trójfazowe połączenie Wye(Y)
początkowo zgłębialiśmy ideę trójfazowych systemów zasilania, łącząc ze sobą trzy źródła napięcia w tzw. konfiguracji „y” (lub „star”).
Ta konfiguracja źródeł napięcia charakteryzuje się wspólnym punktem połączenia łączącym po jednej stronie każdego źródła., (Rysunek poniżej)
trójfazowe połączenie „Y” ma trzy źródła napięcia podłączone do punktu wspólnego.
Jeśli narysujemy Obwód pokazujący, że każde źródło napięcia jest cewką drutu (uzwojenie alternatora lub transformatora) i wykonamy niewielką zmianę układu, konfiguracja „Y” staje się bardziej oczywista na rysunku poniżej.
trójfazowe, czteroprzewodowe połączenie „Y” wykorzystuje „wspólny” czwarty przewód.,
trzy przewody prowadzące od źródeł napięcia (uzwojenia) w kierunku obciążenia są zwykle nazywane liniami, podczas gdy same uzwojenia są zwykle nazywane fazami.
w systemie podłączonym do Y może być lub nie (rysunek poniżej) przewód neutralny przymocowany w punkcie połączenia w środku, chociaż z pewnością pomaga złagodzić potencjalne problemy, jeśli jeden element obciążenia trójfazowego nie zostanie otwarty, jak wspomniano wcześniej.
trójfazowe, trójżyłowe połączenie „Y” nie używa PRZEWODU NEUTRALNEGO.,
wartości napięcia i prądu w układach trójfazowych
Kiedy mierzymy napięcie i prąd w układach trójfazowych, musimy być dokładni co do miejsca pomiaru.
napięcie liniowe odnosi się do wielkości napięcia mierzonego między dowolnymi dwoma przewodami liniowymi w zrównoważonym układzie trójfazowym. Przy powyższym obwodzie napięcie linii wynosi około 208 woltów.
napięcie fazowe odnosi się do napięcia mierzonego w dowolnym elemencie (uzwojenie źródła lub Impedancja obciążenia) w zrównoważonym trójfazowym źródle lub obciążeniu.
dla obwodu pokazanego powyżej napięcie fazowe wynosi 120 V., Terminy prąd liniowy i prąd fazowy mają tę samą logikę: pierwszy odnosi się do prądu przez dowolny przewód liniowy, a drugi do prądu przez dowolny element.
y-połączone źródła i obciążenia zawsze mają napięcia liniowe większe niż napięcia fazowe, a prądy liniowe równe prądom fazowym., Jeśli źródło lub obciążenie podłączone do Y jest zbalansowane, napięcie linii będzie równe napięciu fazowemu razy pierwiastek kwadratowy z 3:
jednak konfiguracja „Y” nie jest jedyną poprawną do łączenia ze sobą trójfazowego źródła napięcia lub elementów obciążenia.
trójfazowa Konfiguracja Delta(Δ)
inna konfiguracja jest znana jako „Delta”, ze względu na geometryczne podobieństwo do greckiej litery O tej samej nazwie (Δ). Zwróć uwagę na polaryzację każdego uzwojenia na poniższym rysunku.,
trójfazowe, trójprzewodowe połączenie Δ nie ma wspólnego.
na pierwszy rzut oka wydaje się, że trzy źródła napięcia, takie jak to, stworzyłyby zwarcie, elektrony przepływające wokół trójkąta z niczym innym jak wewnętrzną impedancją uzwojeń, aby je powstrzymać.
ze względu na kąty fazowe tych trzech źródeł napięcia, jednak tak nie jest.,
prawo napięciowe Kirchhoffa w połączeniach Delta
jednym z szybkich sprawdzeń jest użycie prawa napięciowego Kirchhoffa, aby sprawdzić, czy trzy napięcia wokół pętli sumują się do zera. Jeśli tak się stanie, wtedy nie będzie dostępne napięcie do popychania prądu wokół i wokół tej pętli, a w konsekwencji nie będzie prądu krążącego.
zaczynając od górnego nawijania i postępując w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, nasze wyrażenie KVL wygląda mniej więcej tak:
rzeczywiście, jeśli dodamy te trzy wielkości wektorowe razem, dodają się do zera., Innym sposobem sprawdzenia, że te trzy źródła napięcia mogą być połączone ze sobą w pętli bez powodowania prądów krążących, jest otwarcie pętli w jednym punkcie połączenia i obliczenie napięcia w poprzek przerwy: (rysunek poniżej)
napięcie w poprzek otwarty Δ powinno wynosić zero.,
zaczynając od prawego uzwojenia (120 v ∠ 120°) i postępując w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, nasze równanie KVL wygląda następująco:
na pewno nie będzie żadnego napięcia w poprzek przerwy, informując nas, że żaden prąd nie będzie krążyć w trójkątnej pętli uzwojeń, gdy to połączenie zostanie zakończone.
Po ustaleniu, że trójfazowe źródło napięcia nie spali się z powodu prądów cyrkulacyjnych, przechodzimy do jego praktycznego zastosowania jako źródła zasilania w obwodach trójfazowych.,
ponieważ każda para przewodów liniowych jest połączona bezpośrednio przez pojedyncze uzwojenie w obwodzie Δ, napięcie liniowe będzie równe napięciu fazowemu.
odwrotnie, ponieważ każdy przewód liniowy Łączy się w węźle między dwoma uzwojeniami, prąd liniowy będzie sumą wektorową dwóch prądów fazowych łączących.,
nic dziwnego, że równania wynikowe dla konfiguracji Δ są następujące:
Analiza przykładowego obwodu połączenia Delta
zobaczmy, jak to działa w przykładowym obwodzie: (rysunek poniżej)
obciążenie źródła δ jest przewodowe w δ.
przy każdej rezystancji obciążenia odbierającej 120 woltów z uzwojenia fazowego u źródła, prąd w każdej fazie tego obwodu będzie wynosił 83.,33 ampery:
zalety trójfazowego systemu Delta
tak więc każdy prąd liniowy w tym trójfazowym systemie zasilania jest równy 144.34 amperów, czyli znacznie więcej niż prądy liniowe w układzie y, na który patrzyliśmy wcześniej.
można by się zastanawiać, czy straciliśmy tutaj wszystkie zalety zasilania trójfazowego, biorąc pod uwagę fakt, że mamy tak większe prądy przewodowe, co wymaga grubszego, droższego drutu.
odpowiedź brzmi nie., Chociaż Obwód ten wymagałby trzech przewodów miedzianych o grubości 1 (przy odległości 1000 stóp od źródła i obciążenia, co odpowiada nieco ponad 750 funtom miedzi dla całego systemu), jest to nadal mniej niż 1000+ funtów miedzi wymaganych dla systemu jednofazowego dostarczającego tę samą moc (30 kW) przy tym samym napięciu (120 woltów Przewód-Przewód).
jedną z wyraźnych zalet układu połączonego Δ jest brak przewodu neutralnego., W przypadku systemu z połączeniem Y potrzebny był przewód neutralny w przypadku, gdy jedno z obciążeń fazowych nie uległo otwarciu (lub zostało wyłączone), aby zapobiec zmianie napięć fazowych przy obciążeniu.
nie jest to konieczne (a nawet możliwe!) w obwodzie sprzężonym Δ.
przy każdym elemencie fazy obciążenia podłączonym bezpośrednio do odpowiedniego uzwojenia fazy źródła napięcie fazowe będzie stałe niezależnie od otwartych awarii w elementach obciążenia.
być może największą zaletą Źródła sprzężonego Δ jest jego tolerancja na błędy.,
możliwe jest, że jeden z uzwojeń w trójfazowym źródle podłączonym Δ może się nie otworzyć (rysunek poniżej) bez wpływu na napięcie obciążenia lub prąd!
nawet przy awarii uzwojenia źródła napięcie linii nadal wynosi 120 V, A Napięcie fazy obciążenia nadal wynosi 120 V. jedyną różnicą jest dodatkowy prąd w pozostałych uzwojeniach źródła.
jedyną konsekwencją braku otwartego uzwojenia źródła dla źródła połączonego Δ jest wzrost prądu fazowego w pozostałych uzwojeniach., Porównaj tę tolerancję błędu z systemem połączonym z Y, który ma uzwojenie open source na poniższym rysunku.
otwarte uzwojenie źródła „Y” zmniejsza o połowę napięcie przy dwóch obciążeniach o Δ podłączonych do obciążenia.
przy obciążeniu połączonym Δ, dwie rezystancje ulegają obniżeniu napięcia, podczas gdy jedna pozostaje przy pierwotnym napięciu linii, 208. Obciążenie podłączone do Y ma jeszcze gorszy los (rysunek poniżej) z tym samym uszkodzeniem uzwojenia w źródle podłączonym do Y.,
uzwojenie Open source systemu „Y-Y” zmniejsza o połowę napięcie przy dwóch obciążeniach i całkowicie traci jedno obciążenie.
w tym przypadku dwie rezystancje obciążenia ulegają zmniejszeniu, podczas gdy trzecia traci całkowicie napięcie zasilania! Z tego powodu dla niezawodności preferowane są Źródła połączone Δ.
jednak, jeśli potrzebne są podwójne napięcia (np. 120/208) lub preferowane dla niższych prądów liniowych, konfiguracją wyboru są systemy połączone z Y.,
przegląd:
- przewody podłączone do trzech punktów trójfazowego źródła lub obciążenia nazywane są liniami.
- trzy komponenty składające się na trójfazowe źródło lub obciążenie nazywane są fazami.
- napięcie linii to napięcie mierzone pomiędzy dowolnymi dwoma liniami w obwodzie trójfazowym.
- napięcie fazowe to napięcie mierzone na pojedynczym elemencie w trójfazowym źródle lub obciążeniu.
- prąd liniowy jest prądem przez dowolną linię między źródłem trójfazowym a obciążeniem.,
- prąd fazowy jest prądem przez dowolny element składający się z trójfazowego źródła lub obciążenia.
- w obwodach zbalansowanych „Y” napięcie liniowe jest równe napięciu fazowemu razy pierwiastek kwadratowy z 3, podczas gdy prąd liniowy jest równy prądowi fazowemu.
- w obwodach zbalansowanych Δ napięcie linii jest równe napięciu fazowemu, podczas gdy prąd linii jest równy prądowi fazowemu razy pierwiastek kwadratowy z 3.
Dodaj komentarz