Arus ulang alik tiga fasa

Pada masa kini, ia adalah sistem arus ulang-alik tiga fasa yang paling biasa di seluruh dunia.

Litar elektrik tiga fasa dipanggil sistem yang terdiri daripada tiga litar di mana arus ulang-alik beroperasi, EMF dengan frekuensi yang sama, keluar dari fasa antara satu sama lain sebanyak 1/3 daripada tempoh (φ=2π/ 3). Setiap litar individu bagi sistem sedemikian secara ringkas dipanggil fasanya, dan sistem arus ulang-alik tiga fasa dalam litar sedemikian dipanggil arus tiga fasa.

Hampir semua penjana yang dipasang di loji kuasa kami adalah penjana arus tiga fasa... Pada asasnya, setiap penjana tersebut adalah sambungan dalam satu mesin elektrik tiga alternator, direka sedemikian rupa sehingga teraruh di dalamnya. EMF beralih relatif antara satu sama lain sebanyak satu pertiga daripada tempoh seperti yang ditunjukkan dalam rajah. 1.

nasi. 1. Graf kebergantungan masa EMF yang diaruhkan dalam belitan angker penjana arus tiga fasa

Bagaimana penjana sedemikian dilaksanakan mudah difahami dari litar dalam rajah. 2.

nasi. 2. Tiga pasang wayar bebas yang disambungkan kepada tiga angker penjana arus tiga fasa menyuap rangkaian pencahayaan

Terdapat tiga angker bebas yang terletak pada pemegun mesin elektrik dan diimbangi oleh 1/3 bulatan (120O). Induktor yang biasa kepada semua angker berputar di tengah mesin elektrik yang ditunjukkan dalam rajah dalam bentuk magnet kekal.

Dalam setiap gegelung EMF berselang-seli diinduksi frekuensi yang sama, tetapi masa apabila emf ini melepasi sifar (atau melalui maksimum) dalam setiap gegelung akan dianjakkan sebanyak 1/3 tempoh berbanding satu sama lain kerana induktor melalui setiap gegelung 1/3 tempoh kemudian daripada yang sebelumnya.

Setiap belitan penjana tiga fasa ialah penjana arus bebas dan sumber tenaga elektrik. Dengan menyambung wayar ke hujung setiap satu seperti yang ditunjukkan dalam rajah. 2, kita akan mendapat tiga litar bebas, yang setiap satunya boleh memberi kuasa kepada penerima elektrik tertentu, sebagai contoh lampu elektrik.

Dalam kes ini, untuk memindahkan semua tenaga yang diserap penerima elektrik, enam wayar akan diperlukan. Walau bagaimanapun, adalah mungkin untuk menyambungkan belitan penjana arus tiga fasa sedemikian rupa sehingga mereka mengendalikan empat atau tiga wayar, iaitu, menjimatkan pendawaian dengan ketara.

Cara pertama daripada cara ini dipanggil sambungan bintang (Rajah 3).

nasi. 3. Sistem pendawaian empat wayar apabila menyambungkan penjana tiga fasa dengan bintang. Beban (kumpulan lampu elektrik I, II, III) dibekalkan dengan voltan fasa.

Kami akan memanggil terminal gegelung 1, 2, 3 sebagai permulaan, dan terminal 1', 2', 3' sebagai hujung fasa masing-masing.

Sambungan bintang ialah kami menyambungkan hujung semua belitan ke satu titik penjana, yang dipanggil titik sifar atau neutral, dan kami menyambungkan penjana kepada penerima elektrik dengan empat wayar: tiga yang dipanggil linear wayar yang datang dari permulaan belitan 1, 2, 3 dan wayar neutral atau neutral dari titik sifar penjana. Sistem pendawaian ini dipanggil empat wayar.

Voltan antara titik sifar dan asal setiap fasa dipanggil voltan fasa, dan voltan antara asal belitan, iaitu titik 1 dan 2, 2 dan 3, 3 dan 1, dipanggil garisan... Fasa voltan biasanya bermaksud U1, U2, U3, atau dalam bentuk umum Uf dan voltan talian — U12, U23, U31, atau dalam bentuk umum Ul.

Antara amplitud atau nilai min fasa dan voltan talian apabila menyambungkan belitan penjana dengan bintang, terdapat nisbah Ul = √3Uf ≈ 1.73Ue

Jadi, sebagai contoh, jika voltan fasa penjana ialah Uf = 220 V, maka apabila menyambungkan belitan penjana dalam bintang, voltan talian Ul — 380 V.

Dalam kes pemuatan seragam tiga fasa penjana, iaitu, dengan arus yang lebih kurang sama dalam setiap satu, arus dalam wayar neutral adalah sifar... Oleh itu, dalam kes ini, anda boleh mengeluarkan wayar neutral dan beralih kepada sistem tiga wayar yang lebih menjimatkan. Dalam kes ini, semua beban disambungkan antara pasangan konduktor talian yang sepadan.

Dalam beban tidak seimbang, arus dalam konduktor neutral bukanlah sifar, tetapi secara amnya ia adalah kurang daripada arus dalam konduktor talian. Oleh itu, wayar neutral boleh menjadi lebih nipis daripada wayar talian.

Apabila mengendalikan arus ulang alik tiga fasa, mereka berusaha untuk membuat beban pada fasa yang berbeza sama rata yang mungkin.Itulah sebabnya, sebagai contoh, apabila mengatur rangkaian pencahayaan rumah besar dengan sistem empat wayar, wayar neutral dan salah satu daripada yang linear diperkenalkan ke dalam setiap apartmen sedemikian rupa sehingga secara purata setiap fasa mempunyai lebih kurang sama. memuatkan.

Satu lagi cara untuk menyambungkan belitan penjana, yang juga membenarkan pendawaian tiga wayar, ialah sambungan delta yang ditunjukkan dalam rajah. 4.

nasi. 4. Gambarajah sambungan belitan penjana tiga fasa dengan segi tiga

Di sini, hujung setiap gegelung disambungkan ke permulaan yang seterusnya, jadi ia membentuk segitiga tertutup, dan wayar garis disambungkan ke bucu segitiga ini - titik 1, 2 dan 3. Apabila disambungkan dengan segitiga, voltan talian penjana adalah sama dengan voltan fasanya: Ul = Ue.

Oleh itu, menukar belitan penjana dari bintang ke delta membawa kepada penurunan voltan rangkaian dalam √3 ≈ 1.73 kali... Sambungan Delta juga dibenarkan hanya dengan beban fasa yang sama atau hampir sama. Jika tidak, arus dalam gelung tertutup belitan akan menjadi terlalu kuat, yang berbahaya bagi penjana.

Apabila menggunakan arus tiga fasa, penerima (beban) berasingan yang disuap oleh pasangan wayar yang berasingan juga boleh disambungkan sama ada dalam bintang, iaitu, supaya satu hujungnya disambungkan ke titik sepunya, dan tiga hujung bebas yang lain adalah. disambungkan ke wayar talian rangkaian atau dengan segitiga, iaitu, supaya semua beban disambungkan secara bersiri dan membentuk litar biasa, ke titik 1, 2, 3 yang mana wayar linear rangkaian disambungkan.

Dalam rajah. 5 menunjukkan sambungan bintang beban dengan sistem pendawaian tiga wayar, dan dalam rajah.6 — dengan sistem pendawaian empat wayar (dalam kes ini, titik sepunya semua beban disambungkan ke wayar neutral).

Dalam rajah. 7 menunjukkan gambarajah sambungan beban delta untuk sistem pendawaian tiga wayar.

nasi. 5. Sambungan bintang beban dengan sistem pendawaian tiga wayar

nasi. 6. Sambungan bintang beban dengan sistem pendawaian empat wayar

nasi. 7. Sambungan delta beban dengan sistem pendawaian tiga wayar

Dalam amalan, adalah penting untuk mempertimbangkan perkara berikut. Apabila beban disambungkan delta, setiap beban berada di bawah voltan talian, dan apabila bintang disambungkan, di bawah voltan √3 kali lebih sedikit. Bagi kes sistem empat wayar, ini jelas daripada rajah. 6. Tetapi perkara yang sama berlaku dengan sistem tiga wayar (Rajah 5).

Di antara setiap pasangan voltan talian di sini, dua beban disambungkan secara bersiri, arus di mana dialihkan fasa sebanyak 2π/ 3. Voltan dalam setiap beban adalah sama dengan voltan rangkaian sepadan dibahagikan dengan √3.

Oleh itu, apabila menukar beban dari bintang ke delta, voltan pada setiap beban, dan oleh itu arus di dalamnya, meningkat sebanyak √3 ≈ 1.73 kali. Jika, sebagai contoh, voltan talian rangkaian tiga wayar ialah 380 V, maka apabila ia disambungkan dalam bintang (rajah 5) voltan setiap beban akan sama dengan 220 V, dan apabila disambungkan dengan segi tiga (rajah 7) ia akan sama dengan 380 V.

Maklumat daripada buku teks fizik yang disunting oleh G.S. Landsberg telah digunakan dalam penyediaan artikel tersebut.