Spennings-, strøm- og effektverdier for stjerne- og trekantforbindelser

Den store Faradays oppdagelse av lovene: når en ledning krysser kraftlinjene til et magnetfelt, induseres en elektromotorisk kraft i ledningen, noe som forårsaker en strøm i kretsen som denne ledningen går inn i, som fungerte som grunnlaget for opprettelsen av elektriske generatorer med en roterende rotor - en magnet. I dette tilfellet induseres EMF i statorviklingene (se - En praktisk anvendelse av Faradays lov om elektromagnetisk induksjon).

De resulterende spenningene kan være svært forskjellige: alt avhenger av utformingen av generatoren, antall viklinger i statoren og hvordan de er koblet sammen. I praktisk elektroteknikk er imidlertid det mest utbredte trefase sinusformede strømsystemet foreslått av den fremragende russiske ingeniøren M.O. Dolivo-Dobrovolsky i 1888 (57 år etter Faradays oppdagelse).

Av alle flerfasesystemer gir trefasede den mest økonomiske overføringen av elektrisk energi over lange avstander og lar deg lage pålitelige og brukervennlige generatorer, motorer og transformatorer.Men tre viklinger kan kobles sammen på to måter: «trekant» (fig. 1) og «stjerne» (fig. 2).

Ris. 1

Ris. 2

Fase er spenningen Uph skapt av en vikling, lineær Ul er spenningen mellom to lineære ledere. Med andre ord, fasespenning Om spenningen mellom hver av linjeledningene og den nøytrale ledningen.

Når en symmetrisk generator kobles i stjerne, er linjespenningen 1,73 ganger høyere enn fasespenningen, d.v.s. Uk = 1,73 • Uph. Dette følger av at Ul er bunnen av en likebenet trekant med spisse vinkler 30 °: Ul = UAB = Uf2 cos 30 ° = 1,73 • Uph.

Når den er tilkoblet og belastet i stjerne, er den tilsvarende linjestrømmen lik fasestrømmen til lasten. Hvis den trefasede belastningen er symmetrisk, vil strømmen i den nøytrale ledningen være 0. I dette tilfellet forsvinner behovet for den nøytrale ledningen helt og den trefasede kretsen blir tre-leder. Denne forbindelsen kalles «stjerne-stjerne uten nøytral leder». Ved symmetrisk fasebelastning er linjestrømmene 1,73 høyere enn fasestrømmene, Il = 1,73 • 3If.

Når du kobler en trefasegenerator til en stjerne, brukes to spenninger, som med fordel skiller denne forbindelsen fra en deltaforbindelse. Men når lasten er deltakoblet, er alle faser under samme numeriske verdi av linjespenning, uavhengig av fasemotstand, som er viktig for å belyse belastninger - glødelamper.

Et trefasesystem med en nøytral ledning brukes til å forsyne mottakere med to spenninger som avviker med en faktor på 1,73, for eksempel ben koblet til fasespenning og motorer koblet til linjespenning.

Den nominelle spenningen bestemmes av konstruksjonen av generatorene og metoden for tilkobling av viklingene.

Figur 3 viser sammenhengene som bestemmer effektverdien for vekselstrømkretsen i stjerne- og trekantkoblinger.

Ris. 3.

Utseendemessig er formlene de samme, det ser ut til at det ikke er noen effektgevinst eller -tap for disse to typene kretser. Men ikke hopp for konklusjoner.

Ved gjenkopling fra delta til stjerne er det 1,73 ganger lavere spenning for hver fasevikling, selv om nettspenningen forblir den samme Spenningsreduksjonen fører til at strømmen i viklingene reduseres med det samme 1,73 ganger. Og likevel - når de er koblet i delta, var linjestrømmen 1,73 ganger høyere enn fasestrømmen, og nå er disse strømmene like. Som et resultat avtar linjestrømmen når den kobles til en stjerne igjen med 1,73 x 1,73 = 3 ganger.

Den nye kraften beregnes faktisk med samme formel, men erstatter forskjellige verdier!

Når du kobler en elektrisk motor fra et delta til en stjerne og mater den fra samme nettverk, reduseres kraften som utvikles av denne motoren med 3 ganger. Når du bytter fra stjerne- til delta-viklinger av generatorer eller sekundære viklinger av transformatorer, reduseres nettverksspenningen med 1,73 ganger, for eksempel fra 380 til 220 V.

Kraften til generatoren eller transformatoren forblir den samme fordi spenningen og strømmen i hver fasevikling bevares, selv om strømmen i linjeledningene øker 1,73 ganger.Når du bytter viklingene til generatorer eller sekundærviklingene til transformatorer fra delta til stjerne, oppstår det motsatte fenomenet: linjespenningen til nettverket øker med 1,73 ganger, strømmene i faseviklingene forblir de samme, strømmene i linjeledningene reduseres med 1,73 ganger.