Schémy zapojenia trojfázových obvodov v elektrických sieťach

Výhody trojfázových sietí, ktoré zabezpečujú ich širokú distribúciu, sú zrejmé:

• energia sa prenáša cez tri drôty na veľké vzdialenosti ekonomickejšie, ako keby bolo menej fáz;

• synchrónne generátory, asynchrónne motory, trojfázové transformátory – jednoduché na výrobu, hospodárne a spoľahlivé v prevádzke;

• Nakoniec, trojfázový AC systém má schopnosť poskytovať (a odoberať) konštantný okamžitý výkon po dobu sínusového prúdu, ak je zaťaženie trojfázového generátora rovnaké vo všetkých fázach.

Pozrime sa, aké základné trojfázové obvody existujú v elektrických sieťach.

Vinutia trojfázového alternátora môžu byť vo všeobecnosti pripojené k záťaži rôznymi spôsobmi. Najekonomickejším spôsobom by teda bolo priame pripojenie samostatnej záťaže ku každej fáze generátora, pričom by sa pre každú záťaž predĺžili dva vodiče. Ale s týmto prístupom bude potrebných šesť drôtov na pripojenie.

To je veľmi nehospodárne z hľadiska spotreby materiálu a nepohodlné.Na dosiahnutie úspor materiálu sú vinutia trojfázového generátora jednoducho spojené do obvodu «hviezda» alebo «trojuholník». S týmto riešením zapojenia sa získajú maximálne 4 ("hviezda s nulovým bodom" alebo "trojuholník") alebo minimálne 3.

Trojfázový generátor je znázornený na schémach vo forme troch vinutí umiestnených navzájom pod uhlom 120 °. Ak sa pripojenie vinutí generátora vykonáva podľa schémy „hviezda“, potom sú svorky s rovnakým názvom vinutia navzájom spojené v jednom bode (takzvaný „nulový bod“ generátora ). Nulový bod je označený písmenom «O» a voľné svorky (fázové svorky) vinutia sú označené písmenami «A», «B» a «C».

Ak sú vinutia generátora navzájom spojené v schéme "trojuholníka", potom je koniec prvého vinutia spojený so začiatkom druhého vinutia, koniec druhého vinutia - so začiatkom tretieho vinutia. koniec tretieho - na začiatok prvého - trojuholník je uzavretý. Geometricky bude súčet EMF v takomto trojuholníku nulový. A ak záťaž nie je vôbec pripojená na svorky «A», «B» a «C», prúd nebude prechádzať vinutiami generátora.

V dôsledku toho získame päť základných schém na pripojenie trojfázového generátora s trojfázovou záťažou (pozri obrázky). Len na troch z týchto obrázkov môžete vidieť hviezdicovú trojfázovú záťaž, kde sú tri konce záťaže spojené v jednom bode. Tento bod v strede hviezdy zaťaženia sa nazýva «nulový bod zaťaženia» a je označený «O'».

Vodič spájajúci neutrálne body záťaže a generátora sa v takýchto obvodoch nazýva neutrálny vodič. Prúd nulového vodiča je označený ako «Io».Pre kladný smer prúdu sa zvyčajne berie smer od záťaže ku generátoru, to znamená z bodu «O'» do bodu «O».

Drôty spájajúce body „A“, „B“ a „C“ svoriek generátora so záťažou sa nazývajú linkové vodiče a obvody: hviezda-hviezda s neutrálnym vodičom, hviezda-hviezda, hviezda-trojuholník, trojuholník. delta, delta-star - iba päť základných schém na pripojenie trojfázových obvodov v elektrických sieťach.

Prúdy pretekajúce lineárnymi vodičmi sa nazývajú lineárne prúdy a označujú sa Ia, Ib, Ic. Pre kladný smer prúdového vedenia sa zvyčajne berie smer od generátora k záťaži. Modulové hodnoty prúdov vedenia znamenajú Il spravidla bez ďalších indexov, pretože sa často stáva, že všetky prúdy vedenia obvodu majú rovnakú veľkosť. Napätie medzi dvoma lineárnymi vodičmi je lineárne napätie, označované Uab, Ubc, Uca alebo, ak hovoríme o module, píšu jednoducho Ul.

Každé z vinutí generátora sa nazýva fáza generátora a každá z troch častí trojfázového zaťaženia sa nazýva fáza zaťaženia. Prúdy fáz generátora a podľa toho aj záťaže sa nazývajú fázové prúdy, označené If. Vnútorné napätia fáz generátora a fáz záťaže sa nazývajú fázové napätia, označujú sa Uf.

Ak sú vinutia generátora zapojené do «hviezdy», potom sú sieťové napätia v absolútnej hodnote 3-krát vyššie (1,73-krát) ako fázové napätia. Je to preto, že sieťové napätia sa geometricky stanú základňami rovnoramenných trojuholníkov s ostrými uhlami na základni 30 °, kde nohy sú fázové napätia.Upozorňujeme, že séria nízkych trojfázových napätí: 127, 220, 380, 660 — sa jednoducho vytvorí vynásobením predchádzajúcej hodnoty číslom 1,73.

Keď sú vinutia generátora zapojené do "hviezdy", je zrejmé, že prúd vo vedení sa rovná fázovému prúdu. Čo sa však stane s napätiami, keď sú vinutia generátora zapojené do trojuholníka? V tomto prípade sa sieťové napätie bude rovnať fázovému napätiu pre každú fázu a pre každú časť záťaže: Ul = Uf. Keď je záťaž zapojená do hviezdy, prúd vo vedení sa bude rovnať fázovému prúdu: Il = If.

Keď je záťaž pripojená podľa schémy "delta", pre kladný smer prúdov vyberte smer obtoku trojuholníka v smere hodinových ručičiek. Určenie sa uskutočňuje pomocou príslušných indexov: z ktorého bodu prúd tečie a do ktorého bodu tečie, napríklad Iab je označenie prúdu z bodu "A" do bodu "B".

Ak je trojfázová záťaž pripojená do trojuholníka, potom sa prúdy vedenia a fázové prúdy nebudú navzájom rovnať. Prúdy vo vedení sú potom detekované fázovými prúdmi podľa prvého Kirchhoffovho zákonaIa = lab-Ica, Ib = Ibc-lab, Ic = Ica-Ibc.