Striedavé a jednosmerné prúdy sa navzájom líšia v mnohých parametroch a najmä v prítomnosti fáz v prvom type. Tieto rozdiely sú spojené so zložitejšími vzorcami a metódami na výpočet číselných hodnôt veličín charakterizujúcich striedavý prúd vrátane výkonu trojfázového prúdu.
Obsah
-
Charakteristika trojfázových obvodov
- Hviezdne spojenie
- Schéma zapojenia delta
-
Meranie výkonu
- Symetrické zaťaženie
- Nerovnomerné rozdelenie spotrebiteľov
Charakteristika trojfázových obvodov
Elektrické systémy využívajúce ako zdroj energie trojfázový prúd majú dva hlavné typy pripojenia: "hviezda" a "trojuholník". Na schémach znázorňujúcich pripojenie trojfázového napájacieho zdroja je obvyklé označovať fázy pomocou súboru latinských písmen:
- A, B, C;
- alebo U, V, W.
A takzvaný neutrál je označený písmenom N.
V praxi sa pomerne často musíte vysporiadať s potrebou vypočítať výkon elektrického prúdu. V prípade jednosmerného prúdu sa tento problém rieši mimoriadne jednoducho - vynásobením napätia a prúdu. Títo parametre nepodliehajú zmenám v čase
, preto sa hodnota výkonu nezmení, pretože systém je vyvážený a je neustále v tomto stave.Úplne iná situácia nastáva, keď je potrebné vypočítať výkon elektrického prúdu, ktorý sa v čase mení vo veľkosti a smere toku. Vykonávanie takýchto výpočtov si vyžaduje špecializované znalosti o povahe striedavého prúdu a jeho vlastnostiach.
Výkon trojfázového prúdu sa vypočíta ako súčet jednotlivých hodnôt pre každú fázu a vyjadrené vzorcom:
Za predpokladu, že je sieť rovnomerne zaťažená, výkon spotrebovaný každým z nich je definované nasledovne: 
. To znamená, že táto hodnota v samostatnej fáze sa zistí pomocou súčinu zodpovedajúcich napätí a prúdov kosínusom fázového uhla.
A keďže zaťaženie je rovnomerne rozdelené do každej fázy, výkonové charakteristiky budú navzájom rovnaké. Výsledkom je, že výkon trojfázovej siete v tejto situácii možno nájsť vynásobením tejto hodnoty 3, vypočítanou pre samostatnú fázu: 
.
Hviezdne spojenie
Použitie takéhoto obvodu pri pripájaní fáz umožňuje vyvážiť systém a získať celkové napätie v bode ich priesečníka N rovné nule. V prípade zapojenia do hviezdy je trojfázový prúd charakterizovaný dvoma typmi napätí: fázovým a linkovým. Fázové napätie sa meria medzi jednou z fáz (A, B alebo C) a nulovým bodom N a lineárne napätie ukazuje hodnotu rozdielu potenciálov medzi dvoma fázami (A-B, B-C alebo A-C).
Vzťah medzi sieťovým a fázovým napätím a prúdmi s takouto schémou pripojenia je nasledujúci: 
a 
.
a následne všeobecnú výkonovú charakteristiku nájdeme podľa vzorca:
.
Schéma zapojenia delta
Pri pripájaní záťaží v trojfázovom obvode podľa princípu „trojuholníka“ budú hodnoty lineárneho a fázového napätia rovnaké a veľkosti prúdu (lineárne a fázové) bude súvisieť pomerom:
.
Výsledný vzorec pre výkon 3-fázového prúdu s rovnomerným zaťažením každej fázy v tomto zapojení bude vyzerať 
.
Meranie výkonu
Na meranie výkonu trojfázových obvodov umožňujú wattmetre, špeciálne zariadenia určené na tento účel. Ich počet a spôsoby pripojenia závisia od konkrétneho elektrického obvodu: jeho charakteristík a schém zapojenia záťaže. Trojfázové siete sa vyznačujú počtom napájacích vodičov a rozložením záťaže na fázy, a to:
- trojvodičový systém;
- štvorvodičový systém;
- rovnomerné zaťaženie;
- asymetrické zaťaženie.
V závislosti od variantu kombinácie systému a záťaže sa určí spôsob merania výkonu v elektrickej sieti.
Symetrické zaťaženie
Ak sa systém skladá zo štyroch vodičov (3 fázy a "nula"), a zaťaženie je rovnomerne rozdelené medzi fázy, potom na zistenie celkovej hodnoty výkonu stačí mať jedno zariadenie na merania. Prúdové vinutie wattmetra je zapojené do série s jedným z lineárnych vodičov a napäťové vinutie meracieho zariadenia je zapojené medzi lineárny a neutrálny vodič. Tento typ pripojenia umožňuje zistiť počet wattov na fázu. A keďže zaťaženie v systéme je rovnomerne rozložené, výsledný výkon trojfázovej siete sa zistí vynásobením získaných hodnôt počtom fáz, to znamená 3.
V prípade trojvodičového systému je napäťové vinutie meracieho zariadenia pripojené k sieťovému napätiu siete a jeho prúdové vinutie prechádza lineárnym elektrickým prúdom cez seba. Preto bude celkový výkon siete väčší ako hodnoty wattmetra v
raz.
Nerovnomerné rozdelenie spotrebiteľov
Obvody s nevyváženými fázovými záťažami vyžadujú použitie niekoľkých wattmetrov na určenie výkonovej charakteristiky. V systéme pozostávajúcom zo štyroch vodičov musia byť tri zariadenia pripojené tak, aby napäťové vinutia každého z nich boli pripojené medzi neutrálny vodič a jednu z fáz. Celkový výsledok sa zistí súčtom jednotlivých hodnôt každého wattmetra.
Trojvodičový systém bude vyžadovať minimálne dva wattmetre na určenie výkonu celého obvodu. Napäťové vinutia každého jednotlivého wattmetra sú pripojené k svorke vstupného prúdu a zvyšnému voľnému vodiču. Získané hodnoty sa sčítajú a hodnota tejto veličiny sa získa pre trojfázový obvod. Táto schéma zapojenia meracích prístrojov je založená na prvom Kirchhoffovom zákone.
Takéto nuansy sú veľmi dôležité pri navrhovaní trojfázovej siete pre súkromný sektor. A tiež by sa mali brať do úvahy pri správnom servise existujúcich systémov napájania.
