Dakle, zašto neke centrale dobivaju 380 V, a neke - 220? Zašto neki potrošači imaju trofazni napon, a drugi jednofazni?

Nekada sam postavljao ta pitanja i tražio odgovore na njih. Sada ću vam ispričati na popularan način, bez formula i dijagrama kojima udžbenici obiluju.

Drugim riječima. Ako se jedna faza približi potrošaču, tada se potrošač naziva jednofazni, a napon napajanja će mu biti 220 V (faza). Ako govorimo o trofaznom naponu, onda uvijek govorimo o naponu od 380 V (linearni).

Po čemu se tri faze razlikuju od jedne?

U obje vrste napajanja postoji radni neutralni vodič (NULA). Pro zaštitno uzemljenje Ja, ovo je široka tema. S obzirom na nulu na sve tri faze - napon je 220 volti. Ali u odnosu na ove tri faze jedna prema drugoj - imaju 380 volti.

Naponi u trofaznom sustavu

To se događa jer se naponi (s aktivnim opterećenjem i strujom) na trofaznim žicama razlikuju za trećinu ciklusa, t.j. 120°.

Više detalja možete pronaći u udžbeniku elektrotehnike - o naponu i struji u trofaznoj mreži, kao i vidjeti vektorske dijagrame.

Ispada da ako imamo trofazni napon, onda imamo tri fazne napone od po 220 V. A jednofazni potrošači (a ima ih gotovo 100% u našim domovima) mogu se spojiti na bilo koju fazu i nulu . Samo se to mora učiniti na način da potrošnja za svaku fazu bude približno jednaka, inače je moguća neravnoteža faza.

Osim toga, bit će teško i uvredljivo za preopterećenu fazu koju drugi "odmaraju")

Prednosti i nedostatci

Oba elektroenergetska sustava imaju svoje prednosti i nedostatke, koji mijenjaju mjesta ili postaju beznačajni kada snaga prijeđe prag od 10 kW. Pokušat ću nabrojati.

Monofazna mreža 220 V, plusevi

• Jednostavnost
• Jeftinoća
• Ispod opasnog napona

Monofazna mreža 220 V, minusi

• Ograničena snaga potrošača

Trofazna mreža 380 V, plusevi

• Snaga je ograničena samo poprečnim presjekom žica
• Ušteda trofaznom potrošnjom
• Napajanje za industrijsku opremu
• Mogućnost prebacivanja jednofaznog opterećenja u "dobru" fazu u slučaju pogoršanja kvalitete ili nestanka struje

Trofazna mreža 380 V, minusi

• Skuplja oprema
• Opasniji napon

Kada je 380, a kada 220?

Pa zašto je napon u našim stanovima 220 V, a ne 380? Činjenica je da je, u pravilu, jedna faza priključena na potrošače snage manje od 10 kW. A to znači da se u kuću uvode jedna faza i neutralni (nulti) vodič. U 99% stanova i kuća upravo se to događa.

Monofazna električna ploča u kući. Pravi automat je uvodni, zatim - kroz sobe. Tko će pronaći greške na fotografiji? Mada, ovaj štit je jedna velika greška...

Međutim, ako planirate potrošiti više od 10 kW snage, onda je trofazni ulaz bolji. A ako postoji oprema s trofaznim napajanjem (sadrži), onda toplo preporučujem da u kuću unesete trofazni ulaz s linearnim naponom od 380 V. To će uštedjeti na presjeku žice, na sigurnosti i na struju.

Unatoč činjenici da postoje načini za uključivanje trofaznog opterećenja jednofazna mreža, takve izmjene naglo smanjuju učinkovitost motora, a ponekad, pod jednakim uvjetima, možete platiti 2 puta više za 220 V nego za 380.

Jednofazni napon koristi se u privatnom sektoru, gdje potrošnja energije u pravilu ne prelazi 10 kW. Istodobno, na ulazu se koristi kabel sa žicama presjeka 4-6 mm². Potrošena struja ograničena je ulazom osigurač, nazivna strujačija zaštita nije veća od 40 A.

O izboru osigurač Već sam . A o izboru dijela žice -. Vode se i burne rasprave.

Ali ako je snaga potrošača 15 kW i više, tada je neophodno koristiti trofazno napajanje. Čak i ako u ovoj zgradi nema trofaznih potrošača, na primjer, elektromotora. U ovom slučaju snaga je podijeljena u faze, a električna oprema (ulazni kabel, komutacija) nije podvrgnuta istom opterećenju kao da je ista snaga preuzeta iz jedne faze.

Na primjer, 15 kW je oko 70 A za jednu fazu, potrebna vam je bakrena žica s poprečnim presjekom od najmanje 10 mm². Trošak kabela s takvim jezgrama bit će značajan. A automate za jednu fazu (jednopolne) za struju veću od 63 A nisam vidio na DIN tračnici.

Stoga se u uredima, trgovinama, a još više u poduzećima, koristi samo trofazno napajanje. I, sukladno tome, trofazna brojila, koja su izravnog priključka i priključka na transformator (sa strujnim transformatorima).

A na ulazu (ispred brojača) postoje otprilike takve "kutije":

Trofazni ulaz. Uvodni stroj ispred pulta.

Nadam se da je sada jasno koliki je 380v trofazni napon i jednofazni napon 220 V?

Sheme zvijezda i delta u trofaznoj mreži

Postoje različite varijacije uključivanja opterećenja s radnim naponom od 220 i 380 volti u trofaznoj mreži. Te se sheme nazivaju "Zvijezda" i "Trokut".

Kada je opterećenje dizajnirano za napon od 220V, spojeno je na trofaznu mrežu prema shemi "Star"., odnosno na fazni napon. U tom su slučaju sve skupine opterećenja raspoređene tako da su snage faza približno iste. Nule svih skupina spojene su zajedno i spojene na neutralnu žicu trofaznog ulaza.

Svi naši stanovi i kuće sa monofaznim ulazom su priključeni na Zvezdu, drugi primjer je priključak grijaćih tijela u moćne i.

Kada je napon opterećenja 380V, uključuje se prema shemi "Trokut", odnosno na linearni napon. Ovakva raspodjela faza najtipičnija je za elektromotore i druga opterećenja, gdje sva tri dijela opterećenja pripadaju jednom uređaju.

Sustav distribucije električne energije

U početku je napon uvijek trofazni. Pod "izvornim" mislim na generator u elektrani (toplinski, plinski, nuklearni), iz kojega se napon od više tisuća volti dovodi do padajućih transformatora, koji čine nekoliko naponskih stepenica. Posljednji transformator snižava napon na razinu od 0,4 kV i njime napaja krajnje potrošače - vas i mene, stambene zgrade i privatni stambeni sektor.

Nadalje, napon se dovodi do transformatora TP2 drugog stupnja, na čijem izlazu je napon krajnjeg potrošača 0,4 kV (380V). Snaga TP2 transformatora je od stotina do tisuća kW. Od TP2 nam se napaja napon - nekoliko stambenih zgrada, privatni sektor itd.

Shema je pojednostavljena, može biti nekoliko koraka, naponi i snage mogu biti različiti, ali bit se toga ne mijenja. Samo konačni napon potrošača je jedan - 380 V.

Fotografija

Za kraj – još nekoliko fotografija s komentarima.

Električna ploča sa trofazni ulaz, ali su svi potrošači jednofazni.

Prijatelji, to je sve za danas, sretno svima!

Veselim se vašim povratnim informacijama i pitanjima u komentarima!

Jedna od vrsta sustava s više faza su krugovi koji se sastoje od tri faze. U njima djeluju sinusoidne elektromotorne sile koje nastaju sinkronom frekvencijom iz jednog generatora energije i imaju faznu razliku.

Električni napon trofaznih mreža

Pod fazom podrazumijevamo nezavisne blokove sustava s mnogo faza, koji imaju identične parametre struje. Stoga, u električnom polju, ima dvostruko tumačenje.

Prvo, kao vrijednost koja ima sinusno osciliranje, i drugo, kao samostalan element u električnoj mreži s mnogo faza. U skladu s njihovim brojem označen je određeni krug: dvofazni, trofazni, šestfazni itd.

Danas su u elektroenergetskoj industriji najpopularniji krugovi s trofaznom strujom. Imaju cijeli popis prednosti koje ih razlikuju od svojih jednofaznih i višefaznih kolega, budući da su, prvo, jeftiniji u smislu instalacije i transporta električne energije s najnižim gubicima i troškovima.

Drugo, oni imaju tendenciju da lako formiraju magnetsko polje koje se kreće u krug, što je pokretačka sila, koja se koriste ne samo u poduzećima, već iu svakodnevnom životu, na primjer, u mehanizmu za podizanje visokih dizala itd. .

Električni krugovi s tri faze omogućuju istovremeno korištenje dvije vrste napona iz jednog izvora električne energije - linearnog i faznog.

Vrste napona

Poznavanje njihovih značajki i radnih karakteristika neophodno je za manipulacije u električnim pločama i pri radu s uređajima napajanim od 380 volti:

1. Linearna. Označava se kao međufazna struja, odnosno koja prolazi između para kontakata ili identičnih oznaka različitih faza. Određuje ga razlika potencijala para faznih kontakata.
2. Faza. Pojavljuje se kada su početni i završni terminali faze zatvoreni. Također, označava se kao struja koja se javlja kada se jedan od faznih kontakata zatvori s nultim izlazom. Njegova vrijednost određena je apsolutnom vrijednošću razlike između vodova iz faze i Zemlje.

Razlike

U običnom stanu ili privatnoj kući u pravilu postoji samo jednofazna mreža od 220 volti, dakle, uglavnom su dvije žice spojene na njihovu ploču napajanja - faza i nula, rjeđe im se dodaje treća -.

Visoke stambene zgrade s uredima, hotelima ili trgovačkim centrima isporučuju se 4 ili 5 kabela za napajanje odjednom, osiguravajući tri faze mreže od 380 volti.

Zašto tako teška podjela? Činjenica je da se trofazni napon, prvo, odlikuje povećanom snagom, a drugo, posebno je prikladan za napajanje posebnih trofaznih elektromotora za teške uvjete rada koji se koriste u tvornicama, u električnim vitlima za dizala, liftovima za pokretne stepenice , itd.

Takvi motori, kada su spojeni na trofaznu mrežu, proizvode višestruko veću snagu od svojih jednofaznih kolega istih dimenzija i težine.

Moguće je provesti ožičenje ove vrste bez upotrebe profesionalne opreme i instrumenata, dovoljni su obični odvijači s indikatorima.

Prilikom spajanja vodiča nije potrebno montirati neutralni kontakt, jer je vjerojatnost kvara vrlo mala, zahvaljujući nezauzetoj neutralnoj.

Ali takav mrežni dijagram također ima svoju slabu točku, budući da je u linearnom dijagramu ožičenja iznimno teško pronaći mjesto oštećenja vodiča u slučaju nesreće ili kvara, što može povećati rizik od požara.

Dakle, glavna razlika između faznog i linearnog tipa je različite sheme spajanje žica namota izvora i potrošača električne energije.

Omjer

Vrijednost faznog napona je oko 58% snage linearnog analoga. To jest, pod normalnim radnim parametrima, linearna vrijednost je stabilna i premašuje faznu vrijednost za 1,73 puta.

Procjena napona u mreži trofazne električne struje uglavnom se provodi prema pokazateljima njegove linearne komponente. Za strujne vodove ovog tipa, koji se napajaju iz trafostanica, obično je jednak 380 volti i identičan je faznom analogu od 220 V.

U energetskim mrežama s četiri žice napon trofazne struje je označen s obje vrijednosti ​​- 380/220 V. To omogućuje napajanje uređaja iz takve mreže, oba s jednofaznom potrošnjom energije od 220 volti, i snažnije jedinice za struju od 380 V.

Najpristupačniji i najsvestraniji sustav postao je trofazni tip 380/220 V ima neutralnu žicu, tzv. uzemljenje. Električne jedinice koje rade na jednoj fazi od 220 V mogu se napajati iz mrežnog napona kada su spojene na bilo koji par faznih izlaza.

Trofazne jedinice za napajanje rade samo kada su spojene na tri izlaza različitih faza odjednom.

U ovom slučaju, upotreba neutralnog terminala kao uzemljenja nije obvezna, iako u slučaju oštećenja izolacije žice, njegova odsutnost ozbiljno povećava vjerojatnost električnog udara.

Shema

Trofazne struje imaju dvije sheme povezivanja na mrežu: prvi je "zvijezda", drugi je "trokut". U prvoj opciji, početni kontakti sva tri namota generatora zatvoreni su zajedno u paralelnom krugu, što, kao u slučaju konvencionalnih alkalnih baterija, neće dati povećanje snage.

Drugi, serijski krug spajanje namota izvora struje, gdje je svaki početni izlaz spojen na završni kontakt prethodnog namota, daje trostruko povećanje napona zbog efekta zbrajanja napona kada su spojeni u seriju.

Osim toga, iste sheme povezivanja također imaju opterećenje u obliku elektromotora, samo će uređaj spojen na trofaznu mrežu prema shemi "zvijezda", pri struji od 2,2 A, proizvesti snagu od 2190 W, a ista jedinica povezana "trokutom" može dati tri puta više snage - 5570, zbog činjenice da zahvaljujući serijska veza zavojnice i unutar motora, jačina struje se zbraja i doseže 10 A.

Imajući trofazni izvor napona i motore koji imaju sličnu shemu povezivanja, možete dobiti višestruko više snage jednostavnim učinkovitim povezivanjem svih jedinica.

Proračun linijskog i faznog napona

Mreže s linearnom strujom naširoko se koriste zbog svojih karakteristika manjeg rizika od ozljeda i jednostavnosti uzgoja takvog ožičenja. Sve električnih uređaja u ovom slučaju spojeni su samo na jednu faznu žicu, kroz koju teče struja, i samo ona je opasna, a druga je zemlja.

Nije teško izračunati takav sustav, možete se voditi uobičajenim formulama iz školskog tečaja fizike. Osim toga, za mjerenje ovog mrežnog parametra dovoljno je, dok ćete za mjerenje naznaka faznog tipa morati koristiti cijeli sustav opreme.

Za izračunavanje mrežnog napona koristite Kirchhoffovu formulu:

• ∑ Ik = 0;

Jednadžba koja kaže da je svaki od dijelova električnog kruga, jačina struje nula - k \u003d 1.

I Ohmov zakon:

• I=U/R;

Koristeći ih, možete jednostavno izračunati svaku karakteristiku određene marke ili električne mreže.

U slučaju podjele sustava na nekoliko linija, možda će biti potrebno izračunati napon između faze i nule:

• I L = I F;

Ove vrijednosti su promjenjive i mijenjaju se s različite opcije veze. Stoga su linearne karakteristike identične faznim.

Međutim, u nekim slučajevima potrebno je izračunati koliki je omjer faze i linearnog vodiča.

Za to primijenite formulu:

• Ul=Uf∙√3, gdje je:

Ul - linearni, Uph - faza. Formula vrijedi samo ako - I L \u003d I F.

Prilikom dodavanja dodatnih elemenata za preusmjeravanje u električni sustav potrebno je osobno za njih izračunati fazni napon. U ovom slučaju vrijednost Uf zamjenjuje se digitalnim podacima neovisne marke.

Prilikom spajanja industrijskih sustava na električnu mrežu može biti potrebno izračunati vrijednost jalove trofazne snage koja se izračunava prema sljedećoj formuli:

• Q \u003d Qa + Qb + Qc;

Identična struktura formule aktivne snage:

• P = Pa + Pb + Pc;

Primjeri izračuna:

Na primjer, zavojnice trofaznog izvora struje spojene su prema shemi "zvijezda", njihova elektromotorna sila je 220V. Potrebno je izračunati linijski napon u krugu.

Mrežni naponi u ovoj vezi bit će isti i definirani su kao:

• U1=U2=U3= √3 Uph=√3*220=380 V.

Suvremeni način života ne može se zamisliti bez električne energije i blagodati povezanih s njom. Nedostatak prirodnog plina lako se nadoknađuje izvorima topline na kruta goriva, ima i vode, ali bez struje dolazi pravi “smak svijeta”.

Velika većina modernih elektrana proizvodi trofaznu struju, a među njezinim prednostima posebno treba istaknuti jednostavnost dobivanja i naknadnih transformacija, visoku pouzdanost i jednostavnost dizajna namijenjene za to. Trofazna struja je najčešća vrsta električne energije u svijetu .

Trofazni sustav električne struje kombinacija je tri kruga jednofazna struja s istom frekvencijom i amplitudom, međutim, pomaknuti jedan u odnosu na drugi za 120 stupnjeva (ili, što je isto, 1/3 perioda). Svaki od ovih krugova naziva se faza, odnosno sva tri oblika trofazna struja.

Teorijska osnova je prilično jednostavna: metalni okvir rotira u magnetskom polju, križajući linije napetosti. Da bi se dobilo, u skladu sa zakonom elektromagnetske indukcije, dovoljno je spojiti opterećenje na njegove terminale i stvoriti strujni krug. Ako je potrebna trofazna struja, tada uređaj postaje složeniji: mehanizam sadrži tri identična okvira, pomaknuta jedan u odnosu na drugi za 120 stupnjeva. Rezultat je generacija 3. U standardnim elektranama brzina vrtnje je nepromijenjena.

U praksi se provedba malo razlikuje od teorije. Trofaznu struju stvaraju posebni strojevi - generatori. U njima su namoti faznih krugova nepomični (usporedi s teorijom) i smješteni su na određeni način na statorskim polovima (stacionarni dio stroja). Rotor stvara rotirajuće magnetsko polje. Moment rotacije daje mu energija padajuće vode u hidroelektranama, parna turbina u nuklearnim elektranama itd.

Jedna od značajki sklopova koji koriste trofaznu struju je korištenje samo tri ili četiri žice na strani potrošača - tri faze i nula. To se može postići zahvaljujući metodi spajanja namota generatora - zvijezda ili trokut.

Spajanje zvijezda podrazumijeva da se krajevi sva tri namota konvergiraju u jednoj nultoj točki. Na temelju Kirchhoffovog zakona proizlazi da je zbroj svih struja u ovoj točki (čvoru) nula, pa ne dolazi do kratkog spoja. Iz nulte točke izlazi neutralna žica. Napon izmjeren između ove žice i bilo koje od tri linijske žice je 1,73 puta manji od vrijednosti napona između samih linijskih žica. U prvom slučaju dobiva se fazni napon, a u drugom linearni.

Važna značajka zvjezdanog spoja je potreba da se izbjegne fazna neravnoteža, odnosno da se kontrolira da struje koje teku u granama budu približno jednake. Ta mala neizbježna razlika dovodi do male struje u neutralnoj žici, ali ona nije velika.

Potpuno drugačija vrsta povezivanja namota generatora - trokut, omogućuje vam uklanjanje neutralne žice. Kada se implementira, svaki kraj namota je povezan s početkom sljedećeg, zapravo, tvoreći trokut, a naprezanja se uklanjaju iz njegovih vrhova. Ovom metodom faza i su jednake. Također je potrebno kontrolirati jednakost struja u granama, jer ako se to zanemari, opće značenje struja u zatvorenom krugu može postati pretjerana, uzrokujući zagrijavanje i kvar generatora.

Većina elektromotora dizajniranih za trofaznu mrežu omogućuje izbor načina spajanja namota na zvijezdu ili trokut. To vam omogućuje odabir radnog napona. Dakle, pri spajanju namota opterećenja sa zvijezdom, izračunati napon će biti 1,73 puta manji nego kod trokuta.

Trenutno se najviše koristi u svijetu trofazni sustav izmjenične struje.

Trofazni sustav električnih krugova naziva se sustav koji se sastoji od tri kruga u kojima rade varijable, EMF iste frekvencije, pomaknuti u fazi jedna u odnosu na drugu za 1/3 perioda (φ \u003d 2π / 3). Svaki pojedini krug takvog sustava ukratko se zove njegova faza, a sustav tri fazno pomaknute izmjenične struje u takvim krugovima jednostavno se naziva trofazna struja.

Gotovo svi generatori instalirani u našim elektranama jesu generatori trofazne struje. U suštini, svaki takav generator je spoj u jednom električnom stroju od tri generatora izmjenične struje, dizajniranih na način da se inducirani u njima pomaknu jedan u odnosu na drugi za jednu trećinu perioda, kao što je prikazano na sl. jedan.

Riža. 1. Grafovi vremenske ovisnosti EMF inducirane u namotajima armature trofaznog generatora struje

Kako je takav generator implementiran, lako je razumjeti iz kruga na sl. 2.

Riža. 2. Tri para nezavisnih žica spojenih na tri armature trofaznog strujnog generatora napajaju rasvjetnu mrežu

Na statoru električnog stroja nalaze se tri neovisna sidra i pomaknuta za 1/3 kruga (120°). U središtu električnog stroja rotira se induktor zajednički za sva sidra, prikazan na dijagramu u obliku.

U svakoj zavojnici iste frekvencije, ali trenuci prolaska ovih EMF-a kroz nulu (ili kroz maksimum) u svakoj od zavojnica bit će pomaknuti za 1/3 perioda jedan u odnosu na drugi, jer induktor prolazi pored svake zavojnica 1/3 razdoblja kasnije od prethodnog.

Svaki namot trofaznog generatora je neovisni generator struje i izvor električne energije. Pričvršćivanjem žica na krajeve svakog od njih, kao što je prikazano na sl. 2, dobili bismo tri neovisna kruga, od kojih bi svaki mogao hraniti određene električne prijemnike, na primjer.

U ovom slučaju bilo bi potrebno šest žica za prijenos sve energije koja se apsorbira. Međutim, moguće je međusobno spojiti namote trofaznog generatora struje na način da se prođe s četiri ili čak tri žice, odnosno značajno uštedi ožičenje.

Prva od ovih metoda se zove veza zvijezda(slika 3).

Riža. 3. Četverožični sustav ožičenja pri spajanju trofaznog generatora sa zvijezdom. Opterećenja (skupine električnih svjetiljki I, II, III) napajaju se faznim naponima.

Stezaljke za namotaje 1, 2, 3 nazvat ćemo počecima, a stezaljke 1 ", 2", 3 "- krajevima odgovarajućih faza.

Zvjezdasti spoj leži u tome što krajeve svih namota spojimo na jednu točku generatora, koja se zove nulta točka ili neutralna, a generator spojimo s prijamnicima električne energije s četiri žice: tri tzv. linijske žice dolazi od početka namota 1, 2, 3 i nula ili neutralna žica dolazi iz nulte točke generatora. Ovaj sustav ožičenja se zove četverožični.

Prednosti trofazne struje očite su samo električarima. Ono što je trofazna struja za laika izgleda vrlo nejasno. Otjerajmo neizvjesnost.

Trofazni AC

Većina ljudi, s iznimkom električara, ima vrlo nejasnu ideju o tome što je takozvano "trofazno" naizmjenična struja, a u pogledu toga što se jakost struje, napon i električni potencijal, kao i snaga, često brkaju.

Pokušajmo jednostavnim jezikom dati osnovne pojmove o tome. Da bismo to učinili, okrećemo se analogijama. Počnimo s najjednostavnijim - protokom istosmjerna struja u provodnicima. Može se usporediti s vodenim potokom u prirodi. Voda, kao što znate, uvijek teče s više točke na površini do niže. Uvijek bira najekonomičniji (najkraći) put. Analogija s protokom struje je potpuna. Štoviše, količina vode koja teče u jedinici vremena kroz određeni dio toka bit će slična jakosti struje u električnom krugu. Visina bilo koje točke korita u odnosu na nultu točku - razinu mora - odgovarat će električnom potencijalu bilo koje točke u krugu. A razlika u visini bilo koje dvije točke u rijeci odgovarat će naponu između dvije točke u krugu.

Koristeći ovu analogiju, lako se u mislima mogu zamisliti zakoni toka istosmjerne električne struje u strujnom krugu. Što je veći napon - visinska razlika, to je veći protok, a time i količina vode koja teče duž rijeke u jedinici vremena.

Protok vode, baš kao struja tijekom svog kretanja doživljava otpor kanala - voda će brzo teći po stjenovitom kanalu, mijenjajući smjer, malo se zagrijavajući od toga (olujni potoci, čak i pri jakom mrazu, ne smrzavaju se zbog zagrijavanja od otpora kanal). U glatkom kanalu ili cijevi, voda će teći brzo i, kao rezultat, kanal će propuštati mnogo više vode u jedinici vremena nego zavojiti i stjenoviti kanal. Otpor protoku vode potpuno je analogan električnom otporu u strujnom krugu.

Sada zamislite zatvorenu bocu u koju se ulijeva malo vode. Ako ovu bocu pokrenemo da se okreće oko poprečne osi, tada će voda u njoj teći naizmjenično od vrata do dna i obrnuto. Ovaj prikaz je analogija s izmjeničnom strujom. Čini se da ista voda teče naprijed-natrag, pa što? Međutim, ovaj promjenjivi protok vode sposoban je obavljati posao.

Odakle je došao koncept izmjenične struje?

Da, otkad je čovječanstvo, nakon što je naučilo da kretanje magneta u blizini vodiča, uzrokuje električnu struju u vodiču. Kretanje magneta uzrokuje struju, ako se magnet postavi uz žicu i ne pomiče, neće uzrokovati struju u vodiču. Zatim želimo primiti (generirati) struju u vodiču kako bismo je u budućnosti koristili za bilo koju svrhu. Da bismo to učinili, napravit ćemo zavojnicu od bakrene žice i počnite pomicati magnet blizu njega. Magnet se može pomicati oko zavojnice kako želite - pomičite ga u ravnoj liniji naprijed-natrag, ali kako se magnet ne bi pomicao rukama, stvaranje takvog mehanizma tehnički je teže nego samo početi rotirati okolo zavojnica, slično rotaciji boce vode iz prethodnog primjera. Upravo smo tako - iz tehničkih razloga - dobili sinusoidnu izmjeničnu struju, koja se danas koristi posvuda. Sinusoida je opis rotacije koja se odvija u vremenu.

Kasnije se pokazalo da se zakoni toka izmjenične struje u krugu razlikuju od toka istosmjerne struje. Na primjer, za protok istosmjerne struje, otpor zavojnice je jednostavno omski otpor žica. A za izmjeničnu struju - otpor svitka žica značajno se povećava zbog pojave takozvanog induktivnog otpora. Istosmjerna struja ne prolazi kroz nabijeni kondenzator, jer je kondenzator otvoreni krug. A izmjenična struja može slobodno teći kroz kondenzator s određenim otporom. Nadalje, pokazalo se da se izmjenična struja pomoću transformatora može pretvoriti u izmjeničnu struju s različitim naponom ili strujom. Istosmjerna struja ne podliježe takvoj transformaciji, a ako uključimo bilo koji transformator u mreži istosmjerne struje (što je apsolutno nemoguće učiniti), onda će ona neizbježno izgorjeti, jer će odoljeti samo omski otpor žice istosmjerna struja, koja je napravljena što manjom, a kroz primarni namot će teći velika struja u načinu kratkog spoja.

Također imajte na umu da se električni motori mogu projektirati za rad i na istosmjernu i na izmjeničnu struju. Ali razlika između njih je sljedeća - DC elektromotore je teže proizvesti, ali vam omogućuju nesmetanu promjenu brzine vrtnje s konvencionalnim reostatom koji regulira struju. A AC motori su mnogo jednostavniji i jeftiniji za proizvodnju, ali rotiraju se samo jednom brzinom, određenom dizajnom. Stoga se oba imaju široku primjenu u praksi. Ovisno o odredištu. Za potrebe upravljanja i regulacije koriste se istosmjerni motori, a kao elektrane na izmjeničnu struju.

Nadalje, dizajnerska ideja izumitelja generatora pomaknula se otprilike u sljedećem smjeru - ako je najprikladnije koristiti rotaciju magneta pored zavojnice za generiranje struje, zašto onda ne postaviti nekoliko zavojnica oko rotacionog magneta umjesto jedne zavojnice generatora (toliko je mjesta okolo)?

Ispostavit će se odmah, kao da nekoliko generatora radi iz jednog rotirajućeg magneta. Štoviše, izmjenična struja u zavojnicama će se razlikovati u fazi - maksimalna struja u sljedećim zavojnicama bit će nešto kasna u odnosu na prethodne. Odnosno, sinusoidi struje, ako su grafički prikazani, bit će, takoreći, pomaknuti među sobom. Ovo važno svojstvo je fazni pomak, o čemu ćemo raspravljati u nastavku.

Obrazlažući ovako, američki izumitelj Nikola Tesla izumio je prvo izmjeničnu struju, a potom i trofazni sustav za generiranje struje sa šest žica. Oko magneta je rasporedio tri zavojnice na jednakim udaljenostima pod kutovima od 120 stupnjeva, ako se središte kutova uzme za os rotacije magneta.

(Broj zavojnica (faza) zapravo može biti bilo koji, ali da biste dobili sve prednosti koje daje sustav za generiranje višefazne struje, dovoljno je minimalno tri).

Nadalje, ruski inženjer elektrotehnike Mihail Osipovič Dolivo-Dobrovolsky razvio je izum N. Tesle, po prvi put predloživši tro- i četverožični trofazni prijenosni sustav izmjenične struje. Predložio je spojiti jedan kraj sva tri namota generatora u jednu točku i prenositi električnu energiju kroz samo četiri žice. (Uštede na skupim obojenim metalima su značajne). Pokazalo se da je uz simetrično opterećenje svake faze (jednaki otpor), struja u ovoj zajedničkoj žici nula. Jer kada se zbrajaju (algebarski, uzimajući u obzir predznake) struje pomaknute u fazi za 120 stupnjeva, one se međusobno poništavaju. Ova uobičajena žica se zove - nula. Budući da se struja u njemu javlja samo kada su opterećenja faza neravnomjerna i brojčano mala, mnogo manja od faznih struja, bilo je moguće koristiti žicu manjeg presjeka kao "nultu" žicu nego za fazne žice. .

Iz istog razloga (fazni pomak za 120 stupnjeva), trofazna se pokazala mnogo manje materijalno intenzivnim, budući da se međusobna apsorpcija magnetskih tokova događa u magnetskom krugu transformatora i to se može učiniti s manjim presjekom.

Danas se trofazni sustav napajanja izvodi pomoću četiri žice, od kojih se tri nazivaju fazne žice i označene su latiničnim slovima: na generatoru - A, B i C, kod potrošača - L1, L2 i L3. Neutralna žica je označena - 0.

Napon između neutralne žice i bilo koje od faznih žica naziva se faza i iznosi 220 volti u potrošačkim mrežama.

Između faznih žica također postoji napon, koji je mnogo veći od faznog napona. Taj se napon naziva linearnim i iznosi 380 volti u potrošačkim krugovima. Zašto je više faza? Da, sve je to zbog faznog pomaka od 120 stupnjeva. Stoga, ako je na jednoj žici, na primjer, u danom trenutku potencijal plus 200 volti, tada će na drugoj faznoj žici u isto vrijeme potencijal biti minus 180 volti. Napon je razlika potencijala, odnosno bit će + 200 - (-180) \u003d + 380 V.

Postavlja se pitanje ako neutralna žica struja ne teče, onda je li moguće potpuno ukloniti. Limenka. I dobit ćemo trožilni sustav napajanja. Uz spajanje potrošača takozvanim "trokutom" - između faznih žica. Međutim, treba napomenuti da će kod neravnomjernog opterećenja na stranicama "trokuta" generator biti pod utjecajem opterećenja koja ga uništavaju, pa se ovaj sustav može koristiti s ogromnim brojem potrošača, kada se izravnaju neravnomjerna opterećenja. Prijenos električne energije iz velikih elektrana u visokoj fazi i linijski naponi(stotine tisuća volti) i provedeno. Zašto se primjenjuje tako visok napon? Odgovor je jednostavan - smanjiti gubitke u žicama za grijanje. Budući da je zagrijavanje žica (gubitak energije) proporcionalno kvadratu struje koja teče, poželjno je da struja koja teče bude minimalna. Pa, da biste prenijeli potrebnu snagu uz minimalnu struju, morate povećati napon. (Elektronski vodovi) i označeni su, na primjer, dalekovodima - 500 - ovo je dalekovod pod naponom od 500 kilovolti.

Inače, gubici u žicama dalekovoda mogu se dodatno smanjiti korištenjem visokonaponskog prijenosa istosmjerne struje (kapacitivna komponenta gubitaka koja djeluje između žica prestaje djelovati), čak su se i takvi eksperimenti provodili, ali je npr. sustav još nije dobio široku distribuciju, očito zbog veće uštede u žicama s trofaznim sustavom proizvodnje.

Zaključci: prednosti trofaznog sustava

Na kraju članka, rezimirajmo - koje su prednosti trofaznog sustava proizvodnje i napajanja?

1. Uštede na broju žica potrebnih za prijenos električne energije. S obzirom na znatne udaljenosti (stotine i tisuće kilometara) i činjenicu da obojeni metali s niskim specifičnim električni otpor, uštede su značajne.
2. Trofazni transformatori, na jednaka snaga s jednofaznim, imaju znatno manje dimenzije magnetskog kruga. To rezultira značajnim uštedama.
3. Vrlo je važno da trofazni sustav prijenosa energije stvara, kada je potrošač spojen na tri faze, svojevrsno rotacijsko elektromagnetsko polje. Opet, zbog pomaka faze. Ovo svojstvo omogućilo je stvaranje iznimno jednostavnih i pouzdanih trofaznih elektromotora koji nemaju kolektor, a rotor je, zapravo, obična "prazna" u ležajevima na koju se ne moraju spajati žice. (Zapravo, dizajn kaveznog rotora ima svoje karakteristike i uopće nije prazan) To su takozvani trofazni asinkroni elektromotori s kaveznim rotorom. Danas su vrlo raširene kao elektrane. Izvanredno svojstvo takvih motora je mogućnost preokretanja smjera rotacije rotora jednostavnim prebacivanjem bilo koje dvije fazne žice.
4. Mogućnost primanja trofazne mreže dva radna napona. Drugim riječima, promijenite snagu elektromotora ili instalacije grijanja jednostavnim prebacivanjem dovodnih žica.
5. Mogućnost značajnog smanjenja treperenja i stroboskopskog učinka svjetiljki na fluorescentne svjetiljke postavljanjem tri lampe napajane različitim fazama u rasvjetno tijelo.

Zahvaljujući ovim prednostima, trofazni sustavi napajanja imaju široku primjenu u svijetu.