Dijagrami spajanja trofaznih krugova u električnim mrežama

Prednosti trofaznih mreža, osiguravajući njihovu široku distribuciju, očite su:

• energija se prenosi preko tri žice na velike udaljenosti ekonomičnije nego da ima manje faza;

• sinkroni generatori, asinkroni motori, trofazni transformatori - jednostavni za proizvodnju, ekonomični i pouzdani u radu;

• Konačno, trofazni izmjenični sustav ima mogućnost osigurati (i preuzeti) konstantnu trenutnu snagu za period sinusoidne struje ako je opterećenje trofaznog generatora isto u svim fazama.

Pogledajmo koji osnovni trofazni krugovi postoje u električnim mrežama.

Namoti trofaznog alternatora općenito se mogu spojiti na trošila na različite načine. Dakle, najekonomičniji način bio bi izravno spojiti zasebno opterećenje na svaku fazu generatora, produžujući dvije žice za svako opterećenje. Ali ovim pristupom bit će potrebno šest žica za povezivanje.

Ovo je vrlo rasipno u smislu potrošnje materijala i nezgodno.Kako bi se postigla ušteda materijala, namoti trofaznog generatora jednostavno se kombiniraju u krug "zvijezda" ili "trokut". Ovim rješenjem ožičenja dobivaju se maksimalno 4 ("zvijezda s nultom točkom" ili "delta") ili minimalno 3.

Trofazni generator prikazan je na dijagramima u obliku tri namota smještena pod kutom od 120 ° jedan prema drugom. Ako se spajanje namota generatora izvodi prema shemi "zvijezda", tada su istoimeni terminali namota spojeni jedan s drugim u jednoj točki (tzv. "nulta točka" generatora ). Nulta točka je označena slovom «O», a slobodni stezaljci (fazni stezaljci) namota su označeni slovima «A», «B» i «C».

Ako su namoti generatora povezani jedan s drugim u shemi "trokut", tada je kraj prvog namota spojen na početak drugog namota, kraj drugog namota - na početak trećeg, kraj trećeg - do početka prvog - trokut je zatvoren. Geometrijski, zbroj EMF-a u takvom trokutu bit će nula. A ako opterećenje uopće nije spojeno na stezaljke «A», «B» i «C», struja neće teći kroz namote generatora.

Kao rezultat, dobivamo pet osnovnih shema za spajanje trofaznog generatora s trofaznim opterećenjem (vidi slike). Na samo tri od ovih slika možete vidjeti trofazno opterećenje spojeno u zvijezdu, gdje su tri kraja opterećenja spojena u jednoj točki. Ova točka u središtu zvijezde opterećenja naziva se «nulta točka opterećenja» i označena je «O'».

Vodič koji povezuje neutralne točke trošila i generatora naziva se neutralni vodič u takvim krugovima. Struja neutralne žice označena je kao «Io».Za pozitivan smjer struje obično se uzima smjer od opterećenja prema generatoru, odnosno od točke «O'» do točke «O».

Žice koje spajaju točke "A", "B" i "C" stezaljki generatora s opterećenjem nazivaju se linijske žice, a strujni krugovi redom: zvijezda-zvijezda s neutralnom žicom, zvijezda-zvijezda, zvijezda-trokut, trokut- trokut, trokut-zvijezda - samo pet osnovnih shema za spajanje trofaznih krugova u električnim mrežama.

Struje koje teku kroz linearne vodiče nazivaju se linearne struje i označavaju se s Ia, Ib, Ic. Za pozitivan smjer linijske struje obično se uzima smjer od generatora do opterećenja.Vrijednosti modula linijske struje znače I, u pravilu, bez dodatnih indeksa, jer se često događa da sve linijske struje kruga jednake su veličine. Napon između dva linearna vodiča je linearni napon, koji se označava sa Uab, Ubc, Uca ili, ako je riječ o modulu, jednostavno pišu Ul.

Svaki od namota generatora naziva se faza generatora, a svaki od tri dijela trofaznog opterećenja naziva se faza opterećenja. Struje faza generatora i, prema tome, opterećenja nazivaju se fazne struje, označene s If. Unutarnji naponi faza generatora i faza opterećenja nazivaju se fazni naponi, označavaju se Uf.

Ako su namoti generatora spojeni u «zvijezdu», tada su linijski naponi 3 puta veći u korijenu (1,73 puta) u apsolutnoj vrijednosti od faznih napona. To je zato što će linijski naponi geometrijski postati osnovice jednakokračnih trokuta s oštrim kutovima na bazi od 30°, gdje su kraci fazni naponi.Imajte na umu da se niz niskih trofaznih napona: 127, 220, 380, 660 — jednostavno formira množenjem prethodne vrijednosti s 1,73.

Kada su namoti generatora spojeni u "zvijezdu", očito je da je linijska struja jednaka faznoj struji. Ali što se događa s naponima kada su namoti generatora spojeni u trokut? U tom će slučaju mrežni napon biti jednak faznom naponu za svaku fazu i za svaki dio opterećenja: Ul = Uf. Kad je trošilo spojeno u zvijezdu, linijska struja će biti jednaka faznoj struji: Il = If.

Kada je opterećenje spojeno prema shemi "delta", za pozitivan smjer struja odaberite smjer premosnice trokuta u smjeru kazaljke na satu. Određivanje se vrši odgovarajućim indeksima: iz koje točke teče struja i do koje točke teče, na primjer, Iab je oznaka struje od točke "A" do točke "B".

Ako je trofazno opterećenje spojeno u trokut, tada linijske struje i fazne struje neće biti jednake jedna drugoj. Linijske struje se zatim detektiraju faznim strujama prema prvom Kirchhoffovom zakonu: Ia = Iab-Ica, Ib = Ibc-Iab, Ic = Ica-Ibc.