Трехфазный переменный ток соединение звездой и треугольником: Трехфазный переменный электрический ток | Комплексэнерго

трёхфазный переменный ток, линейные и фазные токи и напряжения

Система трёх синусоидальных токов, изменяющихся во времени и имеющих сдвиг по фазе, называется трёхфазным переменным током. При помощи этой системы создаются удобные и экономичные электродвигатели, производится передача электроэнергии на дальние расстояния, снижается материалоёмкость трансформаторов и силовых кабелей. На трёхфазном токе основана работа всех крупных электростанций и потребителей электроэнергии.

• Историческая справка
• Устройство генератора
• Соединение обмоток электрической машины
• Преимущества трёхфазных систем

Историческая справка

Трёхфазный ток — это частный случай многофазного тока. Впервые двухфазный ток был получен известным изобретателем Николой Теслой. Большой вклад в формирование трёхфазных систем внёс русский учёный М. О. Доливо-Добровольский. Он использовал трёх- и четырёхпроводную системы передачи переменного тока и на её основе построил асинхронный двигатель.

Главной особенностью его изобретения стал короткозамкнутый ротор типа «беличье колесо», который применяется в асинхронных электродвигателях и сейчас. Ещё одним достижением изобретателя была линия электропередачи, построенная им с использованием генератора и трансформаторов трёхфазного переменного тока. Длина линии составляла 170 км, что было огромным шагом вперёд для конца XIX века.

Устройство генератора

Трёхфазной системой считают состоящую из трёх электрических цепей конструкцию, в которой вырабатываются электродвижущие силы (ЭДС) одной и той же частоты, смещённые друг относительно друга на 120°. Синхронная электрическая машина большой мощности используется в качестве генератора. Она превращает механическую энергию вращения в электрическую. В пазах статора размещаются три обмотки, в которых индуцируются ЭДС, равные по амплитуде и отличающиеся по фазе на 1/3 периода.

Каждая обмотка (фаза) является самостоятельным источником электрической энергии. Ротор, выполненный в виде постоянного магнита, приводится во вращение электродвигателем. Магнитное поле вращающегося ротора индуцирует ЭДС в обмотках статора. Если присоединить к концам каждой обмотки провода, то получатся три независимые сети. В системе будет шесть проводов и никакого выигрыша по сравнению с тремя отдельными генераторами не происходит.

В современных трёхфазных сетях обычно используется три или четыре провода в зависимости от схемы подключения.

Соединение обмоток электрической машины

Обмотки генератора и нагрузок соединяются по схемам звезда или треугольник. При соединении в звезду образуется общая нулевая точка из связанных между собой концов обмоток, а к началам обмоток присоединяются линейные провода. Нейтрали или нулевые точки генератора и нагрузки связываются нулевым проводом. Напряжение, создающееся между линейным проводом и нулевым, называется фазным, а между двумя линейными проводами — линейным.

Нулевой провод предназначен для выравнивания напряжения на всех фазах при несимметричной нагрузке. Сила тока, протекающего в этом проводе меньше, чем в линейных проводах, что даёт возможность выбрать проводник меньшего сечения. Зависимости для линейных и фазных токов и напряжений при соединении звездой имеют вид: Iл = Iф, Uл = √3 Uф ≈ 1,73 Uф.

При выполнении схемы треугольник конец каждой обмотки соединяется с началом следующей. Для этой схемы используется три провода, ведущих от генератора к нагрузке. Соотношение между токами и напряжениями, линейным и фазным, равно: Uл = Uф, Iл = √3 Iф.

Обмотки генератора чаще соединяют по схеме звезда. При соединении треугольником каждая фаза должна рассчитываться на напряжение в 1,73 раза больше, чем при соединении звездой. Это влечёт за собой усиление изоляции обмоток, увеличение количества витков и удорожание машин.

В распределительных сетях, где присутствует много однофазных потребителей, обеспечение симметричной нагрузки на фазы становится невозможным. Такие сети исполняются четырехпроводными с нулевым проводником.

Проводники, принадлежащие различным фазам и нейтральные, имеют разные цвета. Это делается в целях обеспечения безопасности при электромонтажных работах и для удобства при ремонте и монтаже электрических сетей. В России нейтральный проводник обычно делается голубым, первая фаза — жёлтой, вторая — зелёной, третья — красной.

Выбор способа подключения для потребителя зависит от следующих характеристик:

• номинального напряжения потребителей электрической энергии;
• характера нагрузки;
• подаваемого трёхфазного напряжения.

При практическом применении 3-фазных сетей важно помнить, что при подключении звездой на нагрузки действует фазное напряжение, а при подключении треугольником — линейное напряжение, которое в 1,73 раза больше, чем фазное.

Преимущества трёхфазных систем

Эти системы используются в промышленности, на транспорте, для электроснабжения жилых помещений. Такое широкое применение объясняется большими преимуществами, которые даёт эта система по сравнению с однофазной системой электроснабжения:

• Требуется меньшее количество проводов, что даёт большую экономию при передаче электроэнергии на дальние расстояния.
• Трёхфазные трансформаторы имеют меньшие размеры магнитопровода по сравнению с однофазными такой же мощности.
• При работе создаётся вращающееся магнитное поле, необходимое для работы асинхронных двигателей.
• Возможность использования двух рабочих напряжений.
• Уравновешенность симметричных трёхфазных систем.

Распространение трёхфазных систем помогло решению многих задач электроснабжения, развитию передающих мощностей и совершенствованию технологических процессов. Использование трёхфазных трансформаторов, генераторов и электродвигателей значительно упростило и удешевило процесс генерации энергии и повысило доступность её для потребителей.

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 = СdU_c /dt).

I_з =(U₀/R)  e^-t/c. (8)

Напряжение на активном сопротивлении (U_R =I_з R)

U_R = U₀ e^-t/c. (9)

Анализ полученных временных зависимостей U_c(t) и I_з(t) в RC-цепи во время переходного процесса показывает, что с течением времени напряжение на конденсаторе U_c 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:

U_c + U_R = 0 , (10)

где I_p = CdU_c /dt; U_R = I_pR;

Получим однородное дифференциальное уравнение первого порядка:

U_c + RCdU_c /dt = 0, (11)

Решение этого уравнения имеет вид:

U_c = U₀ e^-t/c, (12)

где U₀ = U_c (0).

Трехфазное питание переменного тока: соединение звездой и треугольником

Хотите создать сайт? Найдите бесплатные темы и плагины WordPress.

Самый экономичный способ массового производства энергии переменного тока — паровые турбины, которые приводят в действие большие трехфазные генераторы переменного тока (генераторы переменного тока — Рисунок 1 ).

Рисунок 1. Паровые турбины приводят в действие большие трехфазные генераторы переменного тока

Вот почему большинство электростанций расположены на реке, которая была перекрыта плотиной и образовала озеро. До того, как электричество стало массово производиться большими паровыми турбинами, вода, падающая с плотины, использовалась для вращения турбин для выработки гидроэлектроэнергии, как показано на рис. 9.0005 Рис. 2.

Рис. 2. ГЭС Пьемонт, река Салуда

Как показано на Рис. 3 , три однофазных источника переменного тока могут быть получены в одном генераторе переменного тока от общего вращающегося электромагнитного поля.

Смещение на 120 механических градусов в генераторе переменного тока создает электрическое смещение на 120 электрических градусов между любыми двумя соседними однофазными источниками переменного тока: однофазный источник переменного тока в верхней части рисунка опережает однофазный источник переменного тока в середине чертежа на 120 электрических градусов.

Однофазный источник переменного тока в середине рисунка опережает однофазный источник переменного тока внизу рисунка на 120 электрических градусов.

Если бы синусоидальные сигналы для каждого однофазного источника переменного тока были расширены по ширине страницы, было бы показано, что однофазный источник переменного тока внизу рисунка также опережает однофазный источник переменного тока вверху чертежа на 120 электрических градусов.

Когда шесть проводников, по два на каждый однофазный источник переменного тока, выводятся из генератора переменного тока и протягиваются к трем индивидуально подключенным однофазным нагрузкам переменного тока, взаимодействия между однофазными источниками переменного тока не происходит, только сдвиг фаз.

Рис. 3. Генерация трех однофазных двухпроводных источников переменного тока от общей цепи магнитного ротора

Как показано на Рис. источники могут быть подключены к генератору переменного тока для передачи трехфазной мощности переменного тока с использованием только трех проводников цепи (или линий передачи) вместо шести проводов, показанных на рис. 3 .

Трехфазный генератор переменного тока (или двигатель, или трансформатор) подключен в 3-фазная конфигурация треугольника , когда соответствующие концы отдельных однофазных обмоток соединены в замкнутой последовательной конфигурации и , соединение с общим концом любых двух соседних обмоток выводится как одна из трех 3- фазные линейные проводники переменного тока.

3-фазный генератор переменного тока (или двигатель или трансформатор) подключается по схеме 3-фазной звездой , когда концы (выводы) каждой отдельной однофазной обмотки соединены в общую точку, а другие концы обмотки (выведенные как три проводника трехфазной линии переменного тока) кажутся параллельными. Три 3 фазы Линейные проводники AC обычно обозначаются как линия 1 (L1) или фаза A, линия 2 (L2) или фаза B и линия 3 (L3) или фаза C.

Рисунок 4. Поколение 3- фаза переменного тока 3-проводная мощность

Трехфазная мощность переменного тока является более распространенной формой производства, передачи и распределения электроэнергии просто потому, что огибающая трехфазной мощности (опять же, рис. 4) никогда не проходит через нулевую мощность переход, как это делает каждый из трех содержащихся однофазных источников переменного тока.

Направление тока в электрической цепи всегда от потенциала отрицательного напряжения к потенциалу положительного напряжения.

В 3-фазной схеме подключения по схеме «звезда» или «треугольник», когда какой-либо однофазный источник переменного тока проходит переход через нулевое напряжение, ток течет между двумя другими однофазными источниками переменного тока. Когда все три однофазных источника переменного тока чередуются (производят либо положительное, либо отрицательное напряжение), ток все еще находится между потенциалом отрицательного напряжения и потенциалом положительного напряжения:

В зависимости от временного интервала трехфазный линейный ток переменного тока может течь от первого источника однофазного переменного тока (L1) к ​​обоим другим источникам однофазного переменного тока (как L2, так и L3), а моментом позже , трехфазный линейный ток переменного тока может течь от второго однофазного источника переменного тока к двум другим и так далее.

Соединение трех однофазных обмоток в трехфазном генераторе переменного тока (или двигателе или трансформаторе) по схеме «звезда» или «треугольник» зависит от требуемой величины линейного напряжения по сравнению с желаемой величиной линейного тока.

Выходящая из генератора переменного тока или трансформатора, 3-фазная схема соединения звездой называется умножителем напряжения. При подключении к 3-фазному двигателю или трансформатору 3-фазная конфигурация соединения «звезда» называется делителем напряжения.

В сравнении с , выходящий из генератора или трансформатора, 3-фазная конфигурация соединения треугольником называется умножителем тока. При подключении к 3-фазному двигателю или трансформатору 3-фазная схема подключения треугольником называется делителем тока.

Трехфазное соединение звездой (звездой)

Как показано на рис. 5, при трехфазном соединении звездой (звездой) три обмотки однофазного генератора переменного тока (или обмотки двигателя или трансформатора) соединены проводами параллельно с тем же эталонным выводом каждой обмотки, подключенной (по одному) к питающим проводникам L1 (линия 1), L2 (линия 2) и L3 (линия 3). Другие концы или выводы трех однофазных обмоток соединены друг с другом.

Рис. 5. Соотношения «напряжение-ток» в трехфазной конфигурации «звезда»

Трехфазная конфигурация соединения звездой называется умножителем/делителем напряжения. Это опорное значение исходит из линейного напряжения трехфазного переменного тока [обычно называемого либо «линейным напряжением», либо просто «линейным напряжением» (линия V)]. Он измеряется между любыми двумя из трех линий питания в трехфазной схеме подключения генератора переменного тока (или двигателя или трансформатора) по схеме «звезда».

Затем он применяется как сумма двух отдельных падений напряжения переменного тока в одной фазе (фаза V) на любых двух из трех однофазных обмоток.

Хотя, как показано на рис. 5, , эти две обмотки фактически соединены последовательно (относительно точек измерения напряжения), напряжения двух однофазных обмоток переменного тока не складываются алгебраически (прямое сложение — что равно двум умноженное на напряжение любой обмотки). Соответствующие номинальные синусоидальные напряжения двух однофазных обмоток не совпадают по фазе на 120 электрических градусов. Из-за этого 120 ⁰ «сдвиг фаз», напряжения двух однофазных обмоток переменного тока складываются векторно (как векторные величины).

В Рисунок 5 напряжение трехфазной линии переменного тока показано как измеренное от линии 1 до линии 3. Если напряжение однофазной обмотки всех трех обмоток источника однофазного переменного тока в этом трехфазном генераторе переменного тока равно 277 вольт: Суммарное векторное сложение двух однофазных напряжений обмотки переменного тока равно:

Строка 1: SIN of 120 ⁰ × 277 вольт = 0,866 × 277 вольт = 240 вольт

Строка 3:   SIN of 120 ⁰ × 277 вольт = 0,866 × 277 вольт = 240 вольт

                                                     1,732 × 277 вольт = 480 вольт

Когда две меры по 240 вольт складываются вместе, линейное напряжение трехфазного генератора переменного тока, подключенного по схеме «звезда», равно 480 вольт. Функция синуса 120 ⁰ равна 0,866.

Поскольку линейное напряжение должно измеряться как междуфазное напряжение между любыми двумя из трех однофазных Источники переменного тока в генераторе переменного тока (или двигателе, или трансформаторе), сумма 0,866 плюс 0,866, что равно 1,732, может быть умножено на 277-вольтовое номинальное напряжение любой обмотки, чтобы получить такое же 480-вольтовое номинальное линейное напряжение. .

По стечению обстоятельств или по счастливой случайности, квадратный корень из 3 (√3) также равен 1,732, так что овладение математическими навыками тригонометрии не требуется. Просто помните, что при определении трехфазного линейного напряжения переменного тока генератора переменного тока, соединенного звездой (двигателя или трансформатора), линейное напряжение равно 1,732-кратному фазному напряжению, или:

Напряжение трехфазной сети переменного тока при схеме соединения звездой на 173% (√3) больше, чем напряжение обмотки однофазного переменного тока.

В формуле:

В _ЛИНИЯ = √3 ×   В _{ФАЗА (ОБМОТКА)}

Или      В _ФАЗА = В _ЛИНИЯ ÷  √3

Для сравнения, величины тока трехфазной линии переменного тока и тока обмотки однофазного переменного тока равны при схеме соединения звездой. Начало каждой соответствующей однофазной обмотки в Рисунок 5 подключен непосредственно к одному из линейных проводников (вывод L1, L2 или L3), так что весь трехфазный линейный ток переменного тока (линия A) этой фазы проходит через катушку этого однофазного обмотка;

А _ЛИНИЯ = А _{ФАЗА (ОБМОТКА)}

От общего соединения других концов или выводов трех однофазных обмоток однофазный переменный ток данной фазы или обмотки делится между две другие фазы или обмотки.

Трехфазное соединение треугольником

Как показано на рис. 6, трехфазное соединение треугольником представляет собой просто замкнутую цепь, в которой три обмотки однофазного генератора соединены последовательно друг с другом.

Выходной (или концевой) вывод одной однофазной обмотки соединяется с вводом второй однофазной обмотки. Вывод второй однофазной обмотки соединен с вводом третьей однофазной обмотки. Вывод третьей однофазной обмотки подключается к вводу первой однофазной обмотки: питающие линии L1, L2 и L3 подключаются по одной к трем узловым соединениям ввод-вывод обмотки. .

Рис. 6. Соотношения напряжение-ток в 3-фазной схеме соединения треугольником

Когда отдельные выводы однофазной обмотки [начальный (входной) и конечный (выходной) выводы или клеммы каждой соответствующей однофазной обмотки] трехфазного генератора переменного тока (двигателя или трансформатора) соединены по схеме треугольника, каждый однофазная обмотка подключается непосредственно через две из трех питающих линий. Когда это происходит, линейное напряжение трехфазного переменного тока, измеренное между любыми двумя линиями питания, будет равно напряжению однофазного переменного тока, измеренному на тех же узлах (соединениях) вход-выход.

В Рис. 6 напряжение трехфазной сети переменного тока, измеренное между линиями питания L1 и L2, равно напряжению обмотки однофазного переменного тока, измеренному между узлами входа-выхода, подключенными к L1 и L2:

Значения линейного напряжения трехфазного переменного тока и напряжения обмотки однофазного переменного тока равны в конфигурации треугольника.

 В формуле:

В _ЛИНИЯ = В _{ФАЗА (ОБМОТКА)}

Для сравнения, трехфазный линейный ток переменного тока, подаваемый на любой из трех проводников питания в конфигурации генератора переменного тока, соединенного треугольником, представляет собой совокупность токов переменного тока, протекающих от двух однофазных обмоток, подключенных к этой линии соответствующими входами и выходами. узлы.

Иными словами, два однофазных линейных тока переменного тока, протекающие от двух других трехфазных линейных проводников к данному узлу входа-выхода, имеют общий путь линейного проводника из узла. Несмотря на то, что эти две обмотки фактически подключены параллельно к единственному линейному проводнику, токи всех трех однофазных обмоток переменного тока сдвинуты по фазе друг относительно друга на 120 электрических градусов, так что √3 ×   9или 0157 ÷  √3                   

Из-за 120 ⁰ фазового сдвига между любыми двумя соседними токами обмотки, токи однофазной обмотки переменного тока складываются векторно (векторные величины — так же, как обсуждалось для напряжений в конфигурации звезда), а не алгебраически (√3, используемый в этих расчетах, равен 1,732).

 Если бы два тока обмоток однофазного переменного тока были сложены алгебраически, составной линейный ток трехфазного переменного тока был бы в два раза больше значения тока однофазного переменного тока (обмотки).

Вы нашли apk для андроида? Вы можете найти новые бесплатные игры и приложения для Android.

Трехфазный калькулятор — расчет мощности переменного тока

Создано Mehjabin Abdurrazaque

Проверено Wojciech Sas, PhD и Rijk de Wet

Последнее обновление: 02 февраля 2023 г.

Содержание:

• Что такое полная мощность в трехфазной цепи?
• Как рассчитать полную мощность, используя линейное напряжение и силу тока?
• Что такое активная или реальная мощность?
• Что такое реактивная мощность?
• В чем разница между потребляемой мощностью при соединении по схеме «звезда» и «треугольник»?
• Как рассчитать трехфазный ток?
• Как использовать трехфазный калькулятор для расчета мощности переменного тока?
• Часто задаваемые вопросы

Добро пожаловать в трехфазный калькулятор , который может помочь вам:

• Расчет трехфазной мощности по напряжению, току и фазовому углу или коэффициенту мощности;
• Оценка других видов мощности по заданному типу мощности и фазовому углу или коэффициенту мощности; и
• Определение количества линий и других значений фазы по количеству фаз, одному типу мощности и фазовому углу или коэффициенту мощности.

Наш 3-фазный калькулятор — это комплексный инструмент — он может определить значение тока, напряжения и мощности в вашей 3-фазной цепи!

Кроме того, мы объясняем , как вывести уравнения трехфазной мощности в терминах линейных величин для звездообразных и дельта-систем.

Не только это, наш калькулятор также полезен для понимания:

• три типа мощности в цепи переменного тока;
• различия между активной мощностью и полной мощностью ;
• Как кажущаяся мощность связана с электрической мощностью; и
• Что вызывает реактивную мощность в цепи переменного тока и преимущества прилагается.

Готов? Поехали!

🙋 В этом трехфазном калькуляторе мы имеем дело только с симметричными трехфазными цепями . Сбалансированная трехфазная цепь имеет одинаковые напряжения, токи и коэффициенты мощности во всех трех фазах. Если один из этих параметров отличается для каждой фазы, это несимметричная трехфазная цепь .

Что такое полная мощность в трехфазной цепи?

Полная мощность – это полная электрическая мощность в трехфазной цепи. Рассчитываем полную мощность трехфазной цепи через фазный ток и фазное напряжение как:

• S = 3 × V _Ph × I _Ph ,

где:

• S – полная мощность;
• В _Ph – фазное напряжение; и
• I _Ph – фазный ток.

💡 Полная мощность измеряется в вольт-ампер ( ВА ). Чтобы узнать больше о ВА и почему он используется вместо ватт ( Вт ), взгляните на наш калькулятор кВА.

Как рассчитать полную мощность, используя линейное напряжение и силу тока?

В пересчете на линейное напряжение и линейный ток полная мощность трехфазной цепи составляет:

• S = √3 × V _строка × I _строка ,

где:

• В _линия линейное напряжение; и
• I _линия — ток линии.

Что такое активная или реальная мощность?

Активная мощность – это фактическая мощность, которая действительно передается в нагрузку и рассеивается в цепи. Мы рассчитываем активную мощность как произведение полной мощности и коэффициента мощности.

• P = S × PF,

где:

• P – активная мощность; и
• PF — коэффициент мощности, равный cos φ . Здесь φ — фазовый угол , — угол опережения или угол отставания фазы тока по отношению к фазе напряжения.

Таким образом, мы можем рассчитать активную мощность, используя две фазы, как:

• P = V _ф × I _ф × PF

Или, с точки зрения линейного напряжения и линейного тока:

• P = √3 × V _линия × I _линия × PF

💡 Активная мощность измеряется в Вт ( Вт ), так как указывает на полезную работу, проделанную в цепи.

Что такое реактивная мощность?

Резисторы поглощают электроэнергию и рассеивают ее в виде тепла или света, в то время как конденсаторы и катушки индуктивности возвращают мощность, полученную в одной половине цикла, в источник питания в следующей половине. Электроэнергия, которая течет в цепь и из нее благодаря конденсаторам и катушкам индуктивности, представляет собой реактивную мощность или безваттную мощность ( Q ).

Рассчитаем реактивную мощность для трехфазной цепи как мощность, обусловленную синусоидальной составляющей фазного тока, т. е. произведение полной мощности ( S ) на синус фазового угла:

• Q = S × sin φ

Таким образом, реактивная мощность в пересчете на фазы равна:

• Q = 3 × V _Ph × I _Ph × sin φ

Формула реактивной мощности в пересчете на количество линий:

💡 Реактивная мощность измеряется в вольт-амперах реактивных ( вар ).

В чем разница между потребляемой мощностью при соединении по схеме «звезда» и «треугольник»?

При соединении звездой линейный ток и фазный ток одинаковы, а линейное напряжение равно √3 фазному напряжению.

• I _строка = I _тел.
• В _линия = √3 × В _фаза

Линейное напряжение и фазное напряжение одинаковы при соединении треугольником , а линейный ток в √3 раза превышает фазный ток.

• I _строка = √3 × I _фот
• В _линия = В _фот

Следовательно, как для соединения треугольником, так и для соединения звездой полная мощность составляет:

• S = √3 × V _строка × I _строка

Таким образом, формула активной мощности при соединении по схеме «звезда» и «треугольник» будет следующей:

и формула реактивной мощности в обоих соединениях:

⚠️ Хотя мы можем использовать одни и те же уравнения мощности для обеих трехфазных систем, параметры линии не совпадают.

Например, если фазное напряжение 400 В, фазный ток 10 А и фазовый угол 30 градусов:

• Соединение звездой:
  • В _L = √3 В _фазы = 693 В
  • I _L = I _ф = 10 А
  • S = √3 В _L I _L = 12 кВА
  • P = √3 В _L I _L cos φ = 10,4 кВт
  • Q = √3 В _L I _L sin φ = 6 кВАр
• Соединение треугольником:
  • В _L = В _ф = 400 В
  • I _L = √3 I _ф = 17,3 A
  • S = √3 В _L I _L = 12 кВА
  • P = √3 В _L I _L cos φ = 10,4 кВт
  • Q = √3 В _L I _L sin φ = 6 кВАр

Следовательно, соединения треугольником и звездой с одним и тем же фазным током, напряжением и углом имеют одинаковую мощность в своих цепях, хотя количество их линий различно.

Как рассчитать трехфазный ток?

90 750

Формулы для определения трехфазного тока от электросети.

Известный параметр	Формула для определения тока
Полная мощность 90 003	Полная мощность / (В × 1,73)
Активная мощность	Активная мощность / (В × коэффициент мощности × 1,73)
Реактивная мощность	Реактивная мощность / (В × sin(acos(PF)) × 1,73)

Как использовать трехфазный калькулятор для расчета мощности переменного тока?

❓ Пример: Реальная мощность трехфазного двигателя переменного тока 5 кВт . Если напряжение и ток двигателя равны 400 В и 8,6 А соответственно, определите коэффициент мощности системы треугольник.

для проведения правильного трехфазного расчета мощности к задаче, приведенной выше:

1. идентифицировать Приведенные параметры-активная мощность = 5 кВт , фазовое напряжение = 400 В и ток линии = 8.6 A . .
2. Выберите тип соединения. По умолчанию тип трехфазного подключения трехфазного калькулятора Omni — Delta (D) . Поскольку в задаче не указан тип соединения, вы можете оставить этот вариант как есть.
3. Выберите соответствующую единицу измерения из раскрывающегося списка рядом с каждым параметром.
4. Введите значения заданных параметров в соответствующие поля ввода.

Готово! Трехфазный калькулятор показывает значения других параметров:

• Фазный ток =5 A ;
• Напряжение сети = 400 В ;
• Фазовый угол = 33 градуса ;
• Коэффициент мощности = 0,84 ;
• Полная мощность = 5,96 кВА ; и
• Реактивная мощность = 3,24 кВАр .

Вы можете узнать больше об этом конкретном примере из калькулятора силы тока трехфазного двигателя. Кроме того, преобразователь треугольника в звезду может помочь вам расширить свои знания о трехфазных системах.

Часто задаваемые вопросы

В чем разница между активной мощностью и полной мощностью?

Существует много различий между активной и полной мощностью. Вот некоторые из них, перечисленные рядом в таблице для удобства сравнения.

9071 1

Полная мощность	Активная мощность
Известна как «мнимая мощность»	Известна как «реальная мощность»
Измеряется в вольт-амперах ( ВА , кВА , МВА )	Измерения в ваттах ( Вт , кВт и т. д.) 907 18
Теоретическая максимальная мощность, отдаваемая источником напряжения в течение определенного времени. интервал	Доля электроэнергии, преобразованная в полезную работу
Сумма активной и реактивной мощностей	Компонент полной мощности

Что вызывает реактивная мощность в цепи переменного тока ?

В любой цепи переменного тока реактивная мощность вызывает фазовый сдвиг между кривыми напряжения и тока и уменьшает перекрытие между двумя кривыми. Это приводит к тому, что на нагрузку подается меньше мощности.

Каковы преимущества реактивной мощности?

Важным преимуществом реактивной мощности является то, что она помогает поддерживать уровни напряжения для передачи активной мощности по линиям электропередачи. Линии электропередач действуют как конденсаторы при очень низких уровнях нагрузки и повышают напряжение. При высоких нагрузках линии электропередач поглощают реактивную мощность и снижают напряжение.

Как найти мощность, подводимую к двигателю, работающему при напряжении 4 кВ и токе 462 А?

Полная мощность представляет отдаваемую мощность.