Háromfázisú áramellátó rendszer

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2019. február 23-án felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 38 szerkesztést igényelnek .

A háromfázisú áramellátó rendszer a váltakozó áramú elektromos áramkörök többfázisú rendszereinek speciális esete, amelyben a közös forrás által létrehozott, azonos frekvenciájú szinuszos EMF -ek hatnak, egymáshoz képest időben eltolva egy bizonyos fázisszöggel . Háromfázisú rendszerben ez a szög 2π/3 (120°).

Leírás

Mindegyik működő EMF a periodikus folyamat saját fázisában van, ezért gyakran egyszerűen "fázisnak" nevezik. A "fázisokat" vezetőknek is nevezik - ezek az EMF-ek hordozói. Háromfázisú rendszerekben a nyírási szög 120 fok. A fázisvezetőket az Orosz Föderációban latin L betűkkel jelölik, 1 ... 3 digitális indexszel, vagy A, B és C [1] .

A fázisvezetékek általános megnevezései:

Oroszország, EU (1000 V felett)	Oroszország, EU (1000 V alatt)	Németország	Dánia
DE	L1	L1	R
B	L2	L2	S
C	L3	L3	T

Az 1000 V-ig terjedő hálózatok fázisvezetői mellett nulla vezetéket használnak (N - "semleges" vagy "nulla"). Lehetővé teszi, hogy háromfázisú hálózatot használjon egyfázisú terhelés táplálására fázisfeszültséggel.

Előnyök

Jövedelmezőség.
- Költséghatékony villamosenergia-átvitel nagy távolságokon.
- A 3 fázisú transzformátorok kisebb anyagfelhasználása.
- Az erősáramú kábelek kisebb anyagfelhasználása, mivel azonos teljesítményfelvétel mellett a fázisok áramai csökkennek (az egyfázisú áramkörökhöz képest).
Rendszer egyensúly. Ez a tulajdonság az egyik legfontosabb, mivel a kiegyensúlyozatlan rendszerben egyenetlen mechanikai terhelés éri az erőművet , ami jelentősen csökkenti annak élettartamát.
Könnyű körkörös forgó mágneses tér létrehozásának képessége, amely szükséges az elektromos motor és számos más elektromos eszköz működéséhez. A háromfázisú árammotorok (aszinkron és szinkron) egyszerűbbek, mint az egy- vagy kétfázisú egyenáramú motorok, és nagy hatásfokkal rendelkeznek.
Két üzemi feszültség megszerzésének lehetősége egy telepítésben - fázis és lineáris, valamint két teljesítményszint, ha "csillaghoz" vagy "háromszöghöz" csatlakozik.
Lehetőség a lámpatestek villogásának és stroboszkópos hatásának drasztikus csökkentésére fénycsöveken három különböző fázisú lámpa (vagy lámpacsoport) elhelyezésével egy lámpatestben.

Ezen előnyök miatt a háromfázisú rendszerek a legelterjedtebbek a mai energiaiparban.

Háromfázisú áramkörök kapcsolási rajzai

Csillag

A csillag olyan kapcsolat, amikor a generátor tekercseinek (G) fázisainak végei egy közös ponthoz vannak kötve, amelyet nullapontnak vagy nullapontnak neveznek . A fogyasztó (M) tekercseinek fázisvégei szintén egy közös ponthoz vannak kötve.

A generátor és a fogyasztói fázis kezdetét összekötő vezetékeket lineárisnak nevezzük . A két nullát összekötő vezetéket semlegesnek nevezzük .

A nulla vezetékes háromfázisú áramkört négyvezetékes áramkörnek nevezzük. Ha nincs semleges vezeték - három vezetékes.

Ha a fogyasztó Z a , Z b , Z c ellenállásai egyenlőek egymással, akkor az ilyen terhelést szimmetrikusnak nevezzük .

Lineáris és fázismennyiségek

A fázisvezeték és a nulla (U a , U b , U c ) közötti feszültséget fázisnak nevezzük. A két fázisvezeték (U AB , U BC , U CA ) közötti feszültséget lineárisnak nevezzük. A tekercsek csillaggal, szimmetrikus terheléssel történő csatlakoztatásához a lineáris és fázisáramok és feszültségek közötti kapcsolat érvényes:

$I_{L}=I_{F};\qquad U_{L}={\sqrt {3}}\times {U_{F}}$

Könnyen kimutatható, hogy a hálózati feszültség fáziseltolódott a fázishoz képest: $\pi /6$

$u_{L}^{ab}=u_{F}^{a}-u_{F}^{b}=U_{F}[\cos(\omega t)-\cos(\omega t-2\pi /3)]=2U_{F}\sin(-\pi /3)\sin(\omega t-\pi /3)={\sqrt {3}}U_{F}\cos(\omega t+\pi -\pi /3-\pi /2)$

$u_{L}={\sqrt {3}}U_{F}\cos(\omega t+\pi /6)$

Háromfázisú áram teljesítménye

A tekercsek csillaggal, szimmetrikus terheléssel történő csatlakoztatásához egy háromfázisú hálózat teljesítménye $P=3U_{F}I_{F}cos\varphi =3{\frac {U_{L}}{\sqrt {3}}}I_{L}cos\varphi ={\sqrt {3}}U_{L }I_{L}cos\varphi$

A nulla vezeték kiégésének (szakadásának) következményei háromfázisú hálózatokban

Háromfázisú rendszerben szimmetrikus terhelés esetén a fogyasztó lineáris feszültséggel való ellátása nulla vezeték hiányában is lehetséges . Ennek ellenére, amikor a terhelést fázisfeszültséggel látják el, amikor a fázisok terhelése nem szigorúan szimmetrikus, a nulla vezeték megléte kötelező. Töréskor vagy jelentős ellenállásnövekedéskor (rossz érintkezés ) úgynevezett fáziskiegyensúlyozatlanság lép fel, aminek következtében a rákapcsolt, fázisfeszültségre tervezett terhelés tetszőleges feszültség alá kerülhet a nullától a lineárisig terjedő tartományban (a fajlagos érték a terheléseloszlástól függ a fázisok között a nulla vezeték szakadásakor). Gyakran ez okozza a lakóépületekben a fogyasztói elektronika meghibásodását , ami tüzet okozhat. Az alacsony feszültség a berendezés meghibásodását is okozhatja.

A harmad többszörösei felharmonikusok problémája

A modern technológia egyre gyakrabban van felszerelve kapcsoló hálózati tápegységekkel . A teljesítménytényező korrekciója nélküli kapcsolóforrás szűk impulzusokban vesz fel áramot a tápfeszültség szinuszos csúcsai közelében a bemeneti egyenirányító kondenzátor töltési intervallumai alatt . Az ilyen tápegységek nagy száma a hálózatban a tápfeszültség harmadik harmonikusának megnövekedett áramát hozza létre. A harmóniás áramok, amelyek a harmónia többszörösei, kölcsönös kompenzáció helyett matematikailag összegeződnek a nullavezetőben (akár szimmetrikus terheléseloszlás mellett is), és a megengedett teljesítményfelvétel fázisonkénti túllépése nélkül is túlterheléshez vezethetnek. Ilyen probléma különösen azokban az irodaházakban áll fenn, ahol nagyszámú egyidejűleg működő irodai berendezés található. A harmadik felharmonikus problémájának megoldása a teljesítménytényező-korrektor (passzív vagy aktív) alkalmazása a gyártott kapcsolóüzemű tápegységek áramkörének részeként. Az IEC 1000-3-2 követelményei korlátozzák a terhelőáram harmonikus összetevőit az 50 W-os vagy nagyobb teljesítményű készülékeknél. Oroszországban a terhelési áram harmonikus összetevőinek számát a GOST R 54149-2010, GOST 32144-2013 (2014.07.1-től), OST 45.188-2001 szabványok szabványosítják.

Háromszög

A háromszög olyan kapcsolat, amikor az első fázis vége a második fázis elejéhez, a második fázis vége a harmadik elejéhez, a harmadik fázis vége pedig a második fázis elejéhez kapcsolódik. első.

A lineáris és fázisáramok és feszültségek kapcsolata

A tekercsek háromszögben, szimmetrikus terheléssel történő csatlakoztatásához a lineáris és fázisáramok és feszültségek közötti kapcsolat érvényes:

$I_{L}={\sqrt {3}}\times {I_{F}};\qquad U_{L}=U_{F}$

Háromfázisú áramellátás háromszögben csatlakoztatva

A tekercsek háromszögben, szimmetrikus terheléssel történő csatlakoztatásához a háromfázisú áram teljesítménye:

$P=3U_{F}I_{F}cos\varphi =3U_{L}{\frac {I_{L}}{\sqrt {3}}}cos\varphi ={\sqrt {3}}U_{L} I_{L}cos\varphi$

Közös feszültségszabványok

Ország	frekvencia Hz	Feszültség (fázis/lineáris), Volt
Oroszország [2]	ötven	230/400 [2] (belföldi) 230/400, 380/660, 400/690, 3000, 6000, 10000 (kereskedelmi)
EU-országok	ötven	230/400, 400/690 (ipari hálózatok) 660 450
Japán	50 (60)	100/208
USA	60	120/208, 277/480 240 (csak háromszög)

Jelölés

A különböző fázisokhoz tartozó vezetőket különböző színekkel jelöljük. A nulla- és védővezetőket is különböző színekkel jelölik. Ez az áramütés elleni megfelelő védelem biztosítása, valamint az elektromos berendezések és elektromos berendezések karbantartásának, telepítésének és javításának megkönnyítése érdekében történik - a fázisozás (fázissorrend, azaz az áram áramlási sorrendje fázisokban) alapvető fontosságú, mivel a ettől függ a háromfázisú motorok forgásiránya, a vezérelt háromfázisú egyenirányítók és néhány egyéb eszköz helyes működése . A vezetékek jelölése országonként eltérő, azonban sok ország betartja a Nemzetközi Elektrotechnikai Bizottság IEC 60445:2010 szabványában a vezetők színjelölésére vonatkozó általános elveket.

Fázisszínek

A háromfázisú rendszer minden fázisának saját színe van. Ez országonként változik. Az IEC 60446 ( IEC 60445 ) nemzetközi szabvány színeit használják.

Ország	L1	L2	L3	Semleges / nulla	föld / védőföld
Oroszország, Fehéroroszország, Ukrajna, Kazahsztán (2009-ig), Kína	fehér	Fekete	Piros	Kék	Sárga/zöld (csíkos)
Az Európai Unió és minden ország, amely 2004 áprilisa óta használja a CENELEC európai szabványát ( IEC 60446 ), Hongkong 2007 júliusa óta, Szingapúr 2009 márciusa óta, Ukrajna, Kazahsztán 2009 óta, Argentína, Oroszország 2009 óta	Barna	A fekete	Szürke	Kék	Sárga/zöld (csíkos) [3]
Európai Unió 2004 áprilisáig [4]	Piros	Sárga	Kék	A fekete	Sárga/zöld (csíkos) (zöld az 1970 előtti telepítésekben)
India, Pakisztán, Egyesült Királyság 2006 áprilisáig, Hongkong 2009 áprilisáig, Dél-Afrika, Malajzia, Szingapúr 2011 februárjáig	Piros	Sárga	Kék	A fekete	Sárga/zöld (csíkos) (zöld az 1970 előtti telepítésekben)
Ausztrália és Új-Zéland	Vörös (vagy barna) [5]	fehér vagy fekete) (korábban sárga)	Sötétkék (vagy szürke)	Fekete (vagy kék)	Sárga/zöld (csíkos) (zöld a nagyon régi telepítéseknél)
Kanada (kötelező) [6]	Piros	A fekete	Kék	Fehér vagy szürke	Zöld vagy réz
Kanada (szigetelt háromfázisú berendezésekben) [7]	narancssárga	Barna	Sárga	fehér	Zöld
USA (alternatív gyakorlat) [8]	Barna	Narancssárga ( háromszög rendszerben ), ill lila (a csillagrendszerben )	Sárga	szürke vagy fehér	Zöld
USA (általános gyakorlat) [9]	A fekete	Piros	Kék	Fehér vagy szürke	Zöld, sárga/zöld (csíkos), [10] vagy rézhuzal
Norvégia	A fekete	Fehér szürke	Barna	Kék	Sárga/zöld (csíkos), régebbi telepítések csak sárga vagy réz színűek lehetnek

A modellezésben

A járműmodellezésben használt kisfeszültségű, nagyfrekvenciás elektronikus menetvezérlők más jelölési rendszereket használnak:

U	V	W
Piros	sárga	a fekete
narancssárga	sárga	kék

A nulla és földelő vezetékek általában hiányoznak a terhelési szimmetria és a feszültségbiztonság miatt.

Lásd még

Jegyzetek

↑ Az Orosz Föderációban érvényben lévő GOST 2.709-89 előírja a háromfázisú váltakozó áramú fázisvezetők áramköreinek jelölését: L1, L2, L3, és ugyanakkor lehetővé teszi az A, B, C jelöléseket.
↑ 1 2 A GOST 29322-2014 szerint
↑ A sárga-zöld jelölést nemzetközi szabványként fogadták el a színvakok áramütés elleni védelmére . Az emberek 7-10%-a nem tudja pontosan felismerni a vörös és zöld színeket.
↑ Európában még mindig sok a régi, 1970-es évek eleji színvilágú installáció. Az új telepítések sárga/zöld földelési rudat használnak az IEC 60446 szabványnak megfelelően . (Élő/semleges+föld; Németország: fekete/szürke + piros; Franciaország zöld/piros + fehér; Oroszország: piros/szürke + fekete; Svájc: piros/szürke + sárga vagy sárga és piros; Dánia: fehér/fekete + piros
↑ Ausztráliában és Új-Zélandon a fázisok bármilyen színűek lehetnek, de nem sárga-zöld, zöld, sárga, fekete vagy kék.
↑ Kanadai elektromos kódex I. rész, 23. kiadás, (2002) ISBN 1-55324-690-X , 4-036(3) szabály
↑ Kanadai elektromos kód23. kiadás, 2002. Szabályok 24-208(c)
↑ 1975 óta az Egyesült Államok Nemzeti Elektromos Kódexébennem rendelkezett speciális fázisjelölésekkel. A kialakult gyakorlat szerint a 120/208-as csillagkapcsolatnál a fázisokat feketével, pirossal és kékkel, a 277/480-as csillag vagy háromszög csatlakoztatásakor pedig barna, narancssárga és sárga színnel jelölték a fázisok. A 120/240-es rendszerben a legmagasabb, 208 voltos feszültségű háromszöget (általában B fázist) mindig narancssárgával jelöltük, a közös A fázist fekete, a C fázist pedig piros vagy kék színnel jelöltük.
↑ Lásd: Paul Cook: Harmonizált színek és alfanumerikus jelölés Archiválva : 2016. március 4., a Wayback Machine -nél . IEE Wiring Matters, 2006 tavasz.
↑ Az Egyesült Államokban a zöld/sárga (csíkos) vezeték elszigetelt földet jelenthet [ ismeretlen kifejezés ] . Manapság a legtöbb országban a sárga-zöld (csíkos) vezetékeket védőföldelésre használják, és nem lehet leválasztani és más célra használni.

Linkek

Nikola Tesla
Karrier és találmányok	Szabadalmak Kapacitív elektróda nélküli lámpa plazma lámpa Többfázisú rendszer Kefe nélküli AC indukciós motor Tesla kísérleti állomás táverő Telegeodinamika Tesla transzformátor sztori Vezeték nélküli áram rezonáns transzformátor rádióvezérlés Turbina Tesla Tesla oszcillátor Tesla szelep Háromfázisú áramellátó rendszer Wardenclyffe-torony Tesla elektromos világítás és gyártás
Egyéb	Az áramlatok háborúja Westinghouse Electric World Wireless System A populáris kultúrában
Kapcsolódó cikkek	Nikola Tesla Múzeum Nikola Tesla emlékközpontja Tesla Tudományos Központ Wardenclyffe-ben Nikola Tesla-díj Nikola Tesla-díj Nikola Tesla nemzetközi repülőtér New Yorker Nikola Tesla titka (film, 1980) Presztízs (film, 2006) Current War (film, 2019) Nikola Tesla's Night of Horrors (2020-as TV-epizód) Tesla (film, 2020) SI származtatott egység holdkráter Kisbolygó