ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ #5

Τριφασικά κυκλώματα με μη ισορροπημένους δέκτες

Σκοπός:

Εξοικειωθείτε με τους κύριους τρόπους συμπερίληψης μη ισορροπημένων δεκτών σε ένα τριφασικό κύκλωμα. Μάθετε να κατανοείτε τον ρόλο του ουδέτερου (μηδενικού) σύρματος. Μάθετε να αντιπροσωπεύετε την επιρροή της σειράς ακολουθίας φάσεων και την εναλλαγή ετερογενών καταναλωτών ( R, μεγάλο, ντο) με την ποσότητα του ρεύματος σε ουδέτερο σύρμα. Κατακτήστε την τεχνική της κατασκευής διανυσματικών διαγραμμάτων. Μάθετε να προσδιορίζετε τη σειρά της ακολουθίας φάσεων.

1. Θεωρητική εισαγωγή

1.1. ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ

Τα τριφασικά κυκλώματα είναι τα κύρια στα συστήματα τροφοδοσίας βιομηχανικών επιχειρήσεων. Ένα τέτοιο κύκλωμα μπορεί να περιλαμβάνει μονοφασικούς δέκτες (λάμπες, κινητήρες, πυκνωτές) και τριφασικούς δέκτες (κλίβανους, τριφασικούς κινητήρες κ.λπ.).

Οι τριφασικοί δέκτες χωρίζονται σε συμμετρικούς και ασύμμετρους.

συμμετρικόςονομάζονται δέκτες, των οποίων τα συμπλέγματα αντιστάσεων φάσης είναι ίσα μεταξύ τους: .

Εδώ - σύνθετη αντίσταση.

Z είναι ο σύνθετος συντελεστής αντίστασης.

 - επιχείρημα σύνθετης αντίστασης.

Εάν δεν πληρούται αυτή η προϋπόθεση, τότε καλούνται οι δέκτες ασύμμετρη; ενώ το φορτίο μπορεί να είναι στολή, αν

, ή ομοιογενής, αν

.

Οι φάσεις των δεκτών μπορούν να συνδεθούν σε αστέρι ή δέλτα. Τα καλώδια που απαρτίζουν τη γραμμή ισχύος από μια τριφασική γεννήτρια φέρουν την ένδειξη A, B, C και ονομάζονται γραμμικά καλώδια. Οι αρχές και τα άκρα των φάσεων των τριφασικών δεκτών συμβολίζονται με a, x, b, y, c, z, αντίστοιχα. Συνδέοντας τα άκρα των φάσεων x, y, z σε ένα κοινό σημείο, το οποίο ονομάζεται ουδέτερο ή μηδέν, παίρνουμε ένα σχήμα σύνδεσης με αστέρι. Εάν το ουδέτερο σημείο του δέκτη είναι συνδεδεμένο με το ουδέτερο σημείο της γεννήτριας, τότε παίρνουμε μια σύνδεση αστέρι με ένα ουδέτερο καλώδιο. Το σχήμα στο οποίο η αρχή της επόμενης φάσης συνδέεται με το τέλος της προηγούμενης (a-z, b-x, c-y) ονομάζεται τρίγωνο.

Τριφασικά κυκλώματα μπορεί να είναι τετράσυρμα(εάν χρησιμοποιείται ουδέτερο καλώδιο) ή τριών συρμάτων. Σε ένα τριφασικό κύκλωμα διακρίνονται οι φάσεις και οι γραμμικές τάσεις και ρεύματα. Οι τάσεις μεταξύ των καλωδίων γραμμής A, B, C ονομάζονται γραμμικός

. Τα ρεύματα που διέρχονται από γραμμικά καλώδια ονομάζονται γραμμικά ρεύματα

. Οι τάσεις μεταξύ των αρχών και των άκρων των φάσεων του δέκτη ονομάζονται τάσεις φάσης. Ρεύματα που διέρχονται από δέκτες φάσης

που ονομάζεται ρεύματα φάσης.

Σημειώστε ότι στην πράξη, οι συσκευές, συμπεριλαμβανομένων των ασφαλειών, δεν περιλαμβάνονται στο ουδέτερο καλώδιο. Η μέτρηση του ρεύματος σε ένα ουδέτερο καλώδιο που προτείνεται στις εργαστηριακές εργασίες με χρήση αμπερόμετρου έχει ερευνητικό σκοπό.

1.2. Τριφασικά κυκλώματα με μη ισορροπημένους παθητικούς δέκτες

Οι δέκτες συνδέονται σε ένα αστέρι με ένα ουδέτερο καλώδιο (Εικ. 1, a; 2, a). Τα ρεύματα στις φάσεις μπορούν να προσδιοριστούν από τους τύπους:

Το ρεύμα στο ουδέτερο καλώδιο είναι:

Αν

, ρεύμα

. Σημειώστε ότι σε αυτό το κύκλωμα τα ρεύματα γραμμής είναι ίσα με τα ρεύματα φάσης. Η ποσότητα ρεύματος στο ουδέτερο καλώδιο εξαρτάται από τη σειρά με την οποία ενεργοποιούνται οι δέκτες διαφορετικά χαρακτηριστικά. Για παράδειγμα, στη φάση α, ένα στοιχείο αντίστασης R, στη φάση β, ένα επαγωγικό στοιχείο L, στη φάση c, ένα χωρητικό στοιχείο C (Εικ. 1, α). Ρεύμα μπορεί να προσδιοριστεί χρησιμοποιώντας ένα διανυσματικό διάγραμμα (Εικ. 1β).

Η κατασκευή ενός διανυσματικού διαγράμματος ξεκινά με ένα συμμετρικό αστέρι τάσεων φάσης. Υποτίθεται ότι η αντίσταση του ουδέτερου σύρματος είναι μηδέν. Στη συνέχεια, σχεδιάζονται τα διανύσματα ρεύματος φάσης. Στη φάση α, το διάνυσμα του ρεύματος φάσης συμπίπτει με το διάνυσμα της τάσης φάσης, στη φάση β το ρεύμα οδηγεί την τάση κατά 90 0 , στη φάση γ το ρεύμα υστερεί της τάσης κατά 90 0 . Αθροίζοντας γεωμετρικά τα τρέχοντα διανύσματα

, λάβετε το διάνυσμα ρεύματος στο ουδέτερο καλώδιο . Όπως φαίνεται από το διάγραμμα, το ρεύμα στο ουδέτερο καλώδιο είναι πολύ μεγαλύτερο από ό,τι στη φάση.

Αν

, έπειτα

. Μια σημαντική αύξηση του ρεύματος στο ουδέτερο καλώδιο είναι επικίνδυνη. Όταν σπάσει το ουδέτερο καλώδιο, εμφανίζεται μια τάση μεταξύ των μηδενικών σημείων της γεννήτριας και του φορτίου, η λεγόμενη ουδέτερη τάση πόλωσης. Η συμμετρία της τάσης στις φάσεις σπάει, γεγονός που οδηγεί σε ανώμαλη λειτουργία των καταναλωτών (υπόκαυμα ή υπερθέρμανση των λαμπτήρων φωτισμού, διακοπή λειτουργίας κινητήρα ή βλάβη της μόνωσής τους, υποθέρμανση ή υπερθέρμανση κλιβάνων κ.λπ.).

Έτσι, το ουδέτερο καλώδιο χρησιμεύει για να εξασφαλίσει τις ίδιες τάσεις στις φάσεις του δέκτη.

Αποδεικνύεται ότι το ρεύμα στο ουδέτερο καλώδιο μειώνεται σημαντικά εάν εναλλάσσονται τα ενεργά στοιχεία L και C (Εικ. 2α). Το διανυσματικό διάγραμμα για αυτό το κύκλωμα μεταγωγής φαίνεται στο σχ. 2β. Όπως φαίνεται από το διανυσματικό διάγραμμα, το ρεύμα ουδέτερου καλωδίου γίνεται μικρότερο από το ρεύμα φάσης. Αν τότε

. Έτσι, η λειτουργία του κυκλώματος γίνεται πιο ευνοϊκή. Με μικρή ποσότητα ρεύματος, η διατομή του ουδέτερου σύρματος μπορεί να μειωθεί σε σύγκριση με τη διατομή του γραμμικού σύρματος.

Συνδέοντας την αλληλουχία μεταγωγής των στοιχείων R, L, C με την ακολουθία φάσεων, είναι δυνατός ο προσδιορισμός της ακολουθίας φάσεων απουσία σήμανσης. Όπως είναι γνωστό, η ακολουθία των φάσεων καθορίζει την κατεύθυνση περιστροφής του περιστρεφόμενου πεδίου, και ως εκ τούτου την κατεύθυνση του ρότορα του κινητήρα. Η γνώση της ακολουθίας φάσεων είναι πολύ σημαντική για τη σωστή λειτουργία ανεμιστήρων, αντλιών, μεταφορέων, μύλων κ.λπ.

Εξετάστε το διάγραμμα σύνδεσης δεκτών φάσης με τρίγωνο. Κάθε φάση του δέκτη, όπως προκύπτει από το διάγραμμα σύνδεσης (Εικ. 3, α), αποδεικνύεται ότι συνδέεται με τη γραμμική τάση της γεννήτριας, επομένως, αυτές οι ίδιες τάσεις είναι οι τάσεις φάσης του δέκτη:

Με αυτό το σχήμα σύνδεσης, οι τάσεις στις φάσεις του δέκτη δεν εξαρτώνται από το μέγεθος και τη φύση του φορτίου. Ρεύματα φάσηςκαθορίζονται από τους τύπους:

Τα γραμμικά ρεύματα βρίσκονται από την εξίσωση του πρώτου νόμου Kirchhoff.

Για τον κόμβο α:

;

για κόμβο σε:

;

για κόμβο με:

.

Άθροισμα ρευμάτων γραμμής

.

Το διανυσματικό διάγραμμα για αυτό το κύκλωμα φαίνεται στο σχ. 3β. Εδώ, όπως και στις προηγούμενες περιπτώσεις, υποτίθεται ότι . Οι συνέπειες της μεταφοράς δεκτών από τη μια φάση στην άλλη μπορούν να προβλεφθούν με την ανάλυση του διανυσματικού διαγράμματος. Η σύγκριση δύο επιλογών για την ενεργοποίηση των δεκτών επιτρέπει τη σήμανση των ακροδεκτών της τριφασικής τάσης. Για παράδειγμα, για να επιβεβαιώσετε ή να απορρίψετε τη συμμόρφωση της σήμανσης που εφαρμόζεται στη βάση (A, B, C).

Ρύζι. 1. Σύνδεση μη ισορροπημένου τριφασικού δέκτη

σύμφωνα με το σχήμα "αστέρι με ουδέτερο σύρμα" και

το αντίστοιχο διανυσματικό του διάγραμμα

Ρύζι. 2. Σύνδεση μη ισορροπημένου τριφασικού δέκτη

σύμφωνα με το σχήμα "αστέρι με ουδέτερο καλώδιο"

και το αντίστοιχο διανυσματικό διάγραμμα

Ρύζι. 3. Σύνδεση μη ισορροπημένου τριφασικού δέκτη

σύμφωνα με το σχήμα «τρίγωνο» και το αντίστοιχο διανυσματικό διάγραμμα

2.Εργασιακή εργασία

1. Εξοικειωθείτε με τον πίνακα τροφοδοσίας της βάσης εργαστηρίου και τη διαδικασία ενεργοποίησης και απενεργοποίησης της τριφασικής τάσης (ακροδέκτες A, B, C, κουμπιά πάνω από τους ακροδέκτες: μαύρο - ενεργό, κόκκινο - off). Όταν είναι ενεργοποιημένο, ανάβει η πράσινη λυχνία ελέγχου.

Η μονάδα τροφοδοσίας της βάσης εργαστηρίου ενεργοποιείται από το μηχάνημα AP που βρίσκεται στην κάτω δεξιά γωνία της βάσης. Όταν είναι ενεργοποιημένο, ανάβει το πράσινο φως πάνω από το μηχάνημα.

2. Εξοικειωθείτε με τον πίνακα εργασίας. Περιέχει: στοιχεία R, L, C; τα τερματικά τους για σύνδεση. διακόπτες εναλλαγής για την επιλογή της χωρητικότητας των πυκνωτών (η θέση του διακόπτη εναλλαγής είναι επάνω - ο πυκνωτής είναι ενεργοποιημένος).

3. Εξοικειωθείτε με τα ηλεκτρικά όργανα μέτρησης στη βάση και στην επιφάνεια εργασίας. Σηκώστε τρία αμπερόμετρα με το ίδιο όριο έως 1A (συσκευές πίνακα) και τρία με όριο έως 2,5A (μπορείτε να χρησιμοποιήσετε επιτραπέζιες συσκευές). Επιλέξτε τρία βολτόμετρο με το ίδιο εύρος μέτρησης (150V ή 300V) και ένα βολτόμετρο θωράκισης με εύρος μέτρησης 0-250V. Καταγράψτε στον πίνακα 1 τα κύρια χαρακτηριστικά του επιλεγμένου ηλεκτρικού όργανα μέτρησης.

Τραπέζι 1

Όνομα και μάρκα της συσκευής	Μετρήσεις	Κατηγορία ακρίβειας	Εύρος μέτρησης της συσκευής

4. Εξερευνήστε κυκλώματα με διαφορετικούς τρόπους σύνδεσης δεκτών R, L, C. Για να το κάνετε αυτό, συναρμολογήστε τα κυκλώματα που φαίνονται στην εικ. 4, 5, 6.

Προσοχή!Μπορείτε να ενεργοποιήσετε την τροφοδοσία του πάγκου μόνο αφού ελέγξετε τη σωστή συναρμολόγηση του κυκλώματος από δάσκαλο ή βοηθό εργαστηρίου.

5. Πραγματοποιήστε πειράματα με πολλές τιμές χωρητικότητας πυκνωτή (η τιμή χωρητικότητας, ο αριθμός των ενεργοποιημένων διακοπτών εναλλαγής πρέπει να συμφωνηθεί με τον δάσκαλο).

6. Οι μετρήσεις των οργάνων καταγράφονται στους πίνακες 2, 3, 4. Η μορφή των πινάκων για όλα τα σχήματα δίνεται παρακάτω.

Προσοχή!Όλες οι αλλαγές στο σχήμα του πειράματος πραγματοποιούνται μόνο όταν η παροχή ρεύματος του πάγκου είναι απενεργοποιημένη.

7. Δημιουργήστε διανυσματικά διαγράμματα για όλα τα σχήματα.

8. Συγκρίνετε τα ρεύματα στο ουδέτερο καλώδιο στο διάφορες επιλογέςσυμπερίληψη στοιχείων αντιδραστικού φορτίου.

9. Προσδιορίστε τη διάταξη των σφιγκτήρων φάσης. Επιβεβαιώστε ή αλλάξτε τη σήμανση που υποδεικνύεται στη βάση.

Ρύζι. 4. Σχέδιο για τη μελέτη ενός ασύμμετρου τριφασικού δέκτη συνδεδεμένου σύμφωνα με το σχήμα "αστέρι με ουδέτερο καλώδιο"

πίνακας 2

Ρύζι. 5. Σχέδιο για τη μελέτη ενός μη ισορροπημένου τριφασικού δέκτη συνδεδεμένου σύμφωνα με το σχήμα "αστέρι με ουδέτερο καλώδιο"

Πίνακας 3

Ρύζι. 6. Σχέδιο για τη μελέτη ενός ασύμμετρου τριφασικού δέκτη συνδεδεμένου σύμφωνα με το σχήμα "τρίγωνο"

Πίνακας 4

10. Κάντε ένα συμπέρασμα σχετικά με την επίδραση της μεθόδου σύνδεσης και της ακολουθίας ενεργοποίησης των φάσεων του δέκτη στο μέγεθος του ρεύματος στο ουδέτερο καλώδιο και στο μέγεθος των τάσεων φάσης.

11. Κατά την κατασκευή διανυσματικών διαγραμμάτων, λάβετε υπόψη την πραγματική διάταξη των σφιγκτήρων φάσης. Τα διανυσματικά διαγράμματα σχεδιάζονται σε μια κλίμακα τάσης (V/cm) και ρεύματος (A/cm). Η κατασκευή ενός διαγράμματος για ένα κύκλωμα αστέρι με ουδέτερο καλώδιο ξεκινά με διανύσματα τάσης φάσης που σχηματίζουν ένα συμμετρικό αστέρι τριών δεσμών. Στη συνέχεια κατασκευάζονται τα διανύσματα των ρευμάτων φάσης (είναι γραμμικά). Υπενθυμίζουμε ότι σε ένα ιδανικό ωμικό στοιχείο R, το διάνυσμα ρεύματος βρίσκεται σε φάση με το διάνυσμα τάσης (

), σε ένα ιδανικό επαγωγικό στοιχείο L, το διάνυσμα ρεύματος υστερεί πίσω από το διάνυσμα τάσης κατά γωνία 90 0 (

), και σε ένα ιδανικό χωρητικό στοιχείο C, το διάνυσμα ρεύματος είναι μπροστά από το διάνυσμα τάσης κατά 90 0 (). Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι στην εργαστηριακή εγκατάσταση χρησιμοποιείται ένας πραγματικός επαγωγέας, ο οποίος αντιπροσωπεύεται από δύο διαδοχικά στοιχεία R και L. Επομένως, η γωνία φάσης μεταξύ ρεύματος και τάσης είναι κάπως (κατά 5-7 0) μικρότερη από 90 0 .

Το ρεύμα στο ουδέτερο καλώδιο λαμβάνεται αθροίζοντας τα διανύσματα ρεύματος φάσης (πολύγωνο ή παραλληλόγραμμο κανόνα).

Η κατασκευή ενός διανυσματικού διαγράμματος για ένα σχήμα σύνδεσης τριγώνου ξεκινά επίσης με διανύσματα τάσης φάσης (γραμμικά) που σχηματίζουν ένα ισόπλευρο τρίγωνο. Στη συνέχεια, σύμφωνα με τη φύση του φορτίου, κατασκευάζονται διανύσματα ρεύματος φάσης. Τα διανύσματα γραμμικού ρεύματος κατασκευάζονται με γεωμετρική άθροιση των ρευμάτων φάσης σύμφωνα με τους τύπους που αναφέρθηκαν προηγουμένως.

12. Συντάξτε έκθεση για την εργασία με το ακόλουθο περιεχόμενο:

Τίτλος εργασίας;

Σκοπός;

Δεδομένα ηλεκτρικών οργάνων μέτρησης.

Σχέδια πειραματικών εγκαταστάσεων.

πίνακες δεδομένων·

Παραδείγματα υπολογισμού.

Διανυσματικά διαγράμματα;

3. Προφυλάξεις ασφαλείας κατά την εργασία με τριφασικούς δέκτες

Παρέχεται τάση 220 V στη βάση εργαστηρίου - απειλητική για τη ζωή.

Πριν συναρμολογήσετε πειραματικά κυκλώματα, βεβαιωθείτε ότι δεν υπάρχει τάση στη βάση (οι λυχνίες σήματος είναι σβηστά, το κόκκινο κουμπί του μηχανήματος AP είναι εσοχή).

Μην χρησιμοποιείτε καλώδια με κατεστραμμένη μόνωση.

Στερεώστε τα καλωδιακά ωτία με ασφάλεια στους ακροδέκτες, ειδικά όταν υπάρχουν πολλά ωτία κάτω από τους ακροδέκτες.

Πραγματοποιήστε όλες τις αλλαγές στο κύκλωμα μόνο όταν ανακουφισμένο από το άγχος. Ενεργοποιήστε ξανά το κύκλωμα μόνο μετά από έλεγχο από δάσκαλο ή βοηθό εργαστηρίου.

Μην αγγίζετε τους ακροδέκτες της βάσης και τους ακροδέκτες των οργάνων μέτρησης κατά τη λειτουργία.

Σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης (απώλεια των άκρων του αγωγού κάτω από τους ακροδέκτες, βέλη του μετρητή που σβήνουν την κλίμακα, εμφάνιση καπνού ή μυρωδιά καμένης μόνωσης), απενεργοποιήστε αμέσως τη βάση πατώντας το κόκκινο κουμπί του μηχανήματος AP στη δεξιά πλευρά του στάση.

4. Ερωτήσεις ασφαλείας

Αναφέρετε τους τρόπους σύνδεσης τριφασικού φορτίου.

Ποιο φορτίο ονομάζεται συμμετρικό, μη συμμετρικό, ομοιογενές, ομοιόμορφο;

Εξηγήστε τον σκοπό του ουδέτερου σύρματος.

Πώς μπορείτε να προσδιορίσετε την ακολουθία φάσεων μιας τριφασικής τάσης;

Μελέτη τριφασικού κυκλώματος με φορτίο συνδεδεμένο σύμφωνα με το σχήμα "αστέρι".
Μελέτη
Ποια είναι τα οφέλη τρεις φάσεις αλυσίδεςπριν από έξι σύρματα. ΠΡΟΣ ΤΗΝ τρεις φάσεις αλυσίδεςμε ουδέτερο καλώδιο... τάσεις μέσα τρεις φάσεις αλυσίδες, όταν είναι συνδεδεμένο δέκτες"αστέρι". Οι περιπτώσεις συμμετρικών και ασύμμετρηφόρτωση, σπάσιμο...
Διάλεξη Νο. 1 Τριφασικά ηλεκτρικά κυκλώματα
Εγγραφο
Το γεγονός οτι σημαντική μερίδα δέκτεςσυμπεριλαμβανεται σε τρεις φάσεις αλυσίδες, συμβαίνει ασύμμετρη, πολύ σημαντικό στην πράξη ... - τρίγωνο "και" τρίγωνο - αστέρι ". Τρεις φάσεις αλυσίδεςείναι ποικιλία αλυσίδεςημιτονοειδές ρεύμα, και επομένως όλα...
Εντολή για το δικαίωμα σύναψης σύμβασης για την προμήθεια, εγκατάσταση και θέση σε λειτουργία λογισμικού και μεθοδολογικού συγκροτήματος για το Κρατικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Μη Κερδοσκοπικού Επαγγελματικού Λυκείου Αρ. 143 Η αρχική (μέγιστη) τιμή της σύμβασης (παρτίδα) είναι 174.000,00 ρούβλια
Τεχνικό έργο
σειριακή σύνδεση δέκτες ηλεκτρική ενέργεια. Παράλληλη σύνδεση δέκτεςηλεκτρική ενέργεια... τρεις φάσεις αλυσίδες 64. Υπολογισμός τετρασύρματος τρεις φάσεις αλυσίδεςστο ασύμμετρηφορτίο 65. Υπολογισμός ασύμμετρη τρεις φάσεις αλυσίδες ...

§ 5.1. Γενικές πληροφορίες.

Τρία ημιτονοειδή EMF της ίδιας συχνότητας και πλάτους, μετατοπισμένα σε φάση κατά 120 °, σχηματίζουν ένα τριφασικό συμμετρικό σύστημα. Ομοίως, λαμβάνονται τριφασικά συστήματα τάσεων και ρευμάτων.

Επί του παρόντος, έχουν λάβει τριφασικά συστήματα ευρεία χρήσηπου οφείλεται κυρίως στους εξής λόγους:

1. με τις ίδιες τάσεις, τους καταναλωτές ρεύματος και άλλα πράγματα να είναι ίσα, η παροχή τριφασικού ρεύματος σάς επιτρέπει να έχετε σημαντική εξοικονόμηση σε υλικά καλωδίων σε σύγκριση με τρεις μονοφασικές γραμμές.

2. Με άλλα λόγια, μια τριφασική γεννήτρια είναι φθηνότερη, ελαφρύτερη και πιο οικονομική από τρεις μονοφασικές γεννήτριες ίδιας συνολικής ισχύος, το ίδιο ισχύει για τριφασικούς κινητήρες και μετασχηματιστές.

3. Το τριφασικό σύστημα ρευμάτων επιτρέπει τη λήψη ενός περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου χρησιμοποιώντας τρία σταθερά πηνία, γεγονός που απλοποιεί σημαντικά την παραγωγή και τη λειτουργία τριφασικών κινητήρων.

4. Με ομοιόμορφο φορτίο, μια τριφασική γεννήτρια δημιουργεί σταθερή ροπή στον άξονα του κινητήρα κίνησης, σε αντίθεση με μια μονοφασική γεννήτρια, στην οποία η ισχύς και η ροπή στον άξονα πάλλονται με διπλή συχνότητα ρεύματος.

§ 5.2. Η αρχή της απόκτησης ενός τριφασικού EMF. Βασικά διαγράμματα καλωδίωσης τριφασικών κυκλωμάτων.

Εικ.5-1. Σχέδιο της απλούστερης τριφασικής γεννήτριας.

Το σχήμα 5-1 δείχνει ένα διάγραμμα μιας απλής τριφασικής γεννήτριας, με την οποία είναι εύκολο να εξηγηθεί η αρχή της απόκτησης ενός τριφασικού EMF. Σε ένα ομοιόμορφο μαγνητικό πεδίο ενός μόνιμου μαγνήτη, τρία πλαίσια περιστρέφονται με σταθερή γωνιακή ταχύτητα ω, μετατοπισμένα στο χώρο το ένα ως προς το άλλο κατά γωνία 120°.

Τη χρονική στιγμή t=0, το πλαίσιο AH βρίσκεται οριζόντια και προκαλείται EMF σε αυτό

Ακριβώς το ίδιο EMF θα προκληθεί στο πλαίσιο BY όταν γυρίσει 120 ° και πάρει τη θέση του πλαισίου AX. Επομένως, στο t=0

Επιχειρηματολογώντας με παρόμοιο τρόπο, βρίσκουμε το EMF στο πλαίσιο CZ:

Το σχήμα 5-2 δείχνει ένα διανυσματικό διάγραμμα ενός τριφασικού συστήματος EMF.

Εικ.5-2. Διανυσματικό διάγραμμα ενός τριφασικού συστήματος EMF.

Οποιαδήποτε τριφασική γεννήτρια (βιομηχανική) είναι πηγή συμμετρικού EMF τριών φάσεων, που σημαίνει ισότητα:

1. Τιμές πλάτους επαγόμενου EMF στις φάσεις A, B, C.

2. όλα μετατοπίζονται e A, e B, e C μεταξύ τους κατά γωνία 120°.

Εάν συνδεθεί ένα φορτίο σε καθένα από τα πλαίσια AX, BY και CZ (μέσω βουρτσών και δακτυλίων ολίσθησης), τότε θα εμφανιστούν ρεύματα στα κυκλώματα που προκύπτουν.

Το διανυσματικό διάγραμμα τριφασικών τάσεων και ρευμάτων με συμμετρικό φορτίο φαίνεται στο Σχ. 5-3.

Ένα τριφασικό σύστημα ρευμάτων ρέει σε ένα τριφασικό κύκλωμα, δηλ. ημιτονοειδή ρεύματα με τρεις διαφορετικές φάσεις. Το τμήμα του κυκλώματος μέσω του οποίου ρέει ένα από τα ρεύματα ονομάζεται φάση ενός τριφασικού κυκλώματος.

Υπάρχουν διάφοροι τρόποι σύνδεσης των περιελίξεων της γεννήτριας στο φορτίο. Το Σχήμα 5-4 δείχνει ένα ασυνάρτητο τριφασικό κύκλωμα στο οποίο κάθε περιέλιξη γεννήτριας παρέχει το δικό της φορτίο φάσης. Ένα τέτοιο κύκλωμα, που απαιτεί 6 καλώδια σύνδεσης, πρακτικά δεν χρησιμοποιείται.

Εικ.5-4. Ασυνάρτητο τριφασικό κύκλωμα.

Στο ηλεκτρικά διαγράμματαμια τριφασική γεννήτρια συνήθως απεικονίζεται ως τρεις περιελίξεις που βρίσκονται σε γωνία 120 ° μεταξύ τους.

Όταν συνδέονται με ένα αστέρι (Εικ. 5-5), τα άκρα αυτών των περιελίξεων συνδυάζονται σε ένα σημείο, το οποίο ονομάζεται σημείο μηδέν της γεννήτριας και συμβολίζεται με Ο. Η αρχή των περιελίξεων συμβολίζεται με τα γράμματα Α, ΠΡΟ ΧΡΙΣΤΟΥ.

Όταν συνδέεται με ένα τρίγωνο (Εικ. 5-6), το άκρο της πρώτης περιέλιξης της γεννήτριας συνδέεται με την αρχή του δεύτερου, το τέλος του δεύτερου - στην αρχή του τρίτου, το τέλος του τρίτου - μέχρι την αρχή του πρώτου. Στα σημεία A, B, C συνδέστε τα καλώδια της γραμμής σύνδεσης.

Σε ένα τριφασικό κύκλωμα, σύμφωνα με το GOST, ορίζονται οι ακόλουθες τιμές τάσης για κυκλώματα ισχύος: 127; 220; 380; 660 V και άνω. Όλοι τους διαφέρουν από την πλησιέστερη φιγούρα σε χρόνους.

§ 5.3. Η σύνδεση των περιελίξεων της γεννήτριας και του καταναλωτή με ένα αστέρι.

Για να συνδέσετε μια γεννήτρια (καταναλωτή) με ένα αστέρι, αυτό σημαίνει να συνδεθείτε σε ένα κοινό σημείο, που ονομάζεται μηδενικό(Ν - για τη γεννήτρια, Ν' - για τον καταναλωτή), τα άκρα των φάσεων της περιέλιξης της γεννήτριας (καταναλωτής). ABC - η αρχή των φάσεων της περιέλιξης της γεννήτριας, XYZ - το τέλος των φάσεων της περιέλιξης της γεννήτριας.

φάσηκαλούμε την τάση που μετράται μεταξύ της αρχής και του τέλους της φάσης της γεννήτριας (καταναλωτή) ή μεταξύ της γραμμικής και ουδέτερο σύρμα.

σύρμα γραμμής- ένα καλώδιο που συνδέει την αρχή των φάσεων της γεννήτριας με τον καταναλωτή.

Το καλώδιο που συνδέει το μηδέν της γεννήτριας (N) με το μηδέν του καταναλωτή χαρακτηρίζεται U A, U B, U C ή U F.

Γραμμικόςονομάζεται η τάση που μετράται μεταξύ των αρχών των φάσεων ή μεταξύ των γραμμικών καλωδίων. Ορίζεται U AB, U BC, U CA ή U L.

Μεταξύ των φάσεων τάση γραμμής(της διανυσματικής τους μορφής) υπάρχει εξάρτηση

Διανυσματικά διαγράμματα φάσεων και γραμμικών τάσεων τριφασικής γεννήτριας ρεύματος (ισχύει και για τριφασικό καταναλωτή με συμμετρικό φορτίο).

Η σειρά κατασκευής ενός διανυσματικού διαγράμματος για οποιοδήποτε φορτίο:

Το διάγραμμα πρέπει να σχεδιαστεί σε κλίμακα. Κατά την επιλογή μιας κλίμακας, πρέπει να θυμόμαστε ότι τα μήκη των διανυσμάτων ρεύματος φάσης πρέπει να είναι ελαφρώς μικρότερα από τα αντίστοιχα διανύσματα τάσης φάσης. Ξεκινά η κατασκευή του διαγράμματος:

1. σε γωνία 120 ° μεταξύ τους, τοποθετήστε τα διανύσματα τάσης φάσης, , ;

2. λαμβάνοντας υπόψη τις γωνίες μετατόπισης φάσης φ A, φ B, φ C, προς τα αντίστοιχα διανύσματα τάσης φάσης, διανύσματα ρεύματος φάσης, , ;

3. το διάνυσμα ρεύματος στο ουδέτερο καλώδιο (δεν βρίσκεται για συμμετρικό φορτίο, επειδή I N \u003d 0) βρίσκεται από την έκφραση του πρώτου νόμου Kirchhoff για τη διανυσματική μορφή των ρευμάτων

Εδώ U A \u003d U B \u003d U C; U AB =U BC =U CA . Εξ ορισμού του συνημίτονου , ως εκ τούτου , , δηλ. .

Όταν συνδέεται με ένα αστέρι, η γραμμική τάση της γεννήτριας είναι αρκετές φορές μεγαλύτερη από την τάση φάσης. Αυτή η δήλωση ισχύει για ένα συμμετρικό φορτίο τριφασικών καταναλωτών που συνδέονται με ένα αστέρι.

συμμετρικόςονομάζεται το φορτίο στο οποίο:

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

2. φ A = φ B = φ C, όπου φ είναι η γωνία μετατόπισης φάσης.

3. σε κάθε φάση, η φύση της τάσης πρέπει να είναι η ίδια, δηλ. πρέπει να είναι σε όλες τις φάσεις ενεργό, χωρητικό, επαγωγικό, ενεργητικό-επαγωγικό, ενεργητικό-χωρητικό.

Όταν συνδέεται με αστέρι, το γραμμικό και το ρεύμα φάσης είναι το ίδιο ρεύμα

Μηδενικό καλώδιο και ο ρόλος του.

Απαιτείται για να αποκτήσετε ένα τέτοιο σχήμα σύνδεσης όταν το φορτίο δεν είναι ισορροπημένο. Με τη βοήθεια ενός ουδέτερου σύρματος με ασύμμετρο φορτίο, εξισώνονται μεταξύ τους τάσεις φάσηςΚαταναλωτές. Σε περίπτωση απουσίας ουδέτερου καλωδίου (σπάσιμο, μηχανική βλάβη), όπου το φορτίο είναι μικρότερο, η τάση θα είναι μεγαλύτερη και αντίστροφα.

Δεν χρειάζεται ουδέτερο καλώδιο εάν το φορτίο είναι συμμετρικό. Χαρακτηριστικό παράδειγματέτοιο φορτίο είναι οι τριφασικοί ασύγχρονοι κινητήρες. Η διατομή του ουδέτερου σύρματος και του γραμμικού είναι σχεδόν ίδια.

§ 5.4. Σύνδεση των περιελίξεων της γεννήτριας και του καταναλωτή με ένα τρίγωνο.

e AB , e BC , e CA - στιγμιαίες τιμές EMF που προκαλούνται στις φάσεις A, B, C της σύγχρονης γεννήτριας.

Για μια τέτοια σύνδεση, είναι απαραίτητο να συνδεθεί η φάση Α της γεννήτριας (η αρχή της φάσης) στο τέλος της φάσης Γ, δηλ. με σημείο Ζ? η αρχή της φάσης Β συνδέεται με το τέλος της φάσης Α (σημείο Χ) και η αρχή της φάσης Γ (σημείο Γ) συνδέεται με το τέλος της φάσης Β (σημείο Υ). Επομένως, με μια τέτοια σύνδεση, η τάση φάσης της γεννήτριας (καταναλωτής) είναι ίση με τη γραμμική τάση της γεννήτριας (υπό κανονικές συνθήκες λειτουργίας ενός τέτοιου κυκλώματος).

Επομένως, κατά τη σύνδεση των καταναλωτών σύμφωνα με το σχήμα του τριγώνου, η τάση φάσης του είναι πάντα ίση με τη γραμμική τάση της γεννήτριας, δεν εξαρτάται από το μέγεθος και τη φύση του φορτίου και από τότε. η τάση της γεννήτριας διατηρείται σταθερή μέσω αυτόματων ρυθμιστών, τότε η τάση φάσης του καταναλωτή είναι επίσης σταθερή τιμή. Όπως φαίνεται από το διάγραμμα σύνδεσης της γεννήτριας, οι τρεις φάσεις της σχηματίζουν ένα κλειστό κύκλωμα με αμελητέα αντίσταση. Επομένως, για να αποφευχθεί η υπερθέρμανση της περιέλιξης, η εμφάνιση βραχυκύκλωμαείναι απαραίτητο το e AB +e BC +e CA να είναι πάντα ίσο με 0. Επομένως, η λανθασμένη σύνδεση της περιέλιξης της γεννήτριας είναι επικίνδυνη (μπερδεύονται η αρχή και το τέλος), που θα οδηγήσει σε βραχυκύκλωμα.

Για τον καταναλωτή.

Ας κάνουμε εκφράσεις που συνδέουν τη φάση και τα γραμμικά ρεύματα του καταναλωτή, εφαρμόζοντας τον πρώτο νόμο του Kirchhoff. Στη συνέχεια, για τα σημεία διακλάδωσης του καταναλωτή, σύμφωνα με τον πρώτο νόμο Kirchhoff

(1)

Ας εξάγουμε τη σχέση μεταξύ των γραμμικών και των ρευμάτων φάσης των καταναλωτών που συνδέονται με ένα τρίγωνο για την περίπτωση ενός συμμετρικού φορτίου. Για ό,τι χρησιμοποιούμε το διανυσματικό διάγραμμα και τις εκφράσεις (1), βάσει των οποίων είναι χτισμένο αυτό το διάγραμμα.

Σειρά κατασκευής:

1. σε γωνία 120 ° μεταξύ τους, παραμερίζουμε τα διανύσματα των ρευμάτων φάσης και I AB \u003d I BC \u003d I CA - έτσι ορίζονται τα ρεύματα φάσης.

2. για να βρείτε τις τιμές των γραμμικών ρευμάτων, είναι πλέον απαραίτητο να συνδέσετε τις κορυφές των διανυσμάτων ρεύματος φάσης και να αφήσετε στην άκρη το διάνυσμα (βέλος) λαμβάνοντας υπόψη την έκφραση (1). Πήραμε ένα ισόπλευρο τρίγωνο ABC, όπου τα διανύσματα των γραμμικών ρευμάτων , , είναι ίσα μεταξύ τους. Από ισοσκελές τρίγωνο έχουμε ότι και η κάθετη ΔΜ θα είναι διχοτόμος και διάμεσος. Τότε το CM διαιρούμενο με το I CA είναι ίσο με cos30°, επομένως .

Τριφασικά κυκλώματα ρεύματος

Πολυφασικά και τριφασικά συστήματα. Η αρχή της λήψης EMF τριών φάσεων

Ένα πολυφασικό τροφοδοτικό είναι ένα σύνολο EMF της ίδιας συχνότητας, μετατοπισμένα μεταξύ τους σε φάση. Ο συνδυασμός μιας πολυφασικής πηγής και ενός πολυφασικού δέκτη σχηματίζουν ένα πολυφασικό ηλεκτρικό κύκλωμα. Τα επιμέρους ηλεκτρικά κυκλώματα που συνθέτουν ένα πολυφασικό σύστημα ονομάζονται φάσεις. Επομένως, η φάση είναι μια διπλή έννοια. Από τη μία πλευρά, αυτό είναι ένα στάδιο μιας περιοδικής διαδικασίας, από την άλλη πλευρά, είναι μέρος ενός πολυφασικού ηλεκτρικού κυκλώματος.

Εάν ο αριθμός των φάσεων m=3 - παίρνουμε ένα τριφασικό σύστημα. Το τριφασικό σύστημα είναι το κύριο για την τροφοδοσία των επιχειρήσεων. Λόγω των τεχνικών και οικονομικών χαρακτηριστικών, το τριφασικό ρεύμα παρέχει την πιο οικονομική μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας, σας επιτρέπει να δημιουργήσετε απλούς, αξιόπιστους και οικονομικούς μετασχηματιστές, γεννήτριες, ηλεκτρικούς κινητήρες.

Οι θεμελιώδεις μελέτες που οδήγησαν στην εισαγωγή συστημάτων τριών φάσεων στην πράξη έγιναν από τον Νίκολα Τέσλα (καταγωγή - Αυστροουγγαρία, τώρα - Κροατία) και τον Ρώσο επιστήμονα Dolivo-Dobrovolsky.

Οι κύριες εφευρέσεις που σχετίζονται με τα τριφασικά συστήματα τροφοδοσίας έγιναν και κατοχυρώθηκαν με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας από την Tesla. Ταυτόχρονα, τα έργα του Dolivo-Dobrovolsky, που ήταν οι πρώτοι που χρησιμοποίησαν τριφασικό ρεύμα στο βιομηχανικούς σκοπούς. Όλοι οι σύνδεσμοι του τριφασικού κυκλώματος: μετασχηματιστές, γεννήτριες, γραμμές μεταφοράς και κινητήρες αναπτύχθηκαν από την M.O. Dolivo-Dobrovolsky τόσο βαθιά που δεν έχουν αλλάξει ριζικά μέχρι σήμερα.

Σε ορισμένες τεχνικές συσκευές, χρησιμοποιούνται διφασικά, τετραφασικά, εξαφασικά συστήματα.

Ένα τριφασικό σύστημα EMF λαμβάνεται σε τριφασικές γεννήτριες. Μια τέτοια γεννήτρια αποτελείται από έναν στάτορα και έναν δρομέα. Στις υποδοχές του στάτη υπάρχουν τρεις περιελίξεις μετατοπισμένες μεταξύ τους κατά 120°. Ο ρότορας κατασκευάζεται με τη μορφή μόνιμου μαγνήτη ή ηλεκτρομαγνήτη. Όταν περιστρέφεται, το EMF προκαλείται στις περιελίξεις, τα γραφήματα των στιγμιαίων τιμών των οποίων φαίνονται στο Σχ. ένας

Όλα τα EMF του υπό εξέταση συστήματος έχουν ίσα πλάτη E m και μετατοπίζονται μεταξύ τους σε φάση κατά γωνία 120 °. Ένα τέτοιο σύστημα EMF ονομάζεται συμμετρικό.

Τριφασικό συμμετρικό σύστημα

Λαμβάνοντας την αρχή τη στιγμή που e a \u003d 0, γράφουμε τις στιγμιαίες τιμές όλων των EMF.

μι L1 =Ε Μ *αμαρτίαω t

μι L2 =Ε Μ *αμαρτία(ω t-120° )

μι L3 =Ε Μ *αμαρτία(ω t-240° )= Ε Μ *αμαρτία(ω t+120)

Σε συμβολική μορφή (με τη μορφή σύνθετων πλατών):

, όπου

.

Το διανυσματικό διάγραμμα ενός συμμετρικού τριφασικού συστήματος φαίνεται στο σχ. 2.

Ένα συμμετρικό τριφασικό σύστημα έχει την ιδιότητα:

Αυτή η ιδιότητα ισχύει επίσης για ρεύματα με συμμετρικό φορτίο.

Τύποι συνδέσεων τριφασικών κυκλωμάτων .

Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι συνδέσεων περιελίξεων για μετασχηματιστές, γεννήτριες και δέκτες σε τριφασικά κυκλώματα: σύνδεση αστέρα και σύνδεση τριγώνου.

Η σύνδεση αστεριού της πηγής και του δέκτη φαίνεται στο Σχ. 3.

Οι τάσεις στους ακροδέκτες των επιμέρους φάσεων του δέκτη ή της πηγής ονομάζονται τάσεις φάσης.

- τάσεις φάσης. Οι τάσεις μεταξύ των καλωδίων γραμμής που συνδέουν την τριφασική πηγή με τον δέκτη ονομάζονται τάσεις γραμμής.

- τάσεις γραμμής. Τα ρεύματα που ρέουν στις φάσεις του δέκτη ή της γεννήτριας ονομάζονται ρεύματα φάσης. Τα ρεύματα που ρέουν σε γραμμικά καλώδια ονομάζονται γραμμικά ρεύματα. Προφανώς, για σύνδεση αστεριού, τα γραμμικά ρεύματα

είναι ρεύματα φάσης. Το καλώδιο που συνδέει τους μηδενικούς κόμβους της πηγής και του δέκτη (κόμβοι n, N) ονομάζεται μηδενικό (κοινό, ουδέτερο) καλώδιο. Σύμφωνα με τον τρέχοντα νόμο Kirchhoff, το ρεύμα στο ουδέτερο καλώδιο είναι

Με συμμετρικό φορτίο, τα ρεύματα στις φάσεις είναι ίσα. Επειτα

το ρεύμα στο ουδέτερο καλώδιο θα είναι μηδέν. Επομένως, με συμμετρικό φορτίο, η πηγή μπορεί να συνδεθεί με το φορτίο μόνο με τρία γραμμικά καλώδια.

Στο σχ. Το σχήμα 4 δείχνει ένα διανυσματικό διάγραμμα του κυκλώματος σε συμμετρικό τρόπο και ενεργό-επαγωγικό χαρακτήρα του φορτίου, στο οποίο τα ρεύματα υστερούν σε σχέση με τις τάσεις.

Ας καθορίσουμε τη σχέση μεταξύ γραμμικών και φασικών τάσεων. Οι γραμμικές τάσεις ορίζονται ως διαφορές τάσης φάσης.

;

;

.

Από το ισοσκελές τρίγωνο ακολουθεί το ΑΝΒ

Στο σχ. Το 5 δείχνει τη σύνδεση της πηγής και του δέκτη με ένα τρίγωνο

Με αυτόν τον τύπο σύνδεσης, τα emf φάσης συνδέονται σε σειρά. Τα κοινά σημεία κάθε ζεύγους EMF φάσης και τα κοινά σημεία κάθε ζεύγους διακλαδώσεων δέκτη συνδέονται με γραμμικά καλώδια. Με την πρώτη ματιά, μια τέτοια σύνδεση EMF φάσης είναι μια λειτουργία βραχυκυκλώματος έκτακτης ανάγκης. Ωστόσο, δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι το άθροισμα των στιγμιαίων τιμών του EMF μιας τριφασικής συμμετρικής πηγής ανά πάσα στιγμή είναι μηδέν.

Στο σχ. Το 6 δείχνει διανυσματικά διαγράμματα τάσεων και ρευμάτων για συμμετρική λειτουργία και ενεργό-επαγωγικό φορτίο για σύνδεση δέλτα.

Τα γραμμικά ρεύματα ορίζονται ως διαφορές ρεύματος φάσης:

;

;

.

Εν:

;

.

Υπολογισμός τριφασικών κυκλωμάτων με μη ισορροπημένο φορτίο.

Ο υπολογισμός ενός τριφασικού κυκλώματος όταν η πηγή είναι συνδεδεμένη με τον δέκτη με ένα τρίγωνο δεν περιέχει τίποτα ουσιαστικά νέο σε σύγκριση με τον υπολογισμό ενός συμβατικού κυκλώματος ημιτονοειδούς ρεύματος. Στο κύκλωμα στο Σχ. 5 βρείτε τα ρεύματα φάσης:

;

;

.

Με βάση τα ρεύματα φάσης που βρέθηκαν, προσδιορίζουμε τα γραμμικά ρεύματα με βάση το νόμο των ρευμάτων Kirchhoff:

;

;

.

Ομοίως, ένα τριφασικό κύκλωμα υπολογίζεται όταν η πηγή και ο δέκτης συνδέονται με ένα αστέρι με ένα ουδέτερο καλώδιο (Εικ. 3). Σύμφωνα με το νόμο του Ohm, προσδιορίζουμε τα ρεύματα φάσης:

;

;

.

Τα ρεύματα φάσης για σύνδεση αστεριού είναι γραμμικά ρεύματα. Το ρεύμα στο ουδέτερο καλώδιο προσδιορίζεται σύμφωνα με τον τρέχοντα νόμο Kirchhoff:

Για να υπολογίσουμε ένα ασύμμετρο τριφασικό κύκλωμα όταν συνδέεται με αστέρι με γραμμή τριών συρμάτων, χρησιμοποιούμε τη μέθοδο των δύο κόμβων.

Ρύζι. 7

Ας προσδιορίσουμε την τάση μεταξύ των μηδενικών σημείων της πηγής και του φορτίου -

, η οποία ονομάζεται ουδέτερη τάση πόλωσης.

Γνωρίζοντας την τάση

, προσδιορίζουμε τα γραμμικά (είναι και φάση) ρεύματα σύμφωνα με το νόμο του Ohm για ένα τμήμα του κυκλώματος με EMF:

=

,

Ομοίως

Η τάση στις φάσεις φορτίου θα είναι ίση με:

Εξετάστε δύο ειδικές περιπτώσεις ασύμμετρης φόρτισης.

1) Βραχυκύκλωμα μιας από τις φάσεις του φορτίου με ίσες αντιστάσεις στις άλλες δύο φάσεις.

,

.

Ουδέτερη τάση πόλωσης

προσδιορίστε με μια γνωστή έκφραση, έχοντας προηγουμένως πολλαπλασιάσει τον αριθμητή και τον παρονομαστή της με

.

Έτσι, σε περίπτωση βραχυκυκλώματος, το φορτίο στη φάση ΑΛΛΑ, η τάση σε αυτό γίνεται ίση με μηδέν και οι τάσεις στις φάσεις ΣΕΚαι ΑΠΟτα φορτία αυξάνονται σε γραμμικά, δηλ. σε

μια φορά. Η ουδέτερη τάση πόλωσης για αυτήν την περίπτωση θα είναι ίση με την τάση φάσης. Το διανυσματικό διάγραμμα για αυτήν την περίπτωση φαίνεται στο σχ. 8α.

2) Σπάστε σε μία από τις φάσεις του φορτίου με ίσες αντιστάσεις στις άλλες δύο φάσεις.

,

.

Η ουδέτερη τάση πόλωσης για αυτήν την περίπτωση θα ήταν:

Οι τάσεις στις φάσεις φορτίου θα είναι ίσες με:

Έτσι, με διάλειμμα στη φάση ΑΛΛΑφορτίο, η τάση σε αυτό γίνεται 1,5 φορές μεγαλύτερη από την τάση φάσης, η τάση στις φάσεις ΣΕΚαι ΑΠΟτα φορτία μειώνονται και γίνονται ίσα με τη μισή τάση γραμμής, η ουδέτερη τάση πόλωσης γίνεται ίση με τη μισή τάση φάσης.

Το διανυσματικό διάγραμμα για αυτήν την περίπτωση φαίνεται στο σχ. 8β

7.5 Ισχύς σε τριφασικό κύκλωμα και η μέτρησή του.

Λαμβάνοντας υπόψη ότι για ένα συμμετρικό τριφασικό κύκλωμα που συνδέεται με ένα αστέρι

,

, και για ένα τρίγωνο συνδεδεμένο

,

, παίρνουμε, ανεξάρτητα από τον τύπο της σύνδεσης

όπου - μετατόπιση φάσης μεταξύ τάσης φάσης και ρεύματος φάσης (cosφ - συντελεστής ισχύος).

Ομοίως, για άεργες και φαινομενικές δυνάμεις με συμμετρικό φορτίο, παίρνουμε:

Σε περίπτωση μη ισορροπημένου φορτίου, οι ισχύς υπολογίζονται για καθεμία από τις φάσεις φορτίου (πηγής) χωριστά και στη συνέχεια προστίθενται.

Για τη μέτρηση της ισχύος σε ένα κύκλωμα τριών φάσεων τεσσάρων συρμάτων που συνδέεται με ένα αστέρι, τα βατόμετρα ενεργοποιούνται σύμφωνα με το κύκλωμα που φαίνεται στο σχ. 7.9.

Η συνολική ισχύς που καταναλώνεται από το φορτίο θα είναι ίση με το άθροισμα των ενδείξεων των τριών βολτόμετρων που περιλαμβάνονται στις φάσεις Α, ΒΚαι ΑΠΟ. Σε ένα κύκλωμα τριών καλωδίων, χρησιμοποιούνται δύο βαττόμετρα, συνδεδεμένα σύμφωνα με το κύκλωμα που φαίνεται στο σχ. 7.10.

Θα δείξουμε ότι η ισχύς που φαίνεται από δύο βαττόμετρα θα είναι ίση με τη συνολική ισχύ ενός τριφασικού κυκλώματος (το λεγόμενο κύκλωμα δύο βατμέτρων, ή κύκλωμα Aaron).

Σχέδιο

1. Τριφασικές ηλεκτρικές συσκευές

2. Σύνδεση της πηγής ενέργειας και του δέκτη σύμφωνα με το αστέρι

3. Σύνδεση της πηγής ενέργειας και του δέκτη σύμφωνα με το σχήμα του τριγώνου

4. Ενεργό και αντιδραστικό και πλήρης δύναμητριφασικό συμμετρικό σύστημα

5. Σύγκριση των συνθηκών λειτουργίας τριφασικών κυκλωμάτων με διαφορετικές συνδέσεις των φάσεων του δέκτη

6. Μέτρηση ενεργού ισχύος τριφασικού συστήματος

7. Συμμετρικό τριφασικό κύκλωμα με πολλαπλούς δέκτες

8. Μη ισορροπημένο τριφασικό κύκλωμα

1. Τριφασικόe ηλεκτρικές συσκευές

Ένα τριφασικό κύκλωμα είναι μια ειδική περίπτωση πολυφασικών ηλεκτρικών συστημάτων, τα οποία αποτελούν συνδυασμό ηλεκτρικά κυκλώματα, στα οποία ενεργούν EMF της ίδιας συχνότητας, μετατοπισμένα σε φάση μεταξύ τους κατά μια ορισμένη γωνία. Σημειώστε ότι συνήθως αυτά τα EMF, κυρίως στην ηλεκτρομηχανική, είναι ημιτονοειδή. Ωστόσο, στα σύγχρονα ηλεκτρομηχανικά συστήματα, όπου χρησιμοποιούνται μετατροπείς συχνότητας για τον έλεγχο των ενεργοποιητών, το σύστημα τάσης είναι γενικά μη ημιτονοειδή. Κάθε ένα από τα μέρη ενός πολυφασικού συστήματος, που χαρακτηρίζεται από το ίδιο ρεύμα, ονομάζεται φάσηεκείνοι. φάση - αυτό είναι ένα τμήμα του κυκλώματος που σχετίζεται με την αντίστοιχη περιέλιξη της γεννήτριας ή του μετασχηματιστή, τη γραμμή και το φορτίο.

Έτσι, η έννοια της «φάσης» στην ηλεκτρική μηχανική έχει δύο διαφορετικές έννοιες:

φάση ως όρισμα μιας ημιτονοειδώς μεταβαλλόμενης ποσότητας.

φάση ως αναπόσπαστο μέρος ενός πολυφασικού ηλεκτρικού συστήματος.

Η ανάπτυξη πολυφασικών συστημάτων έχει οδηγηθεί ιστορικά. Η έρευνα σε αυτόν τον τομέα προκλήθηκε από τις απαιτήσεις ανάπτυξης της παραγωγής και η επιτυχία στην ανάπτυξη πολυφασικών συστημάτων διευκολύνθηκε από ανακαλύψεις στη φυσική των ηλεκτρικών και μαγνητικών φαινομένων.

Η σημαντικότερη προϋπόθεση για την ανάπτυξη πολυφασικών ηλεκτρικών συστημάτων ήταν η ανακάλυψη του φαινομένου της περιστροφής μαγνητικό πεδίο(G. Ferraris and N. Tesla, 1888). Οι πρώτοι ηλεκτροκινητήρες ήταν διφασικοί, αλλά είχαν χαμηλή απόδοση. Το τριφασικό σύστημα αποδείχθηκε το πιο ορθολογικό και πολλά υποσχόμενο, τα κύρια πλεονεκτήματα του οποίου θα συζητηθούν παρακάτω. Μεγάλη συμβολή στην ανάπτυξη τριφασικών συστημάτων είχε ο εξαιρετικός Ρώσος ηλεκτρολόγος μηχανικός M.O.

Η πηγή της τριφασικής τάσης είναι μια τριφασική γεννήτρια, στον στάτορα της οποίας (βλ. Εικ. 1) τοποθετείται τριφασική περιέλιξη. Οι φάσεις αυτής της περιέλιξης είναι διατεταγμένες με τέτοιο τρόπο ώστε οι μαγνητικοί άξονές τους να μετατοπίζονται στο χώρο μεταξύ τους κατά ηλ. χαρούμενος. Στο σχ. 1, κάθε φάση στάτορα παρουσιάζεται συμβατικά ως μία μόνο στροφή. Η αρχή των περιελίξεων συνήθως υποδηλώνεται με κεφαλαία γράμματα γράμματα Α, Β, Γ, και τα άκρα, αντίστοιχα κεφαλαία x,y,z. Το EMF στις σταθερές περιελίξεις στάτορα προκαλείται ως αποτέλεσμα της διέλευσης των στροφών τους από ένα μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από το ρεύμα της περιέλιξης διέγερσης του περιστρεφόμενου ρότορα (στο Σχήμα 1, ο ρότορας φαίνεται συμβατικά ως μόνιμος μαγνήτης, ο οποίος χρησιμοποιείται στην πράξη σε σχετικά χαμηλές ισχύς). Όταν ο ρότορας περιστρέφεται με ομοιόμορφη ταχύτητα, τα περιοδικά μεταβαλλόμενα ημιτονοειδή EMF της ίδιας συχνότητας και πλάτους προκαλούνται στις περιελίξεις των φάσεων του στάτορα, αλλά διαφέρουν λόγω μιας χωρικής μετατόπισης μεταξύ τους σε φάση προς rad. (βλ. Εικ. 2).

Τα τριφασικά συστήματα είναι σήμερα τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα. Όλοι οι μεγάλοι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής και οι καταναλωτές λειτουργούν με τριφασικό ρεύμα, το οποίο συνδέεται με μια σειρά από πλεονεκτήματα των τριφασικών κυκλωμάτων έναντι των μονοφασικών, τα σημαντικότερα από τα οποία είναι:

Οικονομική μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις.

Το πιο αξιόπιστο και οικονομικό, που ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις μιας βιομηχανικής ηλεκτρικής κίνησης, είναι ένας ασύγχρονος κινητήρας με ρότορα κλωβού σκίουρου.

Η δυνατότητα απόκτησης ενός περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου με χρήση σταθερών περιελίξεων, στις οποίες γίνεται η λειτουργία σύγχρονων και κινητήρες επαγωγής, καθώς και μια σειρά από άλλες ηλεκτρικές συσκευές.

Ισορροπία συμμετρικών τριφασικών συστημάτων.

Για να εξετάσουμε το πιο σημαντικό ιδιότητες ισορροπίαςτριφασικό σύστημα, που θα αποδειχθεί παρακάτω, εισάγουμε την έννοια της συμμετρίας ενός πολυφασικού συστήματος.

Το σύστημα EMF (τάσεις, ρεύματα κ.λπ.) ονομάζεται συμμετρικόςεάν αποτελείται από m πανομοιότυπα διανύσματα EMF (τάσεις, ρεύματα κ.λπ.) που μετατοπίζονται φάση μεταξύ τους κατά την ίδια γωνία. Συγκεκριμένα, ένα διανυσματικό διάγραμμα για ένα συμμετρικό σύστημα EMF που αντιστοιχεί σε τριφασικό σύστημαημιτονοειδείς στο σχ. 2 φαίνεται στο σχ. 3.

Εικ.3 Εικ.4

Από τα ασύμμετρα συστήματα, το διφασικό σύστημα με μετατόπιση φάσης 90 μοιρών έχει το μεγαλύτερο πρακτικό ενδιαφέρον (βλ. Εικ. 4).

Όλα τα συμμετρικά συστήματα τριών φάσεων και m (m>3), καθώς και ένα σύστημα δύο φάσεων, είναι ισορροπημένη.Αυτό σημαίνει ότι παρόλο που σε μεμονωμένες φάσεις η στιγμιαία ισχύς πάλλεται (βλ. Εικ. 5, α), αλλάζοντας όχι μόνο το μέγεθος, αλλά στη γενική περίπτωση και το πρόσημο κατά τη διάρκεια μιας περιόδου, η συνολική στιγμιαία ισχύς όλων των φάσεων παραμένει σταθερή σε ολόκληρη την περίοδο του ημιτονοειδούς EMF (βλ. Εικ. 5,β).

Η ισορροπία είναι απαραίτητη πρακτική αξία. Εάν πάλλεται η συνολική στιγμιαία ισχύς, τότε μια παλλόμενη ροπή θα δρούσε στον άξονα μεταξύ του στροβίλου και της γεννήτριας. Ένα τέτοιο μεταβλητό μηχανικό φορτίο θα είχε επιζήμια επίδραση στη μονάδα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, μειώνοντας τη διάρκεια ζωής της. Οι ίδιες σκέψεις ισχύουν για τους πολυφασικούς κινητήρες.

Αν σπάσει η συμμετρία (το διφασικό σύστημα Tesla, λόγω της ιδιαιτερότητάς του, δεν λαμβάνεται υπόψη), τότε σπάει και η ισορροπία. Επομένως, στον ενεργειακό τομέα παρακολουθούν αυστηρά ώστε το φορτίο της γεννήτριας να παραμένει συμμετρικό.

2. Σύνδεση της πηγής ενέργειας και του δέκτη σύμφωνα με το αστέρι

Μια τριφασική γεννήτρια (μετασχηματιστής) έχει τρεις περιελίξεις εξόδου, πανομοιότυπες σε αριθμό στροφών, αλλά αναπτυσσόμενο EMF, μετατοπισμένο σε φάση κατά 1200. Θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ένα σύστημα στο οποίο οι φάσεις της περιέλιξης της γεννήτριας δεν θα συνδέονται γαλβανικά μεταξύ τους . Αυτό το λεγόμενο αποσυνδεδεμένο σύστημα.Σε αυτή την περίπτωση, κάθε φάση της γεννήτριας πρέπει να συνδέεται με τον δέκτη με δύο καλώδια, δηλ. θα υπάρχει μια γραμμή έξι καλωδίων, η οποία είναι αντιοικονομική. Από αυτή την άποψη, τέτοια συστήματα δεν έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως στην πράξη.

Για να μειωθεί ο αριθμός των καλωδίων στη γραμμή, οι φάσεις της γεννήτριας συνδέονται γαλβανικά μεταξύ τους. Υπάρχουν δύο τύποι συνδέσεων: σε ένα αστέριΚαι σε τρίγωνο.Με τη σειρά του, όταν συνδέεται με ένα αστέρι, το σύστημα μπορεί να είναι τρία-Και τετράσυρμα.

σύνδεση αστεριού

Στο σχ. Το σχήμα 6 δείχνει ένα τριφασικό σύστημα κατά τη σύνδεση των φάσεων της γεννήτριας και του φορτίου σε ένα αστέρι. Εδώ τα καλώδια AA, BB" και CC" είναι γραμμικά καλώδια.

Γραμμικόςονομάζεται το καλώδιο που συνδέει την αρχή των φάσεων της περιέλιξης της γεννήτριας και του δέκτη. Το σημείο στο οποίο τα άκρα των φάσεων συνδέονται με έναν κοινό κόμβο ονομάζεται ουδέτερος(στο Σχ. 6 N και N" είναι τα ουδέτερα σημεία της γεννήτριας και το φορτίο, αντίστοιχα).

Το καλώδιο που συνδέει τα ουδέτερα σημεία της γεννήτριας και του δέκτη ονομάζεται ουδέτερος(φαίνεται με διακεκομμένη γραμμή στο Σχ. 6). Ένα τριφασικό σύστημα όταν συνδέεται με ένα αστέρι χωρίς ουδέτερο καλώδιο ονομάζεται τριών συρμάτων,με ουδέτερο σύρμα - τετράσυρμα.

Όλα τα μεγέθη που σχετίζονται με φάσεις καλούνται μεταβλητές φάσης,στη γραμμή γραμμικός.Όπως φαίνεται από το διάγραμμα στο Σχ. 6, όταν συνδέεται με ένα αστέρι, τα ρεύματα της γραμμής είναι ίσα με τα αντίστοιχα ρεύματα φάσης. Εάν υπάρχει ουδέτερο καλώδιο, το ρεύμα στο ουδέτερο καλώδιο

Εάν το σύστημα των ρευμάτων φάσης είναι συμμετρικό, τότε. Επομένως, εάν η συμμετρία των ρευμάτων ήταν εγγυημένη, τότε το ουδέτερο καλώδιο δεν θα χρειαζόταν. Όπως θα φανεί παρακάτω, το ουδέτερο καλώδιο διατηρεί τη συμμετρία των τάσεων στο φορτίο όταν το ίδιο το φορτίο είναι μη ισορροπημένο.

Δεδομένου ότι η τάση στην πηγή είναι αντίθετη από την κατεύθυνση του EMF της, οι τάσεις φάσης της γεννήτριας (βλ. Εικ. 6) ενεργούν από σημεία Α, Βκαι C στο ουδέτερο σημείο N. - τάσεις φορτίου φάσης.

Οι τάσεις γραμμής ενεργούν μεταξύ των αγωγών γραμμής. Σύμφωνα με τον δεύτερο νόμο του Kirchhoff για τις τάσεις γραμμής, μπορεί κανείς να γράψει

Σημειώστε ότι πάντα

ως το άθροισμα των τάσεων σε έναν κλειστό βρόχο.

Στο σχ. Το 7 είναι ένα διανυσματικό διάγραμμα για ένα σύστημα συμμετρικής τάσης. Όπως δείχνει η ανάλυσή του (οι ακτίνες των τάσεων φάσης σχηματίζουν τις πλευρές ισοσκελούς τριγώνων με γωνίες στη βάση ίσες με 300), σε αυτή την περίπτωση

Συνήθως λαμβάνεται υπόψη στους υπολογισμούς

Μετά για την υπόθεση άμεση ακολουθία φάσεων

(στο ακολουθία αντίστροφης φάσηςμετατοπίσεις φάσης y και αλλαγή θέσεων). Λαμβάνοντας αυτό υπόψη, με βάση τις σχέσεις (1) ... (3), μπορούν να προσδιοριστούν συμπλέγματα γραμμικών τάσεων. Ωστόσο, με τη συμμετρία τάσεων, αυτές οι ποσότητες προσδιορίζονται εύκολα απευθείας από το διανυσματικό διάγραμμα στο σχ. 7. Κατευθύνοντας τον πραγματικό άξονα του συστήματος συντεταγμένων κατά μήκος του διανύσματος (η αρχική του φάση είναι ίση με μηδέν), μετράμε τις μετατοπίσεις φάσης των γραμμικών τάσεων ως προς αυτόν τον άξονα και οι μονάδες τους καθορίζονται σύμφωνα με το (4). Έτσι για γραμμικές τάσεις παίρνουμε:

3. Σύνδεση της πηγής ενέργειας και του δέκτη σύμφωνα με το σχήμα του τριγώνου

Λόγω του γεγονότος ότι ένα σημαντικό μέρος των δεκτών που περιλαμβάνονται σε τριφασικά κυκλώματα δεν είναι ισορροπημένο, είναι πολύ σημαντικό στην πράξη, για παράδειγμα, σε κυκλώματα με φωτιστικά, διασφαλίζουν την ανεξαρτησία των τρόπων λειτουργίας των επιμέρους φάσεων. Εκτός από τα τετρασύρματα, τα κυκλώματα τριών συρμάτων έχουν επίσης παρόμοιες ιδιότητες όταν συνδέουν τις φάσεις του δέκτη σε ένα τρίγωνο. Αλλά οι φάσεις της γεννήτριας μπορούν επίσης να συνδεθούν σε ένα τρίγωνο (βλ. Εικ. 8).

Για ένα συμμετρικό σύστημα EMF, έχουμε

Έτσι, ελλείψει φορτίου στις φάσεις της γεννήτριας στο κύκλωμα στο Σχ. 8 ρεύματα θα είναι μηδέν. Ωστόσο, εάν ανταλλάξετε την αρχή και το τέλος οποιασδήποτε από τις φάσεις, τότε ένα ρεύμα βραχυκυκλώματος θα ρέει επίσης στο τρίγωνο. Επομένως, για ένα τρίγωνο, είναι απαραίτητο να τηρείται αυστηρά η σειρά των φάσεων σύνδεσης: η αρχή μιας φάσης συνδέεται με το τέλος μιας άλλης.

Το διάγραμμα σύνδεσης των φάσεων της γεννήτριας και του δέκτη σε ένα τρίγωνο φαίνεται στο σχ. εννέα.

Προφανώς, όταν συνδέεται σε τρίγωνο, οι τάσεις γραμμής είναι ίσες με τις αντίστοιχες τάσεις φάσης. Σύμφωνα με τον πρώτο νόμο Kirchhoff, η σχέση μεταξύ των γραμμικών και των ρευμάτων φάσης του δέκτη καθορίζεται από τις σχέσεις

Ομοίως, μπορείτε να εκφράσετε γραμμικά ρεύματα μέσω των ρευμάτων φάσης της γεννήτριας.

Στο σχ. Το σχήμα 10 δείχνει ένα διανυσματικό διάγραμμα ενός συμμετρικού συστήματος γραμμικών και φασικών ρευμάτων. Η ανάλυσή του δείχνει ότι με τη συμμετρία των ρευμάτων

Εκτός από τις θεωρούμενες συνδέσεις αστεριού και τριγώνου δέλτα, χρησιμοποιούνται επίσης στην πράξη σχήματα αστέρι-δέλτα και δέλτα-αστέρι.

4. Ενεργός και άεργος και φαινόμενη ισχύς τριφασική συμμετρικάτο σύστημα

Η ενεργός ισχύς ενός τριφασικού συστήματος είναι το άθροισμα των ενεργών δυνάμεων όλων των φάσεων της πηγής ενέργειας, το οποίο είναι ίσο με το άθροισμα των ενεργών δυνάμεων όλων των φάσεων του δέκτη.

Σε ένα συμμετρικό τριφασικό σύστημα, δηλ. σύστημα με συμμετρική γεννήτρια και δέκτη, για οποιοδήποτε σχήμα των συνδέσεών τους για κάθε φάση, η ισχύς της πηγής ενέργειας του δέκτη είναι η ίδια. Σε αυτή την περίπτωση, P=3Pf και για καθεμία από τις φάσεις ισχύει ο τύπος για την ενεργό ισχύ του ημιτονοειδούς ρεύματος:

Pf = Uf Αν συν ,

όπου είναι η γωνία φάσης μεταξύ της τάσης φάσης και του ρεύματος.

Στη γενική περίπτωση, η άεργος ισχύς ενός τριφασικού συστήματος είναι το άθροισμα της άεργου ισχύος όλων των φάσεων της πηγής ενέργειας, το οποίο είναι ίσο με το άθροισμα των άεργων δυνάμεων όλων των φάσεων του δέκτη. Η άεργος ισχύς είναι συμμετρική με ένα τριφασικό σύστημα σύμφωνα με

Q \u003d 3Qf \u003d 3Uf Αν αμαρτία ,

ή μετά την αντικατάσταση των ενεργών τιμών του ρεύματος και της τάσης φάσης με γραμμικές.

Q \u003d v3 Ul Il sin .

Η μιγαδική ισχύς ενός τριφασικού συστήματος είναι το άθροισμα των μιγαδικών δυνάμεων των φάσεων της πηγής ενέργειας, το οποίο είναι ίσο με το άθροισμα των μιγαδικών δυνάμεων όλων των φάσεων του δέκτη.

Φαινόμενη ισχύς συμμετρικού τριφασικού συστήματος

S = v3 Ul Il .

5. Σύγκριση των συνθηκών λειτουργίας τριφασικών κυκλωμάτων σε διαφορετικάσυνδέσεις φάσης δέκτη

Το διάγραμμα σύνδεσης του τριφασικού δέκτη είναι ανεξάρτητο από το διάγραμμα σύνδεσης της τριφασικής γεννήτριας. Η σύνδεση τριγώνου των φάσεων του δέκτη συχνά αλλάζει σε σύνδεση αστεριού για αλλαγή του ρεύματος και της ισχύος, για παράδειγμα, για μείωση των ρευμάτων εκκίνησης τριφασικών κινητήρων, αλλαγή της θερμοκρασίας τριφασικών ηλεκτρικούς φούρνουςκαι τα λοιπά.

Όταν ο δέκτης συνδέεται σύμφωνα με το σχήμα αστεριών, οι σχέσεις μεταξύ των ενεργών τιμών της φάσης και των γραμμικών ρευμάτων και τάσεων ισχύουν

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

από το οποίο προκύπτει ότι

Ilg \u003d Ul / v3z?.

Όταν ο δέκτης είναι συνδεδεμένος σύμφωνα με το σχήμα του τριγώνου, ισχύουν οι σχέσεις μεταξύ των ενεργών τιμών των φάσεων και των γραμμικών ρευμάτων και τάσεων

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

Από το οποίο προκύπτει

6. Μέτρηση ενεργού ισχύος τριφασικού συστήματος

Με ένα συμμετρικό φορτίο ενός τριφασικού συστήματος, χρησιμοποιείται ένα μονοφασικό βατόμετρο για τη μέτρηση της ισχύος, συνδεδεμένο σύμφωνα με το κύκλωμα που φαίνεται στο σχ. 232 (a - για σύνδεση αστεριού, β - για σύνδεση δέλτα). Σε αυτή την περίπτωση, ένα ρεύμα φάσης ρέει μέσω της περιέλιξης σειράς του βατόμετρου και η παράλληλη περιέλιξη συνδέεται με την τάση φάσης. Επομένως, το βατόμετρο θα δείξει την ισχύ μιας φάσης. Για να αποκτήσετε την ισχύ ενός τριφασικού συστήματος, πρέπει να πολλαπλασιάσετε την ένδειξη ενός μονοφασικού βατόμετρου επί τρία.

Με ασύμμετρο φορτίο σε δίκτυο τεσσάρων συρμάτων τριφασικού ρεύματος, χρησιμοποιείται ένα κύκλωμα τριών βατμέτρων για τη μέτρηση ισχύος (Εικ. 233). Κάθε μονοφασικό βατόμετρο μετρά την ισχύ μιας φάσης. Για να αποκτήσετε την ισχύ ενός τριφασικού συστήματος, είναι απαραίτητο να λάβετε το άθροισμα των ενδείξεων των τριών wattmeters.

Με μεταβλητό φορτίο, είναι δύσκολο να επιτευχθεί ταυτόχρονη ένδειξη τριών wattmeters.

Επιπλέον, τρία μονοφασικά βατόμετρα καταλαμβάνουν πολύ χώρο. Ως εκ τούτου, χρησιμοποιείται συχνά ένα τριφασικό βατόμετρο τριών στοιχείων, το οποίο είναι μια σύνδεση σε μία συσκευή τριών μονοφασικών βατόμετρου. Σε ένα ηλεκτροδυναμικό βατόμετρο τριών στοιχείων, τρία κινητά παράλληλα πηνία είναι τοποθετημένα στον ίδιο άξονα που σχετίζεται με το βέλος και η συνολική ροπή που προκύπτει ως αποτέλεσμα της προσθήκης των μηχανικών δυνάμεων κάθε πηνίου θα είναι ανάλογη με την ισχύ που καταναλώνεται σε τριφασικό δίκτυο. Σε άλλα σχέδια, κινούμενα πηνία που βρίσκονται σε διαφορετικά σημεία διασυνδέονται με εύκαμπτες ταινίες και μεταφέρουν τη συνολική δύναμη στον άξονα του βέλους.

Η ενεργός ισχύς ενός τριφασικού δικτύου με ομοιόμορφο φορτίο μπορεί να προσδιοριστεί χρησιμοποιώντας τρία όργανα: ένα αμπερόμετρο, ένα βολτόμετρο και ένα μετρητή φάσης - σύμφωνα με τον τύπο

όπου U και I είναι τάσεις γραμμής,

Μετατόπιση γωνίας μεταξύ της τάσης φάσης και του ρεύματος.

Η ισχύς ενός τριφασικού δικτύου τριών καλωδίων σε οποιοδήποτε φορτίο (ομοιόμορφο ή ανομοιόμορφο), ανεξάρτητα από τη μέθοδο σύνδεσης των καταναλωτών (αστέρι ή δέλτα), μπορεί να μετρηθεί χρησιμοποιώντας ένα κύκλωμα δύο wattmeter.

Σύμφωνα με τον πρώτο νόμο του Kirchhoff, το άθροισμα των στιγμιαίων τιμών των ρευμάτων και των τριών φάσεων είναι ίσο με μηδέν:

Η στιγμιαία ισχύς ενός τριφασικού συστήματος θα είναι

όπου u με δείκτες είναι οι στιγμιαίες τιμές των τάσεων φάσης.

Αντικαθιστώντας την τιμή του τρέχοντος i2 στην τελευταία παράσταση, λαμβάνουμε

Η εξίσωση που προκύπτει δείχνει ότι ένα από τα βατόμετρα πρέπει να είναι ενεργοποιημένο έτσι ώστε το ρεύμα της πρώτης φάσης να ρέει μέσω του τρέχοντος πηνίου του και το πηνίο τάσης να βρίσκεται κάτω από τη διαφορά τάσης μεταξύ της πρώτης και της δεύτερης φάσης. Ένα άλλο βατόμετρο θα πρέπει να ενεργοποιηθεί έτσι ώστε το ρεύμα της τρίτης φάσης να ρέει μέσω του τρέχοντος πηνίου του και το πηνίο τάσης να βρίσκεται κάτω από τη διαφορά τάσης μεταξύ της τρίτης και της δεύτερης φάσης.

Προσθέτοντας τις ενδείξεις και των δύο βατόμετρων, παίρνουμε την ισχύ και των τριών φάσεων.

Στο σχ. 234, το a - in δείχνει τρεις επιλογές για ένα κύκλωμα δύο wattmeters.

Τα διαγράμματα δείχνουν ότι οι σειριακές περιελίξεις των βατόμετρων περιλαμβάνονται σε οποιαδήποτε δύο γραμμικά καλώδια του δικτύου. Οι αρχές των παράλληλων περιελίξεων κάθε βατόμετρου συνδέονται στο ίδιο καλώδιο με το σειριακό τύλιγμα του βατόμετρου. Τα άκρα των παράλληλων περιελίξεων συνδέονται με το καλώδιο τρίτης γραμμής.

Με συμμετρικό ενεργό φορτίο και cos \u003d 1, οι ενδείξεις των βατόμετρων είναι ίσες μεταξύ τους. Όταν το cos δεν είναι ίσο με ένα, οι ενδείξεις των βατόμετρων δεν θα είναι ίσες. Με cos ίσο με 0,5, ένα από τα βατόμετρο θα δείχνει μηδέν. Όταν το cos είναι μικρότερο από 0,5, το βέλος αυτής της συσκευής θα αρχίσει να αποκλίνει προς τα αριστερά. Για να λάβετε την ένδειξη της συσκευής, είναι απαραίτητο να αλλάξετε τα άκρα της σειριακής ή παράλληλης περιέλιξης της.

Για να μετρήσετε την ενεργή ισχύ ενός τριφασικού συστήματος σύμφωνα με τις ενδείξεις δύο βατόμετρου, πρέπει να προσθέσετε τις ενδείξεις τους ή να αφαιρέσετε από τις ενδείξεις του ενός βατόμετρου την ένδειξη του άλλου βατόμετρου, που ήταν αρνητική. Το σχήμα μέτρησης ισχύος με δύο βαττόμετρα με χρήση μετασχηματιστών μέτρησης τάσης και ρεύματος δίνεται στο σχ. 235.

Είναι πιο βολικό να μετράτε την ισχύ χρησιμοποιώντας ένα τριφασικό βατόμετρο, στο οποίο συνδυάζονται δύο συσκευές, συνδεδεμένες σύμφωνα με το σχήμα δύο βατμέτρων και ενεργώντας σε έναν κοινό άξονα, στον οποίο είναι συνδεδεμένο το βέλος. Στις συσκευές των ηλεκτροδυναμικών και σιδηροδυναμικών συστημάτων, δύο κινητά πηνία που βρίσκονται στον ίδιο άξονα ή συνδέονται με εύκαμπτες ταινίες περιστρέφονται κατά έναν άξονα. Σε συσκευές επαγωγικού συστήματος, δύο στοιχεία περιστρέφουν δύο δίσκους που βρίσκονται στον ίδιο άξονα ή δύο στοιχεία ενεργούν σε έναν δίσκο. Το κύκλωμα μεταγωγής ενός τριφασικού βατόμετρου δύο στοιχείων δίνεται στο σχ. 236.

Στα δίκτυα υψηλής τάσηςένα τριφασικό βατόμετρο ενεργοποιείται χρησιμοποιώντας μετασχηματιστές μέτρησης τάσης και ρεύματος.

7. Συμμετρικό τριφασικόαλυσίδα με πολλαπλούς δέκτες

Ο υπολογισμός ενός τριφασικού κυκλώματος σε συμμετρική λειτουργία μειώνεται στον υπολογισμό μιας φάσης και πραγματοποιείται παρόμοια με τον υπολογισμό ενός συμβατικού κυκλώματος ημιτονοειδούς ρεύματος.

Δίνεται: - τάση γραμμής; UL

ZL - αντίσταση γραμμής.

ZФ1 - αντίσταση φορτίου φάσης 1;

ZФ2 - αντίσταση φορτίου φάσης 2.

Ακολουθία υπολογισμού:

1. Η αντίσταση δύο τριγώνων που συνδέονται παράλληλα πρέπει να αντικατασταθεί από ένα ισοδύναμο τρίγωνο με αντίσταση φάσης:

2. Το ισοδύναμο τρίγωνο που προκύπτει θα πρέπει να αντικατασταθεί με ένα ισοδύναμο αστέρι με αντίσταση φάσης:

3. Προσδιορίστε την αντίσταση φάσης του ισοδύναμου αστέρα, λαμβάνοντας υπόψη το ZL:

4. Ο περαιτέρω υπολογισμός δεν απαιτεί τη χρήση σύνθετης μεθόδου. Αρκεί να προσδιοριστεί η πραγματική τιμή του γραμμικού ρεύματος

στη συνέχεια βρείτε τις ενεργές τιμές της τάσης φάσης του ισοδύναμου αστέρα του δέκτη

και τάση γραμμής δέκτη

Οι ενεργές τιμές των ρευμάτων φάσης των δεκτών καθορίζονται από το νόμο του Ohm:

8. Νεσίμτριφασικό κύκλωμα μετρικής λειτουργίας

Μια ασύμμετρη λειτουργία σε ένα τριφασικό σύστημα λαμβάνει χώρα εάν παραβιαστεί τουλάχιστον μία από τις συνθήκες συμμετρίας για το EMF φάσης της πηγής -

και ισότητα των αντιστάσεων φάσης του δέκτη ZA = ZB = ZC.

Όταν οι φάσεις του δέκτη συνδέονται με ένα αστέρι και υπάρχει ένα ουδέτερο καλώδιο (Εικ. 1), στη γενική περίπτωση μιας ασύμμετρης λειτουργίας, το ρεύμα στο ουδέτερο καλώδιο I0 είναι διαφορετικό από το μηδέν και υπάρχει μια τάση μεταξύ του ουδέτερα του δέκτη και της πηγής U0 "0. Από αυτή την άποψη, ο υπολογισμός των ρευμάτων δεν μπορεί να πραγματοποιηθεί μεμονωμένα κατά φάσεις, όπως στη συμμετρική λειτουργία.

Για τον υπολογισμό του υπό εξέταση κυκλώματος, είναι πιο βολικό να χρησιμοποιήσετε τη μέθοδο κομβικής τάσης, καθώς το κύκλωμα περιέχει μόνο δύο κόμβους. Για μία μόνο κομβική τάση, έχουμε την εξίσωση

από την οποία βρίσκουμε απευθείας την τάση μεταξύ ουδέτερων σημείων:

Για τα ρεύματα στο κύκλωμα, βρίσκουμε περαιτέρω και παρόμοια για το u, α. Συνεπάγεται ότι τα ρεύματα και στις τρεις φάσεις ενός ασύμμετρου συστήματος είναι αλληλεξαρτώμενα, δηλαδή, μια αλλαγή στην αντίσταση μιας από τις φάσεις οδηγεί σε αλλαγή του ρεύματος στις υπόλοιπες φάσεις, αφού η τάση U0 "0 αλλάζει σε αυτήν την περίπτωση .

Ο τύπος που προκύπτει ισχύει επίσης για ένα κύκλωμα με απομονωμένο ουδέτερο, για τη μετάβαση στο οποίο θα πρέπει να ρυθμιστεί μόνο το Y0 = 0. Τα ρεύματα φάσης σε αυτήν την περίπτωση προσδιορίζονται από τους ίδιους τύπους όπως παραπάνω.

Οι τιμές ρεύματος σε ένα ασύμμετρο φορτίο συνδεδεμένο με ένα τρίγωνο, για δεδομένες emfs φάσης, μπορούν να υπολογιστούν μετατρέποντας το τρίγωνο ZAB, ZBC, ZCA σε αστέρι, οι αντιστάσεις φάσης του οποίου εκφράζονται με τους τύπους:

Ως αποτέλεσμα, το πρόβλημα του υπολογισμού του κυκλώματος μειώνεται σε αυτό που μόλις εξετάστηκε. Ένας τέτοιος μετασχηματισμός σάς επιτρέπει να λαμβάνετε ταυτόχρονα υπόψη την αντίσταση των γραμμικών συρμάτων ZA", ZB", ZC", τα οποία, μετά τον μετασχηματισμό, αποδεικνύεται ότι συνδέονται σε σειρά με τις φάσεις του σχηματισμένου αστεριού ZA, ZB, ZC , φαίνεται στο Σχ. 10.3 με διακεκομμένες γραμμές.

Σύμφωνα με το ίδιο γενικό σχήμα, εξετάζεται επίσης η περίπτωση όταν δίνονται γραμμικά emf σε ένα ασύμμετρο σύστημα, και. Σε αυτήν την περίπτωση, για ένα κύκλωμα σύνδεσης αστεριού με απομονωμένο ουδέτερο (βλ. Εικ. 10.4 με Y0 = 0), ως κόμβος αναφοράς 0 "για τον υπολογισμό της τάσης της φάσης C του δέκτη, λαμβάνουμε, για παράδειγμα, την έξοδο C της γεννήτριας. Ως αποτέλεσμα, λαμβάνουμε απευθείας

Ομοίως, εκτελώντας μια κυκλική μετάθεση δεικτών, γράφουμε:

Λαμβάνουμε τα ρεύματα στις φάσεις πολλαπλασιάζοντας τις τάσεις φάσης με τις αντίστοιχες αγωγιμότητες YA, B, C.

Με την παρουσία πολλών ασύμμετρων φορτίων με διαφορετικούς τρόπους σύνδεσης των φάσεων, θα πρέπει να χρησιμοποιηθεί ο σειριακός μετασχηματισμός ενός αστέρα σε τρίγωνο και αντίστροφα και ισοδύναμοι μετασχηματισμοί παράλληλων ή συνδεδεμένων σε σειρά τμημάτων.