Трифазна електрическа верига- това е набор от три електрически вериги, в които работят източници на синусоидална емф. същата честота, но различна по фаза. За първи път през 1891 г. на френско изложение е тествана трифазна система, съдържаща източник, далекопровод с дължина 175 км от водопада Лауфен до Франкфурт на Майн, с напрежение 8500 V с ефективност 77,4 %. М.О. Доливо-Доброволски (1889) се приписва на развитието и създаването на всички връзки в преноса и преобразуването на енергия трифазен ток(генератори, трансформатори, асинхронни двигатели).
AT модерна технологиякато източници променлив токизползват се структури с различен принцип на работа, имащи широк честотен диапазон (от части от херца до милиарди херца). В енергийните системи се използват трифазни генератори с индустриална честота 50 Hz. Такива генератори са основните източници на системи за захранване на предприятията.
Трифазният генератор като електрическа машина съдържа неподвижна част - статор с три намотки, наречени фази, които са изместени в пространството на 120 една спрямо друга, и подвижна част - ротор, който е електромагнит с намотка, захранвана от източник на постоянно напрежение. Принципът на работа на такъв генератор е описан в параграф 3.1.
Векторната диаграма, съответстваща на тези стойности, е показана на фиг. 6.1б. Наборът от емф, съответстващ на уравнения (6.1), образува симетрична система от директна фазова последователност.
Симетрична трифазна ЕМП система. има следното свойство: алгебричната сума на моментните стойности на ЕДС. е нула във всеки момент от времето, т.е.
.
Същото може да се напише за комплекси от ефективни стойности на ЕРС:
.
емф на асиметрична система могат да се различават един от друг, както по амплитуда, така и по неравенство на фазовите измествания един спрямо друг. Работата на трифазни генератори в небалансиран режим не е разрешена поради условията на работа.
Трифазните системи са широко използвани поради своите предимства:
по-нисък разход на цветни метали (с 25%) при същата предавана мощност;
възможността за получаване на две работни напрежения (линейни и фазови);
възможността за получаване на въртящ се магнитно поленеподвижна намотка на генератор или двигател.
Разглеждайки различни схеми на свързване на трифазни източници и потребители, ще покажем тези предимства.
6.1.1. Звездна връзка на източника и дестинацията
Както всяка трифазна система, трифазната верига може да бъде представена като набор от три еднофазни вериги, в които ЕДС действат изместени една спрямо друга с 120. От всяка намотка на генератора по принцип могат да се захранват три независими консуматора. В този случай имаме трифазна несвързана система (фиг. 6.2). Трите проводника от товара към генератора могат да бъдат заменени с един чрез свързване на съответните точки на генератора и товара. В резултат на това получаваме свързана система (фиг. 6.3). Всъщност това са същите трифази, свързани в една сложна разклонена верига. Точките на свързване на намотките на генератора или товара се наричат неутрални или нулеви (0 и 0).
|
|
|
|
Проводникът, свързващ неутралните точки на генератора и товара, се нарича неутрален или неутрален проводник, останалите три проводника са линейни. Началото на намотките на фазите на генератора обикновено се обозначава с букви А, б, ° С, краищата са с букви х, г, z . Краищата на фазите на натоварване са обозначени с букви а, b, ° С.
За начало на фазата на генератора се приема изводът, към който е насочена ЕДС. За положителната посока на токовете в линейните проводници се взема посоката от източника към потребителя, в нулевата посока - от потребителя към източника.
Ако началото или краищата на намотките са свързани в една точка, тогава такава връзка се нарича звездна връзка. Сравнявайки трифазните системи на фиг. 6.2 и 6.3 можете да видите, че на фиг. 6.3 намали броя
|
|
проводници и съответно потреблението на цветни метали ще намалее. Второто предимство е получаването на две работни напрежения. Това може да се види на векторната диаграма (фиг. 6.4). Фазовите напрежения са напреженията на генератора или фазите на товара. Ако вътрешното съпротивление на генератора и съпротивлението на свързващите проводници са нула, тогава напрежението |
,
,
на фази на-натоварванията съвпадат с e.m.f. 
,
,
генератор (виж фиг. 6.1, b). Линейните напрежения са напрежения 
,
,
между линейните проводници (фиг. 6.4).
По същия начин се определят линейни и фазови токове. Линейните токове са токовете в линейните проводници, а фазовите токове са токовете във фазите на генератора или товара. Течения 
,
,
показано на фиг. 6.3 поток както през линейните проводници, така и през фазите на товара и генератора. Това означава, че при свързване към звезда линейните и фазовите токове са еднакви. Ток в нулевия проводник
.
Трифазната система, показана на фиг. 6.3 се нарича трифазна система с неутрален проводник. Ако нулевият проводник бъде премахнат, тогава получаваме трифазна система без нулев проводник, за която
.
Електроцентралите генерират трифазен променлив ток. Генераторът на трифазен ток е, така да се каже, три генератора на променлив ток, комбинирани заедно, работещи по такъв начин, че силата на тока (и напрежението) не се променя едновременно, а със закъснение от 1/3 от периода. Това става чрез изместване на намотките на генератора на 120° една спрямо друга (фиг. вдясно).
Всяка част от намотката на генератора се нарича
фаза. Следователно се наричат генератори, които имат намотка, състояща се от три частитри фази
.
Трябва да се отбележи, че терминът фаза"в електротехниката има две значения: 1) като величина, която заедно с амплитудата определя състоянието на трептителния процес в даден момент; 2) в смисъла на името на частта електрическа веригапроменлив ток (например част от намотката на електрическа машина).
Известно визуално представяне на появата на трифазен ток се дава от инсталацията, показана на фиг. наляво.
Три намотки от сгъваем училищен трансформатор със сърцевини са разположени около обиколката под ъгъл от 120 ° една спрямо друга. Всяка намотка е свързана с демонстрация галванометър. На оста в центъра на кръга е фиксиран прав магнит. Ако завъртите магнита, тогава във всяка от трите вериги "намотка - галванометър" възниква променлив ток. При бавно въртене на магнита се вижда, че най-големият и най-малка стойносттокове и техните посоки ще бъдат различни във всеки един момент и в трите вериги.
По този начин трифазният ток представлява комбинираното действие на три променливи тока със същата честота, но изместени във фаза с 1/3 от периода един спрямо друг.
Всяка намотка на генератора може да бъде свързана към своя консуматор, образувайки несвързана трифазна система. Няма полза от такава връзка по отношение на три отделни алтернатора, тъй като предаването на електрическа енергия се извършва с помощта на шест проводника (фиг. вдясно).
На практика са получени два други метода за свързване на намотките на трифазен генератор. Първият метод за свързване се нарича звезди(Фиг. вляво, а), а вторият - триъгълник(фиг. b).
Когато е свързан
звездакраищата (или началото) и на трите фази са свързани в един общ възел, а от началото (или краищата) има проводници към консуматорите. Тези проводници се наричат линейни проводници. Общата точка, в която са свързани краищата на фазите на генератора (или консуматора), се нарича нулева точка, или неутрален. Извиква се проводникът, свързващ нулевите точки на генератора и консуматора неутрален проводник. Нулевият проводник се използва, ако мрежата създава неравномерно натоварване на фазите. Позволява ви да изравните напреженията във фазите на консуматора.
Нулев проводник, като правило, се използва в осветителни мрежи. Дори ако има еднакъв брой лампи с еднаква мощност във всичките три фази, равномерното натоварване не се поддържа, тъй като лампите могат да се включват и изключват не едновременно във всички фази, те могат да изгорят и след това равномерността на натоварването на фазите ще бъдат нарушени. Следователно за осветителната мрежа се използва звезда, която има четири проводника вместо шест в несвързана трифазна система.
При свързване към звезда се разграничават два вида напрежение: фазови и линейни. Напрежението между всеки линеен и неутрален проводник е равно на напрежението между клемите на съответната фаза на генератора и се нарича фаза ( U f ), а напрежението между два линейни проводника е линейното напрежение ( U l ).
Тъй като токът в нулевия проводник със симетричен товар е нула, токът в линейния проводник е равен на тока във фазата.
При неравномерно натоварване на фазите през нулевия проводник преминава изравнителен ток с относително малка стойност. Следователно напречното сечение на този проводник трябва да бъде значително по-малко от това на линейния проводник. Това може да се провери чрез включване на четири амперметъра в линията и неутралните проводници. Удобно е да използвате обикновени електрически крушки като товар (фиг. вдясно).
При същото натоварване във фазите токът в неутралния проводник е нула и няма нужда от този проводник (например електродвигателите създават равномерно натоварване). В този случай се осъществява връзка "триъгълник", която е последователна връзка помежду си на началото и края на генераторните намотки. В този случай няма неутрален проводник.
При свързване на намотките на генератора и потребителите " триъгълник» фазовите и линейните напрежения са равни едно на друго,
тези. У Л
= U F
и линейния ток в √3
пъти фазовия ток азЛ = √3 .
азЕ
Съединение триъгълникПрилага се както при осветление, така и при силово натоварване. Например в училищна работилница машините могат да бъдат включени в звезда или триъгълник. Изборът на един или друг метод на свързване се определя от величината на мрежовото напрежение и номиналното напрежение на приемниците на електрическа енергия.
По принцип е възможно да се свържат фазите на генератора с триъгълник, но обикновено това не се прави. Факт е, че за да се създаде дадено линейно напрежение, всяка фаза на генератора, когато е свързана с триъгълник, трябва да бъде проектирана за напрежение, което е няколко пъти по-голямо, отколкото в случай на звездна връзка. По-високото напрежение във фазата на генератора изисква повече навивки и повече изолация за намотаващия проводник, което увеличава размера и цената на машините. Следователно фазите на трифазните генератори почти винаги са свързани със звезда. Двигателите, от друга страна, понякога включват звезда в момента на стартиране и след това преминават към триъгълник.
Електрически двигатели.
Електрически двигател- електрическа машина (електромеханичен преобразувател), в която електрическата енергия се преобразува в механична енергия, страничен ефекте отделянето на топлина.
Принцип на действие
Работата на всяка електрическа машина се основава на принципа електромагнитна индукция. Електрическата машина се състои от статор (неподвижна част) и ротор (котва в случай на машина с постоянен ток) (подвижна част), чрез електрически ток (или също постоянни магнити), в които се създават стационарни и/или въртящи се магнитни полета.
статор- неподвижната част на електродвигателя, най-често - външната. В зависимост от типа на двигателя, той може да създаде стационарно магнитно поле и да се състои от постоянни магнити и/или електромагнити, или да генерира въртящо се магнитно поле (и да се състои от намотки, захранвани от променлив ток).
Ротор- подвижната част на електродвигателя, най-често разположена вътре в статора.
Роторът може да се състои от:
§ постоянни магнити;
§ намотки на сърцевината (свързани чрез четко-колекторен блок);
§ намотка с късо съединение ("колело на катерица" или "катерица"), в която възникват токове под действието на въртящо се магнитно поле на статора).
Взаимодействието на магнитните полета на статора и ротора създава въртящ момент, който задвижва ротора на двигателя. Ето как електрическата енергия, подадена към намотките на двигателя, се преобразува в механична (кинетична) енергия на въртене. Получената механична енергия може да се използва за задвижване на механизми.
Класификация на електродвигателите
§ DC двигател- електродвигател, захранван с постоянен ток;
§ DC колекторни двигатели. Разновидности:
§ С възбуждане от постоянни магнити;
§ С паралелно свързване на възбуждащи и арматурни намотки;
§ С последователно свързване на възбудителните и котвените намотки;
§ Със смесено свързване на възбудителната и котвената намотки;
§ Безчеткови постояннотокови двигатели (вентилни двигатели) - Електрически двигатели, направени под формата на затворена система, използваща датчик за положение на ротора (RPS), система за управление (координатен преобразувател) и мощен полупроводников преобразувател (инвертор).
§ AC мотор- електрическият двигател, захранван с променлив ток, има две разновидности:
§ Синхронен електродвигател - електродвигател с променлив ток, чийто ротор се върти синхронно с магнитното поле на захранващото напрежение;
§ Хистерезис мотор
§ Асинхронен двигател- двигател с променлив ток, при който скоростта на ротора се различава от честотата на въртящото се магнитно поле, създадено от захранващото напрежение.
§ Монофазни - ръчно стартирани, или имат стартова намотка, или имат фазоизместваща верига
§ Двуфазен - включително кондензатор.
§ Три фази
§ Многофазен
§ Стъпкови двигатели - Електрически двигатели, които имат краен брой позиции на ротора. Определеното положение на ротора се фиксира чрез подаване на мощност към съответните намотки. Преходът към друга позиция се осъществява чрез премахване на захранващото напрежение от някои намотки и прехвърлянето му към други.
Въртящо се магнитно поле
§ Универсален колекторен двигател (УКД) - колекторен електродвигател, който може да работи както на постоянен, така и на променлив ток.
AC двигателите, захранвани от 50 Hz индустриална мрежа, не позволяват скорост над 3000 rpm. Следователно, за да се получат високи честоти, се използва колекторен електродвигател, който освен това е по-лек и по-малък от AC мотор със същата мощност, или се използват специални предавателни механизми, които променят кинематичните параметри на механизма до това, от което се нуждаем ( множители). Когато използвате честотни преобразуватели или имате високочестотна мрежа (100, 200, 400 Hz), AC двигателите са по-леки и по-малки от колекторните двигатели (колекторният възел понякога заема половината от пространството). Ресурс асинхронни двигателипроменливият ток е много по-висок от този на колектора и се определя от състоянието на лагерите и изолацията на намотките.
Синхронен двигател със сензор за положение на ротора и инвертор е електронен аналог колекторен двигателпостоянен ток.
Видове перални машини.
Научно измиване.
Получаване на трифазен ток
Електрически вериги на трифазен променлив ток
три фази електричество
Трифазна верига е набор от електрически вериги, в които работят три синусоидални ЕДС. с една и съща честота, различни по фаза един от друг (φ \u003d 120 °) и създадени от общ източник на енергия. Всяка от частите на многофазна система, характеризираща се с еднакъв ток, се нарича фаза. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, думата фаза в електротехниката има две значения - ъгъл φ и част от многофазна система (отделен фазов проводник).
Основните предимства на трифазната система: възможност проста разпискакръгово въртящо се магнитно поле (това направи възможно създаването на променливотокови двигатели), икономичност и ефективност (мощността може да се предава през трифазни проводници без използването на четвърти общ проводник - неутрален), както и възможността за използване на две различни работни напрежения в една инсталация (фазови и линейни, които обикновено са съответно 220V и 380V).
Историята на появата на трифазни електрически вериги е свързана с името на M.S. Петербургски учен Доливо-Доброволски, който през 1886 г., доказвайки, че многофазните токове са способни да създават въртящо се магнитно поле, предложи (патентува) дизайна на трифазен електродвигател.
Трифазният ток е най-простата система от многофазни токове, способни да създават въртящо се магнитно поле. Този принцип е в основата на работата на трифазните електродвигатели.
След като предложи дизайна на променливотоков двигател, M.S. Доливо-Доброволски също така разработи всички основни елементи на трифазна електрическа верига. Трифазна верига се състои от трифазен генератор, трифазен електропровод и трифазни приемници.
В резултат на предложената система за трифазен електрически ток стана възможно ефективното преобразуване на електрически ток в механична енергия.
Електрическата енергия на трифазен ток се получава в синхронни трифазни генератори (фиг. 27). Три намотки 2 на статора 1 са изместени една спрямо друга в пространството под ъгъл 120°. Началото им е отбелязано с букви И, AT, с, и краищата х, г, z. Ротор 3 е направен под формата на постоянен електромагнит, чието магнитно поле възбужда D.C. азпротичащ през възбудителната намотка 4. Роторът е принуден да се върти от външен двигател. По време на въртене магнитното поле на ротора последователно пресича намотките на статора и индуцира в тях ЕМП, изместени (но вече във времето) помежду си под ъгъл от 120 °.
Трифазен синхронен генератор
Важно е да се отбележи, че за симетрична ЕМП система (фиг. 28) е вярно
Вълнова и векторна диаграма на симетрична ЕМП система
Диаграмата показва директна последователност на въртене на фазите (пресичане на намотките от ротора в ред И, AT, с). При промяна на посоката на въртене последователността на фазите се обръща - И, с, AT. От това зависи посоката на въртене на трифазните електродвигатели.
Има два начина за свързване на намотките (фазите) на генератора и трифазния приемник: ʼʼзвездаʼʼ и ʼʼтриъгълникʼʼ.
 |
Еквивалентна схема на трифазна система, свързана със "звезда"
Според първия закон на Кирхоф можем да запишем I O = I A + I B + I C.
С равенството на ЕМП във фазовите намотки на генератора и с равенството на съпротивленията на натоварване (ᴛ.ᴇ. с еднакви стойности на токовете I A, I B, I C) в системата, показана на фигурата, използвайки векторни диаграми, може да се покаже, че резултантният ток I O в централния проводник ще бъде равен на нула. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, оказва се, че в симетрични системи(когато съпротивленията на натоварване са еднакви), може да няма централен проводник и преносната линия за трифазната токова система може да се състои само от три проводника.
В разпределителни мрежи с ниско напрежение, в които има много еднофазни консуматори, става невъзможно да се осигури равномерно натоварване на всяка фаза, такива мрежи се правят четирипроводни.
За осигуряване на електрическа безопасност, потребителските мрежи с ниско напрежение (мрежи<1000В), выполнять 4-х проводными с глухо-заземленной нейтралью.
Напрежението между фазовите проводници в линията обикновено се нарича мрежово напрежение,и напрежението, измерено между фазовия проводник (фаза) и централния - фазово напрежение.
В електрозахранващите системи, по-специално в генераторите и трансформаторите на подстанциите, се използват предимно звездни връзки.
Струва си да се каже, че за мрежи с ниско напрежение (с напрежение по-малко от 1000 V) основното стандартно линейно (между фазовите проводници) напрежение е 380 V, докато фазовото напрежение (между фазовия проводник и централния) ще бъде 220 V.
Мрежите за ниско напрежение са потребителски мрежи за различни цели, като не е задължително да захранват трифазни двигатели. В такива мрежи различните фази се използват отделно за захранване на различни потребители. В резултат на това натоварването на различните фази ще бъде неравномерно. В същото време, за целите на безопасността, PUE (правила за инсталиране на електрически инсталации) установява, че трябва да се организират трифазни електрически мрежи с ниско напрежение четирижилен, със заземена неутрала.За това веригата на понижаващия трансформатор (понижаваща подстанция) обикновено изглежда така.
(Високо напрежение
Тези. централният, наречен в същото време "нулев" проводник на вторичната намотка на трифазен трансформатор, е свързан към заземително устройство и се доставя на потребителите заедно с фазовите проводници.
Получаване на трифазен ток - концепцията и видовете. Класификация и характеристики на категория "Получаване на трифазен ток" 2014, 2015.
