Lineárny prúd v trojfázových obvodoch, fázové a sieťové napätie, obvody striedavého prúdu

Trojfázový systém napájania je akceptovaný ako štandard vo väčšine krajín sveta, Rusko nie je výnimkou. Každý dom v krajine je pripojený k takejto sieti, ale spravidla jeden fázový vodič vstupuje do samostatného bytu. Na želanie je možné realizovať ďalšie dve fázy, čo sa často robí v priestoroch určených na individuálnu bytovú výstavbu. Sú potrebné na prevádzku zariadení obsahujúcich elektromotor. Pri pripojení k trojfázovému obvodu často vznikajú otázky týkajúce sa pojmov ako fázový a linkový prúd, ako aj zodpovedajúcich indikátorov napätia.

AC obvody

Ako viete, napájanie v Rusku sa vykonáva pomocou obvodov striedavého prúdu s frekvenciou 50 Hz. Za jednu sekundu sa vykoná 50 cyklov. Kompletný cyklus je kruh, ktorého uhlovú veľkosť možno merať v stupňoch a radiánoch - 360 stupňov radiánov alebo 2π radiánov. V súlade s tým bude polovica tohto cyklu 180 alebo π radiánov, tretina bude 120 alebo 2 π / 3 atď. Konkrétny moment v tomto cykle sa nazýva fáza.

Reťazce v krajine sú synchronizované do jedného systému.

Fázový posun v obvode

Tento výraz nemá nič spoločné so zdravím mozgu. Tento termín sa používa na vysvetlenie nezrovnalostí medzi grafmi prúdu a napätia, ku ktorým dochádza v oblastiach s cievkami alebo kondenzátormi, ako aj na porovnanie fáz v rôznych vodičoch. Pri trojfázovom napájacom systéme je posun 120 stupňov alebo 2 π / 3 radiány.

Takto vyzerá prekrytie grafov napätia v troch vodičoch vychádzajúcich z transformátorovej skrinky. Vľavo je dokonca názorne znázornené, ako sa to dá získať z jednoduchej turbíny.

Niektorí si možno spomenú na podobné cvičenie pri vykresľovaní funkcie y = sin (x) pri jej kreslení z kruhu.

Prúdové indikátory prúdu a napätia

Maximálna amplitúda napätia v obvode prichádzajúcom z transformátorovej stanice na dvore je 310 V. Počas 1 s sa to stane 100-krát - v spodnej a hornej časti grafu. Okamžité hodnoty tohto parametra závisia od fázy, v ktorej sa graf nachádza. Prirodzene, pre spotrebiteľov je takáto reprezentácia mimoriadne nepohodlná, preto sa v každodennom živote používa koncept efektívneho napätia.

Jeho vzorec bol odvodený experimentálne na základe Joule-Lenzovho zákona. Podstatou odvodenia tohto vzorca je, že efektívna hodnota striedavého prúdu je ekvivalentná konštantnej hodnote s rovnakým uvoľňovaním tepla. Koeficient použitý pri výpočte je √2. Keď to viete, môžete použiť pravidlo:

I = I m / √2, U = Um / √2,

kde som a Um sú amplitúda. Ak nahradíte hodnotu amplitúdy do druhého vzorca, ukáže sa, že efektívne napätie fázového vodiča vzhľadom na zem v byte bude 230 V. Nazýva sa aj fáza. Veľkosť prúdu bude závisieť od zaťaženia podľa Ohmovho zákona:

I = U/R.

Prúd vo fázovom vodiči sa bude nazývať aj fáza.

Hviezdicové a trojuholníkové spojenia

V domácej zásuvke je okrem fázy vždy nula. Jeho správny názov je neutrálny. Niektorí si to mýlia s uzemnením, no v skutočnosti má inú funkciu. Aby ste to lepšie pochopili, musíte sa zoznámiť s pojmami ako „hviezda“ a „trojuholník“.

Úloha neutrálu v obvode

V rozvodni, odkiaľ ide prívodný vodič do bytu, sú na jednom konci pripojené všetky tri fázy. Druhý koniec jednej z fáz ide do jedného bytu, druhý do druhého, tretí do tretieho. Ak sa v každom byte použije uzemnenie ako druhý vodič, môže nastať nepríjemná situácia.

Ale rovnováha v tomto systéme je možná iba vtedy, keď všetci traja spotrebitelia súčasne zapnú rovnakú záťaž - nazýva sa to symetrická. V skutočnosti jeden môže zapnúť televízor a druhý - elektrickú rúru. Výsledkom toho bude fázová nerovnováha, keď majiteľ TV bude mať v zásuvke 380 a majiteľ rúry 30 s malou. Aby sa tomu zabránilo, zo spojenia koncov fázových vodičov sa odstráni neutrál, ktorý ide do každého bytu. Pre väčšiu opatrnosť je aj uzemnená.

Neutrálny (neutrálny vodič) je kompenzátor asymetrie zaťaženia v takomto obvode, ktorý sa nazýval "hviezda". V takomto spojení medzi jednou z fáz a neutrálom je napätie približne 220 V a medzi dvoma fázami - 380. Toto medzifázové napätie sa nazýva sieťové napätie.

Jeho hodnota sa vypočíta na základe efektívnej fázy a hodnoty uhla posunu medzi nimi. Pri spomienke na hodiny geometrie v škole môžete vyvodiť:

AB = 2x230x√3 / 2 = 230x√3 = 400.

Vzhľadom na to, že v okruhu je neustále niečo zahrnuté a EMF domu nemožno merať v jeho čistej forme, dostaneme:

220x√3 = 380.

Fázové a sieťové napätie a prúdy pri pripojení hviezdou sa teda riadia nasledujúcimi zákonmi:

U (l) = √3U (f), I (l) = I (f) - prúd linky sa rovná fázovému prúdu.

Zapojenie hviezda-neutrál je veľmi výhodné na distribúciu elektroinštalácie rôznym spotrebiteľom. Jeho výhody možno vymenovať:

• stabilita prevádzkového režimu elektrických spotrebičov pri rôznych zaťaženiach;
• motory, ktorých vinutia sú pripojené týmto spôsobom, sa neprehrievajú;
• v dôsledku neschopnosti zvýšiť prúd sa motor naštartuje hladko;
• schopnosť používať lineárne aj fázové napätie.

Delta obvod a maximálny výkon

Táto potreba vzniká, keď chcete maximálne využiť účinnosť elektromotora. To sa dá dosiahnuť trojuholníkovým spojením fázových vodičov. Fázové a sieťové napätie v trojfázových obvodoch tohto typu sa bude zhodovať a bude sa rovnať 380 V. Ale lineárny prúd prúdiaci vo fázach dodávaných do motora sa bude líšiť od toho, čo preteká vinutiami. Fázový prúd sa dá vypočítať na základe poznania odporu a napätia vo vinutiach, ide o známe veličiny. Ale prúd linky sa vypočíta podľa rovnakého diagramu ako napätie v obvode "hviezda":

I(l) = I(f) x√3, U(f) = U(l).

Či stojí za to urobiť takýto prepínač, je samostatná otázka. Aby ste to dosiahli, musíte vziať do úvahy niekoľko dôležitých bodov:

• Výkon sa samozrejme zvýši 1,5 krát. Možnosť prehriatia - tiež.
• Ak má motor ťažký rotor, potom počas odstreďovania bude prúd 7-krát vyšší ako pri stabilnej prevádzke.
• To isté bude pozorované pri pokuse o fyzické zaťaženie rotujúcej časti, napríklad pri pílení niečoho tvrdého, pri zdvíhaní závažia (ak sa motor používa ako navijak).

Preto sa pred vykonaním experimentov oplatí dobre sa oboznámiť s pasom motora a možnosťami vašej siete.

Je dosť možné, že by bolo lepšie zaobstarať si elektromotor s reostatovou reguláciou rozbehového prúdu.