Lijn- en fasespanning - Verschil en verhouding

In dit korte artikel zullen we, zonder in te gaan op de geschiedenis van wisselstroomnetwerken, de relatie tussen fase- en lijnspanning begrijpen. We zullen de vragen beantwoorden wat fasespanning is en wat lijnspanning is, hoe ze met elkaar verband houden en waarom deze relaties precies hetzelfde zijn.

Het is geen geheim dat elektriciteit uit elektriciteitscentrales tegenwoordig via hoogspanningsleidingen met een frequentie van 50 Hz aan de consument wordt geleverd. In transformatorstations wordt de hoge sinusvormige spanning gereduceerd en gedistribueerd naar consumenten op 220 of 380 volt. Ergens is het netwerk enkelfasig, ergens driefasig, maar laten we het uitzoeken.

RMS en piekspanning

Allereerst merken we op dat wanneer ze 220 of 380 volt zeggen, ze de effectieve waarden van de spanningen bedoelen, vanuit wiskundig oogpunt - rms-spanningen... Wat betekent het?

Dit betekent dat eigenlijk de amplitude Um (maximum) van de sinusvormige spanning, fase Umph of lineair Uml, altijd groter is dan deze effectieve waarde.Voor een sinusvormige spanning is de amplitude groter dan de effectieve waarde met de wortel 2 keer, dat wil zeggen 1,414 keer.

Dus voor een fasespanning van 220 volt is de amplitude 310 volt en voor een lijnspanning van 380 volt is de amplitude 537 volt. En als we er rekening mee houden dat de spanning in het netwerk nooit stabiel is, dan kunnen deze waarden lager of hoger zijn. Met deze omstandigheid moet altijd rekening worden gehouden, bijvoorbeeld bij het kiezen van condensatoren voor een driefasige asynchrone motor.

Fase netspanning

De generatorwikkelingen zijn verbonden en verbonden met de X-, Y- en Z-uiteinden op één punt (in het midden van de ster) dat het neutrale of nulpunt van de generator wordt genoemd. Dit is een vierdraads, driefasig circuit. De lijngeleiders L1, L2 en L3 zijn verbonden met de klemmen van de spoelen A, B en C, en de nulgeleider N is verbonden met het neutrale punt.

De spanningen tussen klem A en nulpunt, B en nulpunt, C en nulpunt, worden fasespanningen genoemd, ze worden aangeduid met Ua, Ub en Uc, maar aangezien het netwerk symmetrisch is, kunt u eenvoudig Uph schrijven - fasespanning .

In driefasige wisselstroomnetwerken in de meeste landen is de standaard fasespanning ongeveer 220 volt - de spanning tussen de fasegeleider en het neutrale punt, dat meestal geaard is, en het potentiaal ervan wordt verondersteld nul te zijn, daarom is het ook wel neutraal punt genoemd.

Lijnspanning van een driefasig netwerk

De spanningen tussen klem A en klem B, tussen klem B en klem C, tussen klem C en klem A worden lijnspanningen genoemd, dat wil zeggen, het zijn de spanningen tussen de lijngeleiders van een driefasig netwerk. Ze zijn gelabeld als Uab, Ubc, Uca of je kunt gewoon Ul schrijven.

De standaard netspanning in de meeste landen is ongeveer 380 volt.In dit geval is het gemakkelijk in te zien dat 380 1,727 keer groter is dan 220 en als we de verliezen buiten beschouwing laten, is het duidelijk dat dit de vierkantswortel is van 3, dat wil zeggen 1,732. Natuurlijk fluctueert de netwerkspanning de hele tijd in de ene of de andere richting, afhankelijk van de huidige netwerkbelasting, maar de relatie tussen de lijn- en fasespanningen is precies hetzelfde.

Waar komt de wortel van 3 vandaan?

De vectorafbeeldingsmethode wordt vaak gebruikt in de elektrotechniek. sinusoïdaal in de tijd variërende spanningen en stromen. 

De grafiek van de afhankelijkheid van de grootte van de projectie op tijd is een sinusoïde. En als de amplitude van de spanning de lengte is van de vector U, dan is de projectie die met de tijd verandert de huidige waarde van de spanning en weerspiegelt de sinusoïde de dynamiek van de spanning.

Dus als we nu een vectordiagram van driefasige spanningen tekenen, blijkt dat er gelijke hoeken van 120 ° zijn tussen de vectoren van de drie fasen, en als de lengtes van de vector de effectieve waarden zijn \u200van de fasespanningen Uph, om vervolgens de lijnspanningen Ul te vinden, is het noodzakelijk om het VERSCHIL van elk paar vectoren met twee fasespanningen te berekenen. Bijvoorbeeld Ua — Ub.

Nadat we de constructie met de parallellogrammethode hebben voltooid, zullen we zien dat de vector Ul = Ua + (-Ub) en als resultaat Ul = 1.732Uf. Hieruit blijkt dat als de standaard fasespanningen 220 volt zijn, de overeenkomstige lineaire spanningen gelijk zullen zijn aan 380 volt.