curent alternativ trifazat. Principiul creării unui circuit AC trifazat

Sistem de alimentare trifazat- un caz special al sistemelor multifazate de circuite electrice, în care acţionează EMF sinusoidale de aceeaşi frecvenţă create de o sursă comună, deplasate unele faţă de altele în timp cu un anumit unghi de fază. Într-un sistem trifazat, acest unghi este 2π / 3 (120 °).

Sistemul AC trifazat cu mai multe fire (șase fire) a fost inventat de Nikola Tesla. O contribuție semnificativă la dezvoltarea sistemelor trifazate a fost adusă de MODolivo-Dobrovolsky, care a fost primul care a propus sisteme de transmisie CA cu trei și patru fire, a dezvăluit o serie de avantaje ale sistemelor trifazate cu fire joase în relație la alte sisteme și a efectuat o serie de experimente cu un motor electric asincron.

Imagine animată a fluxului de curenți într-un circuit trifazat simetric cu o conexiune „stea”.

Diagrama vectorială a curenților de fază. Mod simetric.

Avantaje

Posibilă diagramă de cablare a unei rețele trifazate în clădiri rezidențiale cu mai multe apartamente

• Rentabilitatea.
  • Transmiterea economică a energiei electrice pe distanțe lungi.
  • Consum mai mic de material al transformatoarelor trifazate.
  • Consum mai mic de material al cablurilor de alimentare, deoarece la același consum de energie se reduc curenții în faze (comparativ cu circuitele monofazate).
• Echilibrul sistemului. Această proprietate este una dintre cele mai importante, deoarece într-un sistem dezechilibrat apare o sarcină mecanică neuniformă pe unitatea generatoare de energie, ceea ce reduce semnificativ durata de viață a acesteia.
• Capacitatea de a obține cu ușurință un câmp magnetic rotativ circular necesar pentru funcționarea unui motor electric și a unui număr de alte dispozitive electrice. Motoarele trifazate (asincrone și sincrone) sunt mai simple decât motoarele de curent continuu, monofazate sau bifazate și au rate de eficiență ridicate.
• Posibilitatea de a obține într-o singură instalație două tensiuni de funcționare – fază și liniară, și două niveluri de putere atunci când sunt conectate la o „stea” sau „triunghi”.
• Posibilitatea unei reduceri accentuate a pâlpâirii și a efectului stroboscopic al corpurilor de iluminat bazate pe lămpi fluorescente prin plasarea a trei lămpi (sau grupuri de lămpi) alimentate din faze diferite într-un singur corp de iluminat.

Datorită acestor avantaje, sistemele trifazate sunt cele mai comune în generarea modernă de energie.

Scheme de conectare ale circuitelor trifazate

Stea

Tipuri existente de protecție a tensiunii de linie care pot fi găsite la vânzare în magazinele de electricitate. După cum cer standardele moderne, instalarea are loc pe o șină DIN.

O stea este o astfel de conexiune atunci când capetele fazelor înfășurărilor generatorului (G) sunt conectate la un punct comun, numit punct neutru sau neutru... Capetele fazelor înfășurărilor receptorului (M) sunt, de asemenea, conectate la un punct comun. Se numesc firele care leagă începutul fazelor generatorului și receptorului liniar... Firul care conectează doi neutri se numește neutru.

Bare colectoare pentru distribuirea firelor neutre și a firelor de împământare atunci când sunt conectate cu o stea. Unul dintre avantajele unei conexiuni în stea este economiile la firul neutru, deoarece este necesar un singur fir de la generator până la punctul de separare a firelor neutre din apropierea consumatorului.

Un circuit trifazat care are un fir neutru se numește circuit cu patru fire. Dacă nu există un fir neutru - trei fire.

Dacă rezistențele Z a, Z b, Z c ale receptorului sunt egale între ele, atunci o astfel de sarcină se numește simetric.

Relația dintre curenții și tensiuni liniare și de fază.

Tensiunea dintre firul de linie și neutru (U a, U b, U c) se numește fază... Tensiunea dintre două fire de linie (U AB, U BC, U CA) se numește liniar... Pentru a conecta înfășurările cu o stea, cu o sarcină simetrică, relația dintre curenții și tensiunile liniare și de fază este adevărată:

Consecințele arderii (ruperii) firului neutru în rețelele trifazate

Cu o sarcină simetrică într-un sistem trifazat, alimentarea consumatorului cu tensiune de linie este posibilă chiar și în absența unui fir neutru. Cu toate acestea, atunci când sarcina este alimentată cu tensiune de fază, când sarcina pe faze nu este strict simetrică, este necesară prezența unui fir neutru. Când se defectează sau o creștere semnificativă a rezistenței (contact slab), apare așa-numitul „dezechilibru de fază”, în urma căruia sarcina conectată, calculată pentru tensiunea de fază, poate fi la o tensiune arbitrară în intervalul de la zero la liniar (valoarea specifică depinde de distribuția sarcinii pe faze în momentul ruperii firului neutru). Acesta este adesea motivul eșecului electronicelor de larg consum în blocurile de apartamente. Deoarece rezistența consumatorului rămâne constantă, atunci, conform legii lui Ohm, cu o creștere a tensiunii, curentul care trece prin dispozitivul consumatorului va fi mult mai mare decât valoarea maximă admisă, ceea ce va provoca arderea și/sau defectarea sursei de alimentare. Echipament electric. Subtensiunea poate cauza, de asemenea, defectarea echipamentului. Uneori, o ardere (ruperea) a firului neutru la o substație poate provoca un incendiu în apartamente.

Problema armonicilor care sunt multipli ai treilea

Tehnologia modernă este din ce în ce mai echipată cu rețea de impuls. O sursă de comutare fără un corector de factor de putere consumă curent în impulsuri înguste în apropierea vârfului undei sinusoidale a tensiunii de alimentare, în momentul încărcării condensatorului redresorului de intrare. Un număr mare de astfel de surse de alimentare în rețea creează un curent crescut al armonicii a treia a tensiunii de alimentare. Curenții armonicilor care sunt multipli ai treilea, în loc de compensare reciprocă, sunt însumați matematic în conductorul neutru (chiar și cu distribuția simetrică a sarcinii) și pot duce la suprasarcina acestuia chiar și fără a depăși consumul de energie admisibil în faze. Această problemă există, în special, în clădirile de birouri cu un număr mare de echipamente de birou care funcționează simultan.
Instalațiile existente pentru compensarea puterii reactive nu sunt capabile să rezolve această problemă, întrucât scăderea factorului de putere în rețelele cu predominanță a surselor de alimentare în comutație nu este asociată cu introducerea unei componente reactive, ci se datorează neliniarității curentului. consum. Soluția la problema celei de-a treia armonice este utilizarea unui corector de factor de putere (pasiv sau activ) ca parte a circuitului surselor de alimentare cu comutație fabricate.
Cerințele standardului IEC 1000-3-2 impun restricții asupra componentelor armonice ale curentului de sarcină a dispozitivelor cu o putere de 50 W. În Rusia, numărul de componente armonice ale curentului de sarcină este standardizat de standardele GOST 13109-97, OST 45.188-2001.

Triunghi

Un triunghi este o astfel de conexiune atunci când sfârșitul primei faze este conectat la începutul celei de-a doua faze, sfârșitul celei de-a doua faze este conectat la începutul celei de-a treia, iar sfârșitul celei de-a treia faze este conectat la începutul din primul.

Relația dintre curenții și tensiunile de linie și de fază

Pentru a conecta înfășurările cu un triunghi, cu o sarcină simetrică, relația dintre curenții și tensiunile liniare și de fază este adevărată:

Standarde comune de tensiune

Marcare

Conductoarele aparținând diferitelor faze sunt marcate cu culori diferite. Conductoarele neutre și de protecție sunt de asemenea marcate cu culori diferite. Aceasta este pentru a oferi o protecție adecvată împotriva șocurilor electrice și pentru a facilita întreținerea, instalarea și repararea instalațiilor electrice și a echipamentelor electrice. În diferite țări, marcarea conductorilor are propriile sale diferențe. Cu toate acestea, multe țări aderă la principiile generale de codificare a culorilor conductorilor, așa cum sunt stabilite în standardul Comisiei Electrotehnice Internaționale IEC 60445: 2010.

În prezent, în întreaga lume este cea mai răspândită sistem de curent alternativ trifazat.

Sistem de circuit electric trifazat se numește sistem format din trei circuite în care acționează variabile, EMF de aceeași frecvență, defazate unul față de celălalt cu 1/3 din perioadă (φ = 2π / 3). Fiecare circuit individual al unui astfel de sistem este numit pe scurt faza sa, iar sistemul de trei curenți alternativi defazați din astfel de circuite este numit simplu curent trifazat.

Aproape toate generatoarele instalate în centralele noastre electrice sunt generatoare de curent trifazat... În esență, fiecare astfel de generator este o conexiune într-o mașină electrică de trei alternatoare, proiectate în așa fel încât cele induse să fie deplasate unul față de celălalt cu o treime din perioadă, așa cum se arată în Fig. unu.

Orez. 1. Grafice ale dependenței EMF de timp, induse în înfășurările armăturii unui generator de curent trifazat

Cum este implementat un astfel de generator este ușor de înțeles din circuitul din Fig. 2.

Orez. 2. Trei perechi de fire independente conectate la trei armături ale unui generator de curent trifazat alimentează rețeaua de iluminat

Există trei armături independente situate pe statorul unei mașini electrice și decalate cu 1/3 din cerc (120 o). În centrul mașinii electrice se rotește un inductor comun tuturor armăturilor, prezentat în diagramă în formă.

În fiecare bobină de aceeași frecvență, dar momentele de trecere a acestor EMF prin zero (sau prin maxim) în fiecare dintre bobine vor fi deplasate cu 1/3 din perioadă una față de alta, deoarece inductorul trece pe lângă fiecare bobina 1/3 din perioada mai tarziu decat trecuta precedenta.

Fiecare înfășurare a unui generator trifazat este un generator de curent independent și o sursă de energie electrică. Prin conectarea firelor la capetele fiecăruia dintre ele, așa cum se arată în fig. 2, am obține trei circuite independente, fiecare dintre ele ar putea alimenta anumite receptoare electrice, de exemplu.

În acest caz, ar fi necesare șase fire pentru a transfera toată energia care este absorbită. Este posibil, totuși, să interconectați înfășurările unui generator de curent trifazat astfel încât să se descurce cu patru sau chiar trei fire, adică să economisească în mod semnificativ cablarea.

Prima dintre aceste moduri este numită conexiune stea(fig. 3).

Orez. 3. Sistem de cablare cu patru fire la conectarea unui generator trifazat cu o stea. Sarcinile (grupe de lămpi electrice I, II, III) sunt alimentate cu tensiuni de fază.

Vom numi bornele înfășurărilor 1, 2, 3 începuturile, iar bornele 1 ", 2", 3 "- sfârșitul fazelor corespunzătoare.

Conexiunea stelelor este că conectăm capetele tuturor înfășurărilor la un punct al generatorului, care se numește punctul zero sau neutru, și conectăm generatorul la receptoarele de electricitate cu patru fire: trei așa-numitele fire de linie provenind de la începutul înfășurărilor 1, 2, 3 și fir neutru sau neutru mergând de la punctul zero al generatorului. Acest sistem de cablare se numește cu patru fire.

Se numesc tensiunile dintre punctul zero și începutul fiecărei faze tensiuni de fază, iar tensiunile dintre începuturile înfășurărilor, adică punctele 1 și 2, 2 și 3, 3 și 1, se numesc liniare. Tensiunile de fază sunt de obicei notate cu U1, U2, U3 sau în forma generală U f, iar tensiunile de linie - U12, U23, U31 sau în forma generală U l.

Între amplitudini sau valori eficace la conectarea înfășurărilor generatorului cu o stea, există o relație U l =√3 U f ≈ 1,73U f

Astfel, de exemplu, dacă tensiunea de fază a generatorului este U f = 220 V, atunci când înfășurările generatorului sunt conectate cu o stea, tensiunea de linie U l este de 380 V.

În cazul unei sarcini uniforme a tuturor celor trei faze ale generatorului, adică la aproximativ aceiași curenți în fiecare dintre ele, curentul în firul neutru este zero... Prin urmare, în acest caz, puteți elimina firul zero și puteți merge la un sistem cu trei fire și mai economic. Toate sarcinile sunt conectate în acest caz între perechile corespunzătoare de fire de linie.

Cu o sarcină dezechilibrată, curentul din firul neutru nu este zero, dar, în general, este mai slab decât curentul din firele liniare. Prin urmare, firul neutru poate fi mai subțire decât cele liniare.

Când operează un curent alternativ trifazat, ei se străduiesc să facă sarcina diferitelor faze cât mai egală posibil. Prin urmare, de exemplu, la amenajarea rețelei de iluminat a unei case mari cu un sistem cu patru fire, un fir neutru și unul dintre cele liniare sunt introduse în fiecare apartament în așa fel încât, în medie, fiecare fază să aibă aproximativ aceeași sarcină.

O altă modalitate de conectare a înfășurărilor generatorului, care permite și cablarea cu trei fire, este conexiunea în triunghi, prezentată în fig. 4.

Orez. 4. Diagrama de conectare a înfășurărilor unui generator trifazat cu un triunghi

Aici, sfârșitul fiecărei înfășurări este conectat la începutul următoarei, astfel încât să formeze un triunghi închis, iar firele de linie sunt conectate la vârfurile acestui triunghi - punctele 1, 2 și 3. Când este conectat cu un triunghi, tensiunea de linie a generatorului este egală cu tensiunea de fază a acestuia: U l = U f.

În acest fel, comutarea înfășurărilor generatorului de la stea la triunghi duce la o scădere a tensiunii de linie de √3 ≈ de 1,73 ori... O conexiune delta este, de asemenea, permisă numai cu aceeași sau aproape aceeași sarcină de fază. În caz contrar, curentul în bucla închisă a înfășurărilor va fi prea puternic, ceea ce este periculos pentru generator.

Când se utilizează curent trifazat, receptoarele individuale (încărcăturile) alimentate cu perechi separate de fire pot fi, de asemenea, conectate fie printr-o stea, adică astfel încât un capăt al acestora să fie conectat la un punct comun, iar celelalte trei capete libere sunt conectat la firele de linie ale rețelei, sau cu un triunghi, adică astfel încât toate sarcinile să fie conectate în serie și să formeze un circuit comun, la punctele 1, 2, 3 din care sunt conectate firele de linie ale rețelei.

În fig. 5 prezintă conectarea sarcinilor cu o stea pentru un sistem de cablare cu trei fire, iar în fig. 6 - cu un sistem de cablare cu patru fire (în acest caz, punctul comun al tuturor sarcinilor este conectat la firul neutru).

Orez. 7. Conectarea în triunghi a sarcinilor cu sistem de cablare cu trei fire

Este practic important să țineți cont de următoarele. Când sarcinile sunt conectate cu un triunghi, fiecare sarcină este sub tensiune de linie, iar când este conectată cu o stea, sub tensiune, în√3 ori mai mic. Pentru cazul unui sistem cu patru fire, acest lucru este clar din Fig. 6. Același lucru este însă și în cazul unui sistem cu trei fire (fig. 5).

Între fiecare pereche de tensiuni de linie, două sarcini sunt conectate în serie aici, curenții în care sunt defazați cu 2π / 3. Tensiunea pe fiecare sarcină este egală cu tensiunea de linie corespunzătoare împărțită la√3 .

Astfel, la comutarea sarcinilor de la o stea la un triunghi, tensiunile la fiecare sarcină și, prin urmare, curentul din aceasta, cresc cu√3 ≈ de 1,73 ori. Dacă, de exemplu, tensiunea de linie a unei rețele cu trei fire a fost de 380 V, atunci când este conectată cu o stea (Fig. 5), tensiunea pe fiecare dintre sarcini va fi de 220 V și atunci când este pornită cu un triunghi ( Fig. 7) va fi egal cu 380 V.

La pregătirea articolului s-au folosit informații dintr-un manual de fizică editat de G. S. Landsberg.

Tensiunea trifazată este un sistem de alimentare electrică care utilizează linii trifazate, cu o schimbare de fază de 120 de grade. Acest lucru oferă condiții de concurență echitabile pentru multe aplicații și îmbunătățește eficiența.

Apariția conceptului de tensiune trifazată

Dolivo-Dobrovolsky în Rusia și Nikola Tesla în restul lumii sunt considerați părintele tensiunii trifazate. Evenimente legate de epoca apariției subiectului disputei au avut loc în anii 80 ai secolului al XIX-lea. Nikola Tesla a demonstrat primul motor bifazat în timp ce lucra pentru o companie unde a înființat instalații electrice în diverse scopuri. Interesul pentru fenomenul de electrizare a blanii unei pisici domestice l-a condus pe om de stiinta la mari descoperiri. Plimbându-se în parc cu un prieten, Nikola Tesla și-a dat seama că va fi capabil să pună în practică teoria lui Arago despre un câmp magnetic rotativ și ar avea nevoie de:

1. Două faze.
2. Decalaj între ele la un unghi de 90 de grade.

Pentru a arăta marea semnificație a descoperirii, observăm că transformatorul lui Yablochkov la momentul indicat nu a câștigat faimă în masă, iar experimentele lui Faraday privind inducția magnetică au fost uitate cu siguranță, notând doar formula legii. Lumea nu a vrut să știe despre:

• curent alternativ;
• fază;
• putere reactiva.

Generatoarele (alternatoarele) și dinamurile au îndreptat tensiunea folosind un comutator mecanic. În mod similar, întreaga industrie a energiei electrice, care era rară la acea vreme, vegeta. Edison tocmai începea să inventeze, nimeni nu știa încă despre asta. Apropo, în Federația Rusă, ei cred că dispozitivul a fost inventat de Lodygin.

Ideea lui Tesla părea revoluționară, a rămas necunoscut cum să obțină două faze cu o anumită schimbare de interfază. Tânărul om de știință nu a fost foarte interesat de întrebare. A citit despre reversibilitatea mașinilor electrice și a emanat încrederea că ar putea construi cu ușurință un generator prin poziționarea corectă a înfășurărilor. Nu au fost dificultăți în deplasare. La începutul anilor 80, aburul era folosit în mod activ, modelul demonstrativ trebuia să fie alimentat de un dinam.

Tesla nu a fost preocupat de necesitatea de a obține o anumită frecvență. Cercetările nu au fost efectuate, pur și simplu se cerea ca rotorul să se rotească. Ideea a fost realizată prin intermediul inelelor colectoare. La acel moment, motoarele colectoare de curent continuu erau furnizate cu contacte similare, concluzia lui Tesla nu este surprinzătoare. Este mai interesant de explicat alegerea numărului de faze.

Avantajul celor trei faze

experimentatorii afirmă cu voce tare avantajul a trei faze față de două, dar este necesară o explicație. Imi apar imediat ganduri despre eficienta, cuplu si asa mai departe. Dar Tesla a desenat sute de construcții într-un caiet, evident, ar putea aranja stâlpii pentru a atinge parametrii necesari. Concluzie - nu este vorba despre designul dispozitivelor.

Acum 380 V este transmis doar prin trei fire. Acest lucru nu ar fi putut fi realizat în versiunea originală a lui Nikola Tesla. În 1883, Edison a cheltuit multă energie încercând să folosească un fir cu trei fire. Evident, am auzit de manifestația organizată de Nikola Tesla și am înțeles pericolul situației. În lumea civilizată, principalul profit îi revine proprietarului brevetului, de ce ar scoate un inventator celebru un inginer capabil?

Logica lui Edison este simplă: utilizatorii vor vedea că cablurile cu trei fire sunt mai ieftine decât cablurile cu patru fire și vor refuza să folosească noile produse Nikola Tesla. Nu este greu de ghicit că planul ingenios al inventatorului bazei pentru becuri cu incandescență a eșuat. Și cu o bubuitură. Și vina a fost... Dolivo-Dobrovolsky. Sistemul lui Nikola Tesla necesita patru fire pentru a crea două faze. În același timp, Dolivo-Dobrovolsky și-a propus să transfere mai multă energie prin trei.

Este vorba de simetrie. Tensiuni liniare de 380 V în fiecare moment lasă o alternativă din care să alegeți. De exemplu, curentul din prima fază este capabil să se scurgă în a doua sau a treia. În funcţie de prezenţa unui potenţial adecvat. Rezultatul este echilibrul. Dacă combinați cele două faze ale sistemului Nikola Tesla, obțineți o vinegretă. Prin urmare, este permisă eliminarea neutrului în sistemul Dolivo-Dobrovolsky dacă sarcina este simetrică - așa cum se întâmplă adesea în practică.

Ca urmare, se obține mai multă tensiune între fire, ceea ce reduce curentul de trecere pentru fiecare la aceeași putere. În plus, uneori este posibil să folosiți doar trei linii, acest lucru se aplică majorității întreprinderilor. Beneficiile sunt evidente atunci când se creează substații locale: neutrul înfășurării secundare este împământat chiar acolo, nu este nevoie să trageți un fir suplimentar de la centrala hidroelectrică. Aceste motive au devenit avantajele dominante ale rețelelor de tensiune trifazate. Firele Tesla sunt ușor de adaptat în trei faze.

Motivul pierderii lui Edison

Se crede adesea că sistemul Tesla s-a dovedit a fi mai bun, așa că Edison a pierdut. Este greu de spus câți dolari a pierdut acesta din urmă, dar Nicola a fost schimbată cu 4,5 milioane de dolari conform standardelor moderne. Inflație! Autorii tind să creadă că Edison și-a luat al lui. Nikola Tesla a reușit să demonstreze avantajele curentului continuu. De exemplu, acesta din urmă este mai puțin predispus la corona pe fire, amplitudinea nu conține emisii ascuțite.

Astăzi s-a dovedit că este mai rentabil să transmită curent continuu pe distanțe lungi. Acest lucru exclude din considerare reactanțele rețelei - inductanța și capacitatea. Acest lucru reduce foarte mult puterea reactivă instabilă. Secolul XXI poate deveni a doua naștere a curentului continuu pentru transmiterea acestuia pe distanțe lungi. Dar râsul provoacă incapacitatea lui Edison de a transmite energie. Tesla avea dreptul să ajute, atunci dispozitivele DC de astăzi vor fi folosite în mod egal cu consumatorii AC. Acest lucru este mai bun pentru motoarele cu perii - creșterea eficienței și a cuplului.

Se dovedește că curentul continuu este benefic de transmis. Edison pur și simplu nu a reușit să găsească soluția potrivită, a încercat să ia problema cu impetuitate, fără să se arunce în spate. Edison era un practicant pur și nu știa cum să găsească soluții atât de inteligente precum transformatoarele. Dar toate generatoarele de la mijlocul secolului al XIX-lea aveau un comutator încorporat pentru rectificare. A rămas doar să se conecteze la linie, iar pe partea de recepție să se realizeze conversia. Si asta e! Nicola l-a pedepsit strălucit pe Edison, dovedind existența unei anumite puteri în lume care controlează cursul istoriei.

curentul alternativ a fost ales datorită mediului său de transmisie puternic. Este vorba despre transformator. Proiectat pentru prima dată în 1831 (sau mai devreme) de Michael Faraday, acest element de neînlocuit al tehnologiei moderne a dispărut fără atenția pe care o merită. Interesul pentru dispozitiv a fost returnat de Heinrich Rumkorf cincisprezece ani mai târziu, folosind un dinam pentru a genera o descărcare într-un eclator. Transformatorul step-up a îmbunătățit foarte mult efectul. Acest lucru a deschis direct calea oamenilor de știință pentru a efectua experimente, dar esența transformării nu a primit atenția pe care o merita.

În schimb, oamenii de știință au luptat din greu cu curentul continuu. Prin crearea de motoare, dispozitive de iluminat și generatoare pentru el. În mod surprinzător, știind despre reversibilitatea mașinilor electrice, ei nu și-au dat seama cum să creeze un motor unipolar, care este folosit astăzi în mixere și blendere de mână. De fapt, motoarele de uz casnic sunt monofazate. Și doar o mică parte funcționează pe curent continuu.

Să subliniem un avantaj implicit. DC are o limită de siguranță mai mare. Pare posibil să facem rețelele industriale inofensive pentru oameni. Să luăm în considerare afirmația mai detaliat, argumentele nu sunt evidente pentru un cititor neexperimentat.

De ce DC este mai sigur

Electricienii arși spun că un șoc cu un curent de 220 V nu este prea periculos, principalul lucru este să nu cădem sub o tensiune liniară trifazată. Este de aproximativ trei ori mai mare de rădăcină (în interval de 1,7). Tensiunea liniară este tensiunea dintre două faze. Datorită deplasării dintre ele cu 120 de grade, se obține acest efect curios. Ignoranții întreabă care este diferența la o schimbare de 90 de grade. Răspunsul a fost dat la început - cele trei faze formează un sistem simetric. Cu o tură de 90, ar fi nevoie de patru.

Ca urmare, fiecare tensiune de linie este furnizată de-a lungul unui pol, ceea ce simplifică foarte mult multiplicarea lor atunci când este necesar pentru a obține o putere mare. De exemplu, în motoarele de tracțiune ale vaporilor, unde este necesară modificarea forței extrem de ușor și este necesară utilizarea rotației arborelui. Se întâmplă ca trei sau chiar șase poli să nu fie de ajuns. Doar două motoare de colectare a aspiratorului sunt suficiente.

Deci, între faze există 308 V. Pare sigur dacă creșteți frecvența liniei de transmisie la 700 Hz. Tesla a constatat că de la valoarea indicată, efectul pielii se manifestă clar, curentul nu pătrunde adânc în corp. Prin urmare, nu provoacă daune semnificative oamenilor. Omul de știință a demonstrat că limbi de fulger pe corp la tensiuni mult mai mari și a spus că este bun pentru sănătate, curăță bine pielea.

Frecvența de 700 Hz (sau mai mare) nu a fost pusă în funcțiune - în același timp, pierderile transformatoarelor au crescut semnificativ. La momentul deciziei privind evaluările primei hidrocentrale AC, nu existau evoluții în fabricarea materialelor electrice. Vă sugerăm să citiți mai multe în subiect. Nu este nevoie să duplicați informații. Din cauza lipsei materialelor necesare, pierderile de inversare a magnetizarii au crescut puternic odata cu cresterea frecventei. Astăzi, acest lucru nu provoacă dificultăți la nivel de tehnologie.

Există o dificultate - ecranarea. În anii primelor încercări de a transfera energie, ei nu știau despre radiații. Radioul a făcut primii pași în anii 90 ai secolului al XIX-lea. De fapt, creșterea frecvenței este însoțită de o creștere bruscă a eliberării de energie în spațiu. Și firele trebuiau ecranate, este scump, necesită dielectrici puternici. Nu este un fapt că rețelele moderne ar fi capabile să rezolve problema.

Tesla a sugerat transmiterea energiei prin eter. De ce a construit turnul Wardencliff? Dar... industriașii s-au dovedit a fi interesați să vândă cupru pentru fabricarea de fire și pe această bază au refuzat să-l finanțeze pe om de știință. Dar principalul lucru este că vine momentul când tensiunea trifazată va trece în uitare sau va fi obținută de la convertoare, iar Tesla însuși va da un răspuns despre cum să facă acest lucru.

Mai exact, răspunsul va fi dat de numeroasele brevete și idei ale inventatorului. Nu degeaba înregistrările au fost imediat confiscate după moartea omului de știință și au fost atent clasificate. Vă recomandăm să începeți studiul. Este timpul să visezi că mașinile vor funcționa cu ulei vegetal fără a polua mediul înconjurător cu fum și fumuri dezgustătoare. Vă rugăm să rețineți că toate secretele zac la suprafață și îi așteaptă pe cei care vor să le dezvăluie. Poate unul dintre cititori va reuși să o facă mai întâi?

În echipamentele electrice ale blocurilor de locuințe, precum și în sectorul privat, se folosesc rețele trifazate și monofazate. Initial, reteaua electrica provine din centrala electrica cu trei faze, iar cel mai adesea reteaua electrica trifazata este conectata la cladiri de locuit. În plus, are ramuri în faze separate. Această metodă este utilizată pentru a crea cea mai eficientă transmisie a curentului electric de la centrala electrică la destinație, precum și pentru a reduce pierderile de transport.

Pentru a determina numărul de faze din apartamentul dvs., trebuie doar să deschideți tabloul de distribuție situat pe scară, sau chiar în apartament, și să vedeți câte fire intră în apartament. Dacă rețeaua este monofazată, atunci vor fi 2 fire. Este posibil și un al treilea fir - împământare.

Rețelele trifazate din apartamente sunt rar utilizate, în cazul conectării sobelor electrice vechi cu trei faze, sau a sarcinilor puternice sub formă de ferăstrău circular sau dispozitive de încălzire. Numărul de faze poate fi determinat și de mărimea tensiunii de intrare. Intr-o retea monofazata, tensiunea este de 220 volti, intr-o retea trifazata intre faza si zero este tot de 220 volti, intre 2 faze - 380 volti.

Diferențele

Dacă nu țineți cont de diferența dintre numărul de fire ale rețelelor și schema de conectare, atunci puteți determina alte caracteristici care au rețele trifazate și monofazate.

• În cazul unei rețele de alimentare trifazate, dezechilibrul de fază este posibil din cauza separării inegale a fazelor a sarcinii. Într-o fază, se poate conecta un încălzitor puternic sau un aragaz, iar pe cealaltă un televizor și o mașină de spălat. Apoi apare acest efect negativ, însoțit de o asimetrie a tensiunilor și curenților în faze, ceea ce duce la defecțiuni ale dispozitivelor de uz casnic. Pentru a preveni astfel de factori, este necesar să se distribuie în prealabil sarcina în faze înainte de așezarea firelor rețelei electrice.
• O rețea trifazată necesită mai multe cabluri, conductori și întrerupătoare, ceea ce înseamnă că nu vei economisi prea mulți bani.
• Capacitatea de alimentare a unei rețele de uz casnic monofazat este semnificativ mai mică decât a unei rețele trifazate. Dacă intenționați să utilizați mai mulți consumatori puternici și dispozitive de uz casnic, unelte electrice, atunci este de preferat să furnizați o rețea electrică trifazată casei sau apartamentului.
• Principalul avantaj al unei rețele trifazate este căderea de tensiune scăzută față de o rețea monofazată, cu condiția ca puterea să fie aceeași. Acest lucru poate fi explicat prin faptul că într-o rețea cu 3 faze curentul în conductorul de fază este de trei ori mai mic decât într-o rețea cu 1 fază și nu există nici un curent pe fir.

Avantajele unei rețele monofazate

Principalul avantaj este rentabilitatea utilizării acestuia. În astfel de rețele se folosesc cabluri cu trei fire, în comparație cu faptul că în rețelele trifazate se folosesc cabluri cu cinci fire. Pentru a proteja echipamentele din rețelele monofazate, trebuie să aveți cele de protecție unipolare, în timp ce în rețelele trifazate nu puteți face fără întrerupătoare tripolare.

În acest sens, și dimensiunile dispozitivelor de protecție vor diferi semnificativ. Chiar și pe o singură mașină electrică există deja o economie de două module. Și în ceea ce privește dimensiunile, aceasta este de aproximativ 36 mm, ceea ce va afecta semnificativ amplasarea mașinilor în interior. Și în timpul instalării, economia de spațiu va fi mai mare de 100 mm.

Rețele trifazate și monofazate pentru o casă privată

Consumul de energie electrică de către populație este în continuă creștere. La mijlocul secolului trecut, în casele particulare existau relativ puține aparate electrocasnice. Astăzi, în acest sens, imaginea este complet diferită. Consumatorii casnici de energie din casele particulare se înmulțesc cu un pas rapid. Prin urmare, în propriile proprietăți private, nu se mai pune problema ce rețele de alimentare cu energie să aleagă pentru conectare. Cel mai adesea, în clădirile private, se realizează rețele electrice cu trei faze, iar o rețea monofazată este abandonată.

Dar merită o asemenea superioritate o rețea trifazată în instalare? Mulți cred că prin conectarea a trei faze, va fi posibilă utilizarea unui număr mare de dispozitive. Dar acest lucru nu funcționează întotdeauna. Cea mai mare putere admisibilă este determinată în condițiile tehnice de conectare. De obicei, acest parametru este de 15 kW pentru toate gospodăriile private. În cazul unei rețele monofazate, acest parametru este aproximativ același. Prin urmare, este clar că nu există niciun beneficiu deosebit în ceea ce privește puterea.

Dar, trebuie amintit că, dacă rețelele trifazate și monofazate au putere egală, atunci poate fi utilizată pentru o rețea trifazată, deoarece puterea și curentul sunt distribuite pe toate fazele, prin urmare, încarcă mai puțin conductorii de fază individuală. . Curentul nominal al întreruptorului pentru o rețea trifazată va fi, de asemenea, mai mic.

De mare importanță este dimensiunea, care pentru o rețea trifazată va avea o dimensiune vizibil mai mare. Depinde de dimensiunea trifazatului, care are dimensiuni mai mari decât monofazatul, iar intrarea automată va ocupa, de asemenea, mai mult spațiu. Prin urmare, o centrală pentru o rețea trifazată va consta din mai multe niveluri, ceea ce este un dezavantaj al acestei rețele.

Dar sursa de alimentare trifazată are și avantajele sale, exprimate în faptul că puteți conecta receptoare de curent trifazate. Pot fi alte dispozitive puternice, ceea ce este avantajul unei rețele trifazate. Tensiunea de funcționare a unei rețele trifazate este de 380 V, ceea ce este mai mare decât în ​​cazul unei rețele monofazate, ceea ce înseamnă că va trebui să se acorde mai multă atenție problemelor de siguranță electrică. Acesta este și cazul siguranței la incendiu.

Dezavantajele unei rețele trifazate pentru o casă privată

Ca rezultat, există mai multe dezavantaje ale utilizării unei rețele trifazate pentru o casă privată:

• Este necesar să obțineți specificații tehnice și permisiunea de a conecta rețeaua de la sursa de alimentare.
• Există un risc crescut de șoc electric și pericol de incendiu din cauza supratensiunii.
• Dimensiuni generale semnificative ale tabloului de alimentare cu energie electrică. Pentru proprietarii de case de țară, un astfel de dezavantaj nu este de mare importanță, deoarece au suficient spațiu.
• Este necesară instalarea sub formă de module pe cutia de intrare. Într-o rețea trifazată, acest lucru este valabil mai ales.

Beneficiile sursei de alimentare trifazate pentru case particulare

• Este posibil să se distribuie uniform sarcina între faze, pentru a evita dezechilibrul de fază.
• La rețea pot fi conectați consumatori puternici de energie trifazat. Acesta este beneficiul cel mai tangibil.
• Scăderea valorilor nominale ale dispozitivelor de protecție la intrare, precum și scăderea intrării.
• În multe cazuri, este posibil să obțineți permisiunea companiei de vânzări pentru a crește nivelul maxim admis de consum de energie electrică.

Ca urmare, putem concluziona că se recomandă efectuarea practic a introducerii unei rețele de alimentare trifazate pentru clădiri private și case cu o suprafață de locuit mai mare de 100 m 2. Sursa de alimentare trifazată este potrivită în special pentru acei proprietari care urmează să instaleze un ferăstrău circular, un cazan de încălzire, diverse acționări ale mecanismelor cu motoare electrice trifazate.

Restul proprietarilor de case private nu trebuie să treacă la sursa de alimentare trifazată, deoarece aceasta poate crea doar probleme suplimentare.

Tensiune de fază și tensiune de linie, conexiune stea și triunghi. Puteți auzi adesea aceste cuvinte în conversațiile electricienilor profesioniști. Dar nici măcar fiecare electrician nu le cunoaște semnificația exactă. Deci, ce înseamnă acești termeni? Să încercăm să ne dăm seama.

În zorii dezvoltării ingineriei electrice, energia generatoarelor electrice și a bateriilor era transmisă consumatorilor prin rețele de curent continuu. În Statele Unite, principalul apologe al acestei idei a fost celebrul inventator Thomas Edison și cele mai mari companii energetice de la acea vreme, supunând autorității „gigantului ingineriei”, au implementat-o ​​fără îndoială.

Totuși, când s-a pus problema creării unei rețele electrice extinse de consumatori alimentați de un generator situat la mare distanță, ceea ce a necesitat realizarea primei linii electrice, proiectul câștigat de necunoscutul emigrant sârb de atunci Nikola Tesla.

El a schimbat radical însăși ideea unui sistem de alimentare cu energie, folosind un generator și linii electrice de curent alternativ în loc de unul constant. care a făcut posibilă reducerea semnificativă a pierderilor de energie, consumul de materiale și îmbunătățirea eficienței energetice.

În acest sistem, a fost folosit un alternator trifazat creat de Tesla, iar transmiterea energiei a fost realizată folosind transformatoare de tensiune inventate de omul de știință rus P.N. Yablochkov.

Un alt inginer rus M.O.Dolivo-Dobrovolskiy, un an mai târziu, nu numai că a creat un sistem similar de alimentare cu energie în Rusia, dar l-a și îmbunătățit semnificativ.

Tesla a folosit șase fire pentru a genera și transmite energie, Dobrovolsky a sugerat reducerea acestui număr la patru prin modificarea conexiunii generatorului.

Experimentând cu crearea unui generator, el a inventat simultan un motor electric asincron cu un rotor cu colivie, care este încă cel mai utilizat în industrie.

Conceptul de fază există numai în circuitele de curent alternativ sinusoidal. Matematic, un astfel de curent poate fi reprezentat și descris prin ecuațiile unui vector rotativ, fixat la un capăt la origine. Modificarea valorii tensiunii circuitului în timp va fi proiecția acestui vector pe axa de coordonate.

Valoarea acestei valori depinde de unghiul la care se află vectorul față de axa de coordonate. Strict vorbind, unghiul vectorului este faza.

Valoarea tensiunii este măsurată în raport cu potențialul de pământ, care este întotdeauna zero. Prin urmare, firul în care există o tensiune de curent alternativ se numește fază, iar celălalt, împământat, se numește zero.

Unghiul de fază al unui singur vector nu reprezintă o valoare practică mare - în rețelele electrice, face o revoluție completă de 360 ​​° în 1/50 sec. Mult mai util este unghiul relativ dintre doi vectori.

În circuitele cu așa-numitele elemente reactive: bobine, condensatoare, se formează între vectorii valorilor tensiunii și curentului. Acest unghi se numește schimbare de fază.

Dacă valorile sarcinilor reactive nu se modifică în timp, atunci defazarea dintre curent și tensiune va fi constantă. Și deja cu ajutorul său, puteți analiza și calcula circuite electrice.

În secolul al XIX-lea, când încă nu exista o teorie științifică a electricității și toată dezvoltarea noilor echipamente a fost realizată empiric, experimentatorii au observat că o bobină de sârmă care se rotește într-un câmp magnetic constant creează o tensiune electrică la capete.

Apoi s-a dovedit că se schimbă după o lege sinusoidală. Dacă înfășurați o bobină cu multe spire, tensiunea va crește proporțional. Așa au apărut primele generatoare electrice care ar putea furniza consumatorilor energie electrică.

Tesla în generator, fiind dezvoltat pentru cea mai mare de atunci din Statele Unite, centrala hidroelectrică Niagara, pentru o utilizare mai eficientă a câmpului magnetic, a plasat în ea nu o bobină, ci trei.

Într-o rotație a rotorului, câmpul magnetic al statorului a fost traversat de trei bobine simultan, datorită cărora puterea generatorului a crescut cu rădăcina de trei ori și a fost posibil să alimenteze simultan trei consumatori diferiți din acesta.

În timp ce experimentau cu astfel de generatoare, primii ingineri electrici au observat că tensiunile din înfășurări nu s-au schimbat simultan. Când, de exemplu, într-una dintre ele atinge un maxim pozitiv, în celelalte două va fi egală cu jumătate din minimul negativ, deci periodic pentru fiecare înfăşurare, iar pentru descrierea matematică a unui astfel de sistem, un sistem de Trei vectori rotativi cu un unghi relativ între ei de 120 ° erau deja necesari ...

Mai târziu s-a dovedit că, dacă sarcinile din circuitele de înfășurare erau foarte diferite unele de altele, acest lucru a înrăutățit semnificativ funcționarea generatorului în sine. S-a dovedit că în rețelele mari ramificate este mai profitabil să nu trageți trei linii electrice diferite către consumatori, ci să le aduceți o linie electrică trifazată și, la sfârșitul acesteia, să asigurați o distribuție uniformă a sarcinilor pe fiecare fază.

Această schemă a propus-o Dolivo-Dobrovolsky, atunci când câte un terminal din fiecare dintre cele trei înfășurări ale generatorului este conectat împreună și împământat, în urma căreia potențialul lor devine același și egal cu zero, iar tensiunile electrice sunt îndepărtate de la alte trei înfăşurări.

Această schemă se numește „conexiune stea”. Este încă schema principală de organizare a rețelelor electrice trifazate.

Să ne dăm seama ce este tensiunea de fază

Pentru a crea astfel de rețele, este necesar să se conducă o linie de transport de energie de la generator la consumatori, constând din fire în trei faze și un fir zero. Desigur, în rețelele reale, pentru a reduce pierderile în fire, transformatoare de creștere și coborâre sunt, de asemenea, conectate la ambele capete ale liniilor, dar acest lucru nu schimbă imaginea reală a funcționării rețelei.

Este necesar un fir zero pentru a fixa potențialul ieșirii comune a generatorului către consumator, deoarece în raport cu acesta se creează tensiune în fiecare fir de fază.

Astfel, tensiunea de fază este generată și măsurată în raport cu punctul comun de conectare al înfășurărilor - firul neutru. Într-o rețea trifazată care este bine echilibrată în ceea ce privește sarcinile, un curent minim trece prin firul neutru.

La ieșirea unei linii de transmisie a energiei trifazate, există trei fire de fază: L1, L2, L3 și unul zero - N. Conform standardelor europene existente, acestea trebuie să fie codificate cu culori:

• L1 - maro;
• L2 - negru;
• L3 - gri;
• N - albastru;
• Galben-verde pentru pământ de protecție.

Astfel de linii sunt furnizate consumatorilor serioși mari: întreprinderi, zone urbane etc. Dar utilizatorii finali cu putere redusă, de regulă, nu au nevoie de trei surse de tensiune, așa că sunt conectați la rețele monofazate, unde există o singură fază. și un fir neutru.

Distribuția uniformă a sarcinilor în fiecare dintre cele trei linii monofazate asigură echilibrul de fază în sistemul de alimentare trifazat.

Astfel, pentru organizarea rețelelor monofazate se utilizează tensiunea unuia dintre firele de fază relativ la zero. Această tensiune se numește tensiune de fază.

Conform standardului adoptat în majoritatea țărilor pentru utilizatorii finali, acesta ar trebui să fie de 220 V. Aproape toate echipamentele electrice de uz casnic sunt calculate și produse pentru aceasta. În Statele Unite și în unele țări din America Latină, se adoptă o tensiune standard de 127 V pentru rețelele monofazate, iar în unele locuri 110 V.

Ce este tensiunea de linie

Avantajele unei rețele monofazate sunt că unul dintre fire are un potențial apropiat de cel al pământului.

Acest lucru, în primul rând, ajută la asigurarea siguranței electrice a echipamentului atunci când riscul de șoc electric este un singur conductor de fază.

În al doilea rând, o astfel de schemă este convenabilă pentru cablarea rețelelor, calcularea și înțelegerea muncii lor și efectuarea măsurătorilor. Deci, pentru a găsi firul de fază, nu sunt necesare dispozitive speciale de măsurare, este suficient să aveți o șurubelniță indicator.

Dar încă o tensiune poate fi obținută din rețelele trifazate dacă sarcina este conectată între două fire de fază. Va fi mai mare ca valoare decât tensiunea de fază, deoarece va reprezenta o proiecție pe axa de coordonate nu a unui vector, ci a două, situate la un unghi de 120 ° unul față de celălalt.

Acest „anex” va da o creștere de aproximativ 73%, sau √3-1. Conform standardului existent, tensiunea de linie într-o rețea trifazată ar trebui să fie egală cu 380 V.

Care este principala diferență dintre aceste tensiuni

Dacă o sarcină corespunzătoare este conectată la o astfel de rețea, de exemplu, un motor electric trifazat, acesta va oferi o putere mecanică semnificativ mai mare decât una monofazată de aceeași dimensiune și greutate. Dar există două moduri de a conecta o sarcină trifazată. Una, așa cum am menționat deja, este o „stea”.

Dacă bornele inițiale ale tuturor celor trei înfășurări ale generatorului sau transformatorului liniar nu sunt conectate împreună, dar fiecare dintre ele este conectată la terminalul final al următoarei, creând un lanț serial din înfășurări, o astfel de conexiune se numește „triunghi”. .

Particularitatea sa este absența unui fir neutru, iar pentru a vă conecta la astfel de rețele, aveți nevoie de echipamente trifazate adecvate, ale căror sarcini sunt, de asemenea, conectate printr-un „triunghi”.

Cu o astfel de conexiune, în sarcină acționează doar tensiuni de linie de 380 V. Un exemplu: un motor electric conectat la o rețea trifazată conform circuitului „stea”, cu un curent în înfășurări de 3,3 A, va dezvolta un putere de 2190 W.

Același motor, pornit de un „triunghi”, va fi de trei ori mai puternic la rădăcină - 5570 W prin creșterea curentului la 10 A.

Se dovedește că, având o rețea trifazată și același motor electric, putem obține un câștig de putere semnificativ mai mare decât atunci când folosim monofazat și, pur și simplu, schimbând schema de conectare, vom tripla puterea de ieșire a motorului. Adevărat, înfășurările sale trebuie să fie, de asemenea, evaluate pentru curent crescut.

Astfel, principala diferență dintre cele două tipuri de tensiuni în rețelele de curent alternativ, după cum am aflat, este valoarea tensiunii de linie, care este de 3 ori mai mare decât tensiunea de fază. Valoarea absolută a diferenței de potențial dintre firul de fază și Pământ este luată ca valoare a tensiunii de fază. Tensiunea liniară este valoarea relativă a diferenței de potențial dintre cele două fire de fază.

Ei bine, la finalul articolului, sunt două videoclipuri despre legătura cu o stea și un triunghi, pentru cei care vor să înțeleagă mai în detaliu.