Hodnoty napätia, prúdu a výkonu pre hviezdu a trojuholník

Veľký Faradayov objav zákonov: keď drôt prekročí siločiary magnetického poľa, v drôte sa indukuje elektromotorická sila, ktorá spôsobí prúd v obvode, do ktorého tento drôt vstupuje, čo slúžilo ako základ pre vznik elektrických generátorov s rotujúcim rotorom - magnet. V tomto prípade sa EMF indukuje vo vinutí statora (pozri — Praktická aplikácia Faradayovho zákona elektromagnetickej indukcie).

Výsledné napätia môžu byť veľmi odlišné: všetko závisí od konštrukcie generátora, počtu vinutí v statore a spôsobu ich pripojenia. V praktickej elektrotechnike je však najrozšírenejší trojfázový sínusový prúdový systém navrhnutý vynikajúcim ruským inžinierom M.O. Dolivo-Dobrovolsky v roku 1888 (57 rokov po Faradayovom objave).

Zo všetkých viacfázových systémov poskytujú trojfázové systémy najhospodárnejší prenos elektrickej energie na veľké vzdialenosti a umožňujú vytvárať spoľahlivé a ľahko použiteľné generátory, motory a transformátory.Ale tri vinutia môžu byť pripojené dvoma spôsobmi: «trojuholník» (obr. 1) a «hviezda» (obr. 2).

Ryža. 1

Ryža. 2

Fáza je napätie Uph vytvorené jedným vinutím, lineárne Ul je napätie medzi dvoma lineárnymi vodičmi. Inými slovami, fázové napätie Či napätie medzi každým z linkových vodičov a nulovým vodičom.

Pri zapojení symetrického generátora do hviezdy je sieťové napätie 1,73-krát vyššie ako fázové napätie, t.j. Uk = 1,73 • Uph. Vyplýva to zo skutočnosti, že Ul je základňa rovnoramenného trojuholníka s ostrými uhlami 30°: Ul = UAB = Uf2 cos 30° = 1,73 • Uph.

Pri pripojení a zaťažení do hviezdy sa zodpovedajúci prúd vedenia rovná fázovému prúdu záťaže. Ak je trojfázové zaťaženie symetrické, prúd v neutrálnom vodiči bude 0. V tomto prípade potreba neutrálneho vodiča úplne zmizne a trojfázový obvod sa stane trojvodičovým. Toto spojenie sa nazýva «hviezda-hviezda bez neutrálneho vodiča». Pri symetrickom fázovom zaťažení sú prúdy vo vedení o 1,73 vyššie ako fázové prúdy, Il = 1,73 • 3If.

Pri pripájaní trojfázového generátora do hviezdy sa používajú dve napätia, čo výhodne odlišuje toto zapojenie od zapojenia do trojuholníka. Ale keď je záťaž pripojená do trojuholníka, všetky fázy sú pod rovnakou číselnou hodnotou sieťového napätia, bez ohľadu na fázový odpor, ktorý je dôležitý pre osvetľovacie záťaže - žiarovky.

Trojfázový systém s neutrálnym vodičom sa používa na napájanie prijímačov s dvoma napätiami, ktoré sa líšia faktorom 1,73, napríklad nohy pripojené na fázové napätie a motory pripojené na sieťové napätie.

Menovité napätie je určené konštrukciou generátorov a spôsobom pripojenia ich vinutí.

Obrázok 3 ukazuje vzťahy, ktoré určujú hodnotu výkonu pre striedavý prúd v zapojení do hviezdy a trojuholníka.

Ryža. 3.

Vo vzhľade sú vzorce rovnaké, zdá sa, že pre tieto dva typy obvodov nedochádza k žiadnemu prírastku alebo strate výkonu. Ale nerobte unáhlené závery.

Pri opätovnom pripojení z trojuholníka do hviezdy je 1,73-krát nižšie napätie pre každé fázové vinutie, hoci sieťové napätie zostáva rovnaké.Zníženie napätia spôsobí, že prúd vo vinutiach sa zníži rovnako 1,73-krát. A predsa — keď sú zapojené do trojuholníka, prúd vedenia bol 1,73-krát vyšší ako fázový prúd a teraz sú tieto prúdy rovnaké. V dôsledku toho sa prúd linky pri opätovnom pripojení k hviezde zníži o 1,73 x 1,73 = 3 krát.

Nový výkon sa skutočne vypočíta podľa rovnakého vzorca, ale nahrádza iné hodnoty!

Pri opätovnom pripojení elektromotora z trojuholníka do hviezdy a jeho napájaní z rovnakej siete sa výkon vyvinutý týmto motorom zníži 3-krát. Pri prepínaní z hviezdicového na trojuholníkové vinutie generátorov alebo sekundárnych vinutí transformátorov sa sieťové napätie zníži 1,73-krát, napríklad z 380 na 220 V.

Výkon generátora alebo transformátora zostáva rovnaký, pretože napätie a prúd v každom fázovom vinutí sú zachované, aj keď sa prúd v vodičoch vedenia zvýši 1,73-krát.Pri prepínaní vinutí generátorov alebo sekundárnych vinutí transformátorov z trojuholníka do hviezdy dochádza k opačným javom: sieťové napätie siete sa zvyšuje 1,73-krát, prúdy vo fázových vinutiach zostávajú rovnaké, prúdy v drôtoch vedenia sa znižujú. o 1,73-krát.