Three-phase single-phase network

Sa agrikultura, ang de-koryenteng enerhiya ay ipinamamahagi sa tatlong-phase na mga network na may boltahe ng, bilang panuntunan, 10 kV na may mga punto ng consumer ng transpormer. Ang sistema ng pamamahagi na ito ay pinagtibay nang walang makabuluhang pagbabago mula sa utility practice para sa pagbibigay ng kuryente sa maliliit na bayan at suburb na may mababang gusali. Gayunpaman, sa mga kondisyon sa kanayunan ang density ng electric load ay mas mababa kaysa sa mga lungsod, at samakatuwid ang modernong sistema ng pamamahagi ng kuryente ay humahantong sa maraming mga kaso sa isang makabuluhang labis na paggasta ng metal ng mga wire.

Ang malubhang kawalan nito ay ang mabibigat na network na may boltahe na 380 V. Dahil sa medyo malaking kapasidad ng mga istasyon ng transpormer (sa average na 63 — 100 kVA), ang bawat transpormer ay nagsisilbi sa isang makabuluhang lugar, na nangangailangan ng paggamit ng mga wire na may malaking krus -seksyon sa mga network na may boltahe na 380 V. Bilang resulta sa itaas nito, karaniwang ginagamit ang wire metal sa 2 — 3 beses na higit pa kaysa sa 10 kV network.

Ang pagkonsumo ng kawad sa mga network na may mababang boltahe ay maaaring mabawasan sa pamamagitan ng pagtaas ng bilang ng mga istasyon ng transpormer at pagbabawas ng kanilang average na kapangyarihan at radius ng serbisyo. Gayunpaman, ang tatlong-phase na istasyon ng transpormer ay medyo mahal na konstruksyon, ang halaga nito ay bahagyang bumababa sa isang pagbawas sa kapangyarihan ng naka-install na transpormer. Samakatuwid, ang pagbabawas ng average na kapangyarihan ng isang istasyon ng transpormer sa ibaba 40 o 63 kVA sa mga three-phase na network ay humahantong sa isang labis na pagtaas sa kabuuang halaga ng mga istasyon ng transpormer. Samakatuwid, ang ganitong paraan ng pagbawas ng pagkonsumo ng mga wire sa mababang boltahe na network ay hindi palaging matipid.

Sa kabilang banda, sa tatlong-phase na pamamahagi ng kuryente, kadalasang kinakailangan na mag-supply ng tatlong 10 kV network conductor sa maliliit na mamimili. Sa kasong ito, ang mga cross-section ng mga wire ay kinuha sa itaas ng kinakailangan, depende sa mga kondisyon pagkawala ng boltahe, dahil pinili ang mga ito bilang pinakamababang pinahihintulutan sa mga tuntunin ng lakas ng makina. Bilang resulta, ang labis na metal ay natupok sa mataas na boltahe na network.

Upang malampasan ang mga pagkukulang ng umiiral na sistema ng pamamahagi ng kuryente, isang halo-halong tatlong-phase na single-phase na sistema ng pamamahagi.

Ang kakanyahan ng mixed power distribution system ay ang mga sumusunod.

1. Ang mga pinaghalong three-phase single-phase na linya na may boltahe na 10 kV ay ginagamit, kung saan ang mga pangunahing linya ay tatlong-phase at lahat ng malaki, kabilang ang kapangyarihan, ang mga mamimili ay konektado sa kanila. Ang mga maliliit na mamimili, pangunahin sa pag-iilaw at mga kargada sa bahay, ay ibinibigay ng single-phase 10 kV branch lines.

2. Ang low-power single-phase transformer stations ay ginagamit upang mag-supply ng single-phase na mga consumer.

Ang isang tinatayang diagram ng isang network na may mga istasyon ng transpormer na ginawa ayon sa isang pinaghalong three-phase single-phase system ay ipinapakita sa Figure 1.

kanin. 1. Halimbawa ng isang diagram ng pinaghalong three-phase single-phase network

Tulad ng makikita mula sa chart na ito, ang malalaking user ay may karamihan pagkarga ng kuryente may tatlong-phase na supply ng kuryente, at ang mga maliliit na mamimili, karamihan ay mga gusali ng tirahan, ay pinapagana ng mga istasyon ng single-phase transformer. Mga single-phase na mga transformer may kasamang boltahe sa pagitan ng mga phase.

Ipinakikita ng mga paghahambing na kalkulasyon na ang paggamit ng isang halo-halong sistema ay maaaring mabawasan ang pagkonsumo ng metal sa mataas at mababang boltahe na mga wire ng 25 - 35% kumpara sa isang maginoo na three-phase system. Ang paunang halaga ng network sa mga umiiral na presyo at uri ng kagamitan ay maaaring bawasan sa pamamagitan ng paggamit ng halo-halong sistema sa 5-10% lamang.

Sa isang network na may mataas na boltahe na ginawa sa isang halo-halong sistema, ang mga single-phase na transformer ay nakakonekta sa delta para sa boltahe ng network na 6 o 10 kV, tulad ng ipinapakita sa Figure 1.

Napatunayan na sa isang hindi pantay na na-load na tatlong-phase na network, ang kabuuan ng mga linear na pagkawala ng boltahe sa mga load na ito ay nananatiling hindi nagbabago anuman ang pamamahagi ng mga load sa pagitan ng mga phase, i.e. dUab + dUbc + dUca = const.

Sa pagsasagawa, palaging may malaking bilang ng mga single-phase load na konektado sa network. Ang mga load na ito ay maaaring ipamahagi upang ang phase-to-phase na pagkalugi ng boltahe sa mga endpoint ay humigit-kumulang katumbas ng bawat isa: dUab ≈ dUbc ≈ dUca

Sa kasong ito, ang pagganap ng isang linya na hindi pantay-pantay na na-load ay kapareho ng sa isang tatlong-phase na pare-parehong na-load na linya na may parehong mga parameter. Sa lahat ng iba pang mga kaso, ang pagganap ay mas mababa.

Malinaw, kapag nagdidisenyo ng isang network para sa isang halo-halong sistema, ito ay kinakailangan, sa pamamagitan ng pamamahagi ng mga load nang naaayon, upang makamit ang kondisyon ng pagkakapantay-pantay sa pagitan ng phase-to-phase na pagkalugi ng boltahe. Sa kasong ito, ang mga pagkawala ng boltahe sa isang tatlong-phase na linya ay tinutukoy ng mga formula para sa isang simetriko na pagkarga at mayroon silang pinakamababang posibleng halaga. Ang pagkalkula sa kasong ito ay lubos na pinasimple.

Ang mga single-phase branch mula sa isang 10 kV network ay may 2-6 na beses na mas kaunting bandwidth kaysa sa tatlong-phase na branch na may parehong cross-section. Gayunpaman, sa mga istasyon ng transpormer na may mababang kapangyarihan, kadalasan ang cross-section ng mga wire ng sangay ay tinutukoy ng pinakamababang pinapayagan para sa mga mekanikal na kadahilanan. Sa kasong ito, ang mga ito ay single-phase, ang mga sanga ay may dalawang wire ng parehong cross-section sa halip na tatlo, at ang ekonomiya ng metal wire ay 33%.

Ang isang single-phase na mababang-boltahe na network ayon sa isang halo-halong sistema ay ginawang tatlong-wire na may isang average na konduktor. Ang boltahe sa pagitan ng gitna at dulong mga wire ay 220 V (Larawan 2), at sa pagitan ng mga dulong wire ay 440 V. Ang gitnang wire ay pinagbabatayan sa parehong paraan tulad ng neutral na wire sa isang 380 V na sistema na may grounded neutral, at Ang mga metal na bahagi ng kagamitan ay konektado din dito. Ang ilaw ay nakabukas sa pagitan ng gitna at panlabas na mga wire, at ang kapangyarihan sa pagitan ng mga panlabas na wire. Ang maliliit na 2 kVA transformer ay may dalawang mababang boltahe na output - 220 o 127 V.

Ang mga single-phase na istasyon ng transpormer ay ipinatupad ayon sa schematic diagram na ipinapakita sa Figure 2.

kanin. 2. Scheme ng isang single-phase transformer station

Ang mga transformer ay sinuspinde sa isang simpleng 10 kV intermediate network na suporta.Ang mga ito ay konektado sa isang mataas na boltahe na network sa pamamagitan ng isang disconnector na naka-install sa isang katabing suporta. Ang mga transformer ay protektado laban sa mga short circuit na may mataas na boltahe na piyus.

Sa mababang boltahe na bahagi, ang isang circuit breaker at piyus ay naka-mount sa isang maliit na kahon.

Ang mga linya na may boltahe na hanggang 1 kV na may halo-halong sistema ay ginaganap tulad ng sa mga maginoo na network. Kung ang mga ruta ay nag-tutugma, inirerekumenda na i-hang ang mga ito sa parehong mga suporta na may mataas na boltahe na linya.

Sa karamihan ng mga mixed system cases, kadalasang ginagamit ang mga three-phase induction motor na pinapakain mula sa tatlong-phase na linya. Ang mga low power na single-phase na de-koryenteng motor ay ginagamit sa mga lugar kung saan ang single-phase power lang ang available, halimbawa, isang fan motor sa isang portable hearth sa isang field mill, isang pump motor sa isang railway junction, atbp. Kadalasan, ang kapangyarihan ng naturang mga motor ay 1 — 2 kW at bihirang 3 — 4 kW.

Pinakamainam na gumamit ng mga espesyal na asynchronous electric motor na may mga panimulang capacitor sa mga single-phase na network. Sa kawalan ng mga espesyal na motor, maaari mong gamitin ang karaniwang three-phase electric motor na may boltahe na 380/220 V na may mga panimulang aparato sa anyo ng mga capacitor o kahit na mga aktibong resistensya.

Ang panimulang metalikang kuwintas ng motor na may aktibong panimulang paglaban sa boltahe na 440 V ay humigit-kumulang 0.4 ng na-rate na metalikang kuwintas ng motor sa three-phase mode, na tumutugma sa 0.65-1.0 ng rated torque sa single-phase mode.

Kung para sa isang gumaganang makina ang panimulang metalikang kuwintas ay dapat na higit sa 0.5 Mn, ang isang motor na may mas malaking kapangyarihan ay pinili o ito ay konektado ayon sa isang kapasidad na circuit.Kapag ang panimulang kapasidad ay naka-on, ang motor torque ay humigit-kumulang katumbas ng rated torque sa three-phase mode.

Kapag pinakain mula sa isang 10 kVA transpormer, ang mga motor na may na-rate na kapangyarihan sa three-phase mode hanggang sa 4.5 kW ay maaaring simulan.

Ang mga single-phase na motor, parehong may espesyal na konstruksyon at na-convert mula sa tatlong-phase na motor, ay 1.5-2 beses na mas mahal kaysa sa tatlong-phase na motor na may parehong kapangyarihan. Gayunpaman, ang pagtaas sa halaga ng mga motor ay hindi gaanong mahalaga kumpara sa mga pagtitipid na nakuha sa pagtatayo at pagpapatakbo ng network gamit ang isang mixed power distribution system.

Ang ratio sa pagitan ng single-phase at three-phase na kapangyarihan sa isang mataas na boltahe na network ay depende sa likas na katangian ng pagkarga at ang mga kondisyon ng pagkakalagay nito.

Para sa karamihan sa mga rural na lugar, ang mga single-phase na high-voltage na linya na may boltahe na 10 kV ay nangingibabaw pangunahin sa dalawang kaso:

1) sa labas ng malalaking nayon na may pangunahing kargamento ng mga gusaling tirahan,

2) bilang mga sangay para sa paghihiwalay ng mga maliliit na pamayanan kung saan ang pag-unlad ng kuryente ay hindi inaasahan sa malapit na hinaharap.

Ang paggamit ng single-phase power ay dapat ituring na matipid na magagawa kapag ang makabuluhang pagtitipid sa metal wire ay nakakamit nang hindi tumataas ang mga gastos sa network. Ang kundisyong ito, bilang panuntunan, ay magagawa sa mga kaso kung saan ang paggamit ng isang single-phase circuit ay hindi humantong sa isang makabuluhang pagtaas sa haba ng high-voltage network.

I. A. Budzko