Kolmest siinusvoolust koosnevat süsteemi, mis ajas muutuvad ja millel on faasinihe, nimetatakse kolmefaasiliseks vahelduvvooluks. Selle süsteemi abil luuakse mugavad ja ökonoomsed elektrimootorid, elekter kantakse üle pikkadele vahemaadele, väheneb trafode ja toitekaablite materjalikulu. Kõigi suurte elektrijaamade ja elektritarbijate töö põhineb kolmefaasilisel voolul.
Sisu
- Ajalooline viide
- Generaatori seade
- Elektrimasina mähiste ühendamine
- Kolmefaasiliste süsteemide eelised
Ajalooline viide
Kolmefaasiline vool on mitmefaasilise voolu erijuhtum. Esimest korda sai kahefaasilise voolu kuulus leiutaja Nikola Tesla. Suure panuse kolmefaasiliste süsteemide moodustamisse andis vene teadlane M. O. Dolivo-Dobrovolski. Ta kasutas kolme- ja neljajuhtmelisi vahelduvvoolu ülekandesüsteeme ja ehitas selle baasil asünkroonse mootori.
Tema leiutise peamiseks tunnuseks oli orav-puur-oravapuurootor, mida kasutatakse siiani asünkroonsetes elektrimootorites. Teine leiutaja saavutus oli elektriliin, mille ta ehitas generaatori ja kolmefaasiliste vahelduvvoolutrafode abil. Liin oli 170 km pikk, mis oli 19. sajandi lõpu jaoks tohutu samm edasi.
Generaatori seade
Kaalutakse kolmefaasilist süsteemi kolmest elektriahelast koosnev struktuur, milles tekitatakse sama sagedusega elektromotoorjõud (EMF), mis on üksteise suhtes nihutatud 120 ° võrra. Generaatorina kasutatakse suure võimsusega sünkroonset elektrimasinat. See muundab mehaanilise pöörlemisenergia elektrienergiaks. Staatori piludesse asetatakse kolm mähist, milles indutseeritakse EMF, mis on võrdse amplituudiga ja erinevad faasi poolest 1/3 perioodist.
Iga mähis (faas) on sõltumatu elektrienergia allikas. Püsimagnetina valmistatud rootorit käitab elektrimootor. Pöörleva rootori magnetväli indutseerib staatori mähistes elektromagnetvälja. Kui ühendate juhtmed iga mähise otstega, saate kolm sõltumatut võrku. Süsteemis on kuus juhet ja kolme eraldi generaatori puhul ei ole võimendust.
Kaasaegsetes kolmefaasilistes võrkudes kasutatakse tavaliselt kolme või nelja juhtmest olenevalt ühendusskeemist.
Elektrimasina mähiste ühendamine
Generaatori mähised ja koormused ühendatud täht- või kolmnurgakujuliselt. Tähega ühendamisel moodustub omavahel ühendatud mähiste otstest ühine nullpunkt ja mähiste algusega ühendatakse lineaarsed juhtmed. Generaatori ja koormuse null- või nullpunktid on ühendatud nulljuhtmega. Liinijuhtme ja nulli vahel tekkivat pinget nimetatakse faasiks ja kahe liinijuhtme vahel - liiniks.
Nulltraat on ette nähtud pinge võrdsustamiseks tasakaalustamata koormuse korral kõigis faasides. Selles juhtmes voolava voolu tugevus on väiksem kui lineaarjuhtmetel, mis võimaldab valida väiksema ristlõikega juhi. Tähega ühendatud lineaar- ja faasivoolude ja pingete sõltuvused on järgmiselt: Il = Iph, Ul = √3 Uph ≈ 1,73 Uph.
Kui vooluring on täidetud, ühendatakse iga mähise kolmnurkne ots järgmise algusega. See vooluahel kasutab kolme juhtmest, mis viivad generaatorist koormuseni. Voolude ja pingete, lineaarse ja faasi suhe on võrdne: Ul = Uph, Il = √3 Iph.
Generaatori mähised on sageli tähega ühendatud. Kolmnurkühenduse korral peab iga faas olema 1,73-kordne tähtühenduse pinge. See toob kaasa mähiste isolatsiooni suurenemise, pöörete arvu suurenemise ja masinate kallinemise.
Jaotusvõrkudes, kus on palju ühefaasilisi tarbijaid, muutub faaside sümmeetrilise koormuse tagamine võimatuks. Sellised võrgud teostatakse neljajuhtmeliselt nulljuhtmega.
Erinevatesse faasidesse kuuluvad juhid ja nulljuhtmed on erineva värviga. Seda tehakse selleks, et tagada ohutus elektritöödel ning mugavuse huvides elektrivõrkude remondi- ja paigaldustöödel. Venemaal tehakse nulljuht tavaliselt siniseks, esimene faas on kollane, teine on roheline ja kolmas on punane.
Tarbija jaoks ühendusviisi valimine sõltub järgmistest omadustest:
- elektrienergia tarbijate nimipinge;
- koormuse iseloom;
- tarnitud kolmefaasiline pinge.
3-faasiliste võrkude praktilisel rakendamisel on oluline meeles pidada, et tähega ühendamisel mõjutavad koormused faasipinge ja deltaga ühendamisel - liinipinge, mis on 1,73 korda suurem kui faas.
Kolmefaasiliste süsteemide eelised
Neid süsteeme kasutatakse tööstuses, transpordis, eluruumide toiteallikana. Sellised laialdane kasutamine suurte eeliste tõttu, mida see süsteem annab võrreldes ühefaasilise toitesüsteemiga:
- Vaja on vähem juhtmeid, mille tulemuseks on suurem kokkuhoid võimsuse edastamisel pikkadel vahemaadel.
- Kolmefaasilistel trafodel on sama võimsusega ühefaasiliste trafodega võrreldes väiksem magnetahel.
- Töö käigus tekib pöörlev magnetväli, mis on vajalik asünkroonsete mootorite tööks.
- Kahe tööpinge kasutamise võimalus.
- Sümmeetriliste kolmefaasiliste süsteemide tasakaal.
Kolmefaasiliste süsteemide levik on aidanud lahendada mitmeid toitevarustuse, ülekandevõimsuste arendamise ja tehnoloogiliste protsesside täiustamise probleeme. Kolmefaasiliste trafode, generaatorite ja elektrimootorite kasutamine on oluliselt lihtsustanud ja vähendanud energia tootmise kulusid ning suurendanud selle kättesaadavust tarbijatele.
