Aansluitschema's van driefasige circuits in elektrische netwerken

De voordelen van driefasige netwerken, die hun brede distributie garanderen, liggen voor de hand:

• energie wordt zuiniger over drie draden over lange afstanden overgedragen dan wanneer er minder fasen waren;

• synchrone generatoren, asynchrone motoren, driefasige transformatoren - eenvoudig te vervaardigen, economisch en betrouwbaar in gebruik;

• Ten slotte heeft een driefasig AC-systeem de mogelijkheid om constant momentaan vermogen te leveren (en te nemen) gedurende een periode van sinusvormige stroom als de driefasige generatorbelasting in alle fasen hetzelfde is.

Laten we eens kijken naar welke basis driefasige circuits er bestaan ​​in elektrische netwerken.

De wikkelingen van een driefasige dynamo kunnen over het algemeen op verschillende manieren met belastingen worden verbonden. De meest economische manier zou dus zijn om rechtstreeks een afzonderlijke belasting op elke fase van de generator aan te sluiten, waarbij twee draden voor elke belasting worden verlengd. Maar met deze aanpak zijn er zes draden nodig om verbinding te maken.

Dit is zeer verspillend in termen van materiaalverbruik en onhandig.Om materiaal te besparen, worden de wikkelingen van een driefasige generator eenvoudig gecombineerd in een «ster» of «driehoek» schakeling. Met deze bedradingsoplossing worden maximaal 4 ("ster met nulpunt" of "delta") of minimaal 3 behaald.

Een driefasige generator is afgebeeld op diagrammen in de vorm van drie wikkelingen die zich onder een hoek van 120 ° ten opzichte van elkaar bevinden. Als de aansluiting van de wikkelingen van de generator wordt uitgevoerd volgens het "ster" -schema, dan zijn de klemmen met dezelfde naam van de wikkelingen op één punt met elkaar verbonden (het zogenaamde "nulpunt" van de generator ). Het nulpunt is gemarkeerd met de letter «O» en de vrije klemmen (faseklemmen) van de wikkelingen zijn gemarkeerd met de letters «A», «B» en «C».

Als de wikkelingen van de generator met elkaar zijn verbonden in een "driehoek" -schema, dan is het einde van de eerste wikkeling verbonden met het begin van de tweede wikkeling, het einde van de tweede wikkeling - met het begin van de derde, de einde van de derde - tot het begin van de eerste - de driehoek is gesloten. Geometrisch zal de som van de EMF in zo'n driehoek nul zijn. En als de belasting helemaal niet is aangesloten op de klemmen «A», «B» en «C», zal de stroom niet door de wikkelingen van de generator vloeien.

Als resultaat krijgen we vijf basisschema's voor het aansluiten van een driefasige generator met een driefasige belasting (zie afbeeldingen). In slechts drie van deze figuren ziet u een door een ster verbonden driefasige belasting, waarbij de drie uiteinden van de belasting op één punt worden gecombineerd. Dit punt in het midden van de belastingsster wordt «belastingsnulpunt» genoemd en is gemarkeerd met «O'».

De geleider die de neutrale punten van de belasting en de generator verbindt, wordt in dergelijke circuits de neutrale geleider genoemd. De stroom van de neutrale draad wordt aangeduid als «Io».Voor de positieve richting van de stroom wordt meestal de richting van de belasting naar de generator genomen, dat wil zeggen van het punt «O'» naar het punt «O».

De draden die de punten "A", "B" en "C" van de generatorterminals met de belasting verbinden, worden lijndraden genoemd, en de circuits respectievelijk: ster-ster met neutrale draad, ster-ster, ster-delta, delta- delta, delta-star - slechts vijf basisschema's voor het verbinden van driefasige circuits in elektrische netwerken.

Stromen die door lineaire geleiders vloeien, worden lineaire stromen genoemd en aangeduid met Ia, Ib, Ic. Voor de positieve richting van de lijnstroom wordt meestal de richting van de generator naar de belasting genomen.De modulewaarden van de lijnstromen betekenen Il in de regel zonder extra indices, omdat het vaak gebeurt dat alle lijnstromen van het circuit zijn even groot. De spanning tussen twee lineaire geleiders is de lineaire spanning, aangeduid met Uab, Ubc, Uca of, als we het over module hebben, schrijven ze simpelweg Ul.

Elk van de generatorwikkelingen wordt een generatorfase genoemd en elk van de drie delen van een driefasige belasting wordt een belastingsfase genoemd. De stromen van de fasen van de generator en dienovereenkomstig van de belastingen worden fasestromen genoemd, aangeduid met If. De interne spanningen van de generatorfasen en de belastingsfasen worden fasespanningen genoemd, ze worden aangeduid met Uf.

Als de wikkelingen van de generator in een «ster» zijn aangesloten, zijn de lijnspanningen 3 keer de wortel (1,73 keer) hoger in absolute waarde dan de fasespanningen. Dit komt omdat de lijnspanningen geometrisch de basis worden van gelijkbenige driehoeken met scherpe hoeken aan de basis van 30°, waarbij de benen de fasespanningen zijn.Houd er rekening mee dat een reeks lage driefasige spanningen: 127, 220, 380, 660 - eenvoudig wordt gevormd door de vorige waarde met 1,73 te vermenigvuldigen.

Wanneer de wikkelingen van de generator in "ster" zijn aangesloten, is de lijnstroom uiteraard gelijk aan de fasestroom. Maar wat gebeurt er met de spanningen als de generatorwikkelingen delta-verbonden zijn? In dit geval is de netspanning gelijk aan de fasespanning voor elke fase en voor elk deel van de belasting: Ul = Uf. Wanneer de belasting in ster is geschakeld, is de lijnstroom gelijk aan de fasestroom: Il = If.

Wanneer de belasting is aangesloten volgens het "delta" -schema, selecteert u voor de positieve richting van de stromen de richting met de klok mee van de delta-bypass. De bepaling wordt gedaan door de relevante indices: vanaf welk punt de stroom vloeit en naar welk punt deze stroomt, bijvoorbeeld Iab is de aanduiding van de stroom van punt "A" naar punt "B".

Als een driefasige belasting delta-verbonden is, zijn de lijnstromen en fasestromen niet gelijk aan elkaar. Lijnstromen worden dan gedetecteerd door fasestromen volgens de eerste wet van Kirchhoff: Ia = Iab-Ica, Ib = Ibc-Iab, Ic = Ica-Ibc.