Prąd liniowy w obwodach trójfazowych, napięcie fazowe i sieciowe, obwody prądu przemiennego

Trójfazowy system zasilania jest akceptowany jako standard w większości krajów świata, Rosja nie jest wyjątkiem. Każdy dom w kraju jest podłączony do takiej sieci, ale z reguły przewód jednofazowy wchodzi do oddzielnego mieszkania. W razie potrzeby można przeprowadzić jeszcze dwie fazy, co często odbywa się na obszarach przeznaczonych pod indywidualną zabudowę mieszkaniową. Są potrzebne do obsługi urządzeń zawierających silnik elektryczny. Po podłączeniu do obwodu trójfazowego często pojawiają się pytania dotyczące takich pojęć, jak prąd fazowy i liniowy, a także odpowiednie wskaźniki napięcia.

obwody prądu przemiennego

Jak wiadomo, zasilanie w Rosji odbywa się za pomocą obwodów prądu przemiennego o częstotliwości 50 Hz. W ciągu jednej sekundy wykonywanych jest 50 cykli. Pełny cykl to okrąg, którego wielkość kątową można mierzyć w stopniach i radianach - radianach 360 stopni lub radianach 2π. W związku z tym połowa tego cyklu będzie wynosić 180 lub π radianów, trzecia będzie wynosić 120 lub 2 π / 3 itd. Określony moment w tym cyklu nazywa się fazą.

Łańcuchy w kraju są zsynchronizowane w jeden system.

Przesunięcie fazowe w obwodzie

To wyrażenie nie ma nic wspólnego ze zdrowiem mózgu. Termin ten służy do wyjaśnienia rozbieżności między wykresami prądu i napięcia, która ma miejsce w obszarach z cewkami lub kondensatorami, a także porównania faz w różnych przewodach. W trójfazowym systemie zasilania przesunięcie wynosi 120 stopni lub 2 π / 3 radiany.

Tak wygląda nałożenie wykresów napięcia w trzech przewodach wychodzących z puszki transformatora. Po lewej widać nawet wyraźnie, jak można to uzyskać z prostej turbiny.

Niektórzy mogą pamiętać podobne ćwiczenie podczas wykreślania funkcji y = sin (x) podczas rysowania jej z okręgu.

Aktualne wskaźniki prądu i napięcia

Maksymalna amplituda napięcia w obwodzie pochodzącym z podstacji transformatorowej na placu wynosi 310 V. Przez 1 s dzieje się to 100 razy - na dole i na górze wykresu. Wartości chwilowe tego parametru zależą od fazy, w której znajduje się wykres. Oczywiście dla konsumentów taka reprezentacja jest niezwykle niewygodna, dlatego w życiu codziennym stosuje się pojęcie efektywnego napięcia.

Jego wzór został wyprowadzony eksperymentalnie na podstawie prawa Joule-Lenza. Istotą wyprowadzenia tego wzoru jest to, że efektywna wartość prądu przemiennego jest równoważna stałej wartości przy tym samym wydzielaniu ciepła. Współczynnik użyty w obliczeniach to √2. Wiedząc o tym, możesz użyć reguły:

I = I m / √2, U = Um / √2,

gdzie ja m i Um to amplituda. Jeśli zastąpisz wartość amplitudy do drugiego wzoru, okaże się, że efektywne napięcie przewodu fazowego względem ziemi w mieszkaniu wyniesie 230 V. Nazywa się to również fazą. Cóż, wielkość prądu będzie zależeć od obciążenia, zgodnie z prawem Ohma:

Ja = U / R.

Prąd w przewodzie fazowym będzie również nazywany fazą.

Połączenia w gwiazdę i trójkąt

W gniazdku domowym oprócz fazy zawsze jest zero. Jego prawidłowa nazwa jest neutralna. Niektórzy mylą go z uziemieniem, ale w rzeczywistości pełni on inną funkcję. Aby to lepiej zrozumieć, musisz zapoznać się z takimi pojęciami jak „gwiazda” i „trójkąt”.

Rola przewodu neutralnego w obwodzie

W podstacji, z której przewód zasilający trafia do mieszkania, wszystkie trzy fazy są połączone na jednym końcu. Drugi koniec jednego z etapów idzie do jednego mieszkania, drugi do drugiego, trzeci do trzeciego. Jeśli w każdym mieszkaniu jako drugi przewód zostanie użyte uziemienie, może wystąpić nieprzyjemna sytuacja.

Ale równowaga w tym systemie jest możliwa tylko wtedy, gdy wszyscy trzej odbiorcy jednocześnie włączają to samo obciążenie - nazywa się to symetrycznym. W rzeczywistości jeden może włączyć telewizor, a drugi - piekarnik elektryczny. Rezultatem tego będzie brak równowagi faz, gdy właściciel telewizora będzie miał 380 w gniazdku, a właściciel piekarnika ma 30 z małym. Aby temu zapobiec, przewód neutralny jest usuwany z połączenia końców przewodów fazowych, które trafia do każdego mieszkania. Dla większej ostrożności jest również uziemiony.

Neutralny (przewód neutralny) to kompensator asymetrii obciążenia w takim obwodzie, który nazwano „gwiazdą”. W takim połączeniu między jedną z faz a przewodem neutralnym napięcie wynosi około 220 V, a między dwiema fazami - 380. To właśnie napięcie międzyfazowe nazywa się napięciem sieciowym.

Jego wartość obliczana jest na podstawie fazy efektywnej oraz wartości kąta przesunięcia między nimi. Pamiętając lekcje geometrii w szkole, możesz wywnioskować:

AB = 2x230x√3 / 2 = 230x√3 = 400.

Biorąc pod uwagę, że coś jest stale zawarte w obwodzie, a pola elektromagnetycznego domu nie można zmierzyć w jego czystej postaci, otrzymujemy:

220x√3 = 380.

Zatem napięcia i prądy fazowe i liniowe po połączeniu gwiazdą są zgodne z następującymi prawami:

U (l) = √3U (f), I (l) = I (f) - prąd linii jest równy prądowi fazowemu.

Połączenie między gwiazdą a punktem neutralnym jest bardzo wygodne w przypadku dystrybucji okablowania do różnych odbiorców. Jego zalety można wymienić:

• stabilność trybu pracy urządzeń elektrycznych w warunkach różnych obciążeń;
• silniki, których uzwojenia są połączone w ten sposób, nie przegrzewają się;
• ze względu na brak możliwości zwiększenia prądu - silnik uruchamia się płynnie;
• możliwość wykorzystania zarówno napięcia liniowego, jak i fazowego.

Obwód delta i maksymalna moc

Ta potrzeba pojawia się, gdy chcesz w pełni wykorzystać wydajność silnika elektrycznego. Można to osiągnąć poprzez połączenie w trójkąt przewodów fazowych. Napięcie fazowe i sieciowe w tego typu obwodach trójfazowych będzie się pokrywać i wyniesie 380 V. Ale prąd liniowy płynący w fazach dostarczanych do silnika będzie się różnić od tego, który płynie przez uzwojenia. Prąd fazowy można obliczyć znając rezystancję i napięcie w uzwojeniach, są to znane wielkości. Ale prąd linii jest obliczany zgodnie z tym samym schematem, co napięcie w obwodzie „gwiazdy”:

Ja(l) = Ja(f) x√3, U(f) = U(l).

Czy warto dokonać takiej zmiany, to osobne pytanie. Aby to zrobić, musisz wziąć pod uwagę szereg ważnych punktów:

• Moc oczywiście wzrośnie 1,5 raza. Możliwość przegrzania - też.
• Jeśli silnik ma ciężki wirnik, to podczas wirowania prąd będzie 7 razy wyższy niż podczas stabilnej pracy.
• To samo będzie obserwowane podczas próby fizycznego obciążenia obracającej się części, na przykład podczas piłowania czegoś twardego, podczas podnoszenia ciężarów (jeśli silnik jest używany jako wyciągarka).

Dlatego przed przeprowadzeniem eksperymentów warto dobrze zapoznać się z paszportem silnika i możliwościami swojej sieci.

Jest całkiem możliwe, że lepiej byłoby kupić silnik elektryczny z reostatową regulacją prądu rozruchowego.