Principiile de bază ale sistemelor cu trei faze

Deși electricitatea monofazată este folosită de aparate electrice uzuale pentru uz casnic și de birou, sistemele de curent alternativ cu trei faze (a.c.) sunt aproape universal utilizate pentru a distribui energie electrică și pentru a furniza electricitate direct echipamentului energetic superior.

Acest articol tehnic descrie principiile de bază ale sistemelor cu trei faze și diferența dintre diferitele conexiuni de măsurare care sunt posibile.

Sisteme de trei faze

Energia electrică trifazată constă din trei tensiuni AC de frecvență identică și amplitudine similară. Fiecare fază de tensiune AC este separată de 120 ° de la cealaltă (figura 1)

Figura 1 – Forma de undă de tensiune trifazată

.

Acest lucru poate fi reprezentat schematic de ambele forme de undă și a vectorilor din diagrama (Figura 2).

Figura 2 – Vectorii de tensiune trifazici

De ce să folosim sisteme cu trei faze? Din două motive:

1. Cele trei tensiuni distribuite de vectori pot fi folosite pentru a crea un câmp rotativ într-un motor. Prin urmare, motoarele pot fi pornite fără a fi nevoie de înfășurări suplimentare.
2. Un sistem trifazic poate fi conectat la o sarcină astfel încât cantitatea de conexiuni de cupru necesară (și astfel pierderile de transmisie) să fie o jumătate din ceea ce altfel ar fi.

Luați în considerare trei sisteme monofazate fiecare are 100W la o sarcină (Figura 3). Sarcina totală este de 3 × 100 W = 300W. Pentru alimentarea cu energie, 1 amperaj trece prin 6 fire și există astfel 6 unități de pierdere.

Figura 3 – Trei consumabile monofazate – șase unități de pierdere

Alternativ, cele trei consumabile pot ficonectat la o retur comună, așa cum se arată în figura 4. Când curentul de sarcină în fiecare fază este același, sarcina se spune a fi echilibrată. Cu încărcătura echilibrată și cele trei faze de curenți deplasate cu 120 ° unul față de celălalt, suma curentului în orice moment este zero și nu există curent în linia de retur.

Figura 4 – Alimentare trifazată, sarcină echilibrată – 3 unități de pierdere

Într-un sistem cu trei faze de 120 °, numai 3 fire sunt necesare pentru a transmite puterea care altfel ar necesita 6 fire. O jumătate din cupru este necesară și pierderile de transmisie prin cablu vor fi înjumătățite.

Wye sau Star Connection

Un sistem trifazat cu o conexiune comună este tras în mod normal așa cum se arată în figura 5 și este cunoscut ca a Conexiune „wye” sau „stea”.

Figura 5 – Conexiune Wye sau stea – trei fire, patru fire

Punctul comun este numit punctul neutru. Acest punct este adesea bazat pe aprovizionare din motive de siguranță. În practică, sarcinile nu sunt perfect echilibrate și un al patrulea fir „neutru” este utilizat pentru a purta curentul rezultat.

Conexiunea Delta

Cele trei consumabile monofazate discutate mai devreme ar putea fi, de asemenea, conectate în serie. Suma celor trei tensiuni schimbate în fază de 120 ° în orice moment este zero. Dacă suma este zero, atunci ambele puncte de capăt au același potențial și pot fi unite.

Figura 6 – Suma tensiunii instantanee în orice moment este zero

Conexiunea este de obicei trasată așa cum se arată în figura 7 și este cunoscută a delta conexiune după forma scrisorii grecești deltă, Δ.

Figura 7 – Conexiune Delta – trei faze, trei fire

Comparația Wye și Delta

Configurația Wye este utilizată pentru a distribui puterea la aparatele de zi cu zi cu o singură fază găsite în casă și în birou. Încărcările cu o singură fază sunt conectate la un picior al filetului între linie și neutru. Încărcarea totală a fiecărei faze este împărțită cât mai mult posibil pentru a prezenta o sarcină echilibrată alimentării principale trifazate.

Configurația wye poate furniza, de asemenea, un singur sauputere trifazică la sarcini de putere mai mari la o tensiune mai mare. Tensiunile monofazate sunt tensiuni de la fază la neutru. O tensiune mai mare de la fază la fază este de asemenea disponibilă, așa cum se arată prin vectorul negru din Figura 8.

Figura 8 – Tensiunea (fază de fază)

Configurația delta este cea mai des utilizată pentru a furniza sarcini industriale cu trei faze de putere mai înaltă. Diferite combinații de tensiuni pot fi obținute de la o sursă trifazică de delta, totuși, prin conectări sau „robinete” de-a lungul înfășurărilor transformatoarelor de alimentare.

În SUA, de exemplu, un sistem delta de 240V poate avea o bobină cu fază divizată sau centrifugată pentru a furniza două consumabile de 120V (Figura 9).

Punctul central poate fi legat la transformator din motive de siguranță. 208V este de asemenea disponibil între robinetul central și cel de-al treilea „picior mare” al conexiunii delta.

Figura 9 – Configurația Delta cu o înfășurare „în fază parțială” sau „în centru”