Three-phase alternating current

Sa ngayon, ito ang pinakakaraniwang three-phase alternating current system sa buong mundo.

Ang isang three-phase electric circuit ay tinatawag na isang sistema na binubuo ng tatlong circuits kung saan ang mga alternating currents ay gumagana, EMF ng parehong frequency, out of phase sa isa't isa ng 1/3 ng period (φ=2π/ 3). Ang bawat indibidwal na circuit ng naturang sistema ay panandaliang tinatawag na phase nito, at ang sistema ng tatlong phase-shifted alternating currents sa naturang mga circuit ay tinatawag na three-phase current.

Halos lahat ng mga generator na naka-install sa aming mga power plant ay three-phase current generators... Sa esensya, ang bawat naturang generator ay isang koneksyon sa isang electric machine ng tatlong alternator, na idinisenyo sa paraang ang sapilitan sa kanila EMF inilipat kamag-anak sa isa't isa ng isang-katlo ng panahon tulad ng ipinapakita sa fig. 1.

kanin. 1. Mga graph ng pagdepende sa oras ng EMF na sapilitan sa armature windings ng isang three-phase current generator

Kung paano ipinatupad ang naturang generator ay madaling maunawaan mula sa circuit sa fig. 2.

kanin. 2. Tatlong pares ng mga independiyenteng wire na konektado sa tatlong armature ng isang three-phase current generator na nagpapakain sa network ng ilaw

Mayroong tatlong independiyenteng mga armature na matatagpuan sa stator ng isang electric machine at na-offset ng 1/3 ng isang bilog (120O). Ang isang inductor na karaniwan sa lahat ng armature ay umiikot sa gitna ng electrical machine na ipinapakita sa diagram sa form permanenteng magnet.

Sa bawat coil isang alternating EMF ay sapilitan parehong dalas, ngunit ang mga oras kung kailan ang mga emf na ito ay dumaan sa zero (o sa pamamagitan ng maximum) sa bawat isa sa mga coil ay malilipat ng 1/3 ng isang period na may kaugnayan sa isa't isa dahil ang inductor ay dumadaan sa bawat coil 1/3 ng isang period mamaya mula sa nauna.

Ang bawat paikot-ikot ng isang three-phase generator ay isang independiyenteng kasalukuyang generator at pinagmumulan ng elektrikal na enerhiya. Sa pamamagitan ng pagkonekta ng mga wire sa mga dulo ng bawat isa tulad ng ipinapakita sa fig. 2, makakakuha tayo ng tatlong independiyenteng circuit, na ang bawat isa ay maaaring magpagana ng ilang mga electrical receiver, halimbawa mga electric lamp.

Sa kasong ito, upang ilipat ang lahat ng enerhiya na hinihigop mga de-koryenteng receiver, anim na wire ang kakailanganin. Gayunpaman, posible na ikonekta ang mga windings ng isang three-phase na kasalukuyang generator sa paraang hawakan nila ang apat o kahit tatlong mga wire, iyon ay, makabuluhang makatipid ng mga kable.

Ang una sa mga paraang ito ay tinatawag na koneksyon ng bituin (Larawan 3).

kanin. 3. Four-wire wiring system kapag kumokonekta sa isang three-phase generator na may bituin. Ang mga load (mga grupo ng mga electric lamp na I, II, III) ay ibinibigay sa mga boltahe ng phase.

Tatawagin natin ang mga terminal ng coils na 1, 2, 3 sa simula, at ang mga terminal na 1′, 2′, 3′ ang mga dulo ng kani-kanilang mga phase.

Ang koneksyon ng mga bituin ay ikinonekta namin ang mga dulo ng lahat ng mga windings sa isang punto ng generator, na tinatawag na zero point o neutral, at ikinonekta namin ang generator sa mga receiver ng kuryente na may apat na mga wire: tatlong tinatawag na linear mga wire na nagmumula sa simula ng windings 1, 2, 3 at neutral o neutral na wire na nagmumula sa zero point ng generator. Ang sistema ng mga kable na ito ay tinatawag na four-wire.

Ang mga boltahe sa pagitan ng zero point at ang pinagmulan ng bawat phase ay tinatawag na phase voltages, at ang mga boltahe sa pagitan ng pinagmulan ng windings, iyon ay, mga puntos 1 at 2, 2 at 3, 3 at 1, ay tinatawag na linya... Phase ang mga boltahe ay karaniwang nangangahulugang U1, U2, U3, o sa pangkalahatang anyo ng Uf at boltahe ng linya — U12, U23, U31, o sa pangkalahatang anyo na Ul.

Sa pagitan ng mga amplitude o mean na halaga boltahe ng phase at linya kapag ikinonekta ang windings ng generator na may isang bituin, mayroong isang ratio Ul = √3Uf ≈ 1.73Ue

Kaya, halimbawa, kung ang phase boltahe ng generator ay Uf = 220 V, pagkatapos ay kapag kumokonekta sa mga windings ng generator sa isang bituin, ang linya ng boltahe Ul - 380 V.

Sa kaso ng pare-parehong paglo-load ng tatlong yugto ng generator, iyon ay, na may humigit-kumulang pantay na alon sa bawat isa sa kanila, ang kasalukuyang nasa neutral na kawad ay zero... Samakatuwid, sa kasong ito, maaari mong alisin ang neutral na kawad at lumipat sa isang mas matipid na three-wire system. Sa kasong ito, ang lahat ng mga load ay konektado sa pagitan ng mga kaukulang pares ng mga line conductor.

Sa isang hindi balanseng pagkarga, ang kasalukuyang sa neutral na konduktor ay hindi zero, ngunit sa pangkalahatan ay mas mababa ito kaysa sa kasalukuyang sa mga konduktor ng linya. Samakatuwid, ang neutral na wire ay maaaring mas manipis kaysa sa line wire.

Kapag nagpapatakbo ng three-phase alternating current, sinisikap nilang gawing pantay ang pagkarga sa iba't ibang mga phase hangga't maaari.Iyon ang dahilan kung bakit, halimbawa, kapag nag-aayos ng network ng pag-iilaw ng isang malaking bahay na may apat na wire system, ang isang neutral na wire at isa sa mga linear ay ipinakilala sa bawat apartment sa paraang sa average na bawat yugto ay may humigit-kumulang pareho. load.

Ang isa pang paraan ng pagkonekta sa generator windings, na nagpapahintulot din sa tatlong-wire na mga kable, ay ang delta na koneksyon na ipinapakita sa fig. 4.

kanin. 4. Diagram ng koneksyon ng windings ng isang three-phase generator na may tatsulok

Dito, ang dulo ng bawat likid ay konektado sa simula ng susunod, kaya bumubuo sila ng isang saradong tatsulok, at ang mga wire ng linya ay konektado sa mga vertices ng tatsulok na ito - mga punto 1, 2 at 3. Kapag konektado sa isang tatsulok, ang boltahe ng linya ng generator ay katumbas ng boltahe ng phase nito: Ul = Ue.

Samakatuwid, ang paglipat ng mga windings ng generator mula sa bituin hanggang sa delta ay humahantong sa pagbaba ng boltahe ng network sa √3 ≈ 1.73 beses... Ang koneksyon sa Delta ay pinahihintulutan lamang sa pareho o halos parehong phase load. Kung hindi man, ang kasalukuyang sa closed loop ng windings ay magiging masyadong malakas, na mapanganib para sa generator.

Kapag gumagamit ng three-phase current, ang mga hiwalay na receiver (load) na pinapakain ng magkahiwalay na pares ng mga wire ay maaari ding ikonekta sa alinman sa isang bituin, iyon ay, upang ang isang dulo ng mga ito ay konektado sa isang karaniwang punto, at ang iba pang tatlong libreng dulo ay konektado sa mga linya ng wire ng network o may isang tatsulok, iyon ay, upang ang lahat ng mga load ay konektado sa serye at bumuo ng isang karaniwang circuit, sa mga punto 1, 2, 3 kung saan ang mga linear wire ng network ay konektado.

Sa fig. 5 ay nagpapakita ng bituin na koneksyon ng mga naglo-load na may tatlong-wire na sistema ng mga kable, at sa fig.6 — na may apat na wire na sistema ng mga kable (sa kasong ito, ang karaniwang punto ng lahat ng mga naglo-load ay konektado sa neutral na kawad).

Sa fig. Ang 7 ay nagpapakita ng isang delta load connection diagram para sa isang three-wire wiring system.

kanin. 5. Star connection ng mga load na may three-wire wiring system

kanin. 6. Star connection ng mga load na may four-wire wiring system

kanin. 7. Delta connection ng mga load na may three-wire wiring system

Sa pagsasagawa, mahalagang isaalang-alang ang mga sumusunod. Kapag ang mga load ay nakakonekta sa delta, ang bawat load ay nasa ilalim ng boltahe ng linya, at kapag nakakonekta ang bituin, sa ilalim ng boltahe √3 beses na mas mababa. Para sa kaso ng isang four-wire system, ito ay malinaw mula sa fig. 6. Ngunit ang parehong ay ang kaso sa isang tatlong-wire system (Larawan 5).

Sa pagitan ng bawat pares ng mga boltahe ng linya dito, dalawang load ay konektado sa serye, ang mga alon kung saan ay phase-shifted ng 2π/ 3. Ang boltahe sa bawat load ay katumbas ng katumbas na boltahe ng network na hinati ng √3.

Kaya, kapag lumilipat ng mga load mula sa bituin hanggang sa delta, ang mga boltahe sa bawat pagkarga, at samakatuwid ang kasalukuyang nasa loob nito, ay tumaas ng √3 ≈ 1.73 beses. Kung, halimbawa, ang boltahe ng linya ng isang three-wire network ay 380 V, kung gayon kapag ito ay konektado sa isang bituin (fig. 5) ang boltahe ng bawat isa sa mga naglo-load ay magiging katumbas ng 220 V, at kapag konektado sa isang tatsulok (fig. 7) ito ay magiging katumbas ng 380 V.

Ang impormasyon mula sa isang aklat-aralin sa pisika na na-edit ni G.S. Landsberg ay ginamit sa paghahanda ng artikulo.