Lineární proud v třífázových obvodech, fázové a síťové napětí, obvody střídavého proudu

Třífázový napájecí systém je akceptován jako standard ve většině zemí světa, Rusko není výjimkou. Každý dům v zemi je připojen k takové síti, ale zpravidla jeden fázový vodič vstupuje do samostatného bytu. V případě potřeby lze provést další dvě fáze, což se často provádí v oblastech určených pro individuální bytovou výstavbu. Jsou potřebné pro provoz zařízení obsahujících elektromotor. Při připojení k třífázovému obvodu se často objevují otázky týkající se pojmů, jako je fázový a linkový proud, stejně jako odpovídající indikátory napětí.

AC obvody

Jak víte, napájení v Rusku se provádí pomocí obvodů střídavého proudu s frekvencí 50 Hz. Za jednu sekundu se provede 50 cyklů. Kompletní cyklus je kruh, jehož úhlovou velikost lze měřit ve stupních a radiánech - 360 stupňů radiánů nebo 2π radiánů. Polovina tohoto cyklu bude tedy 180 nebo π radiánů, třetina bude 120 nebo 2 π / 3 atd. Konkrétní okamžik v tomto cyklu se nazývá fáze.

Řetězce v zemi jsou synchronizovány do jediného systému.

Fázový posun v obvodu

Tento výraz nemá nic společného se zdravím mozku. Tento termín se používá k vysvětlení nesrovnalostí mezi grafy proudu a napětí, ke kterým dochází v oblastech s cívkami nebo kondenzátory, stejně jako srovnání fází v různých vodičích. U třífázového napájecího systému je offset 120 stupňů nebo 2 π / 3 radiány.

Takto vypadá překrytí grafů napětí ve třech vodičích vycházejících z transformátorové skříně. Vlevo je dokonce názorně ukázáno, jak se to dá získat z jednoduché turbíny.

Někdo si možná vzpomene na podobné cvičení při vykreslování funkce y = sin (x) při jejím kreslení z kruhu.

Proudové indikátory proudu a napětí

Maximální amplituda napětí v obvodu přicházející z transformovny ve dvoře je 310 V. Po dobu 1 s se to stane 100krát - ve spodní a horní části grafu. Okamžité hodnoty tohoto parametru závisí na fázi, ve které se graf nachází. Pro spotřebitele je samozřejmě taková reprezentace extrémně nepohodlná, proto se v každodenním životě používá koncept efektivního napětí.

Jeho vzorec byl odvozen experimentálně na základě Joule-Lenzova zákona. Podstatou odvození tohoto vzorce je, že efektivní hodnota střídavého proudu je ekvivalentní konstantní hodnotě při stejném uvolňování tepla. Koeficient použitý při výpočtu je √2. Když to víte, můžete použít pravidlo:

I = I m / √2, U = Um / √2,

kde I m a Um jsou amplituda. Pokud dosadíte hodnotu amplitudy do druhého vzorce, ukáže se, že efektivní napětí fázového vodiče vzhledem k zemi v bytě bude 230 V. Nazývá se také fáze. No, velikost proudu bude záviset na zatížení, podle Ohmova zákona:

I = U/R.

Proud ve fázovém vodiči bude také nazýván fází.

Zapojení hvězda a trojúhelník

V domácí zásuvce je kromě fáze vždy nula. Jeho správný název je neutrální. Někdo si to plete s uzemněním, ale ve skutečnosti má jinou funkci. Abyste tomu lépe porozuměli, musíte se seznámit s takovými pojmy jako „hvězda“ a „trojúhelník“.

Role neutrálu v obvodu

V rozvodně, odkud jde přívodní vodič do bytu, jsou na jednom konci připojeny všechny tři fáze. Druhý konec jedné z fází jde do jednoho bytu, druhý do druhého, třetí do třetího. Pokud je v každém bytě použito uzemnění jako druhý vodič, může nastat nepříjemná situace.

Ale rovnováha v tomto systému je možná pouze tehdy, když všechny tři spotřebiče současně zapnou stejnou zátěž - nazývá se symetrická. Ve skutečnosti může jeden zapnout televizi a druhý - elektrickou troubu. Výsledkem toho bude fázová nerovnováha, kdy majitel TV bude mít ve vývodu 380 a majitel trouby 30 s malým. Aby se tomu zabránilo, je z křižovatky konců fázových vodičů odstraněn neutrál, který jde do každého bytu. Pro větší opatrnost je také uzemněn.

Neutrál (neutrální vodič) je kompenzátor asymetrie zátěže v takovém obvodu, který se nazýval "hvězda". V takovém spojení mezi jednou z fází a neutrálem je napětí přibližně 220 V a mezi dvěma fázemi - 380. Toto velmi sdružené napětí se nazývá síťové napětí.

Jeho hodnota se vypočítá na základě efektivní fáze a hodnoty úhlu posunutí mezi nimi. Když si vzpomenete na hodiny geometrie ve škole, můžete odvodit:

AB = 2x230x√3 / 2 = 230x√3 = 400.

Vzhledem k tomu, že v okruhu je neustále něco zahrnuto a EMF domu nelze měřit v jeho čisté formě, dostaneme:

220x√3 = 380.

Fázová a síťová napětí a proudy, když jsou připojeny hvězdou, se tedy řídí následujícími zákony:

U (l) = √3U (f), I (l) = I (f) - proud ve vedení je roven proudu fáze.

Zapojení hvězda-neutrál je velmi výhodné pro distribuci kabeláže různým spotřebitelům. Jeho výhody lze vyjmenovat:

• stabilita provozního režimu elektrických spotřebičů za podmínek různého zatížení;
• motory, jejichž vinutí jsou zapojena tímto způsobem, se nepřehřívají;
• kvůli neschopnosti zvýšit proud - motor se rozběhne hladce;
• schopnost používat lineární i fázové napětí.

Delta obvod a maximální výkon

Tato potřeba vyvstává, když chcete maximálně využít účinnost elektromotoru. Toho lze dosáhnout zapojením fázových vodičů do trojúhelníku. Fázové a síťové napětí v třífázových obvodech tohoto typu se bude shodovat a bude se rovnat 380 V. Ale lineární proud tekoucí ve fázích dodávaných do motoru se bude lišit od toho, co protéká vinutím. Fázový proud lze vypočítat pomocí znalosti odporu a napětí ve vinutí, to jsou známé veličiny. Proud vedení se však vypočítá podle stejného diagramu jako napětí v obvodu "hvězda":

I (l) = I (f) x√3, U (f) = U (l).

Zda stojí za to provést takový přechod, je samostatná otázka. Chcete-li to provést, musíte vzít v úvahu několik důležitých bodů:

• Výkon se samozřejmě zvýší 1,5krát. Možnost přehřátí - taky.
• Pokud má motor těžký rotor, pak při roztočení bude proud 7x vyšší než při stabilním provozu.
• Totéž bude pozorováno při pokusu o fyzické zatížení rotující části, například při řezání něčeho tvrdého, při zvedání závaží (pokud je motor používán jako naviják).

Proto se před provedením experimentů vyplatí dobře se seznámit s pasem motoru a možnostmi vaší sítě.

Je dost možné, že by bylo lepší pořídit elektromotor s reostatovou regulací rozběhového proudu.