Spannings-, stroom- en vermogenswaarden voor ster- en driehoekschakelingen

De grote ontdekking van de wetten van Faraday: wanneer een draad de krachtlijnen van een magnetisch veld kruist, wordt een elektromotorische kracht in de draad geïnduceerd, die een stroom veroorzaakt in het circuit waarin deze draad binnenkomt, die diende als basis voor de creatie van elektrische generatoren met een roterende rotor - een magneet. In dit geval wordt EMF geïnduceerd in de statorwikkelingen (zie - Een praktische toepassing van de wet van Faraday van elektromagnetische inductie).

De resulterende spanningen kunnen heel verschillend zijn: het hangt allemaal af van het ontwerp van de generator, het aantal wikkelingen in de stator en hoe ze zijn aangesloten. In de praktische elektrotechniek is het driefasige sinusvormige stroomsysteem echter het meest wijdverbreid, voorgesteld door de uitstekende Russische ingenieur M.O. Dolivo-Dobrovolsky in 1888 (57 jaar na de ontdekking van Faraday).

Van alle meerfasige systemen bieden driefasige systemen de meest economische transmissie van elektrische energie over lange afstanden en stellen u in staat om betrouwbare en gebruiksvriendelijke generatoren, motoren en transformatoren te maken.Maar drie wikkelingen kunnen op twee manieren worden aangesloten: «driehoek» (Fig. 1) en «ster» (Fig. 2).

Rijst. 1

Rijst. 2

Fase is de spanning Uph gecreëerd door één wikkeling, lineaire Ul is de spanning tussen twee lineaire geleiders. Met andere woorden, fase spanning Of de spanning tussen elk van de lijndraden en de neutrale draad.

Wanneer een symmetrische generator in ster is aangesloten, is de lijnspanning 1,73 keer hoger dan de fasespanning, d.w.z. Uk = 1,73 • Oph. Dit volgt uit het feit dat Ul de basis is van een gelijkbenige driehoek met scherpe hoeken van 30 °: Ul = UAB = Uf2 cos 30 ° = 1,73 • Uph.

Indien aangesloten en in ster geladen, is de overeenkomstige lijnstroom gelijk aan de fasestroom van de belasting. Als de driefasige belasting symmetrisch is, zal de stroom in de neutrale draad 0 zijn. In dit geval verdwijnt de behoefte aan de neutrale draad volledig en wordt het driefasige circuit driedraads. Deze verbinding wordt «ster-ster zonder nulleider» genoemd. Bij een symmetrische fasebelasting zijn de lijnstromen 1,73 hoger dan de fasestromen, Il = 1,73 • 3If.

Bij het aansluiten van een driefasige generator op een ster worden twee spanningen gebruikt, wat deze verbinding op voordelige wijze onderscheidt van een driehoeksverbinding. Maar wanneer de belasting driehoekig is aangesloten, bevinden alle fasen zich onder dezelfde numerieke waarde van de lijnspanning, ongeacht de faseweerstand, wat belangrijk is voor het verlichten van belastingen: gloeilampen.

Een driefasig systeem met een neutrale draad wordt gebruikt om ontvangers te voeden met twee spanningen die een factor 1,73 verschillen, bijvoorbeeld poten aangesloten op fasespanning en motoren aangesloten op netspanning.

De nominale spanning wordt bepaald door de constructie van de generatoren en de manier waarop de wikkelingen worden aangesloten.

Figuur 3 toont de relaties die de vermogenswaarde bepalen voor het wisselstroomcircuit in ster- en driehoekschakeling.

Rijst. 3.

Qua uiterlijk zijn de formules hetzelfde, er lijkt geen vermogenswinst of -verlies te zijn voor deze twee soorten circuits. Maar trek geen overhaaste conclusies.

Bij heraansluiting van delta naar ster is er 1,73 keer lagere spanning voor elke fasewikkeling, hoewel de netspanning hetzelfde blijft.De verlaging van de spanning zorgt ervoor dat de stroom in de wikkelingen met dezelfde 1,73 keer afneemt. En toch - wanneer ze in delta zijn aangesloten, was de lijnstroom 1,73 keer hoger dan de fasestroom, en nu zijn deze stromen gelijk. Als gevolg hiervan neemt de lijnstroom bij herverbinding met een ster af met 1,73 x 1,73 = 3 keer.

Het nieuwe vermogen wordt inderdaad berekend met dezelfde formule, maar vervangt andere waarden!

Bij het opnieuw aansluiten van een elektromotor van een delta op een ster en deze voeden vanuit hetzelfde netwerk, wordt het door deze motor ontwikkelde vermogen met 3 keer verminderd. Bij het overschakelen van ster- naar delta-wikkelingen van generatoren of secundaire wikkelingen van transformatoren, neemt de netspanning bijvoorbeeld 1,73 keer af van 380 naar 220 V.

Het vermogen van de generator of transformator blijft hetzelfde omdat de spanning en stroom in elke fasewikkeling behouden blijven, ook al neemt de stroom in de lijndraden 1,73 keer toe.Bij het schakelen van de wikkelingen van generatoren of de secundaire wikkelingen van transformatoren van delta naar ster, treden de tegenovergestelde verschijnselen op: de lijnspanning van het netwerk neemt toe met 1,73 keer, de stromen in de fasewikkelingen blijven hetzelfde, de stromen in de lijndraden nemen af met 1,73 keer.