sklop može uključivati ​​jednofazne prijemnike (lampe, motore, kondenzatore) i trofazne prijemnike (peći, trofazni motori itd.).

Trofazni prijemnici se dijele na simetrične i asimetrične.

simetrično zovu se prijemnici čiji su kompleksi faznih otpora međusobno jednaki: .

Evo - kompleksni otpor;

Z je kompleksni modul otpora;

 - argument kompleksnog otpora.

Ako ovaj uslov nije ispunjen, pozivaju se prijemnici asimetrično; dok opterećenje može biti uniforma, ako

, ili homogena, ako

.

Faze prijemnika mogu biti povezane zvezdasto ili trougao. Žice koje čine električni vod iz trofaznog generatora označene su A, B, C i nazivaju se linearne žice. Počeci i krajevi faza trofaznih prijemnika su označeni sa a, x, b, y, c, z. Povezujući krajeve faza x, y, z na jednu zajedničku točku, koja se naziva neutralna ili nula, dobivamo shemu spajanja zvijezda. Ako je neutralna točka prijemnika spojena na neutralnu točku generatora, tada dobivamo zvjezdastu vezu s neutralnom žicom. Šema u kojoj je početak sljedeće faze povezan s krajem prethodne (a-z, b-x, c-y) naziva se trokut.

Trofazna kola mogu biti četvorožični(ako se koristi neutralna žica) ili trožični. U trofaznom kolu razlikuju se fazni i linearni naponi i struje. Naponi između vodova A, B, C nazivaju se linearno

. Zovu se struje koje prolaze kroz linearne žice linearne struje

. Naponi između početaka i kraja faza prijemnika nazivaju se fazni naponi. Struje koje prolaze kroz fazne prijemnike

pozvao fazne struje.

Imajte na umu da u praksi uređaji, uključujući osigurače, nisu uključeni u neutralnu žicu. Mjerenje struje u neutralnoj žici predloženo u laboratorijskom radu pomoću ampermetra ima istraživačku svrhu.

1.2. Trofazna kola sa neuravnoteženim pasivnim prijemnicima

Prijemnici su spojeni u zvijezdu neutralnom žicom (sl. 1, a; 2, a). Struje u fazama mogu se odrediti formulama:

.

Struja u neutralnoj žici je:

.

Ako

, struja

. Imajte na umu da su u ovom kolu linijske struje jednake faznim strujama. Količina struje u neutralnoj žici ovisi o redoslijedu u kojem su prijemnici uključeni različite karakteristike. Na primjer, u fazi a otporni element R, u fazi b induktivni element L, u fazi c kapacitivni element C (slika 1, a). Current može se odrediti pomoću vektorskog dijagrama (slika 1b).

Konstrukcija vektorskog dijagrama počinje sa simetričnom zvijezdom faznih napona. Pretpostavlja se da je otpor neutralne žice nula. Zatim se crtaju vektori fazne struje. U fazi a vektor fazne struje se poklapa sa vektorom faznog napona, u fazi b struja prednjači naponu za 90 0 , u fazi c struja zaostaje za naponom za 90 0 . Geometrijski zbrajanje trenutnih vektora

, dobiti vektor struje u neutralnoj žici. Kao što se može vidjeti iz dijagrama, struja u neutralnoj žici je mnogo veća nego u fazi.

Ako

, onda

. Značajno povećanje struje u neutralnoj žici je opasno. Kada se neutralna žica prekine, između nulte tačke generatora i opterećenja pojavljuje se napon, takozvani neutralni prednapon. Narušena je simetrija napona u fazama, što dovodi do nenormalnog rada potrošača (pregorevanje ili pregrijavanje rasvjetnih lampi, gašenje motora ili kvar njihove izolacije, pregrijavanje ili pregrijavanje peći i sl.).

Dakle, neutralna žica služi da osigura iste napone na fazama prijemnika.

Ispostavilo se da se struja u neutralnoj žici značajno smanjuje ako se reaktivni elementi L i C zamijene (slika 2a). Vektorski dijagram za ovaj sklopni krug je prikazan na sl. 2b. Kao što se može vidjeti iz vektorskog dijagrama, struja neutralne žice postaje manja od fazne struje. Ako onda

. Tako rad kola postaje povoljniji. Uz malu količinu struje, poprečni presjek neutralne žice može se smanjiti u odnosu na poprečni presjek linearne žice.

Povezivanjem sklopne sekvence elemenata R, L, C sa sekvencom faza, moguće je odrediti fazni slijed u odsustvu označavanja. Kao što je poznato, slijed faza određuje smjer rotacije rotacionog polja, a time i smjer rotora motora. Poznavanje redosleda faza je veoma važno za pravilan rad ventilatora, pumpi, transportera, mlinova itd.

Razmotrite dijagram povezivanja faznih prijemnika s trokutom. Svaka faza prijemnika, kao što slijedi iz dijagrama povezivanja (slika 3, a), ispada da je povezana na linearni napon generatora, dakle, ti isti naponi su fazni naponi prijemnika:

Sa ovom šemom povezivanja, naponi na fazama prijemnika ne ovise o veličini i prirodi opterećenja. Fazne struje određuju se formulama:

Linearne struje se nalaze iz jednačine prvog Kirchhoffovog zakona.

Za čvor a:

;

za čvor u:

;

za čvor sa:

.

Zbir linijskih struja

.

Vektorski dijagram za ovo kolo je prikazan na sl. 3b. Ovdje se, kao iu prethodnim slučajevima, pretpostavlja da . Posljedice prelaska prijemnika iz jedne faze u drugu mogu se predvidjeti analizom vektorskog dijagrama. Poređenje dvije opcije za uključivanje prijemnika omogućava označavanje terminala trofaznog napona. Na primjer, da se potvrdi ili odbije usklađenost oznake primijenjene na postolju (A, B, C).

Rice. 1. Povezivanje nebalansiranog trofaznog prijemnika

prema shemi "zvijezda s neutralnom žicom" i

njegov odgovarajući vektorski dijagram

Rice. 2. Povezivanje nebalansiranog trofaznog prijemnika

prema shemi "zvijezda s neutralnom žicom"

i odgovarajući vektorski dijagram

Rice. 3. Povezivanje nebalansiranog trofaznog prijemnika

prema shemi “trougla” i odgovarajućem vektorskom dijagramu

2.Radni zadatak

1. Upoznajte se sa panelom napajanja laboratorijskog stalka i procedurom uključivanja i isključivanja trofaznog napona (stezaljke A, B, C; dugmad iznad stezaljki: crno - uključeno, crveno - isključeno). Kada se uključi, svijetli zelena kontrolna lampica.

Jedinicu za napajanje laboratorijskog stalka uključuje AP mašina koja se nalazi u donjem desnom uglu postolja. Kada se uključi, svijetli zeleno svjetlo iznad mašine.

2. Upoznajte se sa radnim panelom. Sadrži: elemente R, L, C; njihovi terminali za povezivanje; prekidači za izbor kapaciteta kondenzatora (položaj prekidača je gore - kondenzator je uključen).

3. Upoznajte se sa električnim mjernim instrumentima na postolju i radnoj površini. Uzmite tri ampermetra sa istim ograničenjem do 1A (panel uređaji) i tri sa ograničenjem do 2,5A (možete koristiti desktop uređaje). Odaberite tri voltmetra sa istim mjernim opsegom (150V ili 300V) i jedan oklopljeni voltmetar s opsegom mjerenja od 0-250V. Zabilježite u tablicu 1 glavne karakteristike odabrane električne opreme merni instrumenti.

Tabela 1

Naziv i marka uređaja	mjerenja	Klasa tačnosti	Mjerni opseg uređaja

4. Istražite kola sa različitim načinima povezivanja prijemnika R, L, C. Da biste to uradili, sastavite kola prikazana na sl. 4, 5, 6.

Pažnja! Napajanje klupe možete uključiti samo nakon što nastavnik ili asistent provjeri ispravnost sklopa kola.

5. Provesti eksperimente sa nekoliko vrijednosti kapacitivnosti kondenzatora (vrijednost kapacitivnosti, broj uključenih prekidača se mora dogovoriti sa nastavnikom).

6. Očitavanja instrumenta se bilježe u tabelama 2, 3, 4. Oblik tabela za sve šeme je dat u nastavku.

Pažnja! Sve promjene u shemi eksperimenta provode se samo kada je napajanje klupe isključeno.

7. Napravite vektorske dijagrame za sve šeme.

8. Uporedite struje u neutralnoj žici na razne opcije uključivanje elemenata reaktivnog opterećenja.

9. Odredite raspored faznih stezaljki. Potvrdite ili promijenite oznaku naznačenu na postolju.

Rice. 4. Šema za proučavanje asimetričnog trofaznog prijemnika spojenog prema shemi "zvijezda s neutralnom žicom"

tabela 2

Rice. 5. Šema za proučavanje neuravnoteženog trofaznog prijemnika spojenog prema shemi "zvijezda s neutralnom žicom"

Tabela 3

Rice. 6. Šema za proučavanje asimetričnog trofaznog prijemnika spojenog prema shemi "trokut"

Tabela 4

10. Izvršiti zaključak o uticaju načina povezivanja i redosleda uključivanja faza prijemnika na veličinu struje u neutralnoj žici i na veličinu faznih napona.

11. Prilikom konstruisanja vektorskih dijagrama, uzmite u obzir stvarni raspored faznih stezaljki. Vektorski dijagrami su iscrtani na skali napona (V/cm) i struje (A/cm). Konstrukcija dijagrama zvjezdanog kola s neutralnom žicom počinje s vektorima faznog napona koji formiraju trosnopnu simetričnu zvijezdu. Zatim se grade vektori faznih (oni su linearni) struja. Podsjećamo vas da je u idealnom otpornom elementu R vektor struje u fazi s vektorom napona (

), u idealnom induktivnom elementu L, vektor struje zaostaje za vektorom napona za ugao od 90 0 (

), au idealnom kapacitivnom elementu C, vektor struje je ispred vektora napona za 90 0 (). Treba imati na umu da se u laboratorijskoj postavci koristi pravi induktor koji je predstavljen sa dva uzastopna elementa R i L. Dakle, fazni ugao između struje i napona je nešto (za 5-7 0) manji od 90 0 .

Struja u neutralnoj žici se dobija zbrajanjem vektora faznih struja (poligon ili paralelogramsko pravilo).

Konstrukcija vektorskog dijagrama za šemu trougla povezivanja takođe počinje sa faznim (linearnim) vektorima napona koji formiraju jednakostranični trougao. Zatim se, u skladu sa prirodom opterećenja, konstruišu vektori faznih struja. Vektori linearne struje se konstruišu geometrijskim sumiranjem faznih struja prema prethodno navedenim formulama.

12. Sačiniti izvještaj o radu sljedećeg sadržaja:

Naziv posla;

Objective;

Podaci o električnim mjernim instrumentima;

Sheme eksperimentalnih instalacija;

tablice podataka;

Primjeri proračuna;

Vektorski dijagrami;

3. Sigurnosne mjere pri radu sa trofaznim prijemnicima

Na laboratorijski štand se dovodi napon od 220 V - opasan po život.

Prije sastavljanja eksperimentalnih kola, uvjerite se da nema napona na postolju (signalne lampice su ugašene, crveno dugme AP mašine je udubljeno).

Nemojte koristiti žice sa oštećenom izolacijom.

Čvrsto pričvrstite žičane papučice na terminale, posebno kada ispod terminala ima više ušica.

Sve promjene u krugu izvršite samo kada ublažio stres. Ponovo uključite strujno kolo tek nakon provjere od strane nastavnika ili laboratorijskog asistenta.

Ne dirajte terminale postolja i terminale mjernih instrumenata tokom rada.

U slučaju nužde (gubitak vrhova provodnika ispod stezaljki, strelice merača koji se kreću van skale, pojava dima ili mirisa izgorele izolacije), odmah isključite postolje pritiskom na crveno dugme AP mašine na desnoj strani stand.

4. Sigurnosna pitanja

Navedite načine povezivanja trofaznog opterećenja.

Koje opterećenje se naziva simetrično, nesimetrično, homogeno, jednolično?

Objasnite svrhu neutralne žice.

Kako možete odrediti slijed faza trofaznog napona?

1. Studija trofaznog kruga s opterećenjem spojenim prema shemi "zvijezda".

   Studija

   Koje su prednosti trofazni lancima prije šestožilnog. TO trofazni lancima sa neutralnom žicom... naponi unutra trofazni lancima, kada je povezan prijemnici"zvijezda". Slučajevi simetričnog i asimetrično utovar, lom...

2. Predavanje br. 1 Trofazna električna kola

   Dokument

   Činjenica da značajan dio prijemnici uključeno u trofazni lancima, dešava se asimetrično, veoma važno u praksi ... - trougao "i" trougao - zvezda ". Trofazni lancima su raznovrsni lancima sinusoidna struja, a samim tim i sve...

3. Projektni zadatak za pravo zaključivanja ugovora za nabavku, instalaciju i puštanje u rad softversko-metodičkog kompleksa za Državnu obrazovnu ustanovu Neprofitni stručni licej br. 143 Početna (maksimalna) cijena ugovora (lota) je 174.000,00 rubalja

   Tehnički zadatak

   serijska veza prijemnici električna energija. Paralelna veza prijemnici elektricna energija... trofazni lancima 64. Proračun četvorožilnog trofazni lancima at asimetrično opterećenje 65. Proračun asimetrično trofazni lancima ...

§ 5.1. Opće informacije.

Tri sinusoidna EMF-a iste frekvencije i amplitude, pomaknuta u fazi za 120°, formiraju trofazni simetrični sistem. Slično se dobijaju trofazni sistemi napona i struja.

Trenutno su dobili trofazni sistemi široku upotrebušto je uglavnom zbog sljedećih razloga:

1. sa istim naponima, potrošačima struje i ostalim jednakim stvarima, napajanje trofaznom strujom omogućava značajnu uštedu u žičanim materijalima u odnosu na tri monofazne linije;

2. Pod ostalim jednakim uslovima, trofazni generator je jeftiniji, lakši i ekonomičniji od tri monofazna generatora iste ukupne snage, isto važi i za trofazne motore i transformatore;

3. trofazni sistem struja omogućava dobijanje rotacionog magnetnog polja pomoću tri fiksna namotaja, što u velikoj meri pojednostavljuje proizvodnju i rad trofaznih motora;

4. Uz jednolično opterećenje, trofazni generator stvara konstantan obrtni moment na vratilu pogonskog motora, za razliku od jednofaznog generatora, kod kojeg snaga i obrtni moment na vratilu pulsiraju na dvostrukoj frekvenciji struje.

§ 5.2. Princip dobijanja trofaznog EMF-a. Osnovni dijagrami ožičenja trofaznih kola.

Fig.5-1. Shema najjednostavnijeg trofaznog generatora.

Na slici 5-1 prikazan je dijagram jednostavnog trofaznog generatora, pomoću kojeg je lako objasniti princip dobijanja trofaznog EMF-a. U jednoličnom magnetskom polju stalnog magneta, tri okvira rotiraju konstantnom ugaonom brzinom ω, pomereni u prostoru jedan u odnosu na drugi za ugao od 120°.

U trenutku t=0, AH okvir se nalazi horizontalno i u njemu se indukuje EMF

.

Potpuno isti EMF će se inducirati u okviru BY kada se okrene za 120° i zauzme poziciju AX okvira. Dakle, pri t=0

Argumentirajući na sličan način, nalazimo EMF u okviru CZ:

Slika 5-2 prikazuje vektorski dijagram trofaznog EMF sistema.

Fig.5-2. Vektorski dijagram trofaznog EMF sistema.

Bilo koji trofazni generator (industrijski) je izvor trofaznog simetričnog EMF-a, što znači jednakost:

1. amplitudske vrijednosti indukovane EMF u fazama A, B, C;

2. svi su pomaknuti e A, e B, e C u odnosu jedan prema drugom za ugao od 120°.

Ako je opterećenje spojeno na svaki od okvira AX, BY i CZ (pomoću četkica i kliznih prstenova), tada će se u nastalim krugovima pojaviti struje.

Vektorski dijagram trofaznih napona i struja sa simetričnim opterećenjem prikazan je na slici 5-3.

Trofazni sistem struja teče u trofaznom kolu, tj. sinusoidne struje sa tri različite faze. Deo strujnog kola kroz koji teče jedna od struja naziva se faza trofaznog kola.

Postoje različiti načini za povezivanje namotaja generatora na opterećenje. Slika 5-4 prikazuje nekoherentno trofazno kolo u kojem svaki namotaj generatora napaja svoje fazno opterećenje. Takav krug, koji zahtijeva 6 spojnih žica, praktički se ne koristi.

5-4. Nekoherentno trofazno kolo.

Na električni dijagrami trofazni generator obično se prikazuje kao tri namota koja se nalaze pod kutom od 120 ° jedan prema drugom.

Kada su spojeni zvijezdom (sl. 5-5), krajevi ovih namotaja se kombinuju u jednu tačku, koja se naziva nulta tačka generatora i označava se sa O. Početak namotaja označava se slovima A, B, C.

Kada je spojen trokutom (sl. 5-6), kraj prvog namota generatora povezan je s početkom drugog, kraj drugog - s početkom trećeg, kraj trećeg - do početka prvog. Na tačke A, B, C spojite žice priključne linije.

U trofaznom kolu, prema GOST-u, za strujne krugove postavljene su sljedeće vrijednosti napona: 127; 220; 380; 660 V i više. Svi se vremenski razlikuju od najbliže brojke.

§ 5.3. Veza namotaja generatora i potrošača sa zvijezdom.

Spojiti generator (potrošač) sa zvijezdom, to znači spojiti se na jednu zajedničku tačku, tzv null(N - za generator, N ' - za potrošača), krajevi faza namotaja generatora (potrošača). ABC - početak faza namotaja generatora, XYZ - kraj faza namotaja generatora.

faza nazivamo napon izmjeren između početka i kraja faze generatora (potrošača) ili između linearnog i neutralna žica.

linijska žica- žica koja povezuje početak faza generatora sa potrošačem.

Žica koja povezuje nulu generatora (N) sa nulom potrošača označena je U A, U B, U C ili U F.

Linearno naziva se napon mjeren između početaka faza ili između linearnih žica. Označeno U AB, U BC, U CA ili U L.

Između faza linijski napon(njihovog vektorskog oblika) postoji zavisnost

Vektorski dijagrami faznih i linearnih napona generatora trofazne struje (važi i za trofazni potrošač sa simetričnim opterećenjem).

Redoslijed konstruiranja vektorskog dijagrama za bilo koje opterećenje:

Dijagram mora biti nacrtan u mjerilu. Prilikom odabira skale, treba imati na umu da duljine vektora fazne struje trebaju biti nešto manje od odgovarajućih vektora faznog napona. Izrada grafikona počinje:

1. pod uglom od 120° jedan prema drugom postaviti vektore faznog napona , , ;

2. uzimajući u obzir uglove faznog pomaka φ A, φ B, φ C, na odgovarajuće vektore faznog napona, vektore fazne struje , , ;

3. vektor struje u neutralnoj žici (nije pronađen za simetrično opterećenje, jer I N \u003d 0) se nalazi iz izraza prvog Kirchhoffovog zakona za vektorski oblik struja

.

Ovdje U A \u003d U B = U C; U AB =U BC =U CA . Po definiciji kosinusa , dakle , , tj. .

Kada je povezan sa zvijezdom, linearni napon generatora je nekoliko puta veći od faznog napona. Ova izjava vrijedi za simetrično opterećenje trofaznih potrošača povezanih zvijezdom.

simetrično naziva se opterećenje pri kojem:

1. Z A = Z B \u003d Z C;

2. φ A = φ B = φ C, gdje je φ ugao pomaka faze;

3. u svakoj fazi priroda napona mora biti ista, tj. mora biti u svim fazama aktivno, kapacitivno, induktivno, aktivno-induktivno, aktivno-kapacitivno.

Kada je spojena zvijezdom, linearna i fazna struja su iste struje

Nulta žica i njena uloga.

Potrebno je dobiti takvu šemu povezivanja kada je opterećenje neuravnoteženo. Uz pomoć neutralne žice s asimetričnim opterećenjem, oni su međusobno izjednačeni fazni naponi potrošači. U nedostatku neutralne žice (prekid, mehanička oštećenja), gdje je opterećenje manje, napon će biti veći i obrnuto.

Neutralna žica nije potrebna ako je opterećenje simetrično. Odličan primjer takvo opterećenje su trofazni asinhroni motori. Presjek neutralne i linearne žice je gotovo isti.

§ 5.4. Spajanje namotaja generatora i potrošača trokutom.

e AB , e BC , e CA - trenutne vrijednosti EMF inducirane u fazama A, B, C sinhronog generatora.

Za takav spoj potrebno je fazu A generatora (početak faze) spojiti na kraj faze C, tj. sa Z tačkom; početak faze B je povezan sa krajem faze A (tačka X), a početak faze C (tačka C) povezan je sa krajem faze B (tačka Y). Stoga je kod takvog priključka fazni napon generatora (potrošača) jednak linearnom naponu generatora (u normalnim uvjetima rada takvog kola).

Stoga, pri povezivanju potrošača prema trokutnoj shemi, njegov je fazni napon uvijek jednak linearnom naponu generatora, ne ovisi o veličini i prirodi opterećenja, i od toga. napon generatora se održava konstantnim pomoću automatskih regulatora, tada je i fazni napon potrošača konstantna vrijednost. Kao što se može vidjeti iz dijagrama povezivanja generatora, njegove tri faze čine zatvoreno kolo sa zanemarljivim otporom. Stoga, kako bi se izbjeglo pregrijavanje namotaja, pojava kratki spoj potrebno je da e AB +e BC +e CA uvijek bude jednako 0. Zbog toga je nepravilan spoj namotaja generatora opasan (pobrkaju se početak i kraj), što će dovesti do kratkog spoja.

Za potrošača.

Napravimo izraze koji povezuju fazne i linearne struje potrošača, primjenjujući prvi Kirchhoffov zakon. Zatim, za tačke grananja potrošača, prema prvom Kirchhoffovom zakonu

(1)

Izvedemo odnos između linearne i fazne struje potrošača povezanih trokutom za slučaj simetričnog opterećenja. Za ono što koristimo vektorski dijagram i izraze (1), na osnovu kojih se ovaj dijagram gradi.

Redoslijed gradnje:

1. pod uglom od 120 ° jedan u odnosu na drugi, odvajamo vektore faznih struja, a I AB = I BC = I CA - tako se označavaju fazne struje;

2. da bismo pronašli vrijednosti linearnih struja, sada je potrebno povezati vrhove vektora faznih struja i odvojiti vektor (strelicu) uzimajući u obzir izraz (1). Dobili smo jednakostranični trougao ABC, gdje su vektori linearnih struja , , međusobno jednaki. Iz jednakokračnog trougla imamo da će okomita DM također biti simetrala i medijana. Tada je CM podijeljen sa I CA jednako cos30°, dakle .

Trofazna strujna kola

Višefazni i trofazni sistemi. Princip dobijanja trofaznog EMF-a

Višefazno napajanje je skup EMF-a iste frekvencije, pomaknutih jedan prema drugom u fazi. Kombinacija višefaznog izvora i višefaznog prijemnika čini višefazni električni krug. Pojedinačni električni krugovi koji čine višefazni sistem nazivaju se faze. Dakle, faza je dvostruk pojam. S jedne strane, ovo je faza periodičnog procesa, s druge strane, dio je višefaznog električnog kola.

Ako je broj faza m=3 - dobijamo trofazni sistem. Trofazni sistem je glavni za napajanje preduzeća. Zbog tehničkih i ekonomskih karakteristika, trofazna struja osigurava najekonomičniji prijenos električne energije, omogućava vam stvaranje jednostavnih, pouzdanih i ekonomičnih transformatora, generatora, elektromotora.

Temeljne studije koje su dovele do uvođenja trofaznih sistema u praksu uradili su Nikola Tesla (poreklo - Austro-Ugarska, sada - Hrvatska) i ruski naučnik Dolivo-Dobrovolsky.

Glavne izume vezane za trofazne sisteme napajanja napravio je i patentirao Tesla. Istovremeno, radovi Dolivo-Dobrovolskog, koji su prvi koristili trofaznu struju u industrijske svrhe. Sve karike trofaznog kola: transformatore, generatore, dalekovode i motore razvio je M.O. Dolivo-Dobrovolsky tako duboko da se do danas nisu suštinski promijenili.

U nekim tehničkim uređajima koriste se dvofazni, četverofazni, šestofazni sistemi.

Trofazni EMF sistem se dobija u trofaznim generatorima. Takav generator se sastoji od statora i rotora. U prorezima statora nalaze se tri namota pomaknuta jedan u odnosu na drugi u prostoru za 120°. Rotor je izrađen u obliku trajnog magneta ili elektromagneta. Kada se rotira, EMF se inducira u namotajima, čiji su grafikoni trenutnih vrijednosti prikazani na Sl. jedan

Svi EMF-ovi razmatranog sistema imaju jednake amplitude E m i pomereni su jedan u odnosu na drugi u fazi za ugao od 120 °. Takav EMF sistem se naziva simetričnim.

Trofazni simetrični sistem

Uzimajući ishodište u trenutku kada je e a = 0, zapisujemo trenutne vrijednosti svih EMF.

e L1 =E m *sinω t

e L2 =E m *grijeh(ω t-120° )

e L3 =E m *grijeh(ω t-240° )= E m *grijeh(ω t+120)

U simboličkom obliku (u obliku složenih amplituda):

,

,

, gdje

.

Vektorski dijagram simetričnog trofaznog sistema prikazan je na sl. 2.

Simetrični trofazni sistem ima svojstva:

,

.

Ovo svojstvo vrijedi i za struje sa simetričnim opterećenjem.

Vrste veza trofaznih kola .

Postoje dvije glavne vrste veza namota za transformatore, generatore i prijemnike u trofaznim krugovima: veza zvijezda i trougaona veza.

Zvezdasta veza izvora i prijemnika prikazana je na slici 3.

Naponi na stezaljkama pojedinih faza prijemnika ili izvora nazivaju se fazni naponi.

- fazni naponi. Naponi između linijskih žica koje povezuju trofazni izvor sa prijemnikom nazivaju se mrežni naponi.

- linijski naponi. Struje koje teku u fazama prijemnika ili generatora nazivaju se fazne struje. Struje koje teku u linearnim žicama nazivaju se linearne struje. Očigledno, za zvjezdastu vezu, linearne struje

su fazne struje. Žica koja povezuje nulte čvorove izvora i prijemnika (čvorovi n, N) naziva se nulta (zajednička, neutralna) žica. Prema Kirchhoffovom zakonu struje, struja u neutralnoj žici je

.

Kod simetričnog opterećenja struje u fazama su jednake. Onda

=

struja u neutralnoj žici će biti nula. Stoga, sa simetričnim opterećenjem, izvor se može spojiti na opterećenje sa samo tri linearne žice.

Na sl. 4 prikazuje vektorski dijagram kola u simetričnom režimu i aktivno-induktivnu prirodu opterećenja, u kojoj struje zaostaju za naponima.

Uspostavimo odnos između linearnog i faznog napona. Linearni naponi se definiraju kao razlike faznog napona.

;

;

.

Iz jednakokračnog trougla slijedi ANB

.

Na sl. 5 prikazuje vezu izvora i prijemnika sa trouglom

Kod ove vrste veze, fazni emfs su povezani u seriju. Zajedničke tačke svakog para faznih EMF-a i zajedničke tačke svakog para grana prijemnika povezane su linearnim žicama. Na prvi pogled, takva veza faznih EMF-a predstavlja hitni režim kratkog spoja. Međutim, ne treba zaboraviti da je zbroj trenutnih vrijednosti EMF trofaznog simetričnog izvora u bilo kojem trenutku nula.

Na sl. Slika 6 prikazuje vektorske dijagrame napona i struja za simetrični način rada i aktivno-induktivno opterećenje za trokut vezu.

Linearne struje se definiraju kao razlike faznih struja:

;

;

.

pri čemu:

;

.

Proračun trofaznih kola sa neuravnoteženim opterećenjem.

Proračun trofaznog kruga pri spajanju izvora na prijemnik s trokutom ne sadrži ništa bitno novo u usporedbi s proračunom konvencionalnog sinusoidnog strujnog kruga. U kolu na sl. 5 pronađite fazne struje:

;

;

.

Na osnovu pronađenih faznih struja određujemo linearne struje na osnovu Kirchhoffovog zakona:

;

;

.

Slično, trofazno kolo se izračunava kada su izvor i prijemnik spojeni zvijezdom s neutralnom žicom (slika 3). Prema Ohmovom zakonu određujemo fazne struje:

;

;

.

Fazne struje za spajanje zvijezda su linearne struje. Struja u neutralnoj žici određena je prema Kirchhoffovom zakonu struje:

.

Za izračunavanje asimetričnog trofaznog kruga kada je spojen zvijezdom s trožičnom linijom, koristimo metodu s dva čvora.

Rice. 7

Odredimo napon između nultih tačaka izvora i opterećenja -

, koji se naziva neutralni prednapon.

Poznavanje napona

, određujemo linearne (one su i fazne) struje prema Ohmovom zakonu za dio kola sa EMF:

=

,

.

Slično

Napon na fazama opterećenja će biti jednak:

,

,

.

Razmotrimo dva posebna slučaja asimetričnog opterećenja.

1) Kratki spoj jedne od faza opterećenja sa jednakim otporima u druge dvije faze.

,

.

Neutralni prednapon

odrediti poznatim izrazom, prethodno pomnoživši njegov brojnik i imenilac sa

.

,

Dakle, u slučaju kratkog spoja, opterećenje u fazi ALI, napon na njemu postaje jednak nuli, a naponi na fazama IN I OD opterećenja se povećavaju na linearna, tj. in

jednom. Napon neutralnog prednapona za ovaj slučaj će biti jednak faznom naponu. Vektorski dijagram za ovaj slučaj je prikazan na sl. 8a.

2) Prekid u jednoj od faza opterećenja sa jednakim otporima u druge dvije faze.

,

.

Neutralni prednapon za ovaj slučaj bi bio:

Naponi na fazama opterećenja će biti jednaki:

,

,

Dakle, sa prekidom u fazi ALI opterećenja, napon u njemu postaje 1,5 puta veći od faznog napona, napona na fazama IN I OD opterećenja se smanjuju i postaju jednaka polovini linijskog napona, neutralni prednapon postaje jednak polovini faznog napona.

Vektorski dijagram za ovaj slučaj je prikazan na sl. 8b

7.5 Snaga u trofaznom kolu i njeno mjerenje.

Uzimajući u obzir da je za simetrično trofazno kolo povezano zvijezdom

,

, a za trokut spojen

,

, dobijamo, bez obzira na vrstu veze

gdje - fazni pomak između faznog napona i fazne struje (cosφ - faktor snage).

Slično, za jalove i prividne snage sa simetričnim opterećenjem, dobivamo:

U slučaju neuravnoteženog opterećenja, snage se izračunavaju za svaku od faza opterećenja (izvora) posebno i zatim se zbrajaju.

Za mjerenje snage u četverožičnom trofaznom kolu spojenom zvijezdom, vatmetri se uključuju prema krugu prikazanom na sl. 7.9.

Ukupna snaga koju troši opterećenje bit će jednaka zbroju očitavanja tri voltmetra uključena u faze A, B I OD. U trožilnom kolu koriste se dva vatmetra, spojena prema krugu prikazanom na sl. 7.10.

Pokazaćemo da će snaga koju pokazuju dva vatmetra biti jednaka ukupnoj snazi ​​trofaznog kola (tzv. dvovatmetarsko kolo, ili Aronovo kolo).

Plan

1. Trofazni električni uređaji

2. Povezivanje izvora energije i prijemnika prema shemi zvijezda

3. Povezivanje izvora energije i prijemnika prema šemi trougla

4. Aktivni i reaktivni i puna moć trofazni simetrični sistem

5. Poređenje uslova rada trofaznih kola sa različitim priključcima faza prijemnika

6. Mjerenje aktivne snage trofaznog sistema

7. Simetrično trofazno kolo sa više prijemnika

8. Neuravnoteženo trofazno kolo

1. Trofaznie električnih uređaja

Trofazni krug je poseban slučaj višefaznih električnih sistema, koji su kombinacija električna kola, u kojem djeluju EMF iste frekvencije, pomaknuti u fazi jedan u odnosu na drugi za određeni ugao. Imajte na umu da su obično ovi EMF, prvenstveno u elektroenergetici, sinusoidni. Međutim, u modernim elektromehaničkim sistemima, gdje se frekventni pretvarači koriste za upravljanje aktuatorima, sistem napona je općenito nesinusoidan. Svaki od dijelova višefaznog sistema, koji karakterizira ista struja, naziva se faza one. faza - ovo je dio kruga koji se odnosi na odgovarajući namotaj generatora ili transformatora, liniju i opterećenje.

Dakle, koncept "faze" u elektrotehnici ima dva različita značenja:

faza kao argument veličine koja se sinusoidno mijenja;

faza kao sastavni dio višefaznog električnog sistema.

Razvoj višefaznih sistema bio je vođen kroz istoriju. Istraživanja u ovoj oblasti bila su uzrokovana zahtjevima razvoja proizvodnje, a uspjeh u razvoju višefaznih sistema olakšala su otkrića u fizici električnih i magnetskih pojava.

Najvažniji preduslov za razvoj višefaznih električnih sistema bilo je otkriće fenomena rotacije. magnetsko polje(G. Feraris i N. Tesla, 1888). Prvi elektromotori su bili dvofazni, ali su imali niske performanse. Trofazni sistem se pokazao najracionalnijim i najperspektivnijim, čije će glavne prednosti biti razmotrene u nastavku. Veliki doprinos razvoju trofaznih sistema dao je istaknuti ruski inženjer elektrotehnike M.O.

Izvor trofaznog napona je trofazni generator, na čijem je statoru (vidi sliku 1) postavljen trofazni namotaj. Faze ovog namotaja su raspoređene tako da su njihove magnetne ose pomerene u prostoru jedna u odnosu na drugu za el. drago. Na sl. 1, svaka faza statora je konvencionalno prikazana kao jedan okret. Početak namotaja obično se označava velikim slovima slova A, B, C, i krajevi, respektivno velika slova x,y,z. EMF u fiksnim namotajima statora indukuje se kao rezultat ukrštanja njihovih zavoja pomoću magnetnog polja stvorenog strujom pobudnog namota rotora (na slici 1, rotor je konvencionalno prikazan kao trajni magnet, koji se koristi u praksi pri relativno malim snagama). Kada se rotor rotira ujednačenom brzinom, periodično promjenjivi sinusoidni EMF iste frekvencije i amplitude induciraju se u namotajima faza statora, ali se razlikuju zbog prostornog pomaka jedan od drugog u fazi za rad. (vidi sliku 2).

Trofazni sistemi su trenutno najšire korišteni. Sve velike elektrane i potrošači rade na trofaznoj struji, što je povezano s nizom prednosti trofaznih kola u odnosu na jednofazne, od kojih su najvažnije:

Isplativ prijenos električne energije na velike udaljenosti;

Najpouzdaniji i najekonomičniji, koji ispunjava zahtjeve industrijskog električnog pogona, je asinhroni motor s kaveznim rotorom;

Mogućnost dobijanja rotacionog magnetnog polja pomoću fiksnih namotaja, na kojima se radi sinhroni i indukcioni motori, kao i niz drugih električnih uređaja;

Balans simetričnih trofaznih sistema.

Da razmotrimo najvažnije svojstva ravnoteže trofaznog sistema, što će biti dokazano u nastavku, uvodimo koncept simetrije višefaznog sistema.

EMF sistem (naponi, struje, itd.) se naziva simetrično ako se sastoji od m vektora EMF jednakih modula (napona, struja, itd.) pomjerenih u fazi jedan u odnosu na drugi za isti ugao. Konkretno, vektorski dijagram za simetrični EMF sistem koji odgovara trofazni sistem sinusoidi na sl. 2 je prikazano na sl. 3.

Sl.3 Sl.4

Od asimetričnih sistema, dvofazni sistem sa faznim pomakom od 90 stepeni je od najvećeg praktičnog interesa (vidi sliku 4).

Svi simetrični trofazni i m-fazni (m>3) sistemi, kao i dvofazni sistemi su uravnotežen. To znači da iako u pojedinačnim fazama trenutna snaga pulsira (vidi sliku 5, a), menjajući ne samo veličinu, već u opštem slučaju i predznak tokom jednog perioda, ukupna trenutna snaga svih faza ostaje konstantna tokom čitavog perioda. period sinusoidnog EMF-a (vidi sliku 5,b).

Balans je od suštinskog značaja praktična vrijednost. Ako bi ukupna trenutna snaga pulsirala, tada bi pulsirajući moment djelovao na osovinu između turbine i generatora. Takvo promjenjivo mehaničko opterećenje imalo bi štetan učinak na elektranu, smanjujući njen vijek trajanja. Ista razmatranja vrijede i za polifazne motore.

Ako je simetrija narušena (dvofazni Tesla sistem, zbog svoje specifičnosti, nije uzet u obzir), onda je i ravnoteža narušena. Stoga u energetskom sektoru strogo prate da opterećenje generatora ostane simetrično.

2. Povezivanje izvora energije i prijemnika prema shemi zvijezda

Trofazni generator (transformator) ima tri izlazna namotaja, identična po broju zavoja, ali razvijaju EMF, pomerenu u fazi za 1200. Mogao bi se koristiti sistem u kojem faze namotaja generatora ne bi bile galvanski povezane jedna s drugom. . Ova tzv isključen sistem. U tom slučaju, svaka faza generatora mora biti povezana sa prijemnikom sa dvije žice, tj. postojaće šestožilna linija, što je neekonomično. S tim u vezi, ovakvi sistemi nisu bili široko korišteni u praksi.

Da bi se smanjio broj žica u liniji, faze generatora su galvanski povezane jedna s drugom. Postoje dvije vrste veza: u zvezdu I u trougao. Zauzvrat, kada je povezan sa zvijezdom, sistem može biti tri- I četvorožični.

zvezda veza

Na sl. 6 prikazuje trofazni sistem pri povezivanju faza generatora i opterećenja u zvijezdu. Ovdje su žice AA, BB" i CC" linearne žice.

Linearno naziva se žica koja povezuje početak faza namotaja generatora i prijemnika. Tačka u kojoj su krajevi faza spojeni na zajednički čvor se naziva neutralan(na slici 6 N i N" su neutralne tačke generatora i opterećenja, respektivno).

Zove se žica koja povezuje neutralne tačke generatora i prijemnika neutralan(prikazano isprekidanom linijom na slici 6). Trofazni sistem kada je spojen na zvijezdu bez neutralne žice naziva se trožični, sa neutralnom žicom - četvorožični.

Sve veličine koje se odnose na faze se nazivaju fazne varijable, do linije linearno. Kao što se može vidjeti iz dijagrama na sl. 6, kada je spojen na zvijezdu, linijske struje i jednake su odgovarajućim faznim strujama. Ako postoji neutralna žica, struja u neutralnoj žici

Ako je sistem faznih struja simetričan, onda. Stoga, kada bi simetrija struja bila zagarantovana, neutralna žica ne bi bila potrebna. Kao što će biti prikazano u nastavku, neutralna žica održava simetriju napona na opterećenju kada je samo opterećenje neuravnoteženo.

Budući da je napon na izvoru suprotan smjeru njegovog EMF-a, fazni naponi generatora (vidi sliku 6) djeluju od tačke A, B i C do neutralne tačke N; - naponi faznog opterećenja.

Linijski naponi djeluju između linijskih provodnika. U skladu sa drugim Kirchhoffovim zakonom za linijske napone, može se pisati

Imajte na umu da uvek

kao zbir napona u zatvorenoj petlji.

Na sl. 7 je vektorski dijagram za simetrični sistem naprezanja. Kao što pokazuje njegova analiza (zraci faznih napona formiraju stranice jednakokračnih trokuta sa uglovima u osnovi jednakim 300), u ovom slučaju

Obično se uzima u obzir u proračunima

Onda za slučaj direktni fazni slijed

(u obrnuti slijed faza fazni pomaci y i mijenjaju mjesta). Uzimajući to u obzir, na osnovu relacija (1) ... (3) mogu se odrediti kompleksi linearnih naprezanja. Međutim, sa simetrijom napona, ove veličine se lako određuju direktno iz vektorskog dijagrama na sl. 7. Usmjeravajući realnu osu koordinatnog sistema duž vektora (njegova početna faza je jednaka nuli), računamo fazne pomake linearnih napona u odnosu na ovu osu, a njihovi moduli se određuju u skladu sa (4). Tako za linearne napone dobijamo:

3. Povezivanje izvora energije i prijemnika prema šemi trougla

Zbog činjenice da je značajan dio prijemnika uključenih u trofazna kola neuravnotežen, to je vrlo važno u praksi, na primjer, u krugovima sa rasvjetna tijela, osiguravaju neovisnost režima rada pojedinih faza. Osim četverožičnih, trožični krugovi također imaju slična svojstva pri povezivanju faza prijemnika u trokut. Ali faze generatora se takođe mogu povezati u trougao (vidi sliku 8).

Za simetričan EMF sistem imamo

Dakle, u odsustvu opterećenja u fazama generatora u krugu na Sl. 8 struje će biti nula. Međutim, ako zamijenite početak i kraj bilo koje faze, struja kratkog spoja će također teći u trokutu. Stoga je za trokut potrebno strogo poštivati ​​redoslijed povezivanja faza: početak jedne faze povezan je s krajem druge.

Dijagram povezivanja faza generatora i prijemnika u trouglu prikazan je na sl. devet.

Očigledno, kada su spojeni na trokut, linijski naponi su jednaki odgovarajućim faznim naponima. Prema prvom Kirchhoffovom zakonu, odnos između linearne i fazne struje prijemnika određen je odnosima

Slično, linearne struje možete izraziti kroz fazne struje generatora.

Na sl. 10 prikazuje vektorski dijagram simetričnog sistema linearnih i faznih struja. Njegova analiza pokazuje da sa simetrijom struja

Pored razmatranih veza zvezda-zvezda i trokut-trokut, u praksi se koriste i sheme zvijezda-trokut i delta-zvijezda.

4. Aktivna i reaktivna i prividna snaga trofazna simetričnoth sistem

Aktivna snaga trofaznog sistema je zbir aktivnih snaga svih faza izvora energije, koji je jednak zbiru aktivnih snaga svih faza prijemnika.

U simetričnom trofaznom sistemu, tj. sistem sa simetričnim generatorom i prijemnikom, za bilo koju shemu njihovog povezivanja za svaku fazu, snaga izvora energije prijemnika je ista. U ovom slučaju, P=3Pf i za svaku od faza vrijedi formula za aktivnu snagu sinusoidne struje:

Pf = Uf Ako je cos ,

gdje je fazni ugao između faznog napona i struje.

U opštem slučaju, reaktivna snaga trofaznog sistema je zbir reaktivne snage svih faza izvora energije, koja je jednaka zbiru reaktivnih snaga svih faza prijemnika. Reaktivna snaga je simetrična u odnosu na trofazni sistem prema

Q \u003d 3Qf \u003d 3Uf Ako greh ,

ili nakon zamjene efektivnih vrijednosti fazne struje i napona linearnim.

Q \u003d v3 Ul Il sin .

Kompleksna snaga trofaznog sistema je zbir kompleksnih snaga faza izvora energije, koji je jednak zbiru kompleksnih snaga svih faza prijemnika.

Prividna snaga simetričnog trofaznog sistema

S = v3 Ul Il .

5. Poređenje uslova rada trofaznih kola na različitimfazne veze prijemnika

Dijagram povezivanja trofaznog prijemnika je nezavisan od dijagrama priključka trofaznog generatora. Delta veza faza prijemnika često se prebacuje na vezu zvijezda da bi se promijenila struja i snaga, na primjer, da bi se smanjile početne struje trofaznih motora, promijenila temperatura trofaznih motora električne pećnice itd.

Kada je prijemnik spojen prema zvjezdastoj shemi, odnosi između efektivnih vrijednosti faznih i linearnih struja i napona su važeći

I?g \u003d U?g / z? \u003d Ilg; U? g \u003d Ul / v3,

iz čega sledi da

Ilg \u003d Ul / v3z?.

Kada je prijemnik spojen prema trouglastoj shemi, odnosi između efektivnih vrijednosti faznih i linearnih struja i napona su važeći

I?D=U?D/z?=IlD/v3; U? D \u003d Ul,

Iz čega proizilazi

6. Mjerenje aktivne snage trofaznog sistema

Sa simetričnim opterećenjem trofaznog sistema, jedan jednofazni vatmetar se koristi za mjerenje snage, spojen prema kolu prikazanom na sl. 232 (a - za vezu zvijezda; b - za trokut vezu). U ovom slučaju, fazna struja teče kroz serijski namotaj vatmetra, a paralelni namotaj je spojen na fazni napon. Stoga će vatmetar pokazati snagu jedne faze. Da biste dobili snagu trofaznog sistema, morate pomnožiti očitavanje jednofaznog vatmetra sa tri.

Kod asimetričnog opterećenja u četverožičnoj mreži trofazne struje, za mjerenje snage koristi se krug od tri vatmetra (slika 233). Svaki jednofazni vatmetar mjeri snagu jedne faze. Da bi se dobila snaga trofaznog sistema, potrebno je uzeti zbir očitanja tri vatmetra.

Sa promjenjivim opterećenjem, teško je dobiti istovremeno očitavanje od tri vatmetra.

Osim toga, tri monofazna vatmetra zauzimaju puno prostora. Stoga se često koristi jedan troelementni trofazni vatmetar, koji je spoj u jednom uređaju tri jednofazna vatmetra. U troelementnom elektrodinamičkom vatmetru, tri pomična paralelna zavojnica postavljena su na istoj osi povezanoj sa strelicom, a ukupni obrtni moment dobijen kao rezultat dodavanja mehaničkih sila svake zavojnice bit će proporcionalan snazi ​​koja se troši u trofazna mreža. U drugim izvedbama, pokretni zavojnici koji se nalaze na različitim mjestima međusobno su povezani fleksibilnim trakama i prenose ukupnu silu na osovinu strelice.

Aktivna snaga trofazne mreže s ujednačenim opterećenjem može se odrediti pomoću tri instrumenta: ampermetra, voltmetra i fazometra - prema formuli

gdje su U i I linijski naponi,

Ugao pomaka između faznog napona i struje.

Snaga trožilne trofazne mreže pri bilo kojem opterećenju (ujednačenom ili neravnomjernom), bez obzira na način povezivanja potrošača (zvijezda ili trokut), može se mjeriti pomoću kola od dva vatmetra.

Prema prvom Kirchhoffovom zakonu, zbir trenutnih vrijednosti struja sve tri faze jednak je nuli:

Trenutna snaga trofaznog sistema će biti

gdje su u sa indeksima trenutne vrijednosti faznih napona.

Zamjenom vrijednosti trenutnog i2 u posljednji izraz dobijamo

Rezultirajuća jednačina pokazuje da jedan od vatmetara mora biti uključen tako da struja prve faze teče kroz njegov strujni kalem, a naponski kalem bude ispod naponske razlike između prve i druge faze; treba uključiti još jedan vatmetar tako da struja treće faze teče kroz njen strujni kalem, a naponski kalem bude ispod naponske razlike između treće i druge faze.

Zbrajanjem očitavanja oba vatmetra dobijamo snagu sve tri faze.

Na sl. 234, a - in prikazuje tri opcije za krug od dva vatmetra.

Dijagrami pokazuju da su serijski namotaji vatmetara uključeni u bilo koje dvije linearne žice mreže. Počeci paralelnih namotaja svakog vatmetra povezani su na istu žicu kao i serijski namotaj vatmetra. Krajevi paralelnih namotaja spojeni su na žicu treće linije.

Sa simetričnim aktivnim opterećenjem i cos \u003d 1, očitanja vatmetara su međusobno jednaka. Kada cos nije jednak jedan, očitavanja vatmetara neće biti jednaka. Sa cos jednakim 0,5, jedan od vatmetara će pokazati nulu. Kada je cos manji od 0,5, strelica ovog uređaja će početi da odstupa ulijevo. Da biste dobili očitanje uređaja, potrebno je prebaciti krajeve njegovog serijskog ili paralelnog namotaja.

Da biste izmjerili aktivnu snagu trofaznog sistema prema očitanjima dva vatmetra, potrebno je sabrati njihova očitanja ili od očitavanja jednog vatmetra oduzeti očitavanje drugog vatmetra, koje je bilo negativno. Šema za mjerenje snage sa dva vatmetra pomoću mjernih naponskih i strujnih transformatora data je na sl. 235.

Prikladnije je mjeriti snagu trofaznim vatmetrom, u kojem su dva uređaja kombinirana, povezana prema shemi od dva vatmetra i djelujući na jednu zajedničku os, na koju je spojena strelica. U uređajima elektrodinamičkog i ferodinamičkog sistema, dvije pokretne zavojnice smještene na istoj osi ili povezane fleksibilnim trakama rotiraju jednu os. U uređajima indukcijskog sistema dva elementa rotiraju dva diska koja se nalaze na istoj osi, ili dva elementa djeluju na jedan disk. Preklopni krug dvoelementnog trofaznog vatmetra dat je na sl. 236.

U mrežama visokog napona trofazni vatmetar se uključuje pomoću mjernih transformatora napona i struje.

7. Simetrična trofaznalanac sa više prijemnika

Proračun trofaznog kruga u simetričnom načinu rada svodi se na proračun jedne faze i provodi se slično kao i proračun konvencionalnog sinusoidnog strujnog kruga.

Dati: - linijski napon; UL

ZL - otpor linije;

ZF1 - otpor faznog opterećenja 1;

ZF2 - otpor faznog opterećenja 2.

Redoslijed izračunavanja:

1. Otpor dva paralelno povezana trokuta mora se zamijeniti ekvivalentnim trouglom sa faznim otporom:

2. Rezultirajući ekvivalentni trokut treba zamijeniti ekvivalentnom zvijezdom sa faznim otporom:

3. Odrediti fazni otpor ekvivalentne zvijezde, uzimajući u obzir ZL:

4. Dalji proračun ne zahtijeva korištenje složene metode. Dovoljno je odrediti efektivnu vrijednost linearne struje

zatim pronađite efektivne vrijednosti faznog napona ekvivalentne zvijezde prijemnika

i napon linije prijemnika

Efektivne vrijednosti faznih struja prijemnika određene su Ohmovim zakonom:

8. Nesimmetrički način rada trofazno kolo

Asimetrični režim u trofaznom sistemu nastaje ako je narušen barem jedan od uslova simetrije za fazni EMF izvora -

i jednakost faznih otpora prijemnika ZA = ZB = ZC.

Kada su faze prijemnika spojene zvijezdom i postoji neutralna žica (slika 1), u općenitom slučaju asimetričnog načina rada, struja u neutralnoj žici I0 je različita od nule i postoji napon između neutrali prijemnika i izvora U0 "0. U tom smislu, proračun struja se ne može vršiti izolovano po fazama, kao u simetričnom režimu.

Za izračunavanje kruga koji se razmatra, najpogodnije je koristiti metodu nodalnog napona, budući da krug sadrži samo dva čvora. Za jedno čvorno naprezanje imamo jednačinu

iz koje direktno nalazimo napon između neutralnih tačaka:

Za struje u kolu nalazimo dalje i slično za u, a. Iz toga proizilazi da su struje u sve tri faze asimetričnog sistema međusobno zavisne, odnosno da promjena otpora jedne od faza dovodi do promjene struje u preostalim fazama, jer se u ovom slučaju mijenja napon U0 "0 .

Rezultirajuća formula vrijedi i za kolo sa izolovanom neutralom, za prijelaz na koji treba postaviti samo Y0 = 0. Fazne struje u ovom slučaju se određuju istim formulama kao gore.

Trenutne vrijednosti u asimetričnom opterećenju povezanom trokutom, za date fazne emfs, mogu se izračunati pretvaranjem trokuta ZAB, ZBC, ZCA u zvijezdu, čiji se fazni otpori izražavaju formulama:

Kao rezultat toga, problem izračunavanja kola se svodi na upravo razmatrani. Takva transformacija vam omogućava da istovremeno uzmete u obzir otpor linearnih žica ZA", ZB, ZC", za koje se nakon transformacije ispostavi da su povezane u seriju s fazama formirane zvijezde ZA, ZB, ZC , prikazan na slici 10.3 isprekidanim linijama.

Prema istoj opštoj šemi, razmatra se i slučaj kada su linearne emfs date u asimetričnom sistemu, i. U ovom slučaju, za strujni krug sa izolovanim neutralnim elementom (vidi sliku 10.4 na Y0 = 0), kao referentni čvor 0" za izračunavanje napona faze C prijemnika, uzimamo npr. izlaz C generatora. Kao rezultat dobijamo direktno

Slično, izvodeći kružnu permutaciju indeksa, pišemo:

Struje u fazama dobijamo množenjem faznih napona sa odgovarajućim provodljivostima YA, B, C.

U prisustvu nekoliko asimetričnih opterećenja sa različitim načinima povezivanja faza, treba koristiti serijsku transformaciju zvijezde u trokut i obrnuto i ekvivalentne transformacije paralelno ili serijski spojenih presjeka.