מערכת אספקת חשמל תלת פאזית

אחת האפשרויות למערכת אספקת חשמל מרובת-שלבים היא מערכת תלת-פאזית. הוא מפעיל שלושה EMFs הרמוניים באותה תדר, שנוצרו על ידי מקור מתח משותף אחד. נתוני EMF מועברים זה לזה בזמן (בשלב) באותה זווית פאזה השווה ל- 120 מעלות או 2 * pi / 3 רדיאנים.

הממציא הראשון של מערכת התלת-פאזית בעלת שישה החוטים היה ניקולה טסלהעם זאת, תרומה משמעותית להתפתחותה הועילה על ידי הפיזיקאי והממציא הרוסי מיכאיל אוסיפוביץ 'דוליבו-דוברולובסקי, שהציע להשתמש רק בשלושה או ארבעה חוטים, שהעניקו יתרונות משמעותיים, והודגם בבירור בניסויים עם מנועי אינדוקציה.

במערכת AC שלושה תלת פאזית, כל EMF סינוסואידי נמצא בשלב משלו ומשתתף בתהליך תקופתי מתמשך של חשמול הרשת, ולכן נתוני EMF נקראים לעיתים פשוט "שלבים", וכך גם המוליכים המשדרים נתוני EMF: שלב ראשון, שלב שני, שלב שלישי. השלבים מועברים זה לזה על ידי 120 מעלות, והמוליכים המתאימים נקבעים בדרך כלל באותיות הלטיניות L1, L2, L3 או A, B, C.

מערכת כזו היא חסכונית מאוד כשמדובר בהעברת אנרגיה חשמלית באמצעות חוט למרחקים ארוכים. שנאים תלת פאזיים פחות אינטנסיביים מבחינה חומרית.

כבלי חשמל דורשים מתכת מוליכה פחות (בדרך כלל משתמשים בנחושת), מכיוון שזרמים במוליכי פאזה, בהשוואה למוליכים חד-פאזיים, בעלי ערכים יעילים נמוכים יותר בהשוואה למעגלים חד-פאזיים בעלי כוח מועבר דומה.

המערכת התלת-פאזית מאוזנת מאוד, ומפעילה עומס מכני אחיד על המתקן המייצר כוח (מחולל תחנת הכוח) ובכך מאריכה את חיי השירות שלה.

בעזרת זרמים תלת פאזיים העוברים דרך פיתולי הצרכנים החשמליים - מתקנים ומנועים שונים, קל להשיג שדה מגנטי מפותל מסתובב הנחוץ להפעלת מנועים ומכשירי חשמל אחרים.

מנועי AC AC תלת-פאזיים סינכרוניים ואסינכרוניים הם בעלי מכשיר פשוט, והם חסכוניים בהרבה ממנועי-חד-פאזיים ושני-פאזיים, ואף יותר מכך - מנועי DC קלאסיים.

עם רשת תלת פאזית בהתקנה אחת, אתה יכול לקבל שני מתחים הפעלה בבת אחת - ליניארית ופאזה, המאפשרת לך שתי רמות הספק בהתאם לתכנית החיבור המתפתלת - "משולש" (הגרסה האנגלית היא "דלתא") או "כוכב".

באשר לאספקת החשמל של מערכות תאורה, על ידי חיבור שלוש קבוצות של מנורות - כל אחת לשלבים שונים של הרשת - אתה יכול להפחית משמעותית את הבהוב ולהיפטר מהאפקט הסטרובוסקופי המזיק.

יתרונות אלה קובעים רק את השימוש הנרחב במערכת אספקת חשמל תלת-פאזית בתעשיית הכוח החשמלי הגלובלית הגדולה כיום.

כוכב

החיבור על פי תוכנית "הכוכבים" כרוך בחיבור קצוות של פיתולי הפאזות של הגנרטור לנקודה אחת "ניטרלית" משותפת (ניטרלי - N), כמו גם קצות תפוקות הפאזה של הצרכן.

החוטים המחברים בין שלבי הצרכן לבין השלבים המתאימים של הגנרטור נקראים חוטים לינאריים ברשת תלת פאזית. והחוט המחבר בין ניטרלי הגנרטור והצרכן זה לזה הוא חוט נייטרלי (מסומן "N").

בנוכחות ניטרלית, רשת תלת פאזית מתגלה כארבעה חוטים, ואם אין ניטרלי - תלת חוטים. בתנאים שבהם ההתנגדות בשלושת השלבים של הצרכן שווים זה לזה, כלומר בתנאי ש- Za = Zb = Zc, העומס יהיה סימטרי. זהו מצב הפעלה אידיאלי לרשת תלת פאזית.

אם יש ניטרלי, מתח פאזה נקרא מתח בין כל חוט פאזה לחוט ניטרלי. ומתחים בין כל חוטי שני פאזים נקראים מתחים ליניאריים.

אם לרשת יש חיבור כוכבים, אז תחת עומס סימטרי ניתן לתאר את הקשר בין זרמי מתח ומתחים ליניאריים על ידי הקשרים הבאים:

ניתן לראות כי המתחים הליניאריים מועברים ביחס למתח המתח המקביל בזווית של 30 מעלות (pi / 6 radian):

ניתן לקבוע את העוצמה בחיבור "הכוכב" בתנאי עומס סימטרי, תוך התחשבות במתח הפאזות הידוע, על ידי הנוסחה:

על החשיבות של חוסר איזון ניטרלי ושלבי

אם כי בעומס סימטרי לחלוטין, אספקת חשמל לצרכנים אפשרית באמצעות שלושה חוטים עם מתחים ליניאריים אפילו בהיעדר ניטרלי, בכל זאת, אם העומסים על השלבים אינם סימטריים לחלוטין, נדרש תמיד ניטרלי.

אם בעומס א-סימטרי החוט הנייטרלי נשבר, או שהתנגדותו עולה מסיבה כלשהי, מתרחש "חוסר איזון פאזי", ואז העומסים בשלושת השלבים יכולים להיות תחת מתחים שונים - מאפס ליניארי - תלוי בהתפלגות התנגדות העומס שלבים בזמן הפסקה ניטרלית.

אך העומסים מתוכננים באופן סמלי עבור מתחי פאזה, מה שאומר שמשהו יכול להיכשל. חוסר האיזון בין השלבים מסוכן במיוחד עבור מכשירי חשמל ביתיים ואלקטרוניקה, מכיוון שבגלל זה, לא רק מכשיר מסוים יכול לשרוף, אלא גם שריפה יכולה להתרחש.

בעיית הרמוניות הרמוניות של השלישית

לרוב מכשירי חשמל ביתיים ואחרים מצוידים כיום באספקת חשמל מיתוגית וללא מעגל תיקון גורם כוח משולב. המשמעות היא שרגעי הצריכה מוגבלים על ידי פסגות זרם דופק דקיקות בחלק העליון של הסינוסואיד הראשי, כאשר קבלים של מסנן הפלט המותקנים לאחר מיישר נטענים במהירות ובמהירות.

כאשר ישנם צרכנים רבים המחוברים לרשת, מתרחש זרם גבוה של הרמוני השלישי של התדר העיקרי של מתח האספקה. הזרמים ההרמוניים הללו (כפילים של השלישי) מסוכמים במוליך הנייטרלי ומסוגלים להעמיס עליו, למרות העובדה שצריכת החשמל בכל שלב אינה עולה על המותר.

הבעיה רלוונטית במיוחד בבנייני משרדים, בהם ציוד משרדים רבים ושונים נמצאים בחלל קטן. אם כל ספקי כוח המיתוג המובנים היו מעגלי תיקון גורמי כוח, זה היה פותר את הבעיה.

משולש

החיבור לפי מערך ה"משולש "מניח מצד הגנרטור את חיבור קצה מוליך השלב הראשון עם תחילת מוליך השלב השני, סוף מוליך השלב השני עם תחילת מוליך השלב השלישי, סוף מוליך השלב השלישי עם תחילת מוליך השלב הראשון - מסתבר דמות סגורה - משולש.

מתחים וזרמים ליניאריים ופאזה עם עומס סימטרי, ביחס לחיבור "משולש", מתואמים באופן הבא:

הספק במעגל תלת פאזי כאשר הוא מחובר באמצעות משולש, בתנאים של עומס סימטרי, נקבע באופן הבא:

הטבלה שלהלן מציגה את תקני מתח המתח והקווים במדינות שונות:

מוליכים בשלבים שונים של רשת תלת פאזית, כמו גם מוליכים ניטרליים ומגנים, מסומנים באופן מסורתי בצבעים משלהם.

זה נעשה על מנת למנוע התחשמלות ולהבטיח את הנוחות של תחזוקת הרשת, כדי להקל על התקנתם ותיקונם, כמו גם כדי לתקן את שלב הציוד: רצף הפאזות הוא לפעמים חשוב מאוד, למשל, להגדיר את כיוון הסיבוב של מנוע אינדוקציה, מצב הפעולה של מיישר תלת פאזי מבוקר. וכו 'במדינות שונות סימון הצבעים שונה, בחלקם זהה.

ראה: קידוד צבע חוט