Tähti- ja kolmioliitäntöjen jännite-, virta- ja tehoarvot

Suuri Faradayn lakien löytö: kun lanka ylittää magneettikentän voimalinjat, johtoon indusoituu sähkömotorinen voima, joka aiheuttaa virran piiriin, johon tämä lanka tulee ja joka toimi perustana luomiselle. pyörivällä roottorilla varustetuista sähkögeneraattoreista - magneetti. Tässä tapauksessa EMF indusoituu staattorin käämeissä (katso - Faradayn sähkömagneettisen induktion lain käytännön sovellus).

Tuloksena olevat jännitteet voivat olla hyvin erilaisia: kaikki riippuu generaattorin suunnittelusta, staattorin käämien lukumäärästä ja siitä, kuinka ne on kytketty. Käytännön sähkötekniikassa yleisin on kuitenkin kolmivaiheinen sinivirtajärjestelmä, jonka ehdotti erinomainen venäläinen insinööri M.O. Dolivo-Dobrovolsky vuonna 1888 (57 vuotta Faradayn löydön jälkeen).

Kaikista monivaihejärjestelmistä kolmivaiheiset tarjoavat taloudellisimman sähköenergian siirron pitkiä matkoja ja mahdollistavat luotettavien ja helppokäyttöisten generaattoreiden, moottoreiden ja muuntajien luomisen.Mutta kolme käämiä voidaan kytkeä kahdella tavalla: «kolmio» (kuva 1) ja «tähti» (kuva 2).

Riisi. 1

Riisi. 2

Vaihe on yhden käämin muodostama jännite Uph, lineaarinen Ul on kahden lineaarisen johtimen välinen jännite. Toisin sanoen, vaihejännite Onko jännite kunkin linjajohdon ja nollajohtimen välillä.

Kun symmetrinen generaattori kytketään tähtiin, verkkojännite on 1,73 kertaa suurempi kuin vaihejännite, ts. Uk = 1,73 • Uph. Tämä johtuu siitä, että Ul on tasakylkisen kolmion kanta, jonka terävät kulmat ovat 30 °: Ul = UAB = Uf2 cos 30 ° = 1,73 • Uph.

Kun kytkettynä ja kuormitettuna tähtiin, vastaava linjavirta on yhtä suuri kuin kuorman vaihevirta. Jos kolmivaihekuorma on symmetrinen, nollajohdon virta on 0. Tässä tapauksessa nollajohtimen tarve katoaa kokonaan ja kolmivaiheinen piiri muuttuu kolmijohtimiseksi. Tätä yhteyttä kutsutaan "tähtitähteksi ilman nollajohdinta". Symmetrisellä vaihekuormalla linjavirrat ovat 1,73 suurempia kuin vaihevirrat, Il = 1,73 • 3If.

Kun kolmivaiheinen generaattori kytketään tähtiin, käytetään kahta jännitettä, mikä erottaa tämän kytkennän edullisesti kolmiokytkennästä. Mutta kun kuorma on kolmiokytketty, kaikki vaiheet ovat saman linjajännitteen numeerisen arvon alla, riippumatta vaiheresistanssista, mikä on tärkeää valaistuskuormituksille - hehkulamput.

Kolmivaiheista nollajohtimella varustettua järjestelmää käytetään syöttämään vastaanottimille kaksi jännitettä, jotka eroavat kertoimella 1,73, esimerkiksi vaihejännitteeseen kytketyt jalat ja verkkojännitteeseen kytketyt moottorit.

Nimellisjännite määräytyy generaattoreiden rakenteen ja sen käämien kytkentätavan mukaan.

Kuvassa 3 on esitetty suhteet, jotka määrittävät vaihtovirtapiirin tehoarvon tähti- ja kolmioliitännöissä.

Riisi. 3.

Ulkonäöltään kaavat ovat samat, näissä kahdessa piirityypissä ei näytä olevan tehonlisäystä tai -häviötä. Mutta älä tee hätiköityjä johtopäätöksiä.

Kytkettäessä kolmiosta tähteen on 1,73 kertaa pienempi jännite jokaisessa vaihekäämissä, vaikka verkon jännite pysyy samana.Jännityksen aleneminen saa aikaan käämien virran pienenemisen saman verran 1,73 kertaa. Ja silti - kun ne on kytketty kolmioon, linjavirta oli 1,73 kertaa suurempi kuin vaihevirta, ja nyt nämä virrat ovat yhtä suuret. Tämän seurauksena linjavirta, kun se kytketään uudelleen tähteen, pienenee 1,73 x 1,73 = 3 kertaa.

Uusi teho on todellakin laskettu samalla kaavalla, mutta se korvaa eri arvot!

Kun sähkömoottori kytketään uudelleen kolmiosta tähteen ja syötetään samasta verkosta, tämän moottorin kehittämä teho vähenee 3 kertaa. Kun vaihdetaan generaattoreiden tähtikäämeistä kolmiokäämiin tai muuntajien toisiokäämiin, verkon jännite laskee 1,73 kertaa, esimerkiksi 380:sta 220 V:iin.

Generaattorin tai muuntajan teho pysyy samana, koska kunkin vaihekäämin jännite ja virta säilyvät, vaikka johtojen virta kasvaa 1,73-kertaiseksi.Kun generaattoreiden käämit tai muuntajien toisiokäämit kytketään kolmiosta tähtiin, tapahtuu päinvastaisia ​​ilmiöitä: verkon verkkojännite kasvaa 1,73-kertaiseksi, vaihekäämien virrat pysyvät samoina, johtojen virrat pienenevät. 1,73 kertaa.