Τιμές τάσης, ρεύματος και ισχύος για συνδέσεις αστέρα και τριγώνου

Η ανακάλυψη των νόμων του μεγάλου Faraday: όταν ένα σύρμα διασχίζει τις γραμμές δύναμης ενός μαγνητικού πεδίου, μια ηλεκτροκινητική δύναμη προκαλείται στο καλώδιο, προκαλώντας ένα ρεύμα στο κύκλωμα στο οποίο εισέρχεται αυτό το καλώδιο, το οποίο χρησίμευσε ως βάση για τη δημιουργία ηλεκτρικών γεννητριών με περιστρεφόμενο ρότορα - μαγνήτη. Σε αυτήν την περίπτωση, το EMF προκαλείται στις περιελίξεις του στάτη (βλ. Μια πρακτική εφαρμογή του νόμου του Faraday για την ηλεκτρομαγνητική επαγωγή).

Οι τάσεις που προκύπτουν μπορεί να είναι πολύ διαφορετικές: όλα εξαρτώνται από το σχεδιασμό της γεννήτριας, τον αριθμό των περιελίξεων στον στάτορα και τον τρόπο σύνδεσης τους. Στην πρακτική ηλεκτρική μηχανική, ωστόσο, το πιο διαδεδομένο είναι το τριφασικό σύστημα ημιτονοειδούς ρεύματος που προτείνει ο εξαιρετικός Ρώσος μηχανικός M.O. Dolivo-Dobrovolsky το 1888 (57 χρόνια μετά την ανακάλυψη του Faraday).

Από όλα τα πολυφασικά συστήματα, τα τριφασικά παρέχουν την πιο οικονομική μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις και σας επιτρέπουν να δημιουργείτε αξιόπιστες και εύχρηστες γεννήτριες, κινητήρες και μετασχηματιστές.Αλλά τρεις περιελίξεις μπορούν να συνδεθούν με δύο τρόπους: «τρίγωνο» (Εικ. 1) και «αστέρι» (Εικ. 2).

Ρύζι. 1

Ρύζι. 2

Φάση είναι η τάση Uph που δημιουργείται από μια περιέλιξη, γραμμική Ul είναι η τάση μεταξύ δύο γραμμικών αγωγών. Με άλλα λόγια, τάση φάσης Είτε η τάση μεταξύ καθενός από τα καλώδια γραμμής και του ουδέτερου καλωδίου.

Όταν μια συμμετρική γεννήτρια είναι συνδεδεμένη σε αστέρι, η τάση γραμμής είναι 1,73 φορές υψηλότερη από την τάση φάσης, δηλ. ΗΒ = 1,73 • Ανυψ. Αυτό προκύπτει από το γεγονός ότι το Ul είναι η βάση ενός ισοσκελούς τριγώνου με οξείες γωνίες 30 °: Ul = UAB = Uf2 cos 30 ° = 1,73 • Uph.

Όταν συνδέεται και φορτώνεται σε αστέρι, το αντίστοιχο ρεύμα γραμμής είναι ίσο με το ρεύμα φάσης του φορτίου. Εάν το τριφασικό φορτίο είναι συμμετρικό, το ρεύμα στο ουδέτερο καλώδιο θα είναι 0. Σε αυτήν την περίπτωση, η ανάγκη για το ουδέτερο καλώδιο εξαφανίζεται εντελώς και το τριφασικό κύκλωμα γίνεται τρικαλώδιο. Αυτή η σύνδεση ονομάζεται «αστέρι-αστέρι χωρίς ουδέτερο αγωγό». Με συμμετρικό φορτίο φάσης, τα ρεύματα γραμμής είναι 1,73 υψηλότερα από τα ρεύματα φάσης, Il = 1,73 • 3Αν.

Κατά τη σύνδεση μιας τριφασικής γεννήτριας σε ένα αστέρι, χρησιμοποιούνται δύο τάσεις, οι οποίες πλεονεκτικά διακρίνουν αυτή τη σύνδεση από μια σύνδεση τριγώνου. Αλλά όταν το φορτίο είναι συνδεδεμένο στο δέλτα, όλες οι φάσεις βρίσκονται κάτω από την ίδια αριθμητική τιμή της τάσης γραμμής, ανεξάρτητα από την αντίσταση φάσης, η οποία είναι σημαντική για τα φορτία φωτισμού—λαμπτήρες πυρακτώσεως.

Ένα τριφασικό σύστημα με ουδέτερο καλώδιο χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία δεκτών με δύο τάσεις που διαφέρουν κατά συντελεστή 1,73, για παράδειγμα, σκέλη συνδεδεμένα στην τάση φάσης και κινητήρες που συνδέονται με τάση γραμμής.

Η ονομαστική τάση καθορίζεται από την κατασκευή των γεννητριών και τη μέθοδο σύνδεσης των περιελίξεών της.

Το σχήμα 3 δείχνει τις σχέσεις που καθορίζουν την τιμή ισχύος για το κύκλωμα εναλλασσόμενου ρεύματος στις συνδέσεις αστέρα και τριγώνου.

Ρύζι. 3.

Στην εμφάνιση οι τύποι είναι οι ίδιοι, δεν φαίνεται να υπάρχει κέρδος ή απώλεια ισχύος για αυτούς τους δύο τύπους κυκλωμάτων. Αλλά μην βιαστείτε να βγάλετε συμπεράσματα.

Όταν επανασυνδεθεί από το δέλτα στο αστέρι, υπάρχει 1,73 φορές χαμηλότερη τάση για κάθε περιέλιξη φάσης, αν και η τάση του δικτύου παραμένει η ίδια.Η μείωση της τάσης προκαλεί μείωση του ρεύματος στις περιελίξεις κατά 1,73 φορές. Και όμως — όταν συνδέονται σε δέλτα, το ρεύμα γραμμής ήταν 1,73 φορές υψηλότερο από το ρεύμα φάσης και τώρα αυτά τα ρεύματα είναι ίσα. Ως αποτέλεσμα, το ρεύμα γραμμής όταν επανασυνδεθεί σε ένα αστέρι μειώνεται κατά 1,73 x 1,73 = 3 φορές.

Η νέα ισχύς όντως υπολογίζεται με τον ίδιο τύπο, αλλά υποκαθιστά διαφορετικές τιμές!

Κατά την επανασύνδεση ενός ηλεκτροκινητήρα από ένα τρίγωνο σε ένα αστέρι και την τροφοδοσία του από το ίδιο δίκτυο, η ισχύς που αναπτύσσεται από αυτόν τον κινητήρα μειώνεται κατά 3 φορές. Κατά την εναλλαγή από περιελίξεις αστέρα σε τρίγωνο γεννητριών ή δευτερεύουσες περιελίξεις μετασχηματιστών, η τάση δικτύου μειώνεται κατά 1,73 φορές, για παράδειγμα, από 380 σε 220 V.

Η ισχύς της γεννήτριας ή του μετασχηματιστή παραμένει η ίδια επειδή διατηρείται η τάση και το ρεύμα σε κάθε περιέλιξη φάσης, παρόλο που το ρεύμα στα καλώδια γραμμής αυξάνεται 1,73 φορές.Όταν αλλάζετε τις περιελίξεις των γεννητριών ή τις δευτερεύουσες περιελίξεις των μετασχηματιστών από δέλτα σε αστέρι, συμβαίνουν τα αντίθετα φαινόμενα: η τάση γραμμής του δικτύου αυξάνεται κατά 1,73 φορές, τα ρεύματα στις περιελίξεις φάσης παραμένουν τα ίδια, τα ρεύματα στα καλώδια γραμμής μειώνονται κατά 1,73 φορές.