Фазное и линейное напряжение
В том случае, если обмотки генератора трехфазного тока соединить между собой специальным образом («звездой» или треугольником), то у такого тока возникают свойства, которые удобны в применении.
Векторная диаграмма напряжений для соединения «звезда»
Схема соединения звездой (рис.1(а)) и соответствующая векторная диаграмма напряжений на обмотках (рис.1(в)) изображены на рис.1. Здесь имеется точка $О$, которая называется точкой одинакового потенциала. Напряжение на каждой обмотке называется фазным (его амплитуда $U_{mf}$). Проводник, который соединен с точкой одинакового потенциала называют нулевым проводом. Проводники, которые соединены со свободными концами обмоток, называются фазными проводами. Получается, что фазные напряжения — это напряжения между нулевым и фазными проводами. Напряжения между фазными проводами называют линейным (его амплитуда $U_{ml}$). Линейное напряжение между проводами 1-2 могут обозначать как $U_{12}$, между проводами 1-3 — $U_{13}$ и так далее.
Рисунок 1.
Векторная диаграмма показывает, что амплитуды $U_{ml}\ $и $U_{mf}$находятся в соотношениях:
Готовые работы на аналогичную тему
так как из векторной диаграммы видно, что $\sum\limits_i{U_i=0.}$
Векторная диаграмма напряжений для соединения «треугольник»
Схема соединения обмоток генератора треугольник изображена на рис.2. В этом случае амплитуды напряжений фазного и линейного равны ($U_{mf}=U_{ml}$).
Рисунок 2.
Из векторной диаграммы токов (рис.2(в)) запишем амплитудных значений тока:
В соединении обмоток генератора треугольником ток замыкания в обмотках равен нулю. Однако это справедливо только для основной гармоники. Токи высших гармоник, появляющиеся из-за нелинейности колебаний, в обмотках есть.
Соединение нагрузок тоже может быть в виде звезды и в виде треугольника. На рис. 1 и рис.2 изображены соединения одного типа, как для генератора, так и для нагрузок. Но совсем не обязательно, что соединения обмоток генератора и нагрузок совпадают. Так, можно реализовать четыре возможные комбинации соединения генератора и нагрузок: «звезда» — «звезда», треугольник — треугольник, «звезда» — треугольник, треугольник — «звезда». Каждое из перечисленных соединений имеет свои особенности.
Пример 1
Задание: В чем состоят особенности соединений «звезда» — «звезда» и «звезда» — треугольник?
Решение:
- При соединении «звезда» — «звезда» (рис.1) на всех нагрузках имеется разное напряжение. При одинаковых сопротивлениях ($R_1=R_2=R_3$) (или примерно равных) сила тока по нулевому проводу равна нулю (или очень мала). Теоретически нулевой провод можно убрать, но без него на каждую из пар нагрузок действует линейное напряжение, амплитудное значение которого равно:
Это напряжение распределяется между нагрузками в соответствии с величиной их сопротивлений. Такая зависимость напряжений от нагрузок крайне не удобна, поэтому нулевой провод сохраняют.
- При соединении «звезда» — треугольник (рис.3). На каждое сопротивление действует линейное напряжение равное:
Это линейное напряжение не зависит от величины сопротивления.
Рисунок 3.
Пример 2
Задание: Определите, чему равно фазное напряжение, если линейное $U_{ml}=220\ В$. Чему будет равно линейное напряжение, если 220 В считать фазным напряжением? Считать, что соединение обмоток генератора — «звезда».
Решение:
В том случае, если обмотки генератора соединены звездой, и это соединение имеет нулевой провод, в линии существует две системы напряжений (линейное и фазное), что является достоинством такого соединения.
Для соединения «звезда» мы имеем соотношение:
\[U_{ml}=\sqrt{3}U_{mf}\left(2.1\right).\]Следовательно, для фазного напряжение имеем:
\[U_{mf}=\frac{U_{ml}}{\sqrt{3}}=\frac{220}{\sqrt{3}}\approx 127\ \left(В\right).\]Если дано фазное напряжение, то:
\[U_{ml}=\sqrt{3}U_{mf}=\sqrt{3}\cdot 220\approx 380\ (В)\left(2.2\right).\]Ответ: 1. $U_{mf}=127\ В.$ $U_{ml}=380\ В.$
Трехфазные цепи обладают рядом преимуществ по сравнению с многофазными и однофазными, с их помощью можно легко получить вращательное круговое магнитное поле, которое обеспечивает работу асинхронных двигателей. Напряжение трехфазной цепи оценивают по ее линейному напряжению, для отходящих от подстанций линий его устанавливают 380 В, что соответствует фазному напряжению в 220 В. Для обозначения номинального напряжения трехфазной четырехпроводной сети используют обе величины — 380/220 В, подчеркивая этим, что к ней могут подключаться не только трехфазные устройства, рассчитанные на номинальное напряжение 380 В, но и однофазные — на 220 В.
Фазой называют часть многофазной системы, имеющую одинаковую характеристику тока. Вне зависимости от способа соединения фаз существуют три одинаковых по действующему значению напряжения трехфазной цепи. Они сдвинуты относительно друг друга по фазе на угол, составляющий 2π/3. У четырехпроводной цепи, помимо трех линейных напряжений, есть также три фазные.
Самыми распространенными номинальными напряжениями приемников переменного тока являются 220, 127 и 380 В. Напряжения 220 и 380 В чаще всего используются для питания промышленных устройств, а 127 и 220 В — для бытовых. Все они (127, 220 и 380 В) считаются номинальными напряжениями трехфазной сети. Их наличие в четырехпроводной сети дает возможность подключать однофазные приемники, которые рассчитаны на 220 и 127 В или 380 и 220 В.
Наибольшее распространение получила трехфазная система 380/220 В с заземленной нейтралью, однако встречаются другие способы распределения электроэнергии. Например, в ряде населенных пунктов можно найти трехфазную систему с незаземленной изолированной нейтралью и линейным напряжением 220 В.
В данном случае нулевой провод не требуется, а вероятность поражения электрическим током при нарушении изоляции снижается за счет незаземленной нейтрали. Трехфазные приемники подключаются к трем фазным проводам, а однофазные — на линейное напряжение между любой парой фазных проводов.
| Линейное и фазное напряжение
Самой популярной электрической цепью считается трехфазная линия, имеющая существенные преимущества перед другими видами подключения. По сравнению с многофазными цепями трехфазная линия более экономична в плане расхода материалов, а относительно однофазных линий – способна передавать большее напряжение.
Кроме этого, такое подключение применяется для включения в цепь электродвигателей: с его помощью легко образуется магнитное поле, что активно применяется для запуска электродвигателей и генераторов. Еще одно преимущество трехфазной системы – возможность получать различное рабочее напряжение. В зависимости от способа подключения нагрузки различают линейное и фазное напряжение, получаемое от питающей линии.
Основные определения
Прежде всего, давайте вспомним некоторые определения.
Трехфазная система
Трехфазной системой является совокупность трех электрических цепей, которые генерируются одним источником, но при этом относительно друг друга сдвинуты по фазе.
Фаза
При этом фазой называется каждая электрическая цепь многофазной системы. Началом фазы считается зажим или конец проводника, через который электроток поступает в данную цепь. При этом концы фаз можно соединить вместе. В этом случае, в электрической цепи начинает действовать суммарная ЭДС, а система называется связанной. Это получило широкое применение для запитывания электродвигателей.
Способы соединения
Трехфазное подключение широко применяется для включения обмоток электродвигателей и генераторов. При этом используется два варианта соединения обмоток с токоведущими жилами.
- При соединении звездой с шести до четырех уменьшается число соединительных проводов, что положительно влияет на долговечность соединений. К началу обмотки подключаются питающие жилы, а концы при этом объединяются в узел, называемый точкой N или нейтралью генератора. Такой вариант подключения позволяет перейти на трехпроводное подключение, но только в том случае, если подключаемый приемник трехфазной нагрузки симметричен;
- При перекрестном соединении обмоток треугольником, они создают замкнутый контур, который имеет относительно небольшое сопротивление. Такое соединение используется при подключении симметричной системы из трех ЭДС: в этом случае при отсутствии нагрузки в контуре не возникает ток.
Соединение звездой чаще используется для включения усилителей и различных стабилизаторов в сеть 220 вольт и мягкого старта электродвигателей при питании от 380В. Подключение треугольником позволяет двигателям набирать полную мощность, поэтому его чаще применяют в производственных целях, где требуется высокая производительность оборудования.
Фазные и линейные напряжения
В самом начале статьи мы отмечали, что трехфазное подключение позволяет получать два различных напряжения: линейное и фазное. Давайте разберемся более подробно, что это такое.
- Фазное напряжение возникает при подключении к нулевой жиле и одной из трех фаз цепи;
- Линейное напряжение образуется при подключении к любым двум фазам. Электрики его называют межфазным, что ближе по методу измерения.
Теперь давайте разберемся, в чем заключается отличие этих двух определений.
В нормальных условиях показатели линейного напряжения одинаковы между любыми фазами и при этом в 1,73 раза превышают показатели фазного. Говоря по-простому, в соответствии с отечественными стандартами линейное напряжение равняется 380 вольт, а фазное – 220В. Такие особенности трехфазных линий нашли свое применение в обеспечении бесперебойным электроснабжением как промышленных, так и бытовых потребителей.
Стоит отметить, что данные особенности имеет только трехфазная четырехпроводная цепь, номинальное напряжение которой маркируется как 380/220В. Из этого обозначения становится понятным, что к данной линии существует возможность подключить широкий спектр потребителей, рассчитанных на номинальный ток как 380В, так и 220 вольт.
Обратите внимание! Важно знать, что при проседании (падении) линейного напряжения, изменяется и фазное. Причем показатель фазного напряжения легко высчитыва
Трехфазная система электроснабжения принята в качестве стандарта в большинстве стран мира, Россия не исключение. Каждый дом в стране подключен именно к такой сети, но в отдельную квартиру заходит, как правило, один фазный провод. При желании можно провести и еще две фазы, что часто делается на участках, предназначенных для ИЖС. Они нужны для работы оборудования, содержащего электродвигатель. При подключении к трехфазной цепи часто возникают вопросы, связанные с такими понятиями, как фазный и линейный ток, а также с соответствующими показателями напряжений.
Цепи переменного тока
Как известно, электроснабжение в России осуществляется с помощью цепей переменного тока с частотой 50 Гц. За одну секунду совершается 50 циклов. Полный цикл представляет собой круг, угловой размер которого можно измерить в градусах и радианах — 360 градусов радиан или 2π радиан. Соответственно, половина этого цикла будет 180 или π радиан, треть — 120 или 2 π/3 и т. д. Конкретный момент этого цикла и называется фазой. Цепи в стране синхронизированы в единую систему.
Сдвиг по фазе в цепи
Это выражение не имеет ничего общего со здоровьем головного мозга. Таким термином объясняют несовпадение графиков тока и напряжения, что бывает на участках с катушками или конденсаторами, а также сравнение фаз в разных проводах. При трехфазной системе электроснабжения сдвиг составляет 120 градусов или 2 π/ 3 радиан.
Вот так выглядит наложение графиков напряжений в трех проводах, идущих от трансформаторной будки. Слева даже наглядно показано, как такое можно получить от простой турбины.
Возможно, некоторые помнят подобное упражнение при составление графика функции y=sin (x), когда рисовали ее от круга.
Действующие показатели тока и напряжения
Максимальная амплитуда напряжения в цепи, идущей от трансформаторной подстанции во дворе, составляет 310 В. За 1 с она бывает 100 раз — внизу и вверху графика. Мгновенные значения этого параметра зависят от фазы, в которой находится график. Естественно, для потребителей такое представление крайне неудобно, поэтому в обиходе используется понятие действующего напряжения.
Его формула была выведена экспериментально на основе закона Джоуля-Ленца. Суть вывода этой формулы заключается в том, что действующее значение переменного тока эквивалентно значению постоянного при одинаковом выделении теплоты. Коэффициент, который используется при вычислении, равен √2. Зная это, можно воспользоваться правилом:
I=I m/ √2, U=Um/√2,
где I m и Um — амплитуда. Если подставить во вторую формулу значение амплитуды, то получается, что действующее напряжение фазного провода относительно земли в квартире составит 230 В. Оно еще называется фазным. Ну, а величина тока будет зависеть от нагрузки, согласно закону Ома:
I=U/R.
Ток в фазном проводе тоже будет называться фазным.
Соединения звезда и треугольник
В домашней розетке помимо фазы обязательно присутствует ноль. Правильное его название — нейтраль. Некоторые путают его с заземлением, но на самом деле у него иная функция. Чтобы ее лучше понять, нужно ознакомиться с таким понятиями, как «звезда» и «треугольник».
Роль нейтрали в цепи
Но равновесие в этой системе возможно лишь тогда, когда все три потребителя одновременно включают одинаковую нагрузку — она называется симметричной. В реальности же один может включить телевизор, а другой — электрическую духовку. Итогом этого станет перекос фаз, когда у владельца телевизора в розетке будет 380, а у обладателя духовки 30 с небольшим. Чтобы такого не случилось, с места соединения концов фазных проводов выводят нейтраль, которая и идет в каждую квартиру. Для пущей осторожности ее тоже заземляют.
Нейтраль (нулевой провод) является компенсатором несимметричности нагрузки в такой цепи, которую назвали «звездой». В таком соединении между одной из фаз и нейтралью напряжение приблизительно равно 220 В, а между двумя фазами — 380. Это самое межфазное напряжение и называется линейным.
Его значение вычисляется исходя из действующего фазного и значения угла сдвига между ними. Вспомнив уроки геометрии в школе можно вывести:
AB=2x230x√3/2=230х√3=400.
Учитывая, что в цепь постоянно что-то включено, и в чистом виде ЭДС дома не измерить, получим:
220х√3=380.
Таким образом, фазные и линейные напряжения и токи при соединении звездой подчиняются следующим закономерностям:
U (l)=√3U (f), I (l)=I (f) — линейный ток равен фазному.
Соединение звездой с нейтралью очень удобно для распределения проводки по разным потребителям. Его преимущества можно перечислить:
- устойчивость режима работы электроприборов в условиях разных нагрузок;
- двигатели, обмотки которых подключены таким методом, не перегреваются;
- из-за невозможности увеличить ток — пуск двигателя осуществляется плавно;
- возможность использования как линейного, так и фазного напряжения.
Схема треугольник и максимум мощности
Такая необходимость возникает при желании по максимуму использовать КПД электродвигателя. Это можно достигнуть путем соединения фазных проводов в треугольник. Фазное и линейное напряжение в трехфазных цепях такого типа будут совпадать и равняться 380 В. А вот линейный ток, протекающий в подведенных к двигателю фазах, будет отличаться от того, что протекает через обмотки. Фазный ток можно вычислить, зная сопротивление и напряжение в обмотках, это величины известные. А вот линейный ток вычисляется по такой же диаграмме, как и напряжение в схеме «звезда»:
I (l)=I (f)x√3, U (f)=U (l).
Стоит ли делать такое переключение — отдельный вопрос. Для этого нужно учесть ряд важных моментов:
Мощность, конечно, увеличится в 1,5 раза. Возможность перегрева — тоже.- Если у двигателя тяжелый ротор, то при раскрутке ток будет раз в 7 выше, чем при устойчивой работе.
- То же самое будет наблюдаться при попытке дать физическую нагрузку на вращающуюся часть, например, при пилке чего-то жесткого, при подъеме тяжести (если двигатель используется в качестве лебедки).
Мощность, конечно, увеличится в 1,5 раза. Возможность перегрева — тоже.Поэтому перед проведением экспериментов стоит хорошо ознакомиться с паспортом двигателя и возможностями вашей сети.
Вполне возможно, что лучше будет приобрести электродвигатель с реостатной регулировкой пускового тока.
, если наша нагрузка в трехфазной цепи составляет 4000 ампер. рассчитать емкость конденсаторной панели, если коэффициент мощности линии равен .80.
1 ответов ST Micro,
Что означает dny11?
5 ответов Cenored,
Как выбрать заземляющий трансформатор, для DELTA TO DELTA ТРАНСФОРМАТОР ИЛИ СТОРОНА ГЕНЕРАТОРА.Просьба опубликовать ваши ответы и расчет.
0 ответов
Что такое критическое отключающее напряжение?
0 ответов
что опасно переменного или постоянного тока? Если так, то почему?
4 ответов
, каково значение гармоники в волнах переменного тока и когда какие Prduce и каковы эффекты на линии и дают какие-либо другая информация о гармониках
1 ответов
У меня есть вопрос, я захожу на сайт 01 и сталкиваюсь с проблемой, есть 2.5 тонн кондиционера работает, когда компрессор кондиционера в это время работает напряжение выпрямителя увеличивается до 290-295 В и выпрямитель выдает главный высокий аварийный сигнал (выпрямитель однофазный APC, перед запуском компрессора Напряжения выпрямителя были 230В. когда кондиционер уходит Напряжения выпрямителя плавно уменьшаются при его фактическом Напряжения 230В. Нагрузка на фазы генератора: Red-13.5 amp AC (Air Con нагрузка), желтый-1,7 А переменного тока (BTS свет и т. д.) и Blew-4 ампер AC (нагрузка телекоммуникационной системы), Напряжение между фазой и фазой генератора: тоже хорошоЭто 10 сайтов с одинаковой системой и одним выпрямителем Бренд APC на каждом сайте 02 генератор работает, но Проблема одинакова на всех этих 10 сайтах. Что будет причиной позади ???
1 ответов
СКАЗАНО, ЧТО ОЛЬТКОВАЯ ОПЕРАЦИЯ НЕ ДОЛЖНА БЫТЬ ВЫПОЛНЕННОЙ КОГДА ТРАНСФОРМАТОР ЯВЛЯЕТСЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ ПЕРЕДАЧИ / РЕЖИМ ШАГА ПОЧЕМУ ЭТО ТАК?
1 ответов MSETCL Maharashtra Государственная компания по передаче электроэнергии,
Как измерить изоляцию обмотки трансформатора (Delta & Звездные Связи)?
3 ответов
почему мы не предпочитаем контроллер переменного напряжения вместо диммерстата [если оба имеют одинаковый рейтинг] для проведения экспериментов в лаборатории?
0 ответов
Зачисляет приложения выборочных систем данных?
0 ответов
какой кабель имеет большее сопротивление.Большой или маленький
2 ответов
Однофазное переменное напряжение
Большинство из нас знакомы с однофазным напряжением в наших домах, предоставляемым местной коммунальной службой. Для США это обычно 120 В. Для однофазного напряжения напряжение выражается как напряжение между линией и нейтралью между двумя проводниками питания (плюс защитное заземление). Нейтральный проводник обычно имеет потенциал земли, в то время как линейный проводник представляет собой синусоидальное переменное напряжение со среднеквадратичным значением 120 В переменного тока.Это означает, что пик переменного напряжения изменяется от + 169,7 В переменного тока до -169,7 В переменного тока каждые 16,667 мсек на частоте сети США 60 Гц. Для многих других стран эти номинальные значения составляют 230Vrms @ 50Hz (20 мсек).
Рисунок 1: Однофазный синусоидальный сигнал напряжения 120 В среднеквадратичного значения
Power Limited
Однофазное напряжение может выдавать только столько энергии, сколько вся энергия должна доставляться с использованием линии и нейтральных проводников. Это не проблема для домашнего использования, но для промышленного использования может потребоваться больший ток для работы машин, двигателей, освещения и других мощных нагрузок.В этих ситуациях часто желательно повысить как напряжение, так и ток, чтобы обеспечить более высокую мощность. Один из вариантов — использовать две фазы, как в некоторых американских домах, для запуска электрических сушилок. Это называется соединением с разделенной фазой, где две фазы 120 В среднеквадратичного значения находятся на 180 ° друг от друга, обеспечивая двойное напряжение 120 В или 240 В между линиями. Это удваивает доступную мощность. Расщепленная фаза обычно не используется в Европе или Азии, поскольку нормальное напряжение однофазной сети уже составляет от 220 до 240 лн.
Трехфазное переменное напряжение
Если продвинуться на один шаг дальше, нагрузки большой мощности, как правило, питаются от трех фаз.Это распределяет ток по трем, а не по одному набору проводов, обеспечивая меньшую и, следовательно, более дешевую проводку. Три источника напряжения сдвинуты по фазе на 120 ° относительно друг друга, чтобы сбалансировать токи нагрузки. Это показано на рисунке 2.
Рисунок 2: Трехфазные волны напряжения с различным вращением
Сдвиг фазы на 120 ° между каждой осциллограммой может быть выполнен в одном из двух чередований фаз — A -> B -> C или A -> C -> B. Чередование фаз не влияет на большинство нагрузок, за исключением трехфазных двигателей переменного тока, которые будут поверните в противоположном направлении, если фазовый поворот изменился.Изменение чередования фаз может быть выполнено путем замены любых двух из трех фазовых соединений. При использовании программируемого источника переменного тока, такого как серия AFX, фазовые углы для фаз B и C можно запрограммировать на 120 ° и 240 ° или 240 ° и 120 ° соответственно для изменения поворота фазы. AFX также позволяет запрограммировать фазовый дисбаланс для изучения влияния изменений фазы на тестируемую единицу.
Внимание при определении линейных напряжений
Несмотря на то, что «нормальное» трехфазное соотношение треугольника и напряжения легко фиксируется в простой формуле, это применимо только при равных линиях к нейтральным напряжениям, идеальному фазовому балансу и синусоидальным напряжениям.В этом идеальном случае соотношение между среднеквадратичным напряжением между линией и нейтралью и среднеквадратичным напряжением между линией и линией может быть выражено следующей формулой:
Это соотношение между линией нейтрали и напряжением линии и линии показано на фазовой диаграмме рисунка 3.
Рисунок 3: Трехфазная векторная диаграмма
На рисунке 4 ниже показаны два типичных примера конфигураций напряжения трехфазной сети, используемых в США. В Европе и Азии обычно используются конфигурации 220/380 В или 230/400 В.120VLN на фазу эквивалентно векторной сумме 208VLL:
В LL = 120 В LN * 1.732 = 207.84 В LL
Обратите внимание на то, что конфигурация дельта-сети 480 В не имеет нейтрального соединения и называется соединением 3Wire + Ground Delta. Чтобы моделировать этот тип сети с источником питания переменного тока, трехфазная нагрузка подключается как треугольник только между тремя выходными фазами, без подключения к нейтральной выходной клемме.
Рисунок 4: Типичные конфигурации трехфазного напряжения, используемые в США
Это соотношение √3 важно при использовании программируемого трехфазного источника питания переменного тока, поскольку все источники питания переменного тока типа T & M программируются только в линейном и нейтральном напряжении.Таким образом, если какое-либо из указанных условий не выполняется, вы не можете просто полагаться на эту формулу для определения линейного напряжения:
- Одинаковые напряжения VLN на всех трех фазах
- Сбалансированные фазовые углы на фазах B и C
- Низкое искажение, чистая синусоида
Небольшой сдвиг фазы на одной или нескольких из трех фаз может оказать значительное влияние на напряжения V LL , что также приводит к дисбалансу тока нагрузки.
Искаженное напряжение, вызванное нелинейной нагрузкой на одной или нескольких фазах, также может сбрасывать линейные напряжения.
Почему это важно?
Программируемые трехфазные источники питания переменного токаимеют регулируемые углы фазы и часто поддерживают произвольную форму сигнала. Это означает, что взаимосвязь между линией и нейтралью и напряжением между линией и цепью не обязательно является «фиксированной». Как правило, все трехфазные программируемые источники питания переменного тока запрограммированы в линейной на нейтральную RMS, независимо от типа нагрузки (дельта или Wye). Таким образом, может потребоваться фактически измерить результирующее напряжение между линиями, так как его вычисление недопустимо, если эти условия не выполняются.
Заключение
При тестировании трехфазных нагрузок обращайте особое внимание на параметры напряжения и фазы, делая предположения о напряжениях между линиями, приложенных к тестируемому устройству.
,трехфазный ток — простой расчет
Расчет тока в трехфазной системе был поднят на обратной связи нашего сайта и является дискуссией, в которой я, кажется, участвую время от времени. Хотя некоторые коллеги предпочитают запоминать формулы или факторы, я предпочитаю решать проблему шаг за шагом, используя основные принципы. Я думал, что было бы хорошо написать, как я делаю эти вычисления. Надеюсь, это может оказаться полезным для кого-то еще.
Трехфазная мощность и ток
Мощность, потребляемая цепью (однофазной или трехфазной), измеряется в Вт (или кВт).Произведение напряжения и тока — это полная мощность, измеренная в ВА (или кВА). Соотношение между кВА и кВт — это коэффициент мощности (пф):
который также может быть выражен как:
Однофазная система — с ней проще всего иметь дело. Учитывая кВт и коэффициент мощности, кВА может быть легко определена. Ток — это просто кВА, деленная на напряжение. В качестве примера рассмотрим нагрузку, потребляющую 23 кВт мощности при 230 В и коэффициент мощности 0.86:
Примечание: вы можете сделать эти уравнения в ВА, V и A или в кВА, кВ и кА в зависимости от величины параметров, с которыми вы имеете дело. Для перевода из VA в кВА просто разделите на 1000.
Трехфазная система — Основным отличием трехфазной системы от однофазной системы является напряжение. В трехфазной системе мы имеем линейное напряжение (V LL ) и фазное напряжение (V LN ), связанные:
или как:
чтобы лучше понять это или получить более глубокое понимание, вы можете прочитать статью Введение в трехфазную электроэнергию
Для меня самый простой способ решить трехфазные задачи — это преобразовать их в однофазные.Возьмите трехфазный двигатель (с тремя одинаковыми обмотками), потребляющий данный кВт. КВт на одну обмотку (однофазное) должно быть суммой, деленной на 3. Аналогично, трансформатор (с тремя обмотками, каждая из которых идентична), питающий заданное кВА, будет иметь каждую обмотку, подающую треть общей мощности. Чтобы преобразовать трехфазную задачу в однофазную, возьмите общий кВт (или кВА) и разделите на три.
В качестве примера рассмотрим сбалансированную трехфазную нагрузку, потребляющую 36 кВт при коэффициенте мощности 0.86 и линейное напряжение 400 В (V LL ):
линия к нейтральному (фазному) напряжению V LN = 400 / √3 = 230 В
трехфазная мощность 36 кВт, однофазная мощность = 36/3 = 12 кВт
Теперь просто следуйте вышеуказанному однофазному методу
Достаточно просто. Чтобы найти мощность по заданному току, умножьте на напряжение, а затем коэффициент мощности для преобразования в Вт. Для трехфазной системы умножьте на три, чтобы получить полную мощность.
Личная заметка о методе
Как правило, я помню метод (не формулы) и переделываю его каждый раз, когда делаю расчет. Когда я пытаюсь запомнить формулы, я всегда забываю их скоро или становлюсь неуверенным, правильно ли я их помню. Мой совет — всегда стараться запомнить метод, а не просто запомнить формулу. Конечно, если у вас есть супер способность запоминать формулы, вы всегда можете придерживаться этого подхода.
Использование формул
Вывод формулы — пример
Сбалансированная трехфазная система с общей мощностью P (Вт), коэффициентом мощности pf и линейным напряжением В LL
Преобразовать в однофазную задачу:
P 1ph = P 3
Кажущаяся мощность однофазной сети S 1ph (ВА):
S 1ph = P 1ph pf = P 3 × pf
Фазовый ток I (A) — это однофазная полная мощность, деленная на фазное напряжение и напряжение нейтрали (и задана В LN = В LL / √3):
I = S 1ph V LN = P 3 × pf 3 V LL
Упрощение (и с 3 = √3 x √3):
I = P 3 × pf × V LL
Приведенный выше метод основан на запоминании нескольких простых принципов и манипулировании проблемой, чтобы дать ответ.
Более традиционные формулы могут быть использованы для получения того же результата. Они могут быть легко получены из вышесказанного, например,
I = W3 × pf × VLL, в A
Несбалансированные трехфазные системы
Вышеуказанное касается сбалансированных трехфазных систем. То есть ток в каждой фазе одинаков, и каждая фаза выдает или потребляет одинаковое количество энергии. Это типично для систем передачи энергии, электродвигателей и аналогичных типов оборудования.
Часто, когда задействованы однофазные нагрузки, например, жилые и коммерческие помещения, система может быть несбалансированной, так как каждая фаза имеет различный ток и выдает или потребляет различное количество энергии.
Сбалансированное напряжение
К счастью, на практике напряжения имеют тенденцию быть фиксированными или очень небольшими. В этой ситуации и с небольшим размышлением можно распространить вышеуказанный тип расчета на несбалансированные текущие трехфазные системы.Ключом к этому является то, что сумма мощности в каждой фазе равна общей мощности системы.
Например, возьмем трехфазную систему 400 В (V LL ) со следующими нагрузками: фаза 1 = 80 А, фаза 2 = 70 А, фаза 3 = 82 А
линия к нейтральному (фазному) напряжению V LN = 400 / √3 = 230 В
полная мощность фазы 1 = 80 x 230 = 18 400 ВА = 18,4 кВА
полная мощность фазы 2 = 70 x 230 = 16 100 ВА = 16,1 кВА
полная мощность фазы 3 = 82 x 230 = 18 860 ВА = 18.86 кВА
Общая трехфазная мощность = 18,4 + 16,1 + 18,86 = 53,36 кВА
Аналогично, учитывая мощность в каждой фазе, вы можете легко найти фазные токи. Если вы также знаете коэффициент мощности, вы можете конвертировать между кВА и кВт, как показано ранее.
Несбалансированные напряжения
Если напряжения становятся несбалансированными или имеются другие соображения (то есть несбалансированный сдвиг фаз), то необходимо вернуться к более традиционному сетевому анализу.Системные напряжения и токи могут быть найдены путем составления схемы в деталях и использования законов Кирхгофа и других сетевых теорем.
Сетевой анализ не является целью этой заметки. Если вы заинтересованы во введении, вы можете просмотреть наш пост: Теория сети — Введение и обзор
Эффективность и реактивная мощность
Другие вещи, которые следует учитывать при проведении расчетов, могут включать в себя эффективность оборудования.Зная, что эффективность энергопотребляющего оборудования — это выходная мощность, деленная на входную мощность, опять же, это легко может быть учтено. Реактивная мощность не обсуждается в статье, а дополнительные сведения можно найти в других заметках (просто воспользуйтесь поиском по сайту).
Резюме
Помня, что трехфазная мощность (кВт или кВА) просто в три раза больше однофазной мощности, любая трехфазная проблема может быть упрощена. Разделите кВт на коэффициент мощности, чтобы получить кВА. ВА — это просто ток, умноженный на напряжение, поэтому, зная это, и напряжение может дать ток.При расчете тока используйте фазное напряжение, которое связано с напряжением линии квадратным корнем из трех. Используя эти правила, можно решить любую трехфазную задачу без необходимости запоминать и / или прибегать к формулам.
,3-фазные значения мощности, напряжения и тока
Трехфазное треугольное соединение: линия, фазовый ток, напряжения и мощность в Δ Конфигурация
Что такое дельта-соединение (Δ)?
Дельта или ячеистое соединение ( Δ ) Система также известна как Трехфазная трехпроводная система ( 3-фазная 3-проводная ), и это наиболее предпочтительная система для передачи электроэнергии переменного тока при распределении, Звездное соединение обычно используется.
В системе взаимосвязи Delta (также обозначаемой Δ ) начальные концы трех фаз или катушек соединены с конечными концами катушки. Или начальный конец первой катушки соединен с конечным концом второй катушки и т. Д. (Для всех трех катушек) и выглядит как замкнутая сетка или цепь, как показано на рис. (1).
Проще говоря, все три катушки соединены последовательно, образуя замкнутую сетку или цепь. Три провода выведены из трех соединений, и все исходящие токи от соединения считаются положительными.
В соединении Delta , соединение трех обмоток выглядит как короткое замыкание, но это не так, , если система сбалансирована, тогда значение алгебраической суммы всех напряжений вокруг ячейки равно нулю в соединении Delta ,
Когда клемма открыта в Δ, то нет шансов течь с основной частотой вокруг замкнутой сетки.
Также прочитайте:
Полезно помнить: В конфигурации Delta в любой момент значение ЭДС одной фазы равно результату значений ЭДС двух других фаз, но в противоположном направлении.
Рис (1). 3 Значения фазы, напряжения и тока в треугольнике (Δ)Значения напряжения, тока и мощности в треугольнике (Δ)
Теперь мы найдем значения линейного тока, линейного напряжения, фазного тока, фазных напряжений и Питание в трехфазной системе переменного тока Delta.
Линейное напряжение (V L ) и Фазные напряжения (V Ph ) в соединении треугольником
На рисунке 2 видно, что между двумя клеммами имеется только одна фазовая обмотка (т.е.е. между двумя проводами есть одна фазовая обмотка). Следовательно, в Delta Connection, напряжение между (любой парой) двух линий равно фазному напряжению фазной обмотки , которая подключена между двумя линиями.
Поскольку последовательность фаз R → Y → B, следовательно, направление напряжения от фазы R к фазе Y положительное (+), и напряжение фазы R опережает напряжение фазы Y на 120 °. Аналогично, напряжение фазы Y направлено на 120 ° от напряжения фазы B, а ее направление положительно от Y к B.
Если линейное напряжение между;
- Линия 1 и Линия 2 = V RY
- Линия 2 и Линия 3 = V YB
- Линия 3 и Линия 1 = V BR
Затем мы видим, что V RY ведет V YB на 120 ° и V YB отводят V BR на 120 ° .
Предположим,
V RY = V YB = V BR = V L …………… (Напряжение линии)
Затем
V L = V PH
I.е. в соединении треугольником, линейное напряжение равно фазному напряжению .
Линейные токи (I L ) и Фазные токи (I Ph ) в соединении треугольником
Ниже будет отмечено (рис. 2), что суммарный ток каждой линии равен разность векторов между двумя фазными токами в соединении Delta , протекающем через эту линию. т.е. .;
- Ток в линии 1 = I 1 = I R — I B
- Ток в линии 2 = I 2 = I Y — I R
- Ток в линии 3 = I 3 = I B — I Y
{Разница в векторах}
Рис. (2).Ток линии и фазы, напряжение линии и фазы в соединении дельта (Δ)Ток линии 1 можно определить, определив векторную разницу между I R и I B , и мы можем сделать это, увеличив I B Вектор в обратном порядке, так что I R и I B составляют параллелограмм. Диагональ этого параллелограмма показывает разность векторов I R и I B , которая равна току в строке 1 = I 1 .Кроме того, путем изменения вектора I B он может указывать как (-I B ), следовательно, угол между I R и -I B (I B , при обращении = -I B ) составляет 60 °. Если
I R = I Y = I B = I PH …. Токи фаз
Тогда;
Ток, протекающий по линии 1, будет;
I L или I 1 = 2 x I PH x Cos (60 ° / 2)
= 2 x I PH x Cos 30 °
= 2 x I PH x ( √3 / 2) …… Поскольку Cos 30 ° = √3 / 2
I L = √3 I PH
i.е. В соединении треугольником ток в линии в √3 раза превышает фазный ток.
Точно так же мы можем найти развёртывание двух линейных токов, как указано выше. т. е.
I 2 = I Y — I R … Разница векторов = √3 I PH
I 3 = I B — I Y … Разность векторов = √3 I PH
As, все линейные токи равны по величине, т.е.
I 1 = I 2 = I 3 = I L
Следовательно
IL = √3 I PH
Из рисунка выше видно;
- Линейные токи находятся на 120 ° друг от друга
- Линейные токи отстают на 30 ° от своих соответствующих фазных токов
- Угол Ф между линейными токами и соответствующими линейными напряжениями равен (30 ° + Ф), т.е.е. ток каждой линии отстает на (30 ° + Ф) от соответствующего напряжения линии.
Связанный пост: нагрузка освещения звезды и треугольника
Мощность в соединении треугольника
Мы знаем, что мощность каждой фазы;
Мощность / Фаза = В PH x I PH x CosФ
И общая мощность трех фаз;
Общая мощность = P = 3 x В PH x I PH x CosФ … .. (1)
Мы знаем, что значения фазного тока и фазного напряжения в соединении треугольником;
I PH = I L / √3…., (От I L = √3 I PH )
В PH = V L
Приведение этих значений в уравнение мощности ……. (1)
P = 3 x В L x (I L / √3) x CosF …… (I PH = I L / / √3)
P = √3 x√ 3 x В L x (I L / √3) x CosФ… {3 = √3x√3}
P = √3 x V L x I L x CosФ …
Следовательно доказано;
Мощность в соединении треугольником ,
P = 3 x В PH x I PH x CosФ ….или
P = √3 x В L x I L x CosФ
Где Cos Φ = Коэффициент мощности = фазовый угол между фазным напряжением и фазным током (не между линейным током и линейным напряжением).
То же самое объясняется в трехфазных MCQ с пояснительным ответом (MCQ № 1)
Полезно помнить:
В соединениях типа звезда и треугольник общая мощность на сбалансированной нагрузке одинакова для .
т. Е. Общая мощность в трехфазной системе = P = √3 x В L x I L x CosФ
Полезно знать:
Сбалансированная система — это система, в которой:
- Все трехфазные напряжения равны по величине
- Все фазные напряжения находятся в фазе друг с другом i.е. 360 ° / 3 = 120 °
- Все трехфазные токи равны по величине
- Все фазные токи синфазны друг другу, т. Е. 360 ° / 3 = 120 °
- Трехфазная сбалансированная нагрузка — это система, в которой нагрузка подключены через три фазы идентичны.
Читайте также:
.