Соединение треугольником и звездой электротехника – , » :

27. Трехфазные цепи переменного тока. Соединение приемников звездой и треугольником. Основные определения

   Трехфазная
 цепь  является совокупностью трех
электрических цепей, в которых действуют
синусоидальные ЭДС одинаковой частоты,
сдвинутые относительно друг друга по
фазе на 120o,
создаваемые общим источником. Участок
трехфазной системы, по которому протекает
одинаковый ток, называется фазой.

   Трехфазная
цепь состоит из трехфазного генератора,
соединительных проводов и приемников
или нагрузки, которые могут быть
однофазными или трехфазными.

     Трехфазный
генератор представляет собой синхронную
машину. На статоре генератора размещена
обмотка, состоящая из трех частей или
фаз, пространственно смещенных
относительно друг друга на 120o.
В фазах генератора индуктируется
симметричная трехфазная система ЭДС,
в которой электродвижущие силы одинаковы
по амплитуде и различаются по фазе
на 120o.
Запишем мгновенные значения и комплексы
действующих значений ЭДС.

     Сумма
электродвижущих сил симметричной
трехфазной системы в любой момент
времени равна нулю.

       Соответственно
                

     На
схемах трехфазных цепей начала фаз
обозначают первыми буквами латинского
алфавита ( А,
В, С
 ),
а концы — последними буквами ( X,
Y, Z
 ).
Направления ЭДС указывают от конца фазы
обмотки генератора к ее началу. 
 
   Каждая фаза нагрузки соединяется
с фазой генератора двумя проводами:
прямым и обратным. Получается несвязанная
трехфазная система, в которой имеется
шесть соединительных проводов. Чтобы
уменьшить количество соединительных
проводов, используют трехфазные цепи,
соединенные звездой или треугольником.

2. Соединение в звезду. Схема, определения

     Если
концы всех фаз генератора соединить в
общий узел, а начала фаз соединить с
нагрузкой, образующей трехлучевую
звезду сопротивлений, получится
трехфазная цепь, соединенная звездой.
При этом три обратных провода сливаются
в один, называемый нулевым или нейтральным.
Трехфазная цепь, соединенная звездой,
изображена на рис. 7. 1.

Рис.
6.1

     Провода,
идущие от источника к нагрузке называют
линейными проводами, провод, соединяющий
нейтральные точки источника Nи приемника
N’ называют нейтральным (нулевым)
проводом. 
 
  Напряжения  между началами фаз
 или между линейными проводами
называют линейными напряжениями.
Напряжения между началом и концом фазы
или между линейным и нейтральным
проводами называются фазными
напряжениями. 
 
    Токи в фазах приемника или
источника называют фазными токами, токи
в линейных проводах — линейными токами.
Так как линейные провода соединены
последовательно с фазами источника и
приемника, линейные токи при соединении
звездой являются одновременно фазными
токами.

Iл =
I
ф.

ZN —
сопротивление нейтрального провода.

     Линейные
напряжения равны геометрическим
разностям соответствующих фазных
напряжений

 
   (7.1)

     На
рис. 6.2 изображена векторная диаграмма
фазных и линейных напряжений симметричного
источника.

Рис.
6.2

       Из
векторной диаграммы видно, что

       При
симметричной системе ЭДС источника
линейное напряжение больше фазного 
в
√3 раз.

Uл =
√3 U
ф

 

studfiles.net

Соединение в звезду и треугольник фаз источников и приемников электрической энергии

Для уменьшения количества проводов, необходимых для соединения нагрузки с источником питания, или же для уменьшения количества пульсаций в выпрямителях, или же повышения передаваемой мощности без повышения напряжения сети используют разные схемы соединения обмоток, как нагрузки, так и источника. Наиболее распространенными схемами соединения являются треугольник и звезда.

Соединения звездой

При соединении звездой концы обмоток фаз соединяются вместе в одной точке (в нашем случае показаны как x,y,z), которая носит название нейтральной точки или нуля, и обозначается буквой N. Также нейтральная точка (нейтраль) или ноль может быть соединена с нейтралью источника, а может быть и не соединена. В случае, когда нейтрали источника и приемника электрической энергии соединены, такая система будет называться четырехпроводной, а в случае если не соединены – трехпроводной.

 Соединение треугольником

А вот при соединении в треугольник концы обмоток не соединяются в общую точку, а соединяются с началом следующей обмотки. А именно, конец обмотки фазы А (на схеме указан х) соединяется с началом фазы В, а конец фазы (y) соединяется с началом фазы С, и, как вы наверно уже догадались, конец фаз С (z) с началом фазы А. Также следует помнить, что если при соединении в звезду система может быть как трехпроводной, так и четырехпроводной, то при соединении в треугольник система может быть только трехпроводной.

Может сложится впечатление, что при таком соединении в контурах может начать протекать электрический ток даже в случае когда будет отключена нагрузка. Однако это обманчивое впечатление, поскольку при симметричной системе ЭДС будет выполнятся равенство Еа + Еb + Ес = 0.

Фазные и линейные напряжения и токи

В трехфазных электрических сетях существуют два вида напряжений и токов —  линейные и фазные.

Под фазным напряжением понимают напряжение между началом и концом отдельной фазы электроприемника, а под фазным током – ток, протекающий в одной из фаз электроприемника.

При использовании соединения в звезду (см. рисунки выше) фазными напряжениями будут U/a, U/b, U/c, и, соответственно токами Ia, Ib, Ic. При использовании соединения обмоток генератора или же нагрузки треугольником фазными напряжениями, соответственно, будут U/a, U/b, U/c, а токами Iac, Iba, Icb.

Линейными напряжениями будут напряжения между началами фаз или же между линейными проводами. Линейным током будет называться ток, который протекает в проводах линейных между источником питания и соответствующей нагрузкой.

При использовании соединении в звезду токи линейные будут с фазными равны, а линейные напряжения с таким типом соединения будут равны Uab, Ubc, Uca. При использовании соединения в треугольник ситуация противоположна – линейные и фазные напряжения равны, а токи линейные будут равны Ia, Ib, Ic.

При расчете и анализе трехфазных цепей не последнее значение имеет положительное направление ЭДС токов и напряжений, так как от направления этих ЭДС напрямую зависит знак в уравнениях, которые составляются по закону Кирхгофа, и, как следствие, соотношение на векторных диаграммах между векторами. 

elenergi.ru

в чем разница двух схем

Обмотки генераторов, трансформаторов, электродвигателей и других электрических приемников при их подключении к трехфазной сети соединяются двумя способами: звездой или треугольником. Эти схемы подключения сильно отличаются друг от друга и несут на себе разные токовые нагрузки. Поэтому есть необходимость разобраться в вопросе, как производится подключение звезда и треугольник – в чем разница?

Что собой представляют схемы

Подключение обмоток звездой – это их соединение в одной точке, которая носит название нулевая точка или нейтральная. Она обозначается буквой «О».

Схема подключения треугольником – это последовательное соединение концов рабочих обмоток, в которых начало одной обмотки соединяется с концом другой.

Разница очевидна. Но какую цель преследуют эти виды соединения, почему звезда треугольник применяются в разных электрических установках, в чем эффективность той и другой. Вопросов по данной теме возникает немало, с ними и надо разобраться.

Начнем с того, что при запуске того же электродвигателя ток, который называется пусковым, обладает высоким значением, который превышает номинальную его величину раз в шесть или восемь. Если это маломощный агрегат, то защита такую силу тока может выдержать, а если это электродвигатель большой мощности, то никакие защитные блоки не выдержат. И это вызовет обязательно «проседание» напряжения и выход из строя предохранителей или автоматических выключателей. Сам же двигатель начнет вращаться с небольшой скоростью, отличающуюся от паспортной. То есть, проблем с пусковым током немало.

Поэтому его надо просто снизить. Есть несколько для этого способов:

  • установить в систему подключения электрического двигателя один из перечисленных приборов: трансформатор, дроссель, реостат;
  • изменяется схема подключения обмоток ротора.

Именно второй вариант используется на производстве, как самый простой и эффективный. Просто производится преобразование схемы звезда в треугольник. То есть, во время пуска двигателя его обмотки соединяются по схеме звезда, затем как только мотор наберет обороты, переключается на треугольник. Процесс переключения звезды на треугольник производится автоматически.

Рекомендуется в электродвигателях, где используются одновременно два варианта соединения – звезда-треугольник, к соединению обмоток по схеме звезда, то есть, к их общей точке подключения, подсоединить нейтраль от сети питания. Для чего это необходимо делать? Все дело в том, что во время работы по данному варианту подсоединения появляется высокая вероятность асимметрии амплитуд разных фаз. Именно нейтраль будет компенсировать данную асимметрию, которая обычно появляется за счет того, что обмотки статора могут иметь разное индуктивное сопротивление.

Преимущества двух схем

У схемы звезда достаточно серьезные достоинства:

  • плавный запуск электрического двигателя;
  • номинальная его мощность будет соответствовать паспортным данным;
  • двигатель будет работать нормально и при кратковременных высоких нагрузках, и при долгосрочных небольших перегрузов;
  • в процессе работы корпус мотора не будет перегреваться.

Что касается схемы треугольник, то основное ее преимущество – это достижение электрическим двигателем в процессе его работы максимальной мощности. Но при этом рекомендуется строго придерживаться эксплуатационных режимов, которые расписаны в паспорте мотора. Тестирование электродвигателей, соединенных по схеме треугольник, показало, что его мощность в три раза больше, чем соединенных по схеме звезда.

Если говорить о генераторах, которые выдают ток в питающую сеть, то схемы соединения звезда и треугольник по своим техническим параметрам точно такие же. То есть, выдаваемое напряжение треугольником будет больше, правда, не в три раза, но не менее 1,73 раза. По сути, получается, что напряжение генератора при звезде, равное 220 вольт, преобразуется в 380 вольт, если провести переключение с одного варианта на другой. Но необходимо отметить, что мощность самого агрегата при этом остается неизменной, потому что все подчиняется закону Ома, в котором напряжение и сила тока находятся в обратной пропорциональности. То есть, увеличение напряжения в 1,73 раза, снижает ток точно на такую же величину.

Отсюда вывод: если в клеммной коробке генератора располагаются все шесть концов обмоток, то можно будет получить напряжение двух номиналов, отличающихся друг от друга коэффициентом 1,73.

Делаем выводы

Почему соединения треугольником и звездой сегодня присутствуют во всех современных мощных электродвигателях? Из всего вышесказанного становится понятным, что основное требование ситуации – это снизить токовую нагрузку, которая возникает в процессе пуска самого агрегата.

Если расписать формулы такого подключения, то они будут выглядеть вот так:

Uф=Uл/1,73=380/1,73=220, где Uф – напряжение на фазах, Uл – на питающей линии. Это соединение звездой.

После того, как электрический агрегат разгонится, то есть, скорость его вращения станет соответствовать паспортным данным, произойдет переход на треугольник со звезды. Отсюда фазное напряжение станет равным линейному.

onlineelektrik.ru

Основные сведения о трехфазном токе. Соединение звездой и треугольником.

Переменный
ток, рассмотренный ранее, называется
однофазным. Трехфазным называется ток,
представляющий собой совокупность трех
однофазных токов, сдвинутых друг
относительно друга по фазе.

Простейший
генератор трехфазного тока отличается
от генератора однофазного тока тем, что
имеет три обмотки. При вращении либо
этих обмоток в поле постоянного магнита
(рис.164), либо самого магнита (рис.165) в
обмотках возникают переменные ЭДС
одинаковой частоты, сдвинутые друг
относительно друга по фазе так, что
сумма трех фазных углов составляет
.

Если амплитуды
ЭДС равны, а сдвиг фаз между двумя любыми
смежными ЭДС равен
,
то трехфазная система называется
симметричной. В этом случае на обмотках
возникают

одинаковые по
величине, но сдвинутые по фазе напряжения:

,,.

Использование
несвязанных между собой обмоток
эквивалентно трем отдельным генераторам
и требует для передачи электроэнергии
потребителю три пары проводов.

Соединение
обмоток между собой позволяет уменьшить
количество проводов при передаче энергии
и поэтому широко используется в технике.

При соединении
обмоток звездой (рис.166) они имеют одну
общую точку. Напряжение на каждой обмотке
называется фазным. Проводник, соединенный
с точкой общего потенциала, называется
нулевым проводом. Проводники, соединенные
со свободными концами обмоток, называются
фазными проводами.

Фазные
напряжения, в этом случае, это напряжения
между фазными проводами и нулевым
проводом. Напряжение между фазными
проводами называется линейным. Ток,
текущий через обмотки, называется фазным
током, а ток текущий в линии, — током
линии.

Из векторной
диаграммы, при соединении звездой,
следует, что
.
Кроме того при этом фазные токи равны
токам в линии.

РИС.166 РИС.167
РИС.168 РИС.169 РИС.170

Если каждую
обмотку замкнуть на одинаковую нагрузку
R,
то суммарная сила тока по нулевому
проводу
,
так как из векторной диаграммы.

Соединение
обмоток генератора звездой позволяет
использовать при передаче энергии
четыре провода вместо шести.

При соединении
обмоток треугольником (рис.168) они
образуют замкнутый контур с весьма
малым сопротивлением. Линейный провод
отходит от общих точек начала одной
фазы и конца другой и, поэтому фазные
напряжения равны линейным (рис.169).

Из векторной
диаграммы токов (рис.170) следует, что

,

На практике используется не только
соединение обмоток генератора, но и
соединение между собой нагрузок звездой
или треугольником. Таких комбинаций
возможного соединения генератора и
нагрузок – четыре.

РИС.171
РИС.172 РИС.173 РИС.174

При соединении
звезда – звезда (рис.171) на всех нагрузках
разное напряжение, но если сопротивление
нагрузок приблизительно равно, то ток
по нулевому проводу практически равен
нулю.

Тем не менее,
нулевой провод нельзя убирать или
ставить в него предохранители потому,
что без него на каждую из пар нагрузок
действует линейное напряжение, причем
оно распределяется в соответствии с
сопротивлением нагрузок. Получается,
что напряжение, подаваемое на нагрузку,
зависит от ее сопротивления, что
неэффективно и опасно.

Если генератор
и нагрузки соединены звезда – треугольник
(рис.172), то на каждой нагрузке, независимо
от ее сопротивления, одинаковое
напряжение, равное линейному.

При соединении
треугольник – треугольник (рис.173) на
всех нагрузках фазное напряжение,
независимо от их сопротивления.

Если генератор
и нагрузки соединены треугольник –
звезда (рис.174), то на каждой нагрузке
напряжение равно
.

Трехфазный
ток используется для получения
вращающегося магнитного поля. В этом
случае трехфазный ток подводится к трем
обмоткам, расположенным на неподвижной
станине – статоре. Внутри статора
помещен стальной барабан – ротор, вдоль
образующих которого в пазах уложены
провода, соединенные между собой на
обоих торцах кольцами.

Обмотки статора
создают магнитный поток одинаковой
величины, но сдвинутый по фазе, т.е. он
как бы вращается относительно ротора.
В обмотках ротора возникают индукционные
потоки, которые, в свою очередь,
взаимодействуют с вращающимся магнитным
потоком, что приводит ротор во вращение,
т.е. получается электродвигатель
достаточно простого устройства.

При увеличении
скорости ротора уменьшается относительная
скорость движения его проводников
относительно магнитного поля. Если
бы он достиг той же скорости вращения,
что и магнитный поток статора, то
индукционный ток равнялся бы нулю и,
соответственно, вращающий момент стал
бы равным нулю.

Следовательно,
при наличии тормозного момента магнитный
поток и ротор не могут вращаться с той
же скоростью, что и поток статора
(синхронно), — скорость вращения ротора
всегда несколько меньше. Поэтому
двигатели такого типа называются
асихронными (несинхронными).

Трехфазная
система, изобретенная русским инженером
М.О.Доливо-Добровольским в XIX,
применяется во всем мире для передачи
и распределения энергии. Доливо-Добровольский
первым получил вращающееся магнитное
поле с помощью трехфазного тока и
построил первый асинхронный двигатель.
Трехфазная система обеспечивает наиболее
экономичную передачу энергии и позволяет
создать надежные в работе и простые по
устройству электродвигатели, генераторы
и трансформаторы.

На практике,
например, электрические лампы
изготавливаются на номинальные напряжения
127 и 220В. Способ их включения в цепь
трехфазного тока зависит от величины
линейного напряжения трехфазной сети.

Лампы с
номинальным напряжением 127 В включаются
звездой с нейтральным проводом при
линейном напряжении сети 220 В или
треугольником при линейном напряжении
сети 127 В.

Лампы с
номинальным напряжением 220 В соответственно
включаются звездой в сеть с линейным
напряжением 380 В и треугольником в сеть
с напряжением 220 В.

Обмотки
трехфазных двигателей изготавливаются
на номинальные фазные напряжения 127,
220 и 380 В. Каждый трехфазный двигатель
может быть включен или звездой в
трехфазную сеть с линейным напряжением,
превышающим его фазное в
раз, или треугольником, если линейное
напряжение сети равно фазному напряжению
его обмотки. Обычно на паспорте двигателя
указано, например: треугольник -220В,
звезда – 380В.

Линейные
цепи.
Правила Кирхгофа. Методы анализа линейных
цепей. Переходные процессы в цепи с
конденсатором.

Элемент
электрической цепи называется линейным,
если его параметры не зависят от
напряжения и силы тока, т.е. вольт-амперная
характеристика прямая.

Электрическая
цепь называется линейной если она
состоит из линейных элементов.

Применение
закона Ома для расчета сложных
разветвленных цепей, содержащих
несколько источников довольно сложно.
Для расчетов таких цепей используют
два правила немецкого физика Г.Кирхгофа,
первое из которых вытекает из закона
сохранения заряда, а второе является
обобщением закона Ома на произвольное
число источников сторонних ЭДС в
изолированном замкнутом контуре.

Для
того чтобы использовать правила Кирхгофа
необходимо ввести несколько понятий.

Электрическая
схема – графическое изображение
электрической цепи.

Ветвь
электрической цепи – один или несколько
последовательно соединенных элементов
цепи, по которым течет один и тот же ток.

Узел
– соединение трех или большего количества
ветвей. Ток, входящий в узел, считается
положительным, а ток, выходящий из узла,
— отрицательным.

Первое
правило Кирхгофа:

алгебраическая сумма токов, сходящихся
в узле, равна нулю:

Например,
для узла на рис.64 I1-I2+I3-I4-I5=0

Контур
– любой замкнутый путь, проходящий по
нескольким ветвям. Положительное
направление обхода контура выбирается
произвольно, но одно и то же для всех
контуров электрической цепи. Токи
совпадающие по направлению с направлением
обхода контура, считаются положительными,
не совпадающие с направлением обхода
– отрицательными. ЭДС считаются
положительными, если они создают ток,
направленный в сторону обхода контура.

Рассмотрим
цепь, содержащую три источника (рис.65).
Пусть R1,
R2,
R3
общие сопротивления ветвей АВ, ВС, СА
соответственно. Положительное направление
обхода примем по часовой стрелке.
Применим к каждой ветви закон Ома для
неоднородного участка цепи.

Сложив
почленно эти уравнения, получим

Второе
правило Кирхгофа
:
в любом замкнутом контуре, произвольно
выбранном в разветвленной электрической
цепи, алгебраическая сумма произведений
сил токов на сопротивления соответствующих
участков этого контура равна алгебраической
сумме ЭДС, встречающихся в этом контуре:

При
расчете сложных цепей постоянного тока
с применением правил Кирхгофа необходимо:
1.выбрать произвольное направление
токов на всех участках цепи; действительное
направление токов выяснится при решении:
если искомый ток получится положительным,
то его направление было выбрано правильно,
а если отрицательным, то его истинное
направление противоположно выбранному;

2.выбрать
направление обхода контуров и строго
его придерживаться; записывая со
соответствующими знаками токи и ЭДС;

3.составить
количество уравнений равное количеству
искомых величин (в систему уравнений
должны входить все сопротивления и ЭДС
рассматриваемой цепи).

Переходные
процессы в RС и RL-цепях

Переходные
процессы в электрических цепях возникают
при включении или выключении э д с, а
также при изменении одного или нескольких
параметров цепи.

Переходные
процессы в электрических линейных цепях
описываются линейными дифференциальными
уравнениями, составленными согласно
правил Кирхгофа.

Ток
заряда в RC-цепи
при переходном процессе определяется

(I0
=
СdUc
/dt).

Iз
=(U
0/R)

e
-t/c. (8)

Напряжение
на активном сопротивлении (UR
=I
з
R)

UR
= U
0
e
-t/c. (9)

Анализ
полученных временных зависимостей
Uc(t)
и
Iз(t)
в RC-цепи
во время переходного процесса показывает,
что с течением времени напряжение на
конденсаторе Uc
возрастает,
стремясь к U0
(рис.
4), а ток убывает от значения, равного
U0
/R
, до нуля (рис. 5). При этом изменение
напряжения на конденсаторе и тока в
цепи при переходном режиме происходит
тем быстрее, чем меньше постоянная
времени цепи c
= RC.

Р и
с. 4 Р и с. 5

Короткое
замыкание RC-цепи,
т. е. разряд конденсатора С
на активное сопротивление R,
можно описать уравнением:

Uc
+ U
R
= 0 ,
(10)

где
Ip
= CdU
c
/dt; U
R
= I
pR;

Получим
однородное дифференциальное уравнение
первого порядка:

Uc
+ RCdU
c
/dt = 0,
(11)

Решение
этого уравнения имеет вид:

Uc
= U
0
e
-t/c, (12)

где
U0
= U
c
(0).

studfiles.net

Схема соединения «Треугольник»

Дата публикации: .
Категория: Электротехника.

Соединение в треугольник трехфазного генератора или вторичной обмотки трансформатора.

Соединим конец x обмотки ax с началом b обмотки by, конец y обмотки by с началом c обмотки cz, конец z обмотки cz с началом a обмотки ax так, как показано на рисунке 1. Такое соединение по виду напоминает треугольник, откуда и происходит его название. Линейные провода присоединены в вершинах треугольника.

Рисунок 1. Соединение в треугольник генератора.

Основные соотношения:
1. При соединении в треугольник линейные и фазные напряжения равны потому, что каждые два линейных провода (как видно из рисунка 1) присоединены к началу и концу одной из фазных обмоток, а все фазные обмотки одинаковы.
2. Линейные токи Iл больше фазных Iф в √3 = 1,73 раза.

Как доказать, что Iл = 1,73 × Iф? Воспользуемся для этого векторной диаграммой рисунка 2.

Рисунок 2. Определение линейных токов при соединении в треугольник.

Фазные токи Iab, Ibc, Ica в трех электроприемниках ЭП (рисунок 2, а) изображаются векторной диаграммой (рисунок 2, б), которая получена путем перенесения параллельно самим себе векторов с рисунка 2, а. Вершины треугольника нагрузок a, b и c являются узловыми точками. Поэтому согласно первому закону Кирхгофа справедливы равенства

Ia + Ica = Iab, откуда Ia = IabIca;
Ib + Iab = Ibc, откуда Ib = IbcIab;
Ic + Ibc = Ica, откуда Ic = IcaIbc.

Понятно, что эти равенства геометрические, поэтому вычитание нужно выполнять по правилам вычитания векторов, что и сделано на рисунке 2, б. Непосредственное измерение длин векторов или вычисления по правилам геометрии показывают, что линейные токи Ia, Ib и Ic больше фазных токов Iab, Ibc и Ica в √3 = 1,73 раза.

На рисунке 2, б также видно, что векторная диаграмма симметричных линейных токов Ia, Ib и Ic сдвинута на 30° в сторону, обратную вращению векторов, относительно диаграммы фазных токов Iab, Ibc и Ica. Иными словами, ток Ia отстает на 30° от тока Iab. Ток Ib отстает на 30° от тока Ibc, ток Ic отстает на 30° от тока Ica.
Порядок индексов в обозначении фазных токов указывает на порядок вращения фаз. В нашем примере порядок следования (вращения) фаз: a, b, c.

На рисунке 2, в показано соединение в треугольник обмоток генератора или вторичных обмоток трансформатора. Векторы токов Iba, Iac, Icb, проходящих в обмотках генератора (вторичных обмотках трансформатора), и векторы токов в нагрузке (Iab, Ica, Ibc) соответственно параллельны, но повернуты на 180°. Причина такого расположения векторов станет ясна, если совместить рисунок 2, в с правой частью рисунка 2, а, что и выполнено на рисунке 2, г.

Обращается внимание на то, что все три обмотки внутри генератора (трансформатора) соединены последовательно и образуют замкнутую цепь. Подобное соединение в установках постоянного тока привело бы к короткому замыканию. В установках трехфазного тока в силу того, что электродвижущие силы (э. д. с.) сдвинуты по фазе на 120°, ток в этом замкнутом контуре отсутствует, так как в каждый момент сумма э. д. с. трех обмоток равна нулю 1.

Необходимо здесь же заметить, что для отсутствия тока в контуре обмоток генератора (трансформатора) необходимо, чтобы обмотки имели одинаковые числа витков, были сдвинуты на 120 электрических градусов и имели э. д. с. строго синусоидальные или во всяком случае не содержащие гармоник, кратных трем (смотрите статью «Понятие о магнитном равновесии трансформатора»).

Генераторы практически никогда не соединяют в треугольник. В трансформаторах такие соединения не только распространены, но иногда выполняются с целью получения внутри трансформатора токов третьих гармоник. Зачем? Понятно не затем, чтобы создавать в трансформаторе дополнительные потери. Причины здесь гораздо сложнее, смотрите статью «Понятие о магнитном равновесии трансформатора».

Соединение в треугольник обмоток трансформаторов в двух вариантах показано на рисунке 3. Подробно вопрос о соединениях обмоток трансформаторов рассмотрен в статье «Группы соединения трансформаторов».

Рисунок 3. Соединение в треугольник трансформаторов.

Соединение в треугольник электроприемников и конденсаторных батарей.

Соединение в треугольник обмоток электродвигателей показано на рисунках 4, ав. При этом на рисунке 4, а обмотки и соединены и расположены треугольником; на рисунке 4, б обмотки соединены треугольником, но расположены произвольно; на рисунке 4, в обмотки расположены звездой, но соединены в треугольник. На рисунке 4, г обмотки расположены треугольником, но соединены в звезду.

Рисунок 4. Соединение в треугольник электроприемников.

Все эти рисунки подчеркивают, что дело отнюдь не в том, как расположены изображения электроприемников на чертежах (хотя их часто удобно располагать в соответствии с видом соединения), а в том, что с чем соединено: концы (начала) всех обмоток между собой или конец одной обмотки с началом другой. В первом случае получается соединение в звезду, во втором – в треугольник.

Соединение в треугольник конденсаторных батарей показано на рисунке 4, д.

На рисунке 4, е показано соединение в треугольник ламп. Хотя лампы территориально разбросаны по разным квартирам, но они объединены сначала в группы в пределах каждой квартиры, затем в группы по стоякам 2 и, наконец, эти группы соединены в треугольник на вводном щите 1. Заметьте: до вводного щита нагрузка трехфазная, после вводного щита (в стояках и квартирах) однофазная, хотя она и включена между двумя фазами.

На каком основании нагрузка, питающаяся от двух фаз названа однофазной? На том основании, что изменения тока в обоих проводах, к которым присоединена нагрузка, происходят одинаково, то есть в каждый момент ток проходит через одни и те же фазы.

Видео 1. Соединение треугольником


1 Отсутствие тока в замкнутом контуре еще не означает, что в фазных обмотках нет тока. Токи в фазных обмотках соответствуют их нагрузкам.

Источник: Каминский Е. А., «Звезда, треугольник, зигзаг» – 4-е издание, переработанное – Москва: Энергия, 1977 – 104с.

www.electromechanics.ru

Схемы соединений обмоток треугольник и звезда для чайников.

Наиболее распространенный вопрос у начинающих изучения устройства трансформаторов или иных электротехнических устройств это «Что такое звезда и треугольник?». Чем же они отличаются и как устроены, попробуем разъяснить в нашей статье. 

Рассмотрим схемы соединений обмоток на примере трехфазного трансформатора. В своем строении он имеет магнитопровод, состоящий из трёх стержней. На каждом стержне есть две обмотки – первичная и вторичная. На первичную подается высокое напряжения, а со вторичной снимается низкое напряжение и идет к потребителю. В условном обозначении схема соединений обозначается дробью (например, Y⁄∆ или Y/D или У/Д), значение числителя – соединение обмотки высшего напряжения (ВН), а значение знаменателя – низшего напряжения (НН).

Каждый стержень имеет как первичную обмотку так и вторичную (три первичных и три вторичных обмотки). У каждой обмотки есть начало и конец. Обмотки можно соединить между собой способом звезда или треугольник. Для наглядности обозначим вышеперечисленное схематически (рис. 1)

При соединении звездой, концы обмоток соединяются вместе, а из начал идут три фазы к потребителю. Из вывода соединений концов обмоток, выводят нейтральный провод N (он же нулевой). В итоге получается четырёх — проводная, трёхфазная система, которая часто встречается вдоль линий воздушных электропередач.(рис. 2)

Преимущества такой схемы соединения в том, что мы можем получить 2 вида напряжения: фазное (фаза+нейтраль) и линейное. В таком соединении линейное напряжение больше фазного в √3 раз. Зная, что фазное напряжение дает нам 220В, то умножив его на √3 = 1,73, получим примерно 380В – напряжение линейное. Но что касается электрического тока, то в этом случае фазный ток равен линейному, т.к. что линейный, что фазный токи одинаково выходят из обмотки, и другого пути у него нет. Так же стоит отметить что только в соединении звезда имеется нейтральный провод, который является «уравнителем» нагрузки, чтобы напряжение не менялось и не скакало.

Рассмотрим теперь соединение обмоток треугольником. Если мы конец фазы А, соединим с началом фазы В, конец фазы В соединим с началом фазы С, а конец фазы С соединим с началом фазы А, то получим схему соединения обмотки треугольником. Т.е. в этой схеме обмотки соединены последовательно. (рис. 3)

В основном такая схема соединения применяется для симметричной нагрузки, где по фазам нагрузка не изменяется. В таком соединении фазное напряжение равно линейному, а вот электрический ток, наоборот, в такой схеме разный. Ток линейный больше фазного тока в √3 раз. Соединение обмотки треугольником обеспечивает баланс ампер-виток для тока нулевой 

последовательности. Простыми словами, схема соединения треугольником обеспечивает сбалансированное напряжение.

Подведем итоги. Для базового определения схем соединения обмоток силовых трансформаторов, необходимо понимать, что разница между этими соединениями состоит в том, что в звезде все три обмотки соединены вместе одним концом каждой из обмоток в одной (нейтральной) точке, а в треугольнике обмотки соединены последовательно. Соединение звезда позволяет нам создавать два вида напряжения: линейное (380В) и фазное (220В), а в треугольнике только 380В.

Выбор схемы соединения обмоток зависит от ряда причин:

  • Схемы питания трансформатора
  • Мощности трансформатора
  • Уровня напряжения
  • Асимметрии нагрузки
  • Экономических соображений

Так например, для сетей с напряжением 35 кВ и более выгодно соединить обмотку трансформатора схемой звезда, заземлив нулевую точку. В данном случае получится, что напряжение выводов трансформатора и проводов линии передачи относительно земли будет всегда в √3 раз меньше линейного, что приведёт к снижению стоимости изоляции.

На практике чаще всего встречаются следующие группы соединений: Y/Y, D/Y, Y/D.

Группа соединений обмоток Y/Y (звезда/звезда) чаще всего применяется в трансформаторах небольшой мощности, питающих симметричные трёхфазные электроприборы/электроприемники. Так же иногда применяется в схемах большой мощности, когда требуется заземление нейтральной точки.

Группа соединения обмоток D/Y (треугольник/звезда) применяется, в основном в понижающих трансформаторах больших мощностей. Чаще всего трансформаторы с таким соединением работают в составе систем питания токораспределительных сетей низкого напряжения. Как правило, нейтральная точка звезды заземляется, для использования как линейного, так и фазного напряжений.

Группа соединений обмоток Y/D (звезда/треугольник) используется, в основном, в главных трансформаторах больших силовых станций и подстанций, не служащих для распределения.

www.forwardenergo.ru

§61. Схема соединения «треугольником»

При соединении фазных обмоток источника трехфазного тока «треугольником» (рис. 211, а) конец первой фазы АВ соединяется с началом второй фазы ВС, конец второй фазы соединяется с началом третьей фазы СА и конец третьей фазы — с началом первой АВ. Три линейных провода 1, 2 и 3, идущих к приемникам электрической энергии, присоединяются к началам А, В и С этих фаз. Точно так же могут соединяться и отдельные группы приемников ZAB, ZBC, ZCA (фазы нагрузки). При этом каждая фаза нагрузки присоединяется к двум линейным проводам, идущим от источника, т. е. включается на линейное напряжение, которое одновременно будет и фазным напряжением. Таким образом, в схеме «треугольник» фазные напряжения Uф равны линейным Uл и не зависят от сопротивлений ZAB, ZBC, ZCA фаз нагрузки.

Как следует из формулы (77), при соединении «треугольником» трех фазных обмоток генератора или другого источника переменного тока сумма э. д. с, действующая в замкнутом контуре, образованном этими обмотками, равна нулю. Поэтому в этом контуре при отсутствии нагрузки не возникает тока. Но каждая из фазных э. д. с. может создавать ток в цепи своей фазы.
Линейные токи в схеме «треугольник» согласно первому закону Кирхгофа для узлов А, В и С соответственно:

iA = iAB – iCA; iB = iBC – iAB; iC = iCA – iBC

Переходя от мгновенных значений токов к их векторам, получим:

?A = ?AB – ?CA; ?B = ?BC – ?AB; ?C = ?CA – ?BC

Следовательно, линейный ток равен векторной разности соответствующих фазных токов.

По полученным векторным уравнениям можно для равномерной нагрузки фаз построить векторную диаграмму (рис. 211,б), которую можно преобразовать в диаграмму (рис. 211, в), из которой

Рис. 211. Схема «треугольник» (а) и векторные диаграммы токов для этой схемы при равномерной нагрузке (б и в)

видно, что при равномерной нагрузке фаз векторы линейных токов ?А, ?B, ?C образуют равносторонний треугольник ABC, внутри которого расположена трехлучевая звезда векторов фазных токов ?АВ, ?BC и ?СА. Отсюда по аналогии с диаграммой рис. 207,б следует, что

Iл = 2Iф cos 30° = 2Iф ?3 / 2 = ?3 Iф

т. е. при равномерной нагрузке фаз в схеме «треугольник» линейный ток больше фазного тока в ?3 раз.

Следовательно, при переключении приемников со «звезды» на «треугольник» фазные токи возрастают в ?3 раз, а линейные токи — в 3 раза. Возможность включения одних и тех же приемников по схеме «звезда» или «треугольник» расширяет область их применения. Например, если приемник рассчитан на фазное напряжение 220 В, то при соединении по схеме «треугольник» он может быть включен в сеть с линейным напряжением 220 В, а при соединении по схеме «звезда» — в сеть с линейным напряжением 220?3 = 380 В. Приемники, рассчитанные на фазное напряжение 127 В, могут работать в сетях с линейными напряжениями 127 и 127?3= 220 В.

Особенности подвода трехфазного тока к приемникам. В трех-проводной трехфазной сети (при схемах «звезда без нулевого провода» и «треугольник») алгебраическая сумма мгновенных значений линейных токов в любой момент времени равна нулю, поэтому такие токи совместно не создают магнитного поля. Это позволяет прокладывать три линейных провода в одной общей металлической трубе или в кабеле с металлической оболочкой без опасности образования вихревых токов. Не допускается прокладка линейных проводов по отдельности в металлических трубах, так как возникающие вихревые токи вызывали бы сильный нагрев металла. То же самое происходило бы при прокладке в кабеле с металлической оболочкой или в трубе трех линейных проводов при схеме «звезда с нулевым проводом», так как сумма токов в них не равна нулю.

electrono.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о