Vrijednosti napona, struje i snage za spojeve zvijezda i trokut

Veliko Faradayevo otkriće zakona: kada žica prijeđe silnice magnetskog polja, u žici se inducira elektromotorna sila koja uzrokuje struju u krugu u koji ta žica ulazi, što je poslužilo kao osnova za stvaranje električnih generatora s rotirajućim rotorom – magnetom. U ovom slučaju EMF se inducira u namotima statora (vidi - Praktična primjena Faradayeva zakona elektromagnetske indukcije).

Rezultirajući naponi mogu biti vrlo različiti: sve ovisi o dizajnu generatora, broju namota u statoru i načinu njihovog povezivanja. U praktičnoj elektrotehnici, međutim, najrašireniji je trofazni sustav sinusne struje koji je predložio izvanredni ruski inženjer M.O. Dolivo-Dobrovolsky 1888. (57 godina nakon Faradayeva otkrića).

Od svih višefaznih sustava, trofazni osiguravaju najekonomičniji prijenos električne energije na velike udaljenosti i omogućuju stvaranje pouzdanih i jednostavnih generatora, motora i transformatora.Ali tri namota mogu se spojiti na dva načina: «trokut» (slika 1) i «zvijezda» (slika 2).

Riža. 1

Riža. 2

Fazni je napon Uph koji stvara jedan namot, linearni Ul je napon između dva linearna vodiča. Drugim riječima, fazni napon Je li napon između svake linijske žice i neutralne žice.

Kada je simetrični generator spojen u zvijezdu, linijski napon je 1,73 puta veći od faznog napona, tj. Uk = 1,73 • Uph. To slijedi iz činjenice da je Ul osnovica jednakokračnog trokuta s oštrim kutovima od 30 °: Ul = UAB = Uf2 cos 30 ° = 1,73 • Uph.

Kada je spojen i opterećen u zvijezdu, odgovarajuća linijska struja jednaka je faznoj struji opterećenja. Ako je trofazno opterećenje simetrično, struja u neutralnoj žici bit će 0. U tom slučaju potreba za neutralnom žicom potpuno nestaje i trofazni krug postaje trožilni. Ovaj spoj se naziva "zvijezda-zvijezda bez neutralnog vodiča". Kod simetričnog faznog opterećenja linijske struje su 1,73 veće od faznih struja, Il = 1,73 • 3If.

Pri spajanju trofaznog generatora na zvijezdu koriste se dva napona, što povoljno razlikuje ovu vezu od trokuta. Ali kada je opterećenje spojeno u trokut, sve faze su pod istom numeričkom vrijednošću mrežnog napona, bez obzira na fazni otpor, što je važno za rasvjetna opterećenja - žarulje sa žarnom niti.

Trofazni sustav s neutralnom žicom koristi se za napajanje prijemnika s dva napona koji se razlikuju u faktoru 1,73, npr. noge spojene na fazni napon i motori spojeni na linijski napon.

Nazivni napon određen je konstrukcijom generatora i načinom spajanja njegovih namota.

Slika 3 prikazuje odnose koji određuju vrijednost snage za krug izmjenične struje u spojevima zvijezda i trokut.

Riža. 3.

Na izgled formule su iste, čini se da nema povećanja ili gubitka snage za ove dvije vrste krugova. Ali nemojte donositi prerane zaključke.

Kada se ponovno spoji iz trokuta u zvijezdu, postoji 1,73 puta niži napon za svaki fazni namot, iako mrežni napon ostaje isti.Smanjenje napona uzrokuje smanjenje struje u namotima za istih 1,73 puta. Pa ipak — kada su spojeni u trokut, linijska struja bila je 1,73 puta veća od fazne struje, a sada su te struje jednake. Kao rezultat toga, linijska struja kada se ponovno spoji na zvijezdu smanjuje se za 1,73 x 1,73 = 3 puta.

Nova se snaga doista izračunava istom formulom, ali zamjenjuje različite vrijednosti!

Kada se električni motor ponovno spoji iz trokuta u zvijezdu i napaja iz iste mreže, snaga koju razvija ovaj motor smanjuje se 3 puta. Pri prelasku sa zvijezda na trokut namota generatora ili sekundarnih namota transformatora mrežni napon se smanjuje za 1,73 puta, na primjer, s 380 na 220 V.

Snaga generatora ili transformatora ostaje ista jer su napon i struja u svakom faznom namotu očuvani, iako se struja u vodovima linije povećava 1,73 puta.Pri prebacivanju namota generatora ili sekundarnih namota transformatora iz trokuta u zvijezdu dolazi do suprotnih pojava: linijski napon mreže raste 1,73 puta, struje u faznim namotima ostaju iste, struje u linijskim žicama se smanjuju. za 1,73 puta.