چرا 3 فاز؟ مزایای سیستم سه فاز

اکثر ژنراتورها جریان متناوبو همچنین خطوط انتقال برق، از سیستم های سه فاز استفاده می کنند. انتقال جریان به جای دو خط در سه خط (یا چهار) انجام می شود. جریان سه فاز یک سیستم جریان الکتریکی متناوب است که در آن مقادیر جریان ها و ولتاژها طبق قانون سینوسی تغییر می کند. فرکانس نوسانات جریان سینوسی در روسیه و اروپا 50 هرتز است.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/1-15-768x530..jpg 800w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

خط برق سه فاز

چرا از جریان سه فاز استفاده کنیم؟

انتقال برق از نیروگاه ها به مکان های دور شامل استفاده از بسیار است سیم های بلندو کابل های داشتن مقاومت بالا. این بدان معنی است که مقداری انرژی از بین می رود و به صورت گرما پراکنده می شود. با کاهش جریان های منتقل شده در طول خطوط برق می توان تلفات را به میزان قابل توجهی کاهش داد.

رایج ترین شکل تولید برق، تولید سه فاز است. در صنعت، جریان متناوب سه فاز اغلب برای راه اندازی موتورهای الکتریکی استفاده می شود.

مزایای سیستم سه فاز:

1. امکان وجود ولتاژ فاز و خط در مدارهای سه فاز دو معانی مختلف: زیاد – برای مصرف کنندگان قدرتمند، کم – برای دیگران؛
2. کاهش تلفات در طول حمل و نقل انرژی، در نتیجه استفاده از سیم و کابل ارزان تر.
3. ماشین های سه فاز گشتاور پایدارتری نسبت به ماشین های تک فاز دارند (عملکرد بالاتر).
4. بهترین عملکرد در ژنراتورهای سه فاز؛
5. در برخی موارد، جریان مستقیم باید از جریان متناوب به دست آید. در عین حال، استفاده از جریان 3 فاز یک مزیت قابل توجه است، زیرا موج ولتاژ اصلاح شده بسیار کمتر است.

جریان سه فاز چیست؟

یک سیستم AC سه فاز از سه سیگنال جریان سینوسی تشکیل شده است که تفاوت بین آنها یک سوم سیکل یا 120 درجه الکتریکی است (یک سیکل کامل 360 درجه است). آنها از ماکزیمم خود به ترتیب منظمی به نام توالی فاز عبور می کنند. ولتاژ سینوسی متناسب با کسینوس یا سینوس فاز است.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/2-11-210x140..jpg 615w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

جریان سه فاز

سه فاز معمولاً از طریق سه (یا چهار) سیم تامین می شود و ولتاژ فاز و خط در مدارهای سه فاز نشان دهنده اختلاف پتانسیل بین جفت هادی است. جریان های فاز کمیت های جاری در هر هادی هستند.

نمودارهای مدار سه فاز

در پیکربندی مدار ستاره ای، سه سیم فاز وجود دارد. اگر نقاط صفر سیستم منبع تغذیه و گیرنده متصل باشند، یک "ستاره" چهار سیم به دست می آید.

مدار بین ولتاژ فاز به فاز واقع بین هادی های فاز (که خطی نیز نامیده می شود) و ولتاژ فاز - بین هادی های فاز جداگانه و هادی N- تمایز قائل می شود.

ولتاژ فاز به وضوح با ساخت بردارها مشخص می شود - این سه بردار متقارن U(A)، U(B) و U(C) هستند. در اینجا می توانید ببینید که ولتاژ خط چیست:

• U(AB) = U(A) – U(B);
• U(BC) = U(B) – U(C);
• U(CA) = U(C) – U(A).

مهم!ساختارهای برداری ایده ای از تغییر بین فاز ثابت و ولتاژ بین فاز - 30 درجه را ارائه می دهد.

بنابراین، ولتاژ خط برای مدار ستاره ای با بارهای یکنواخت را می توان به صورت زیر محاسبه کرد:

Uab = 2 x Ua x cos 30° = 2 x Ua x √3/2 = √3 x Ua.

سایر شاخص های ولتاژ فاز نیز به همین ترتیب یافت می شوند.

ولتاژ خطی و فاز، اگر مقادیر برداری تمام فازها را جمع کنیم، برابر با صفر است:

• U(A) + U(B) + U(C) = 0;
• U(AB) + U(BC) + U(CA) = 0.

اگر یک گیرنده الکتریکی با مقاومت یکسان در هر فاز به ستاره متصل شود:

سپس می توانید جریان های خطی و فاز را محاسبه کنید:

• Ia = Ua/Za;
• Ib = Ub/Zb;
• Ic = Uc/Zc.

Data-lazy-type="image" data-src="http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/3-12-600x335.jpg?.jpg 600w، https://elquanta. ru/wp-content/uploads/2018/03/3-12-768x429..jpg 902w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

ساخت بردارها در نمودار "Y".

قابل استفاده برای موارد کلیدر یک سیستم "ستاره"، مقادیر جریان خطی با مقادیر فاز یکسان است.

معمولاً فرض بر این است که منبع تغذیه گیرنده های الکتریکی متقارن است و فقط امپدانس عملکرد مدار را تعیین می کند.

از آنجایی که نشانگر جریان جمع با صفر مطابقت دارد (قانون کیرشهوف)، در مورد یک سیستم چهار سیمه، هیچ جریانی در هادی خنثی جریان ندارد. چه یک هادی خنثی وجود داشته باشد یا نباشد، سیستم یکسان رفتار خواهد کرد.

برای قدرت فعالگیرنده سه فاز، فرمول معتبر است:

P = √3 x Uф I x cos φ.

توان راکتیو:

Q = √3 x Uф I x sin φ.

"Y" برای بار نامتقارن

این یک پیکربندی مدار است که در آن مقدار جریان یک فاز با فاز دیگر متفاوت است، یا تغییر فاز جریان ها در مقایسه با ولتاژها متفاوت است. ولتاژهای اینترفاز متقارن باقی خواهند ماند. با استفاده از ساختارهای برداری، ظاهر یک جابجایی نقطه صفر از مرکز مثلث مشخص می شود. نتیجه عدم تقارن مقادیر ولتاژ فاز و ظاهر Uo است:

Uo = 1/3 (U(A) + U(B) + U(C)).

با وجود بار نامتقارن، شاخص جریان جمع صفر است.

Jpg?.jpg 600w، https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/4-11-768x515..jpg 210w، https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/ 03/4-11.jpg 901w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

"Y" بدون هادی N در a بار متقارن

مهم!عملکرد مدار با بار نامتقارن به وجود یا نبودن هادی N بستگی دارد.

مدار رفتار متفاوتی در زمانی که یک هادی N با ناچیز است امپدانس Zo = 0. نقاط صفر منبع تغذیه و گیرنده برق به صورت گالوانیکی وصل شده و دارای پتانسیل یکسانی هستند. ولتاژ فاز فازهای مختلف مقادیر یکسانی به دست می آورد، و مقدار فعلی استن-رهبر ارکستر:

Io = I (A) + I (B) + I (C).

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/5-6-210x140..jpg 720w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

مدار چهار سیم "Y".

هنگام انتقال نیرو، استفاده از سیستم های سه سیمه در سطوح ولتاژ بالا و متوسط ​​معمول است. در سطوح ولتاژ پایین، جایی که اجتناب از بارهای نامتعادل دشوار است، از سیستم های چهار سیمه استفاده می شود.

طرح "Δ".

با اتصال انتهای هر فاز گیرنده برق به ابتدای فاز بعدی، می توانید یک جریان سه فاز با فازهای متصل به صورت سری بدست آورید. پیکربندی مدار حاصل "مثلث" نامیده می شود. در این شکل فقط می تواند به صورت سه سیم کار کند.

با کمک ساختارهای برداری، قابل درک حتی برای ساختگی ها، ولتاژها و جریان های فاز و خطی نشان داده شده است. هر فاز گیرنده الکتریکی به یک ولتاژ خطی بین دو هادی متصل است. ولتاژ خط و فاز در گیرنده برق یکسان است.

Png?.png 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/6-3-768x239..png 910w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

طرح "Δ" و ساخت بردارها

جریان های بین فازی برای "مثلث" I(A)، I(B)، I(C) هستند. فاز - I(AB)، IBC)، I(CA).

جریان های خطی از ساختارهای برداری پیدا می شوند:

• I(A) = I(AB) – I(CA);
• I(B) = I(BC) – I(AB);
• I(C) = I(CA) – I(BC).

مقدار جریان جمع در یک سیستم متقارن برابر با صفر است. مقادیر RMS جریان فاز:

I(AB) = I(BC) = I(CA) = U/Z.

از آنجایی که تغییر فاز بین U و I 30 درجه است، جریان خط در این پیکربندی برابر خواهد بود با:

I(A) = I(AB) – I(CA) = 2 x I(AB) x cos 30° = 2 x Iph x √3/2 = √3 x Iph.

مهم!ارزش موثر جریان خطبیش از √3 برابر مقدار موثر جریان فاز است.

جریان سه فاز و تک فاز

پیکربندی مدار "Y" اجازه استفاده از دو را می دهد ولتاژهای مختلفهنگام تغذیه مصرف کنندگان خانگی و شبکه صنعتی: 220 ولت و 380 ولت. 220 ولت با استفاده از دو هادی به دست می آید. یکی از آنها فاز و دیگری رسانای N است. ولتاژ بین آنها مطابق با ولتاژ فاز است. اگر 2 هادی بگیرید که هر دو نشان دهنده فاز هستند، ولتاژ بین فازها خطی نامیده می شود و برابر با 380 ولت است. هر 3 فاز برای اتصال استفاده می شود.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/7-3.jpg 700w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

توزیع ولتاژ در سیستم های تک فاز و سه فاز

تفاوت های اصلی بین سیستم های تک فاز و سه فاز:

1. جریان تک فاز شامل برق از طریق یک هادی، سه فاز - از طریق سه است.
2. برای تکمیل مدار برق تک فاز، 2 هادی مورد نیاز است: خنثی دیگر، برای سه فاز - 4 (به علاوه خنثی).
3. بیشترین توان در سه فاز منتقل می شود، برخلاف سیستم تک فاز.
4. شبکه تک فاز ساده تر است.
5. اگر سیم فاز ایراد داشته باشد شبکه تک فازبرق به طور کامل از بین می رود، در سه فاز از طریق دو فاز باقی مانده تامین می شود.

جالب هست.نیکولا تسلا، کاشف جریان های چند فازی و مخترع موتور آسنکرون، از جریان دو فاز با اختلاف فاز 90 درجه استفاده می شود.چنین سیستمی برای ایجاد چرخش مناسب است. میدان مغناطیسیبیشتر از تک فاز، اما کمتر از سه فاز. این سیستم دو فاز ابتدا در ایالات متحده گسترده شد، اما پس از آن به طور کامل از استفاده ناپدید شد.

امروزه تقریباً تمام منبع تغذیه الکتریکی مبتنی بر جریان سه فاز فرکانس پایین با استفاده از فازهای جداگانه به صورت موازی است. تقریباً تمام نیروگاه ها دارای ژنراتورهایی هستند که جریان سه فاز تولید می کنند. ترانسفورماتورها می توانند با جریان سه فاز یا تک فاز کار کنند. دسترسی توان راکتیو V شبکه های مشابهنیاز به نصب تجهیزات جبرانی دارد.

ویدئو

افراد تازه وارد به دنیای برق و صاحبان خانه گاهی این سوال را دارند که سیم کشی برق خانگی چیست؟ این به دلیل نیاز به تعمیر برخی از لوازم برقی است.

در شرایطی که پیش آمده، بالاترین اولویت استاد باید رعایت مقررات ایمنی باشد، نه تجلی مهارت ها و توانایی های کاربردی. آگاهی از قوانین ابتدایی عملکرد جریان و فرآیندهای در حال وقوع در داخل لوازم برقی خانگینه تنها به مقابله با اکثر نقص هایی که در آنها ایجاد می شود کمک می کند، بلکه این فرآیند را ایمن ترین می کند.

طراحان و مهندسان هر کاری که ممکن است برای پیشگیری انجام می دهند مورد خاصهنگام کار با برق در خانه وظیفه مصرف کننده رعایت استانداردهای تعیین شده است.

• جریان تک فاز؛
• جریان دو فاز؛
• جریان سه فاز

جریان تک فاز

جریان متناوب که از چرخاندن یک هادی یا سیستمی از هادی های متصل به یک سیم پیچ در یک شار مغناطیسی به دست می آید، نامیده می شود. جریان متناوب تک فاز.

به طور معمول، برای انتقال جریان تک فازاز 2 سیم استفاده کنید به ترتیب فاز و صفر نامیده می شوند. ولتاژ بین این سیم ها 220 ولت است.

منبع تغذیه تک فاز. جریان تک فازمی تواند توسط دو نفر به دست مصرف کننده برسد راه های مختلف: 2 سیم و 3 سیم. در اولی (دو سیمه) از دو سیم برای تامین جریان تک فاز استفاده می شود. یکی حامل جریان فاز است، دیگری برای سیم خنثی در نظر گرفته شده است. بنابراین، منبع تغذیه تقریباً برای تمام ساختمان های ساخته شده در آن تامین می شود اتحاد جماهیر شوروی سابق، خانه ها. در روش دوم برای جمع بندی جریان تک فاز- یک سیم دیگر اضافه کنید. به این سیم اتصال به زمین (PE) می گویند. برای جلوگیری از برق گرفتگی به شخص و همچنین تخلیه جریان های نشتی و جلوگیری از شکستن دستگاه ها طراحی شده است.

جریان دو فاز.

جریان الکتریکی دو فازمجموعه ای از دو جریان تک فاز است که در فاز نسبت به یکدیگر با زاویه Pi2 یا 90 درجه تغییر می کنند.

یک مثال خوبتشکیل جریان دو فاز. بیایید دو سیم پیچ القایی برداریم و آنها را در فضا مرتب کنیم تا محورهای آنها متقابل عمود باشند و پس از آن سیستم سیم پیچ را تغذیه می کنیم. جریان دو فاز، در نتیجه دو شار مغناطیسی در سیستم دریافت می کنیم. بردار میدان مغناطیسی حاصل با سرعت زاویه ای ثابت می چرخد، در نتیجه یک میدان مغناطیسی چرخشی ظاهر می شود. روتور با سیم پیچی که به شکل یک "چرخ سنجاب" با اتصال کوتاه یا یک استوانه فلزی روی یک شفت ساخته شده است، می چرخد ​​و مکانیسم ها را به حرکت در می آورد.

انتقال می دهند جریان های دو فازبا استفاده از دو سیم: دو فاز و دو نول.

جریان سه فاز

سیستم مدار الکتریکی سه فازسیستمی نامیده می شود که از سه مدار تشکیل شده است که در آنها EMFهای متناوب با فرکانس یکسان وجود دارد که به اندازه 1/3 دوره (φ = 2π/3) در فاز نسبت به یکدیگر جابجا شده اند. هر مدار منفرد از چنین سیستمی به طور خلاصه فاز آن و سیستم سه فاز شیفت نامیده می شود جریان های متناوبدر چنین مدارهایی به سادگی جریان سه فاز نامیده می شود. جریان سه فازبه راحتی در فواصل طولانی منتقل می شود. هر جفت سیم فاز دارای ولتاژ 380 ولت است. یک جفت - یک سیم فاز و یک نول - دارای ولتاژ 220 ولت است.

توزیع جریان سه فازبرای ساختمان های مسکونی به دو صورت 4 سیم و 5 سیم انجام می شود. اتصال چهار سیمه با سیم سه فاز و یک سیم خنثی انجام می شود. بعد از تابلو توزیع، دو سیم برای تغذیه سوکت ها و کلیدها استفاده می شود - یکی از فازها و صفر. ولتاژ بین این سیم ها 220 ولت خواهد بود.

اتصال پنج سیم جریان سه فاز - یک سیم زمین محافظ (PE) به مدار اضافه می شود. در یک شبکه سه فاز، فازها باید تا حد امکان به طور یکنواخت بارگذاری شوند، در غیر این صورت ممکن است عدم تعادل فاز رخ دهد. نوع سیم کشی برق در خانه تعیین می کند که چه تجهیزات الکتریکی می تواند در آن گنجانده شود. به عنوان مثال، اتصال به زمین مورد نیاز است اگر دستگاه های با قدرت بالا- یخچال، اجاق گاز، بخاری، الکترونیکی لوازم خانگی- کامپیوتر، تلویزیون، وسایل مربوط به آب - جکوزی، دوش (آب یک رسانای جریان است). جریان سه فاز برای تغذیه موتورها (مرتبط برای یک خانه خصوصی) ضروری است.

سیم کشی برق خانگی.

در ابتدا، برق در یک نیروگاه تولید می شود. سپس از طریق شبکه برق صنعتی به آن می رسد پست ترانسفورماتور، که در آن ولتاژ به 380 ولت تبدیل می شود. اتصال سیم پیچ های ثانویه ترانسفورماتور کاهنده طبق مدار "ستاره" انجام می شود: سه کنتاکت به نقطه مشترک "0" و سه تماس باقی مانده به پایانه های "A" "B" و "B" وصل می شوند. به ترتیب "C". برای وضوح تصویر ارائه شده است.

کنتاکت های ترکیبی "0" به حلقه زمین پست وصل می شوند. همچنین در اینجا صفر به زیر تقسیم می شود:

• صفر کار (به رنگ آبی در تصویر نشان داده شده است)
• هادی پلی اتیلن در حال انجام عملکرد حفاظتی(خط زرد-سبز)

صفر و فازهای فعلیاز خروجی ترانسفورماتور کاهنده به تابلوی توزیع ساختمان مسکونی عرضه می شود. سیستم سه فاز حاصل در پانل های ورودی توزیع می شود. در نهایت، یک ولتاژ فاز 220 ولت و یک هادی پلی اتیلن، که عملکرد محافظتی را انجام می دهد، وارد آپارتمان می شود.

بنابراین، صفر چیست؟ صفر یک هادی جریان است که به حلقه زمین یک ترانسفورماتور کاهنده متصل می شود و برای ایجاد بار از فاز جریان متصل به انتهای مخالف سیم پیچ ترانسفورماتور عمل می کند. علاوه بر این، یک به اصطلاح "صفر محافظ" وجود دارد - این تماس PE است که قبلا توضیح داده شد. در هنگام تخلیه جریان ها عمل می کند نقص فنیدر زنجیره

این روش برای اتصال ساختمان های مسکونی به شبکه برق شهری چندین دهه است که ثابت شده است، اما هنوز ایده آل نیست. گاهی اوقات نقص در سیستم فوق ظاهر می شود. اغلب، آنها با کیفیت پاییناتصالات در بخش خاصی از مدار یا قطع کامل سیم برق.

چه اتفاقی در صفر و فاز با پاره شدن یک سیم می افتد.

شکستگی سیم برق اغلب به دلیل غیبت اولیه تکنسین ایجاد می شود - فراموش کردن اتصال آن به یک دستگاه خاص در خانه فاز فعلییا صفر - به آسانی پوست اندازی گلابی. علاوه بر این موارد مکرر فرسودگی صفر در پنل دسترسی به دلیل بار زیاد روی سیستم وجود دارد.

اگر اتصال بین هر وسیله برقی در خانه و تابلو قطع شود، این دستگاه از کار می افتد - زیرا مدار بسته نیست. در این مورد، مهم نیست که کدام سیم شکسته است - صفر یا .

وضعیت مشابه زمانی رخ می دهد که یک شکاف بین پانل توزیع مشاهده شود ساختمان آپارتمانو تابلوی ورودی مشخص - تمام آپارتمان های متصل به تابلوی ورودی برق قطع می شود.

شرایطی که در بالا توضیح داده شد مشکلات جدی ایجاد نمی کند و هیچ خطری ایجاد نمی کند. آنها با شکستن تنها یک هادی همراه هستند و خطری برای ایمنی وسایل الکتریکی یا افراد در آپارتمان ایجاد نمی کنند.

خطرناک ترین وضعیت ناپدید شدن اتصال بین حلقه زمین پست و نقطه وسطی است که بار تابلو برق داخلی به آن متصل است.

در این حالت، جریان الکتریکی از مدارهای AB، BC، CA عبور می کند و ولتاژ کل در این مدارها 380 ولت است. در این رابطه، وضعیت بسیار ناخوشایند و خطرناکی ایجاد می شود - ممکن است اصلاً ولتاژی در یک مدار وجود نداشته باشد. تابلو برق همانطور که صاحب آپارتمان لازم دانسته است وسایل برقی را خاموش کند و در دیگری ولتاژ بالا نزدیک به 380 ولت وجود خواهد داشت. این باعث خرابی بیشتر وسایل برقی می شود، زیرا ولتاژ محاسبه شدهکار برای آنها 240 ولت است.

البته می توان از چنین موقعیت هایی جلوگیری کرد - راه حل های بسیار گرانی برای محافظت در برابر نوسانات برق وجود دارد. برخی از تولیدکنندگان آنها را در دستگاه های خود می سازند.

چگونه صفر و فاز را به تنهایی تعیین کنیم.

برای تعیین صفر و فاز جریان، پیچ گوشتی های تستر مخصوصی وجود دارد.

این بر اساس اصل جریان جریان کار می کند ولتاژ پاییناز طریق بدن شخصی که از آن استفاده می کند. پیچ گوشتی از قسمت های زیر تشکیل شده است:

• نکته برای اتصال به پتانسیل فاز سوکت؛
• مقاومتی که دامنه جریان الکتریکی را تا حد مطمئن کاهش می دهد.
• LED که در صورت وجود پتانسیل روشن می شود فازهای فعلیدر یک زنجیر؛
• تماس صاف برای ایجاد یک مدار از طریق بدن اپراتور.

اصل کار با پیچ گوشتی تستر در تصویر زیر نشان داده شده است.

علاوه بر پیچ گوشتی های آزمایشی، راه های دیگری نیز وجود دارد که می توان تشخیص داد که کدام کنتاکت سوکت به آن وصل است و کدام یک صفر است. برخی از برقکارها ترجیح می دهند از تستر دقیق تری با استفاده از آن در حالت ولت متر استفاده کنند.

قرائت سوزن ولت متر به این معنی است:

1. وجود ولتاژ 220 ولت بین فاز و صفر

2. عدم وجود ولتاژ بین زمین و صفر

3. بدون ولتاژ بین فاز و صفر

در واقع، در مورد دومفلش باید 220 ولت را نشان دهد، اما در این مورد خاص، تماس مرکزی سوکت به پتانسیل زمین متصل نیست.

سیستم تغذیه سه فاز- یک مورد خاص از سیستم های مدار الکتریکی چند فازی که در آن ایجاد شده است منبع مشترک emf سینوسی همان فرکانس، نسبت به یکدیگر در زمان با یک زاویه فاز معین جابجا شده اند. در یک سیستم سه فاز، این زاویه 2π/3 (120 درجه) است.

سیستم جریان متناوب سه فاز چند سیمه (شش سیم) توسط نیکولا تسلا اختراع شد. کمک قابل توجهی به توسعه سیستم های سه فاز توسط M. O. Dolivo-Dobrovolsky انجام شد که اولین بار سیستم های انتقال جریان متناوب سه و چهار سیمه را پیشنهاد کرد و تعدادی از مزایای سیستم های سه فاز با رسانایی پایین را در رابطه با سایر سیستم های دیگر شناسایی کرد. سیستم ها، و تعدادی آزمایش با یک موتور الکتریکی ناهمزمان انجام دادند.

تصویر متحرک از جریان جریان در امتداد یک متقارن مدار سه فازبا اتصال ستاره

نمودار برداری جریان فاز. حالت متقارن

مزایای

نمودار سیم کشی ممکن برای شبکه سه فاز در ساختمان های مسکونی چند آپارتمانی

• مقرون به صرفه.
  • انتقال مقرون به صرفه برق در فواصل طولانی.
  • مصرف مواد کمتر ترانسفورماتورهای 3 فاز.
  • مصرف مواد کمتر از کابل های برق، زیرا با مصرف برق یکسان، جریان در فازها کاهش می یابد (در مقایسه با مدارهای تک فاز).
• تعادل سیستم این ویژگی یکی از مهمترین آنها است، زیرا در یک سیستم نامتعادل یک بار مکانیکی ناهموار بر روی تاسیسات مولد برق ایجاد می شود که به طور قابل توجهی عمر مفید آن را کاهش می دهد.
• فرصت رسید آسانیک میدان مغناطیسی دوار دایره ای لازم برای کار یک موتور الکتریکی و تعدادی از وسایل الکتریکی دیگر. موتورهای 3 فاز (آسنکرون و سنکرون) ساده تر از موتورها هستند جریان مستقیم، تک فاز یا 2 فاز و دارای نشانگرهای راندمان بالا می باشد.
• توانایی به دست آوردن دو ولتاژ عملیاتی در یک نصب - فاز و خطی و دو سطح توان هنگام اتصال به یک ستاره یا مثلث.
• فرصت کاهش شدیداثر سوسو زدن و استروبوسکوپی لامپ‌ها با استفاده از لامپ‌های فلورسنت با قرار دادن سه لامپ (یا گروه‌هایی از لامپ‌ها) که از فازهای مختلف تغذیه می‌شوند در یک لامپ.

به لطف این مزایا، سیستم های سه فاز رایج ترین در تولید برق مدرن هستند.

نمودارهای اتصال برای مدارهای سه فاز

ستاره

انواع موجود حفاظت از ولتاژ خط که در فروش در فروشگاه های برق یافت می شوند. همان طور که خواسته شده استانداردهای مدرن، نصب روی ریل DIN انجام می شود.

اتصال ستاره به چنین اتصالی گفته می شود که انتهای فازهای سیم پیچ ژنراتور (G) به یک نقطه مشترک به نام نقطه خنثی وصل شود. خنثی. انتهای فازهای سیم پیچ گیرنده (M) نیز به یک نقطه مشترک متصل می شوند. سیم های اتصال دهنده ابتدای فازهای ژنراتور و گیرنده نامیده می شوند خطی. سیمی که دو نول را به هم وصل می کند، نول نامیده می شود.

شینه هایی برای توزیع سیم های خنثی و سیم های اتصال به زمین در صورت اتصال توسط ستاره. یکی از مزایای اتصال ستاره صرفه جویی در سیم خنثی است، زیرا تنها یک سیم از ژنراتور تا نقطه جدا شدن سیم های نول در نزدیکی مصرف کننده مورد نیاز است.

مدار سه فاز با سیم خنثی را مدار چهار سیم می گویند. اگر سیم خنثی وجود ندارد، یک سیم سه سیمه.

اگر مقاومت های Z a , Z b , Z c گیرنده با یکدیگر برابر باشند، چنین باری نامیده می شود. متقارن.

رابطه بین جریان و ولتاژ خطی و فازی.

ولتاژ بین سیم خط و نول (U a, U b, U c) نامیده می شود فاز. ولتاژ بین دو سیم خط (U AB، U BC، U CA) نامیده می شود خطی. برای اتصال سیم پیچ ها با ستاره، با بار متقارن، رابطه بین جریان و ولتاژ خطی و فاز معتبر است:

پیامدهای فرسودگی (شکستگی) سیم نول در شبکه های سه فاز

با بار متقارن در یک سیستم سه فاز، تغذیه مصرف کننده با ولتاژ خطی حتی در صورت عدم وجود سیم خنثی امکان پذیر است. با این حال، هنگام تغذیه بار با ولتاژ فاز، زمانی که بار روی فازها کاملاً متقارن نیست، وجود یک سیم خنثی الزامی است. اگر شکسته شود یا افزایش قابل توجهی در مقاومت (تماس ضعیف) رخ دهد، به اصطلاح "عدم تعادل فاز" رخ می دهد، در نتیجه بار متصل، طراحی شده برای ولتاژ فاز، ممکن است تحت یک ولتاژ دلخواه در محدوده صفر باشد. به خطی (مقدار خاص به توزیع بار در فازها در لحظه شکستن سیم خنثی بستگی دارد). این اغلب دلیل شکست لوازم الکترونیکی مصرفی در ساختمان های آپارتمانی است. از آنجایی که مقاومت مصرف کننده ثابت می ماند، بنابراین، طبق قانون اهم، با افزایش ولتاژ، جریان عبوری از دستگاه مصرف کننده بسیار بیشتر از حداکثر خواهد بود. ارزش مجاز، که باعث احتراق و/یا خرابی تجهیزات برقی می شود. ولتاژ پایین نیز می تواند باعث خرابی تجهیزات شود. گاهی اوقات فرسودگی (شکستگی) سیم خنثی در یک پست می تواند باعث آتش سوزی در آپارتمان ها شود.

مسئله هارمونیک، مضرب سوم

تکنولوژی مدرن به طور فزاینده ای به منبع تغذیه پالسی مجهز می شود. منبع سوئیچینگ بدون اصلاح کننده ضریب توان، در لحظه شارژ خازن یکسو کننده ورودی، جریان را در پالس های باریک نزدیک به اوج موج سینوسی ولتاژ تغذیه مصرف می کند. تعداد زیادی ازچنین منابع برق در شبکه جریان افزایش یافته هارمونیک سوم ولتاژ تغذیه را ایجاد می کند. جریان های هارمونیک که مضربی از سوم هستند، به جای جبران متقابل، از نظر ریاضی در هادی خنثی (حتی با توزیع بار متقارن) خلاصه می شوند و می توانند حتی بدون تجاوز از توان مصرفی مجاز توسط فاز، منجر به اضافه بار آن شوند. این مشکل به‌ویژه در ساختمان‌های اداری با تعداد زیادی تجهیزات اداری به طور همزمان وجود دارد.
تاسیسات جبران توان راکتیو موجود قادر به حل نیستند این مشکل، از آنجایی که کاهش ضریب توان در شبکه های با غالب است منابع پالسمنبع تغذیه با معرفی یک جزء راکتیو همراه نیست، بلکه به دلیل غیر خطی بودن مصرف جریان است. راه حل سومین مشکل هارمونیک استفاده از تصحیح کننده ضریب توان (غیرفعال یا فعال) به عنوان بخشی از مدار منبع تغذیه سوئیچینگ تولیدی است.
الزامات استاندارد IEC 1000-3-2 محدودیت هایی را بر اجزای هارمونیک جریان بار دستگاه هایی با توان 50 وات یا بیشتر اعمال می کند. در روسیه، تعداد اجزای هارمونیک جریان بار توسط استانداردهای GOST 13109-97، OST 45.188-2001 استاندارد شده است.

مثلث

مثلث اتصالی است که انتهای فاز اول به ابتدای فاز دوم، انتهای فاز دوم به ابتدای فاز سوم و انتهای فاز سوم به ابتدای فاز وصل شود. اولین.

رابطه بین جریان و ولتاژ خطی و فازی

برای اتصال سیم پیچ ها به صورت مثلث، با بار متقارن، رابطه بین جریان و ولتاژ خطی و فاز معتبر است:

استانداردهای رایج ولتاژ

علامت گذاری

هادی های متعلق به فازهای مختلف، با رنگ های مختلف مشخص شده است. رنگهای متفاوتهادی های خنثی و محافظ نیز مشخص شده اند. این برای ایجاد حفاظت کافی در برابر شوک الکتریکی و برای سهولت در نگهداری، نصب و تعمیر است. نصب الکتریکیو تجهیزات الکتریکی. که در کشورهای مختلفعلامت گذاری هادی تفاوت های خاص خود را دارد. با این حال، بسیاری از کشورها به آن پایبند هستند اصول کلیعلامت گذاری رنگی هادی ها در استاندارد کمیسیون بین المللی الکتروتکنیکی IEC 60445:2010.

سیستم AC سه فاز به طور گسترده در سراسر جهان استفاده می شود. با استفاده از سیستم سه فاز، شرایط بهینه برای انتقال برق از طریق سیم به مسافت های طولانی، فرصتی برای ایجاد موتورهای الکتریکی با طراحی ساده و کارکرد آسان.

سیستم AC سه فاز

سیستمی متشکل از سه مدار با نیروهای الکتروموتور فعال (EMF) با فرکانس یکسان نامیده می شود. این EMF ها نسبت به یکدیگر در فاز یک سوم جابجا می شوند. هر مدار مجزا در سیستم فاز نامیده می شود. کل سیستم سه جریان متناوب که در فاز جابجا شده اند، جریان سه فاز نامیده می شود.

تقریباً تمام ژنراتورهایی که در نیروگاه ها نصب می شوند، ژنراتورهای جریان سه فاز هستند. طراحی ترکیبی از سه در یک واحد است. نیروهای الکتروموتور القا شده در آنها، همانطور که قبلا ذکر شد، یک سوم دوره نسبت به یکدیگر جابجا می شوند.

یک ژنراتور چگونه کار می کند؟

یک مولد جریان سه فاز دارای سه آرمیچر مجزا است که روی استاتور دستگاه قرار دارند. بین خودشون 1200 جبران میشن. در مرکز دستگاه، یک سلف می چرخد ​​که در سه آرمیچر مشترک است. یک emf متناوب با همان فرکانس در هر سیم پیچ القا می شود. با این حال، لحظه های عبور این نیروهای الکتروموتور از طریق صفر در هر یک از این سیم پیچ ها به اندازه 1/3 دوره جابجا می شود، زیرا سلف 1/3 زمان دیرتر از قبل از نزدیک هر سیم پیچ عبور می کند.

همه سیم پیچ ها مولد جریان مستقل و منابع برق هستند. اگر سیم ها را به انتهای هر سیم پیچ وصل کنید، سه مدار مستقل دریافت می کنید. که در در این موردبرای انتقال تمام برق به شش سیم نیاز دارید. با این حال، با اتصالات دیگر سیم پیچ ها به یکدیگر، می توان با 3-4 سیم کنار آمد، که باعث صرفه جویی زیادی در سیم می شود.

اتصال - ستاره

انتهای تمام سیم‌پیچ‌ها در یک نقطه از ژنراتور وصل می‌شوند که اصطلاحاً به آن نقطه صفر می‌گویند. سپس با استفاده از چهار سیم به مصرف کنندگان متصل می شود: سه سیم خطی هستند که از ابتدای سیم پیچ های 1، 2، 3 می آیند، یکی سیم صفر (خنثی) است که از نقطه صفر ژنراتور می آید. به این سیستم چهار سیمه نیز می گویند.

اتصال دلتا

در این حالت، انتهای سیم پیچ قبلی به ابتدای سیم پیچ بعدی متصل می شود و در نتیجه یک مثلث تشکیل می شود. سیم های خطی به رئوس مثلث متصل می شوند - نقاط 1، 2، 3. با این اتصال آنها منطبق می شوند. در مقایسه با اتصال ستاره، اتصال مثلث ولتاژ خط را تقریباً 1.73 برابر کاهش می دهد. فقط در صورتی مجاز است که بار فازها یکسان باشد، در غیر این صورت ممکن است در سیم پیچ ها افزایش یابد که خطری برای ژنراتور ایجاد می کند.

مصرف کننده های فردی (بارها) که توسط جفت سیم های جداگانه تغذیه می شوند، می توانند به صورت ستاره یا مثلث متصل شوند. نتیجه وضعیتی شبیه به یک ژنراتور است: هنگامی که توسط یک مثلث متصل می شود، بارها تحت فشار هستند ولتاژ خط، هنگامی که توسط یک ستاره متصل می شود، ولتاژ 1.73 برابر کمتر است.

هر فرد معمولی نمی فهمد که چیست مدارهای الکتریکی. در آپارتمان ها 99% تک فاز هستند، جایی که جریان از طریق یک سیم به مصرف کننده می رسد و از طریق سیم دیگر باز می گردد (صفر). شبکه سه فاز یک سیستم انتقال است جریان الکتریسیته، که از سه سیم می گذرد و یکی یکی برمی گردد. در اینجا سیم برگشت به دلیل تغییر فاز جریان بیش از حد بارگذاری نمی شود. برق توسط یک ژنراتور که توسط یک درایو خارجی هدایت می شود تولید می شود.

افزایش بار در مدار منجر به افزایش جریان عبوری از سیم پیچ های ژنراتور می شود. در نتیجه میدان مغناطیسی در برابر چرخش محور محرک تا حد بیشتری مقاومت می کند. تعداد دور شروع به کاهش می کند و به عنوان مثال با اعمال دستور افزایش قدرت درایو را می دهد بیشترسوخت موتور احتراق داخلی سرعت بازیابی شده و برق بیشتری تولید می شود.

یک سیستم سه فاز از 3 مدار با EMF با فرکانس یکسان و شیفت فاز 120 درجه تشکیل شده است.

ویژگی های اتصال برق به یک خانه خصوصی

بسیاری از مردم این را باور دارند شبکه سه فازدر خانه مصرف برق را افزایش می دهد. در واقع حد مجاز توسط سازمان تامین برق تعیین می شود و با عوامل زیر تعیین می شود:

• قابلیت های تامین کننده؛
• تعداد مصرف کنندگان؛
• وضعیت خط و تجهیزات

برای جلوگیری از افزایش ولتاژ و عدم تعادل فاز، آنها باید به طور یکنواخت بارگذاری شوند. محاسبه یک سیستم سه فاز تقریبی است، زیرا نمی توان به طور دقیق تعیین کرد که کدام دستگاه ها در این لحظهمتصل خواهد شد. وجود دستگاه های پالسی در حال حاضر منجر به افزایش مصرف انرژی در هنگام راه اندازی آنها می شود.

تابلو توزیع برق در اتصال سه فازگرفته شده است اندازه های بزرگنسبت به منبع تغذیه تک فاز گزینه ها با نصب یک پانل ورودی کوچک و بقیه از پلاستیک برای هر فاز و برای ساختمان های بیرونی امکان پذیر است.

اتصال به خط اصلی با استفاده از خطوط زیرزمینی و هوایی انجام می شود. به دلیل حجم کم کار، هزینه اتصال کم و سهولت تعمیر، اولویت به دومی داده می شود.

امروزه برقراری اتصال هوا با استفاده از سیم عایق خود نگهدارنده (SIP) راحت است. حداقل سطح مقطع هسته آلومینیومی 16 میلی متر مربع است که برای یک خانه خصوصی کافی است.

SIP با استفاده از براکت های لنگر با گیره به تکیه گاه ها و دیوار خانه متصل می شود. اتصال به خط هوایی اصلی و کابل ورودی به تابلو برق خانه با گیره های سوراخ کننده انشعاب انجام می شود. کابل با عایق غیر قابل احتراق (VVGng) گرفته شده و از لوله فلزی وارد شده به دیوار عبور می کند.

اتصال هوای برق سه فاز در منزل

در فاصله ای از نزدیکترین تکیه گاه، نصب یک قطب دیگر ضروری است. این برای کاهش بارهایی که منجر به افتادگی یا شکستگی سیم می شود ضروری است.

ارتفاع نقطه اتصال 2.75 متر و بالاتر است.

کابینت توزیع برق

اتصال به شبکه سه فاز طبق پروژه انجام می شود که در آن مصرف کنندگان داخل خانه به گروه هایی تقسیم می شوند:

• نورپردازی؛
• پریز برق؛
• دستگاه های قدرتمند را جدا کنید

برخی از بارها را می توان برای تعمیرات در حالی که برخی دیگر در حال اجرا هستند جدا کرد.

قدرت مصرف کنندگان برای هر گروه محاسبه می شود، جایی که سیم مقطع مورد نیاز انتخاب می شود: 1.5 میلی متر 2 - برای روشنایی، 2.5 میلی متر 2 - برای سوکت ها و تا 4 میلی متر 2 - برای دستگاه های قدرتمند.

سیم کشی محافظت می شود مدار کوتاهو اضافه بار توسط قطع کننده های مدار.

کنتور برق

برای هر طرح اتصال، یک دستگاه اندازه گیری مورد نیاز است، یک متر 3 فاز می تواند مستقیماً به شبکه (اتصال مستقیم) یا از طریق یک ترانسفورماتور ولتاژ (نیمه غیر مستقیم) متصل شود، جایی که قرائت کنتور در یک ضریب ضرب می شود.

پیروی از ترتیب اتصال مهم است، جایی که اعداد فرد توان و اعداد زوج بار هستند. رنگ سیم ها در توضیحات مشخص شده است و نمودار روی آن قرار می گیرد پشت جلددستگاه ورودی و خروجی مربوطه یک متر 3 فاز با یک رنگ نشان داده می شود. رایج ترین ترتیب اتصال زمانی است که فازها اول می شوند و آخرین سیم صفر است.

متر 3 فاز ارتباط مستقیمبرای خانه معمولا برای قدرت تا 60 کیلو وات طراحی شده است.

قبل از انتخاب مدل چند تعرفه ای، باید موضوع را با شرکت تامین انرژی هماهنگ کنید. دستگاه های مدرنبا تعرفه گذاران امکان محاسبه هزینه برق بسته به زمان روز، ثبت و ثبت مقادیر توان در طول زمان را فراهم می کند.

خوانش دمای دستگاه ها تا حد امکان به طور گسترده انتخاب می شود. به طور متوسط ​​آنها از -20 تا +50 درجه سانتیگراد متغیر هستند. عمر مفید دستگاه ها با فاصله کالیبراسیون 5-10 سال به 40 سال می رسد.

کنتور بعد از قطع کننده مدار سه یا چهار قطب ورودی وصل می شود.

بار سه فاز

مصرف کنندگان شامل دیگ های برقی، موتورهای الکتریکی ناهمزمان و سایر لوازم الکتریکی هستند. مزیت استفاده از آنها توزیع یکنواخت بار در هر فاز است. اگر یک شبکه سه فاز دارای تکفاز متصل ناهموار باشد بارهای قدرتمند، این ممکن است منجر به عدم تعادل فاز شود. که در آن لوازم برقیشروع به کار نکردن می کنند و لامپ های روشنایی تاریک می درخشند.

نمودار اتصال موتور سه فاز به شبکه سه فاز

کار الکتروموتورهای سه فازمتفاوت است عملکرد بالاو کارایی در اینجا هیچ دستگاه راه اندازی اضافی مورد نیاز نیست. برای عملکرد عادی، اتصال صحیح دستگاه و پیروی از تمام توصیه ها مهم است.

نمودار اتصال موتور سه فازبه یک شبکه سه فاز یک میدان مغناطیسی دوار با سه سیم پیچ متصل در یک ستاره یا مثلث ایجاد می کند.

هر روشی مزایا و معایب خاص خود را دارد. مدار ستاره اجازه می دهد تا موتور به آرامی روشن شود، اما قدرت آن تا 30٪ کاهش می یابد. این تلفات در مدار مثلث وجود ندارد، اما در هنگام راه اندازی بار فعلیبسیار بزرگتر.

موتورها دارای جعبه اتصال هستند که پایانه های سیم پیچ در آن قرار دارند. اگر سه مورد از آنها وجود داشته باشد، مدار فقط توسط یک ستاره متصل می شود. با شش ترمینال، موتور را می توان به هر طریقی متصل کرد.

مصرف برق

برای صاحب خانه مهم است که بداند چقدر انرژی مصرف می شود. این محاسبه برای همه وسایل برقی آسان است. با جمع کردن تمام توان ها و تقسیم نتیجه بر 1000، کل مصرف را به دست می آوریم، به عنوان مثال 10 کیلو وات. برای لوازم برقی خانگی یک فاز کافی است. با این حال، مصرف فعلی به طور قابل توجهی در یک خانه خصوصی که تجهیزات قدرتمندی وجود دارد افزایش می یابد. یک دستگاه می تواند 4-5 کیلو وات داشته باشد.

برنامه ریزی مصرف برق یک شبکه سه فاز در مرحله طراحی به منظور اطمینان از تقارن در ولتاژها و جریان ها مهم است.

یک سیم چهار سیم با سه فاز و یک نول وارد خانه می شود. ولتاژ شبکه برقوسایل برقی بین فازها و سیم خنثی متصل می شوند.علاوه بر این ممکن است بار سه فاز وجود داشته باشد.

محاسبه توان یک شبکه سه فاز به صورت قطعات انجام می شود. ابتدا توصیه می شود بارهای سه فاز را محاسبه کنید، به عنوان مثال یک دیگ بخار برقی 15 کیلووات و موتور الکتریکی ناهمزماندر 3 کیلو وات توان کل P = 15 + 3 = 18 کیلو وات خواهد بود. در این حالت، جریان I = Px1000/(√3xUxcosϕ) در سیم فاز جریان دارد. برای شبکه های برق خانگی cosφ = 0.95. جایگزین کردن در فرمول مقادیر عددی، مقدار فعلی I = 28.79 A را بدست می آوریم.

اکنون باید بارهای تک فاز را تعریف کنید. بگذارید آنها P A = 1.9 کیلو وات، P B = 1.8 کیلو وات، P C = 2.2 کیلو وات برای فازها باشند. بار مختلط با جمع تعیین می شود و 23.9 کیلو وات است. حداکثر جریان I = 10.53 A (فاز C) خواهد بود. با اضافه کردن آن به جریان از بار سه فاز، I C = 39.32 A دریافت می کنیم. جریان در فازهای باقی مانده I B = 37.4 کیلو وات، I A = 37.88 A خواهد بود.

هنگام محاسبه توان یک شبکه سه فاز، استفاده از جداول برق با در نظر گرفتن نوع اتصال راحت است.

با استفاده از آنها انتخاب قطع کننده های مدار و تعیین مقطع سیم کشی راحت است.

نتیجه

با طراحی و نگهداری مناسب، یک شبکه سه فاز برای یک خانه خصوصی ایده آل است. این به شما امکان می دهد تا بار را به طور مساوی در بین فازها توزیع کنید و برق اضافی را از مصرف کنندگان برق وصل کنید، اگر مقطع سیم کشی اجازه می دهد.