Trifaziai ir vienfaziai tinklai vienodai plačiai naudojami daugiabučių ir privačių namų elektros įrenginiuose. Tiesą sakant, pramoninis tinklas iš pradžių yra trifazis ir daugeliu atvejų daugiabutis namas ar privačių namų gatvė, tinka trifazis tinklas. Tada jis išsišakoja į tris vienfazius. Tai buvo daroma siekiant užtikrinti efektyviausią elektros energijos perdavimą iš elektrinės vartotojams, taip pat sumažinti nuostolius transportuojant.
Nustatyti, kuris tinklas veikia jūsų bute, yra gana paprasta. Jums tereikia atidaryti elektros skydelį ir pamatyti, kiek laidų sunaudota jūsų bute. IN vienfazis tinklas turėsite 2 arba 3 laidus – fazinį, nulinį ir įžeminimo laidą. Trijų fazių 4 arba 5 - fazė A, fazė B, fazė C, nulinis ir įžeminimo laidininkas. Lygiai taip pat fazių skaičių galima nustatyti pagal įvesties grandinės pertraukiklius. Vienfaziame tinkle bus 2 arba 1 dvivietis, o trifaziame tinkle bus 1 trivietis ir vienvietis.
Teisybės dėlei verta paminėti, kad gyvenamųjų namų elektros tinkluose trifaziai tinklai naudojami gana retai. Trys fazės vienam abonentui tiekiamos tik tuo atveju, jei virtuvėse naudojamos senos trifazės. elektrinės viryklės arba itin galingų vartotojų prijungimui privačiuose namuose (žiediniai, galingi šildymo ir šildymo prietaisai).
Jei tinklai neturi jokių konkrečių parametrų, juos galima atskirti ir pagal įėjimo įtampos vertę. Vienfaziame tinkle jis lygus 220 V, o trifaziame tinkle taip pat lygus 220 V tarp vienos iš fazių ir nulio, o tarp dviejų fazių – 380 V.
Kuo skiriasi vienfazis ir trifazis tinklas, taikomas paprastam vartotojui?
Jei neatsižvelgsime į skirtumą tarp laidininkų skaičiaus abiejuose tinkluose ir kai kurių ypač galingų elektros prietaisų prijungimo specifiką, galime išskirti kai kuriuos abiejų tinklų „už“ ir „minusus“.
- Naudojant trifazį tinklą, yra galimybė netolygiai paskirstyti apkrovą kiekvienai fazei. Pavyzdžiui, iš vienos fazės bus maitinamas galingas šildytuvas ir elektrinis katilas, o iš kitos – tik šaldytuvas ir televizorius. Tada atsiras nemalonus efektas, vadinamasis „fazių disbalansas“ - srovių ir įtampų asimetrija, dėl kurios gali sugesti kai kurie buitiniai elektros prietaisai. Norint to išvengti, įrengiant elektros tinklą būtina atidžiau planuoti apkrovų paskirstymą.
- Trifazis tinklas, skirtingai nei vienfazis, reikalauja daugiau laidų, kabelių ir grandinės pertraukikliai, todėl tai kainuos daug daugiau.
- Vienfazis tinklas potencialia galia yra prastesnis nei trifazis tinklas. Todėl, jei planuojate naudoti daug galingų vartotojų, geriau pasirinkti antrąjį variantą. Jei, pavyzdžiui, dviejų gyslų (trijų laidų - įžeminimo laidininko atveju) 16 mm 2 skerspjūvio laidas patenka į namą iš elektros linijos, tada bendra visų namo vartotojų galia negali viršyti 14 kW. Naudojant tą patį skerspjūvį trifaziam tinklui (nors kabelis bus 4 arba 5 gyslų), didžiausia galima bendra galia bus lygi 42 kW.
Kuris variantas geresnis, dažnai nustato atitinkamos institucijos (organizacijų atstovai), kontroliuojančios elektros energijos tiekimą vartotojams. Namų elektrikui tereikia išmokti nustatyti, kuris tinklas konkrečiu atveju naudojamas ir pagal tai suremontuoti arba sumontuoti vidaus elektros armatūrą.
Šiuolaikinio gyvenimo būdo neįmanoma įsivaizduoti be elektros ir jos teikiamos naudos. Nebuvimas gamtinių dujų nesunkiai kompensuojamas kieto kuro šilumos šaltiniais, vanduo taip pat yra, bet be elektros ateina tikroji „pasaulio pabaiga“.
Didžioji dauguma šiuolaikinių elektrinių sukuria trifazę srovę yra labiausiai paplitusi elektros rūšis visame pasaulyje.
Trijų fazių sistema elektros srovė yra trijų vienfazių srovės grandinių rinkinys, turintis tą patį dažnį ir amplitudę, tačiau pasislinkusių viena kitos atžvilgiu 120 laipsnių (arba, kas yra tas pats, 1/3 periodo). Kiekviena iš šių grandinių atitinkamai vadinama faze, visos trys sudaro trifazę srovę.
Teorinis pagrindas yra gana paprasti: metalinis rėmas sukasi magnetiniame lauke, kerta įtempimo linijas. Kad laikytųsi įstatymų elektromagnetinė indukcija Tereikia prie jos gnybtų prijungti apkrovą ir sukurti grandinę. Jei reikalinga trifazė srovė, įrenginys tampa sudėtingesnis: mechanizme yra trys identiški rėmeliai, paslinkti vienas kito atžvilgiu 120 laipsnių. Rezultatas – trys generuojami Standartinėse elektrinėse sukimosi greitis yra pastovus.
Praktiškai įgyvendinimas šiek tiek skiriasi nuo teorijos. Trifazė srovė sukuriama specialiomis mašinomis – generatoriais. Juose fazių grandinių apvijos yra stacionarios (palyginkite su teorija) ir tam tikru būdu išsidėsčiusios ant statoriaus (stacionarios mašinos dalies) polių. O besisukantį magnetinį lauką sukuria rotorius. Sukimosi momentą jam suteikia krintančio vandens energija hidroelektrinėse, garo turbina atominėse elektrinėse ir kt.
Viena iš grandinių, naudojančių trifazę srovę, ypatybių yra tik trijų ar keturių laidų naudojimas vartotojo pusėje - trifazis ir nulinis. Tai galima pasiekti naudojant generatoriaus apvijų prijungimo metodą - žvaigždę arba trikampį.
Žvaigždės jungtis reiškia, kad visų trijų apvijų galai susilieja viename nuliniame taške. Remiantis Kirchhoffo dėsniu, išplaukia, kad visų srovių suma šiame taške (mazge) yra lygi nuliui, todėl trumpasis jungimas nevyksta. Nulinis laidas išvedamas iš nulinio taško. Įtampa, išmatuota tarp šio laido ir bet kurio iš trijų linijinių laidų, yra 1,73 karto mažesnė už įtampą tarp pačių linijinių laidų. Pirmuoju atveju gaunama fazinė įtampa, o antruoju - tiesinė.
Svarbi savybėŽvaigždinėms jungtims būtina vengti fazių disbalanso, tai yra kontroliuoti, kad šakose tekančios srovės būtų maždaug vienodos. Dėl šio nedidelio neišvengiamo skirtumo nuliniame laide atsiranda maža srovė, tačiau ji yra maža.
Visiškai kitokio tipo generatoriaus apvijų prijungimas - trikampis - leidžia pašalinti nulinį laidą. Jį įgyvendinant, kiekvienas apvijos galas sujungiamas su kitos pradžia, iš esmės suformuojant trikampį, o iš jo viršūnių pašalinami įtempiai. Taikant šį metodą, fazė ir yra lygios. Taip pat būtina kontroliuoti srovių lygybę šakose, nes jei tai nepaisoma bendrą reikšmę srovė uždaroje grandinėje gali tapti per didelė, todėl generatorius įkais ir suges.
Dauguma elektros variklių, skirtų trifaziam tinklui, suteikia galimybę pasirinkti apvijų prijungimo prie žvaigždės ar trikampio būdą. Tai leidžia pasirinkti darbinė įtampa. Taigi, apkrovos apvijas jungiant su žvaigždute, apskaičiuota įtampa bus 1,73 karto mažesnė nei su trikampiu.
Naujokams elektros pasaulyje ir namų savininkams kartais kyla klausimas, kas yra buitinėje elektros instaliacijoje. Taip yra dėl būtinybės taisyti kai kuriuos elektros prietaisus.
Susidariusioje situacijoje didžiausias kapitono prioritetas turėtų būti saugos taisyklių laikymasis, o ne taikomų įgūdžių ir gebėjimų pasireiškimas. Elementarių srovės veikimo dėsnių ir buitinių elektros prietaisų viduje vykstančių procesų išmanymas ne tik padės susidoroti su dauguma juose kylančių gedimų, bet ir padarys šį procesą saugiausiu.
Dizaineriai ir inžinieriai daro viską, kas įmanoma, kad išvengtų nelaimingų atsitikimų dirbant su elektra namuose. Vartotojo užduotis yra laikytis nustatytų standartų.
- vienfazė srovė;
- dviejų fazių srovė;
- trifazė srovė.
Vienfazė srovė.
Kintamoji srovė, kuri gaunama magnetiniu srautu sukant laidininką ar laidininkų sistemą, sujungtą į vieną ritę, vadinama vienfazė kintamoji srovė.
Paprastai vienfazei srovei perduoti naudojami 2 laidai. Jie atitinkamai vadinami faze ir nuliu. Įtampa tarp šių laidų yra 220 V.
Vienfazis maitinimo šaltinis. Vienfazė srovė vartotojui gali atnešti dviese Skirtingi keliai: 2 laidų ir 3 laidų. Pirmajame (dviejų laidų) vienfazei srovei tiekti naudojami du laidai. Vienam teka fazinė srovė, kita skirta nuliniam laidui. Taigi maitinimas tiekiamas beveik visiems pastatytiems pastatams buvusi SSRS, Namai. Antruoju apibendrinimo metodu vienfazė srovė- pridėkite kitą laidą. Šis laidas vadinamas įžeminimu (PE). Jis skirtas apsaugoti žmogų nuo elektros smūgio, taip pat nuleisti nuotėkio sroves ir neleisti įrenginiams sugesti.
Dviejų fazių srovė.
Dviejų fazių elektros srovė yra dviejų vienfazių srovių, viena kitos atžvilgiu pasislinkusių kampu Pi2 arba 90°, rinkinys.
Geras pavyzdys dvifazės srovės susidarymas. Paimkime dvi induktyvumo rites ir išdėstykime jas erdvėje taip, kad jų ašys būtų viena kitai statmenos, po to mes maitiname ritių sistemą dviejų fazių srovė, dėl to sistemoje gauname du magnetinius srautus. Rezultatas vektorius magnetinis laukas suksis pastoviu kampiniu greičiu, dėl to atsiranda besisukantis magnetinis laukas. Rotorius su apvijomis, pagamintomis trumpojo jungimo „voverės rato“ arba metalinio cilindro ant veleno pavidalu, suksis, varydamas mechanizmus.
Jie perduoda dvifazės srovės naudojant du laidus: dvifazes ir du neutralius.
Trifazė srovė.
Trifazė elektros grandinės sistema vadinama sistema, susidedančia iš trijų grandinių, kuriose yra to paties dažnio kintamieji EML, fazėje pasislinkę vienas kito atžvilgiu 1/3 periodo (φ = 2π/3). Kiekviena atskira tokios sistemos grandinė trumpai vadinama jos faze, o trijų fazių poslinkių kintamų srovių sistema tokiose grandinėse vadinama tiesiog trifaze. Trifazė srovė lengvai perduodamas dideliais atstumais. Bet kurios fazinių laidų poros įtampa yra 380 V. Poros – fazinio laido ir nulinės – įtampa yra 220 V.
Paskirstymas trifazė srovė gyvenamiesiems pastatams atliekamas dviem būdais: 4 laidų ir 5 laidų. Keturių laidų jungtis yra trifazis ir vienas nulinis laidas. Po paskirstymo plokštės lizdams ir jungikliams maitinti naudojami du laidai - vienas iš fazių ir nulis. Įtampa tarp šių laidų bus 220 V.
Trifazės srovės penkių laidų jungtis - į grandinę pridedamas apsauginis įžeminimo laidas (PE). Trifaziame tinkle fazės turi būti apkraunamos kuo tolygiau, kitaip gali atsirasti fazių disbalansas. Kokia elektros instaliacija naudojama name, priklauso, kokia elektros įranga gali būti į ją įtraukta. Pavyzdžiui, įžeminimas reikalingas, jei įrenginiai su Aukšta įtampa- šaldytuvai, viryklės, šildytuvai, elektroninė buitinė technika - kompiuteriai, televizoriai, su vandeniu susiję prietaisai - sūkurinės vonios, dušai (vanduo yra srovės laidas). Trifazė srovė reikalinga varikliams maitinti (aktualu privačiam namui).
Buitinė elektros instaliacija.
Iš pradžių elektra gaminama elektrinėje. Tada per pramoninį elektros tinklą jis pasiekia transformatorinė pastotė, kur įtampa paverčiama 380 voltų. Žemyninio transformatoriaus antrinių apvijų prijungimas atliekamas pagal „žvaigždės“ grandinę: trys kontaktai yra prijungti prie bendro taško „0“, o likę trys yra prijungti prie gnybtų „A“, „B“ ir „C“, atitinkamai. Aiškumo dėlei pateikiamas paveikslėlis.
Kombinuoti kontaktai "0" yra prijungti prie pastotės įžeminimo kilpos. Taip pat čia nulis yra padalintas į:
- Darbinis nulis (paveikslėlyje parodyta mėlyna spalva)
- PE dirigentas atlieka apsauginė funkcija(geltonai žalia linija)
Nuliai ir srovės fazės nuo žeminančio transformatoriaus išėjimo prijungiami prie gyvenamojo namo skirstomojo skydo. Gauta trifazė sistema paskirstoma įėjimuose esančiose plokštėse. Galiausiai į butą patenka 220 V fazinė įtampa ir apsauginę funkciją atliekantis PE laidininkas.
Taigi, kas yra nulis? Nulis yra srovės laidininkas, prijungtas prie žeminamojo transformatoriaus įžeminimo kilpos ir skirtas sukurti apkrovą iš srovės fazės, prijungtos prie priešingo transformatoriaus apvijos galo. Be to, yra vadinamasis „apsauginis nulis“ - tai anksčiau aprašytas PE kontaktas. Jis naudojamas srovei nutekėti, kai grandinėje įvyksta techninis gedimas.
Toks gyvenamųjų pastatų prijungimo prie miesto elektros tinklų būdas yra pasiteisinęs dešimtmečius, tačiau vis dar nėra idealus. Kartais aukščiau nurodytoje sistemoje atsiranda gedimų. Dažniausiai jie yra susiję su prasta ryšio kokybe tam tikroje grandinės dalyje arba visišku pertraukimu elektros laidas.
Kas nutinka nuliui ir fazei, kai nutrūksta laidas.
Elektros laido nutrūkimą dažnai lemia elementarus techniko neblaivumas – pamiršimas prijungti jį prie tam tikro namuose esančio prietaiso. dabartinė fazė arba nulis – taip paprasta, kaip kriaušes išlukštenti. Be to, dažnai pasitaiko nulinio perdegimo atvejų prieigos skydelyje dėl didelės sistemos apkrovos.
Jei nutrūksta jungtis tarp kurio nors namuose esančio elektros prietaiso ir skydo, šis įrenginys nustoja veikti – nes grandinė neuždaryta. Šiuo atveju nesvarbu, kuris laidas nutrūkęs - nulis ar .
Panaši situacija susidaro, kai tarp skirstomojo skydo pastebimas tarpas daugiabutis namas ir konkretaus įėjimo skirstyklos - visi butai, prijungti prie įėjimo skirstomojo skydo, bus atjungti.
Aukščiau aprašytos situacijos nesukelia rimtų sunkumų ir nekelia jokio pavojaus. Jie siejami tik su vieno laidininko nutrūkimu ir nekelia grėsmės elektros prietaisų ar žmonių saugumui bute.
Labiausiai pavojinga situacija- nutrūksta ryšys tarp pastotės įžeminimo kilpos ir vidurio taškas, prie kurio prijungta vidinio elektros skydo apkrova.
Tokiu atveju elektros srovė tekės per grandines AB, BC, CA, o bendra įtampa šiose grandinėse yra 380 V. Šiuo atžvilgiu susiklostys labai nemaloni ir pavojinga situacija - vienoje gali nebūti įtampos. elektros skydą, nes buto savininkas manė, kad būtina išjungti elektros prietaisus, o ant kito bus aukšta įtampa, artima 380 voltų. Tai sukels daugumos elektros prietaisų gedimus, nes jų vardinė darbinė įtampa yra 240 voltų.
Žinoma, tokių situacijų galima išvengti – yra gana brangių sprendimų, kaip apsisaugoti nuo elektros šuolių. Kai kurie gamintojai juos montuoja savo įrenginiuose.
Kaip savarankiškai nustatyti nulį ir fazę.
Norint nustatyti srovės nulį ir fazę, yra specialūs testerio atsuktuvai.
Jis veikia srovės srauto principu žema įtampa per jį naudojančio asmens kūną. Atsuktuvą sudaro šios dalys:
- Antgalis prijungimui prie lizdo fazinio potencialo;
- Rezistorius, kuris sumažina elektros srovės amplitudę iki saugių ribų;
- LED, kuris užsidega, kai yra potencialas srovės fazės grandinėje;
- Plokščias kontaktas sukuria grandinę per operatoriaus kūną.
Darbo su testerio atsuktuvu principas parodytas paveikslėlyje žemiau.
Be bandomųjų atsuktuvų, yra ir kitų būdų nustatyti, kuris lizdo kontaktas yra prijungtas, o kuris yra nulis. Kai kurie elektrikai nori naudoti tikslesnį testerį, naudodami jį voltmetro režimu.
Voltmetro adatos rodmenys reiškia:
1. 220 V įtampos buvimas tarp fazės ir nulio
2. Nėra įtampos tarp žemės ir nulio
3. Nėra įtampos tarp fazės ir nulio
Tiesą sakant, pastaruoju atveju rodyklė turėtų rodyti 220 V, tačiau šiuo konkrečiu atveju centrinis lizdo kontaktas nėra prijungtas prie įžeminimo potencialo.
Trifazės srovės pranašumai yra akivaizdūs tik elektros specialistams. Kas yra trifazė srovė, paprastam žmogui labai neaišku. Išsiaiškinkime neapibrėžtumą.
Trifazė kintamoji srovė
Dauguma žmonių, išskyrus elektros specialistus, turi labai miglotą supratimą apie tai, kas yra vadinamoji „trifazė“ kintamoji srovė, ir jie dažnai painiojami su srovės stiprumo, įtampos ir elektros potencialo sąvokomis, taip pat galia.
Pabandykime paprasta kalba pateikite keletą pradinių idėjų apie tai. Norėdami tai padaryti, pereikime prie analogijų. Pradėkime nuo paprasčiausio – srauto nuolatinė srovė laidininkuose. Tai galima palyginti su vandens srautu gamtoje. Vanduo, kaip žinome, visada teka iš aukštesnio paviršiaus taško į žemesnį. Visada pasirenka ekonomiškiausią (trumpiausią) kelią. Analogija su srovės srautu baigta. Be to, vandens kiekis, tekantis per laiko vienetą per tam tikrą srauto atkarpą, bus panašus į srovės stiprumą elektros grandinė. Bet kurio upės vagos taško aukštis nulinio taško – jūros lygio – atžvilgiu atitiks bet kurio grandinės taško elektrinį potencialą. Ir bet kurių dviejų upės taškų aukščio skirtumas atitiks įtampą tarp dviejų grandinės taškų.
Naudodamiesi šia analogija, galite lengvai mintyse įsivaizduoti nuolatinės elektros srovės tekėjimo grandinėje dėsnius. Kuo didesnė įtampa – aukščių skirtumas, tuo didesnis tėkmės greitis, taigi ir vandens kiekis, tekantis upe per laiko vienetą.
Vandens tėkmė, kaip ir elektros srovė, judant patiria vagos pasipriešinimą - uolėta vaga vanduo smarkiai tekės, keisdamas kryptį, šiek tiek įšildamas (audringi upeliai, net esant dideliam šalčiui, neužšąla dėl į šildymą nuo upės vagos pasipriešinimo). Lygiame kanale ar vamzdyje vanduo tekės greitai ir dėl to per laiko vienetą kanalas praeis daug daugiau vandens nei vingiuota ir akmenuota upės vaga. Atsparumas vandens srautui yra lygiai toks pat kaip elektros varža grandinėje.
Dabar įsivaizduokite uždarytą butelį su šiek tiek vandens. Jei pradėsime sukti šį butelį aplink skersinę ašį, tada jame esantis vanduo pakaitomis tekės nuo kaklo į dugną ir atvirkščiai. Ši idėja yra kintamosios srovės analogija. Atrodytų, tas pats vanduo teka pirmyn ir atgal, o kas? Tačiau šis kintamasis vandens srautas gali atlikti darbą.
Iš kur kilo kintamosios srovės sąvoka?
Taip, nuo tada, kai žmonija sužinojo, kad judant magnetą šalia laidininko, laidininke atsiranda elektros srovė. Būtent magneto judėjimas sukelia srovę, jei magnetas yra šalia laido ir nejuda, jis nesukels jokios srovės. Toliau norime gauti (generuoti) srovę laidininke, kad ateityje ją panaudotume kokiam nors tikslui. Norėdami tai padaryti, mes pagaminsime ritę iš Varinė viela ir pradėkite judinti magnetą šalia jo. Magnetas gali būti judinamas šalia ritės kaip jums patinka - judinkite jį tiesia linija pirmyn ir atgal, tačiau kad magnetas nejudėtų rankomis, sukurti tokį mechanizmą yra techniškai sunkiau nei tiesiog pradėti jį sukti šalia ritė, panašiai kaip sukant vandens butelį iš ankstesnio pavyzdžio. Būtent tokiu būdu – dėl techninių priežasčių – gavome sinusinę kintamąją srovę, kuri dabar naudojama visur. Sinusinė banga yra sukimosi aprašymas, kuris yra išplėstas laikui bėgant.
Vėliau paaiškėjo, kad kintamosios srovės tekėjimo grandinėje dėsniai skiriasi nuo nuolatinės srovės. Pavyzdžiui, kad tekėtų nuolatinė srovė, ritės varža yra tiesiog lygi laidų ominei varžai. O kintamajai srovei laidų ritės varža gerokai padidėja dėl to, kad atsiranda vadinamoji. indukcinė reaktyvumas. Nuolatinė srovė nepraeina per įkrautą kondensatorių, kondensatorius yra atvira grandinė. O kintamoji srovė gali laisvai tekėti per kondensatorių su tam tikra varža. Be to, buvo nustatyta, kad kintamoji srovė gali būti konvertuojama naudojant transformatorius į kitų įtampų ar srovių kintamąją srovę. Nuolatinė srovė nėra tinkama tokiai transformacijai, o jei bet kurį transformatorių įjungsime į nuolatinės srovės tinklą (to padaryti visiškai neįmanoma), tada jis neišvengiamai sudegs, nes nuolatinei srovei pasipriešins tik ominė varža. laido, kuris padarytas kuo mažesnis, o per pirminę apviją trumpojo jungimo režimu tekės didelė srovė.
Taip pat atkreipkite dėmesį, kad elektros varikliai gali būti suprojektuoti veikti tiek nuolatine, tiek kintamąja srove. Tačiau skirtumas tarp jų yra toks – nuolatinės srovės elektros variklius gaminti sunkiau, tačiau jie leidžia sklandžiai keisti sukimosi greitį įprastu reostatu, kuris reguliuoja srovės stiprumą. O kintamosios srovės elektros varikliai yra daug paprastesni ir pigesni gaminti, tačiau jie sukasi tik vienu greičiu, kurį lemia konstrukcija. Todėl abu yra plačiai naudojami praktikoje. Priklausomai nuo tikslo. Valdymo ir reguliavimo tikslais naudojami nuolatinės srovės varikliai ir kaip elektrinės- Kintamosios srovės varikliai.
Be to, generatoriaus išradėjo dizaino idėja pasislinko maždaug šia kryptimi – jei srovei generuoti patogiausia naudoti magneto sukimąsi šalia ritės, tai kodėl gi aplink besisukantį magnetą nepadėjus kelių ritinių. vienos generatoriaus ritės (aplink tiek daug vietos)?
Iš karto gausite tai, kas atrodo kaip keli generatoriai, maitinami vieno besisukančio magneto. Be to, kintamoji srovė ritėse skirsis fazėje - maksimali srovė vėlesnėse ritėse bus šiek tiek atidėta, palyginti su ankstesnėmis. Tai yra, dabartinės sinusoidės, jei pavaizduotos grafiškai, atrodys pasislinkusios tarpusavyje. Tai svarbus turtas- fazės poslinkis, kurį aptarsime toliau.
Maždaug taip samprotaudamas amerikiečių išradėjas Nikola Tesla iš pradžių išrado kintamąją srovę, o vėliau trifazę srovę su šešiais laidais. Jis pastatė tris rites aplink magnetą vienodais atstumais 120 laipsnių kampu, jei magneto sukimosi ašis yra kampų centras.
(Ričių (fazių) skaičius iš tikrųjų gali būti bet koks, tačiau norint gauti visus privalumus, kuriuos suteikia daugiafazė srovės generavimo sistema, pakanka mažiausiai trijų).
Toliau rusų elektros inžinierius Michailas Osipovičius Dolivo-Dobrovolskis sukūrė N. Teslos išradimą, pirmiausia pasiūlęs trijų ir keturių laidų sistemą trifazei kintamajai srovei perduoti. Jis pasiūlė vieną visų trijų generatorių apvijų galą sujungti į vieną tašką ir perduoti elektrą tik keturiais laidais. (Brangių spalvotųjų metalų taupymas yra reikšmingas). Paaiškėjo, kad kai simetriška apkrova kiekviena fazė (vienoda varža) srovė šiame bendrame laide yra lygi nuliui. Nes sumuojant (algebriškai, atsižvelgiant į ženklus) sroves, fazėje pasislinkusias 120 laipsnių, jos viena kitą panaikina. Šis bendras laidas buvo vadinamas neutraliu. Kadangi srovė jame atsiranda tik tada, kai fazių apkrovos yra netolygios ir skaitiniu požiūriu ji yra maža, daug mažesnė už fazių sroves, atsirado galimybė kaip „nulinį“ laidą naudoti mažesnio skerspjūvio laidą nei fazei. laidai.
Dėl tos pačios priežasties (fazių poslinkis 120 laipsnių) trifaziai pasirodė daug mažiau imlūs medžiagai, nes transformatoriaus magnetinėje šerdyje vyksta abipusė magnetinių srautų absorbcija ir ji gali būti pagaminta naudojant mažesnį skersinį. skyrius.
Šiandien trifazė maitinimo sistema vykdoma keturiais laidais, trys iš jų vadinami fazėmis ir žymimi lotyniškomis raidėmis: prie generatoriaus - A, B ir C, prie vartotojo - L1, L2 ir L3. Nulinis laidas žymimas 0.
Įtampa tarp nulinio laido ir bet kurio fazinio laido vadinama faze, o vartotojų tinkluose yra 220 voltų.
Tarp faziniai laidai Taip pat yra įtampa ir daug didesnė nei fazinė įtampa. Ši įtampa vadinama linijine ir vartotojų grandinėse yra 380 voltų. Kodėl jis didesnis už fazę? Taip, visa tai dėl fazės poslinkio 120 laipsnių. Todėl, jei, pavyzdžiui, viename laide tam tikru laiko momentu potencialas yra plius 200 voltų, tai kito fazinio laido potencialas tuo pačiu momentu bus minus 180 voltų. Įtampa yra potencialų skirtumas, tai yra, jis bus + 200 - (-180) = +380 V.
Kyla klausimas: jei per nulinį laidą neteka srovė, ar galima jį visiškai pašalinti. Gali. Ir gausime trijų laidų maitinimo sistemą. Sujungus vartotojus vadinamajame „trikampyje“ - tarp fazinių laidų. Tačiau reikia pažymėti, kad esant netolygiai apkrovai „trikampio“ šonuose, generatorius bus veikiamas destruktyvių apkrovų, todėl šią sistemą gali būti naudojamas su dideliu vartotojų skaičiumi, kai išlyginamos nelygios apkrovos. Taip elektra perduodama iš didelių elektrinių esant aukštai fazinei ir linijinei įtampai (šimtai tūkstančių voltų). Kodėl naudojama tokia aukšta įtampa? Atsakymas paprastas – sumažinti šildymo nuostolius laiduose. Kadangi laidų įkaitimas (energijos nuostoliai) yra proporcingas tekančios srovės kvadratui, pageidautina, kad tekanti srovė būtų minimali. Na, o norint perduoti reikiamą galią minimalia srove, reikia padidinti įtampą. (elektros linijos) yra žymimos tokiu būdu, pavyzdžiui, elektros linija - 500 yra elektros perdavimo linija, kurios įtampa yra 500 kilovoltų.
Beje, nuostolius elektros linijų laiduose galima dar labiau sumažinti naudojant nuolatinės srovės perdavimą aukštos įtampos(tarp laidų veikianti nuostolių talpinė dedamoji nustoja veikti), buvo atlikti net tokie eksperimentai, tačiau tokia sistema dar nėra plačiai paplitusi, matyt, dėl didesnio taupymo laiduose su trifaze generavimo sistema.
Išvados: trifazės sistemos privalumai
Straipsnio pabaigoje apibendrinkime – kokius privalumus suteikia trifazė generavimo ir maitinimo sistema?
- Sutaupoma elektros energijos perdavimui reikalingo laidų skaičiaus. Turint omenyje nemažus atstumus (šimtus ir tūkstančius kilometrų) bei tai, kad laidams naudojami spalvotieji metalai su maža elektrine varža, sutaupoma gana daug.
- Trifaziai transformatoriai, kurių galia lygi vienfaziams, turi žymiai mažesnius magnetinės šerdies dydžius. Tai leidžia žymiai sutaupyti.
- Labai svarbu, kad trifazė elektros perdavimo sistema, vartotoją prijungus prie trijų fazių, sukurtų savotišką besisukantį elektromagnetinį lauką. Vėlgi, dėl fazės poslinkio. Ši savybė leido sukurti itin paprastus ir patikimus trifazius elektros variklius, neturinčius komutatoriaus, o rotorius iš tikrųjų yra paprastas „tuščias“ guoliuose, prie kurių nereikia jungti jokių laidų. (Tiesą sakant, voverės narvelio rotoriaus konstrukcija turi savo ypatybes ir nėra tuščia) Tai yra vadinamasis trifazis asinchroniniai elektros varikliai su voverės narvelio rotoriumi. Labai plačiai paplitusios šiandien kaip elektrinės. Nepaprasta tokių variklių savybė yra galimybė pakeisti rotoriaus sukimosi kryptį priešinga kryptimi, tiesiog perjungiant bet kuriuos dviejų fazių laidus.
- Galimybė gauti dvi darbines įtampas trifaziuose tinkluose. Kitaip tariant, pakeiskite elektros variklio ar šildymo įrenginio galią tiesiog perjungdami maitinimo laidus.
- Galimybė žymiai sumažinti lempų mirgėjimą ir stroboskopinį efektą naudojant liuminescencines lempas, į lempą įdedant tris lempas, maitinamas skirtingos fazės.
Dėl šių privalumų pasaulyje plačiai paplito trifazės maitinimo sistemos.
Vieno tipo sistema su keliomis fazėmis atstovauja grandinėmis, susidedančiomis iš trijų fazių. Jie veikia su sinusoidinio tipo elektrovaros jėgomis, atsirandančiomis sinchroniniu dažniu, iš vieno energijos generatoriaus ir turi fazių skirtumą.
Trifazių tinklų elektros įtampa
Fazėmis turime omenyje nepriklausomus kelių fazių sistemos blokus, kurių srovės parametrai yra identiški vienas kitam. Todėl elektriniame lauke jis turi dvejopą interpretaciją.
Pirma, kaip reikšmę, turinčią sinusoidinį svyravimą, ir, antra, kaip nepriklausomą elementą elektros tinkle, kuriame yra daug fazių. Pagal jų kiekį pažymima konkreti grandinė: dviejų fazių, trifazių, šešių fazių ir kt.
Šiandien elektros energijos pramonėje populiariausios yra grandinės su trifaze srove. Jie turi visą sąrašą privalumų, išskiriančių juos nuo vienfazių ir daugiafazių analogų, nes, pirma, jie yra pigesni elektros energijos įrengimo ir transportavimo technologijos požiūriu su minimaliais nuostoliais ir sąnaudomis.
Antra, jie turi savybę lengvai formuoti ratu judantį magnetinį lauką, kuris yra varomoji jėga, kurie naudojami ne tik įmonėse, bet ir kasdieniame gyvenime, pavyzdžiui, kėlimo mechanizmas aukštybiniai liftai ir kt.
Trijų fazių elektros grandinės leidžia vienu metu naudoti dviejų tipų įtampą iš vieno elektros šaltinio - linijinę ir fazę.
Įtampos tipai
Žinios apie jų savybes ir veikimo charakteristikas yra labai reikalingos atliekant manipuliacijas elektros skydais ir dirbant su įrenginiais, maitinamais 380 voltų:
- Linijinis. Ji žymima kaip tarpfazinė srovė, tai yra, einanti tarp kontaktų poros arba identiškų skirtingų fazių ženklų. Jis nustatomas pagal fazių kontaktų poros potencialų skirtumą.
- Fazė. Jis pasirodo, kai trumpai sujungiami pradiniai ir galutiniai fazės gnybtai. Be to, ji žymima kaip srovė, kuri atsiranda, kai vienas iš fazių kontaktų su nuliniu gnybtu yra uždarytas. Jo vertė nustatoma pagal absoliučią skirtumo tarp laidų iš fazės ir Žemės vertę.
Skirtumai
IN eilinis butas, arba privatus namas, kaip taisyklė, yra tik vienfazis 220 voltų tinklas, todėl iš esmės prie jų maitinimo skydelio prijungiami du laidai - fazinis ir nulis, rečiau prie jų pridedamas trečdalis -.
Į daugiaaukštį daugiabučiai namai su biurais, viešbučiais ar prekybos centrai, vienu metu tiekiami 4 arba 5 maitinimo kabeliai, užtikrinantys tris 380 voltų tinklo fazes.
Kodėl toks griežtas skirstymas? Faktas yra tai, kad trifazė įtampa, pirma, pati pasižymi padidinta galia, antra, ji yra ypač tinkama maitinti specialius didelio našumo trifazius elektros variklius, kurie naudojami gamyklose, elektrinėse liftų gervėse, eskalatorių keltuvuose. ir kt.
Tokie varikliai, kai įjungiami trifazis tinklas sukuria daug kartų didesnę jėgą nei vienodų matmenų ir svorio vienfaziai analogai.
Šio tipo laidus galima atlikti nenaudojant profesionalios įrangos ir pakanka įprastų atsuktuvų su indikatoriais.
Jungiant laidininkus nereikia montuoti nulinio kontakto, nes gedimo tikimybė yra labai maža, nes neužimtas neutralus.
Tačiau ši tinklo schema taip pat turi savo silpnumas, nuo m tiesinė diagrama montavimas, avarijos ar gedimo atveju itin sunku rasti laidininko pažeidimo vietą, o tai gali padidinti gaisro pavojų.
Taigi pagrindinis skirtumas tarp fazinių ir linijinių tipų yra skirtingos elektros energijos šaltinio ir vartotojo apvijų prijungimo laidų schemos.
Santykis
Fazės įtampos vertė yra maždaug 58% linijinio analogo galios. Tai yra, esant normaliam veikimo parametrui, tiesinė vertė yra stabili ir viršija fazės vertę 1,73 karto.
Trifazio elektros srovės tinklo įtampos vertinimas daugiausia atliekamas remiantis jo linijinio komponento rodikliais. Tokio tipo srovės linijose, tiekiamose iš pastočių, ji paprastai yra lygi 380 voltų ir yra identiška 220 V faziniam analogui.
Elektros tinkluose su keturiais laidais trifazė srovės įtampa žymima abiem reikšmėmis - 380/220 V. Tai leidžia iš tokio tinklo maitinti įrenginius, kurių vienfazis elektros suvartojimas yra 220 voltų, ir galingesni įrenginiai, skirti 380 V srovei.
Įperkamiausia ir universaliausia sistema tapo trifazis 380/220 V tipas, turintis neutralų laidą, vadinamąjį įžeminimą. Vienos fazės 220 V įtampos elektros blokai gali būti maitinami iš linijos įtampos, kai jie yra prijungti prie bet kurios fazių gnybtų poros.
Trifaziai elektros blokai veikia tik prijungus prie trijų skirtingų fazių gnybtų vienu metu.
Šiuo atveju nulinio gnybto naudoti kaip įžeminimą nebūtina, nors pažeidus laido izoliaciją, jo nebuvimas labai padidina elektros smūgio tikimybę.
Schema
Trifaziai srovės blokai turi dvi tinklo prijungimo schemas: pirmasis yra „žvaigždė“, antrasis yra „trikampis“. Pirmajame variante visų trijų generatoriaus apvijų pradiniai kontaktai yra uždaryti lygiagrečioje grandinėje, o tai, kaip ir įprastų šarminių baterijų atveju, nepadidins galios.
Antroji, nuoseklioji srovės šaltinio apvijų prijungimo grandinė, kurioje kiekvienas pradinis gnybtas yra prijungtas prie ankstesnės apvijos galutinio kontakto, suteikia tris kartus padidintą įtampą dėl įtampų sumavimo, kai jungiama nuosekliai.
Be to, tose pačiose jungčių schemose taip pat yra elektros variklio formos apkrova, tik įrenginys, prijungtas prie trifazio tinklo, esant 2,2 A srovei, gamins 2190 W galią; delta sujungtas įrenginys gali pagaminti tris kartus daugiau galios – 5570, nes serijinis ryšys ritės ir variklio viduje srovė sumuojama ir pasiekia 10 A.
Turėdami trifazį įtampos šaltinį ir variklius su panašia prijungimo schema, galite gauti daug kartų daugiau galios tiesiog efektyviai sujungę visus įrenginius.
Tiesinės ir fazinės įtampos skaičiavimas
Tinklai su linijine srove buvo plačiai pritaikyti dėl mažesnės sužalojimo rizikos ir lengvo tokių laidų prijungimo. Visi elektros prietaisaišiuo atveju prijungtas tik prie vieno fazinis laidas, kuriuo teka srovė, ir ji vienintelė kelia pavojų, o antra – žemė.
Apskaičiuoti tokią sistemą nesunku, vadovaudamiesi įprastomis mokyklinio fizikos kurso formulėmis. Be to, norint išmatuoti šį tinklo parametrą, pakanka, o norint nuskaityti fazinio tipo ryšį, turėsite naudoti visą įrangos sistemą.
Norėdami apskaičiuoti linijos srovės įtampą, naudokite Kirchhoff formulę:
- ∑ Ik = 0;
Kurio lygtis teigia, kad kiekvienos elektros grandinės dalies srovės stipris yra lygus nuliui - k = 1.
Ir Omo dėsnis:
- I=U/R;
Naudodamiesi jais galite lengvai apskaičiuoti kiekvieną tam tikro prekės ženklo ar elektros tinklo charakteristiką.
Jei sistema yra padalinta į kelias linijas, gali prireikti apskaičiuoti įtampą tarp fazės ir nulio:
- I L = I F;
Šios reikšmės yra kintamos ir keičiasi skirtingų variantų jungtys. Todėl linijinės charakteristikos yra identiškos fazinėms.
Tačiau kai kuriais atvejais reikia apskaičiuoti, koks yra fazės ir tiesinio laidininko santykis.
Norėdami tai padaryti, naudokite formulę:
- Ul=Uф∙√3, kur:
Ul – tiesinė, Uph – fazė. Formulė galioja tik jei - I L = I F .
Pridedant papildomus išėjimo elementus į elektros sistemą, fazinę įtampą reikia skaičiuoti jiems individualiai. Šiuo atveju Uph reikšmė pakeičiama skaitmeniniais nepriklausomo antspaudo duomenimis.
Prisijungus pramonines sistemas prie elektros tinklo, gali tekti apskaičiuoti trifazės reaktyviosios galios vertę, kuri apskaičiuojama pagal šią formulę:
- Q = Qа + Qb + Qс;
Identiška aktyviosios galios formulės struktūra:
- P = Pa + Pb + Pс;
Skaičiavimo pavyzdžiai:
Pavyzdžiui, trifazio srovės šaltinio ritės sujungtos žvaigždės konfigūracija; elektrovaros jėga 220V. Būtina apskaičiuoti linijos įtampą grandinėje.
Šios jungties linijos įtampa bus tokia pati ir apibrėžiama taip:
- U1=U2=U3= √3 Aukštyn=√3*220=380 V.