trefas Y och Delta konfigurationer

trefas Wye(Y) anslutning

inledningsvis undersökte vi idén om trefas kraftsystem genom att ansluta tre spänningskällor tillsammans i vad som vanligtvis kallas ”Y” (eller ”star”) konfiguration.

denna konfiguration av spänningskällor kännetecknas av en gemensam anslutningspunkt som förenar en sida av varje källa., (Figur nedan)

trefas ”Y”-anslutningen har tre spänningskällor anslutna till en gemensam punkt.

om vi ritar en krets som visar varje spänningskälla för att vara en spole av tråd (generator eller transformatorlindning) och göra lite omarrangering, blir ”Y” – konfigurationen mer uppenbar i figur nedan.

Trefas, Fyra tråd ”Y”-anslutning använder en ”gemensam” fjärde tråd.,

de tre ledarna som leder bort från spänningskällorna (lindningar) mot en belastning kallas vanligtvis linjer, medan lindningarna själva vanligtvis kallas faser.

i ett Y-anslutet system kan det eller kanske inte (figur nedan) vara en neutral tråd fäst vid knutpunkten i mitten, även om det verkligen hjälper till att lindra potentiella problem om ett element i en trefasbelastning misslyckas, som diskuterats tidigare.

trefas, tretråds ”Y”-anslutning använder inte den neutrala ledningen.,

spännings-och strömvärden i trefassystem

När vi mäter spänning och ström i trefassystem måste vi vara specifika för var vi mäter.

linjespänning avser den mängd spänning som mäts mellan två linjeledare i ett balanserat trefassystem. Med ovanstående krets är linjespänningen ungefär 208 volt.

fasspänning avser den spänning som mäts över en komponent (källlindning eller belastningsimpedans) i en balanserad trefaskälla eller belastning.

för kretsen som visas ovan är fasspänningen 120 volt., Terms line ström och fas ström följer samma logik: den förstnämnda hänvisar till strömmen genom en enda linje ledare, och den senare till strömmen genom någon komponent.

y-anslutna källor och belastningar har alltid linjespänningar som är större än fasspänningar och linjeströmmar som är lika med fasströmmar., Om den y-anslutna källan eller belastningen är balanserad kommer linjespänningen att vara lika med fasspänningstiderna kvadratroten på 3:

konfigurationen ”Y” är dock inte den enda som gäller för anslutning av trefasspänningskälla eller belastningselement tillsammans.

trefas Delta(Δ) konfiguration

en annan konfiguration kallas ”Delta” för dess geometriska likhet med den grekiska bokstaven med samma namn (Δ). Var noga med polariteten för varje lindning i figuren nedan.,

trefas, Tretrådig Δ-anslutning har ingen gemensam.

vid första anblicken verkar det som om tre spänningskällor som detta skulle skapa en kortslutning, elektroner som flyter runt triangeln med ingenting annat än den inre impedansen hos lindningarna för att hålla dem tillbaka.

på grund av fasvinklarna för dessa tre spänningskällor är detta dock inte fallet.,

Kirchhoffs spänningslag i Delta-anslutningar

en snabb kontroll av detta är att använda Kirchhoffs spänningslag för att se om de tre spänningarna runt slingan lägger till upp till noll. Om de gör det kommer det inte att finnas någon spänning tillgänglig för att driva strömmen runt och runt den slingan, och följaktligen kommer det inte att finnas någon cirkulerande ström.

Från och med den övre lindningen och framåt moturs ser vårt KVL-uttryck ut så här:

Om vi lägger till dessa tre vektorkvantiteter tillsammans lägger de till upp till noll., Ett annat sätt att verifiera att dessa tre spänningskällor kan anslutas tillsammans i en slinga utan att resultera i cirkulerande strömmar är att öppna slingan vid en knutpunkt och beräkna spänningen över pausen: (figur nedan)

spänningen över öppen Δ ska vara noll.,

börja med rätt lindning (120 V 120°) och framåt moturs, ser vår KVL ekvation ut så här:

säker nog kommer det att finnas nollspänning över pausen och berätta för oss att ingen ström kommer att cirkulera inom den triangulära slingan av lindningar när den anslutningen är klar.

Efter att ha fastställt att En Δ-ansluten trefasspänningskälla inte kommer att brinna sig till en skarp på grund av cirkulerande strömmar, vänder vi oss till dess praktiska användning som kraftkälla i trefaskretsar.,

eftersom varje par linjeledare är anslutna direkt över en enda lindning i en Δ-krets, kommer linjespänningen att vara lika med fasspänningen.

omvänt, eftersom varje linjeledare fäster vid en nod mellan två lindningar, kommer linjeströmmen att vara vektorsumman av de två anslutningsfasströmmarna.,

inte överraskande är de resulterande ekvationerna för en Δ-konfiguration följande:

Delta Connection Example Circuit Analysis

låt oss se hur det fungerar i en exempelkrets: (figur nedan)

belastningen på δ-källan är trådbunden i A δ.

med varje Lastmotstånd som tar emot 120 volt från sin respektive faslindning vid källan kommer strömmen i varje fas i denna krets att vara 83.,33 ampere:

fördelar med Delta trefas System

så varje linje ström i denna trefas kraftsystem är lika med 144.34 ampere, vilket är betydligt mer än linjeströmmarna i det y-anslutna systemet vi tittat på tidigare.

man kan undra om vi har förlorat alla fördelar med trefasström här, med tanke på att vi har så stora ledningsströmmar, vilket kräver tjockare och dyrare tråd.

svaret är nej., Även om denna krets skulle kräva tre nummer 1 mätare kopparledare (vid 1000 fot avstånd mellan källa och belastning detta motsvarar lite över 750 pounds av koppar för hela systemet), det är fortfarande mindre än 1000+ pounds av koppar som krävs för en enfas system som levererar samma effekt (30 kW) vid samma spänning (120 volt ledare-till-ledare).

en klar fördel med ett Δ-anslutet system är dess brist på en neutral tråd., Med ett Y-anslutet system behövdes en neutral ledning om en av fasbelastningarna skulle misslyckas öppen (eller stängas av) för att hålla fasspänningarna vid lasten från att förändras.

detta är inte nödvändigt (eller ens möjligt!) i en Δ-ansluten krets.

med varje belastningsfaselement som är direkt anslutet över en respektive källfaslindning kommer fasspänningen att vara konstant oavsett öppna fel i belastningselementen.

kanske är den största fördelen med Den Δ-anslutna källan dess feltolerans.,

det är möjligt för en av lindningarna i en Δ-ansluten trefaskälla att misslyckas öppen (figur nedan) utan att påverka belastningsspänningen eller strömmen!

även med ett källlindningsfel är lindningsspänningen fortfarande 120 V och belastningsfasspänningen är fortfarande 120 V. den enda skillnaden är extra ström i de återstående funktionella källlindningarna.

den enda konsekvensen av en källlindning som inte är öppen för en Δ-ansluten källa är ökad fasström i de återstående lindningarna., Jämför denna feltolerans med ett Y-anslutet system som lider av en öppen källlindning i figuren nedan.

Open ”Y” source winding halverar spänningen på två laster av en Δ ansluten lasten.

Med En Δ-ansluten belastning drabbas två av resistanserna av minskad spänning medan en förblir vid den ursprungliga linjespänningen, 208. En Y-ansluten belastning lider ett ännu värre öde (figur nedan) med samma lindningsfel i en Y-ansluten källa.,

öppen källkod lindning av ett ”Y-Y” system halverar spänningen på två laster och förlorar en last helt.

i detta fall lider två Lastmotstånd minskad spänning medan den tredje förlorar matningsspänningen helt! Av denna anledning föredras Δ-anslutna källor för tillförlitlighet.

om dubbla spänningar behövs (t.ex. 120/208) eller föredras för lägre linjeströmmar, är Y-anslutna system konfigurationen av valet.,

recension:

• ledarna anslutna till de tre punkterna i en trefaskälla eller belastning kallas linjer.
• de tre komponenterna som består av en trefas källa eller belastning kallas faser.
• linjespänning är den spänning som mäts mellan två linjer i en trefaskrets.
• fasspänning är den spänning som mäts över en enda komponent i en trefas källa eller belastning.
• Linjeström är strömmen genom en rad mellan en trefas källa och belastning.,
• Fasström är strömmen genom en komponent som består av en trefas källa eller belastning.
• i balanserade ”Y” – kretsar är linjespänningen lika med fasspänningstider kvadratroten av 3, medan linjeströmmen är lika med fasström.

• i balanserade Δ-kretsar är linjespänningen lika med fasspänning, medan linjeströmmen är lika med fasströmtider kvadratroten av 3.