Το επίπεδο τάσης είναι ένα δυνητικό χαρακτηριστικό της ποιότητας της παροχής ηλεκτρικής ενέργειας στους καταναλωτές. Οι συσκευές λειτουργούν για μεγάλο χρονικό διάστημα εάν λειτουργούν εντός του επιτρεπόμενου εύρους ισχύος του δικτύου. Γίνεται διάκριση μεταξύ των τάσεων φάσης και γραμμής σε τριφασικά κυκλώματα για τον προσδιορισμό της λειτουργίας και των παραμέτρων σύνδεσης. Στην έξοδο από τον κατασκευαστή, η τάση αλλάζει για τη μεταφορά και, μετά τα στάδια αντίστροφης μετατροπής, αποκτά την τιμή που εφαρμόζουν οι καταναλωτές.
Περιεχόμενα
Τι είναι η φάση;
Φάση είναι η τιμή μιας τριγωνομετρικής συνάρτησης, για παράδειγμα, που ορίζει έναν τύπο ή περιγράφει ένα κύμα ή μια ταλαντωτική κίνηση. Η τιμή είναι ίδια με τη γωνία ή το όρισμα μιας περιοδικής συνάρτησης. Η εξάρτηση της ακέραιης φάσης από τις συντεταγμένες και το χρόνο δεν είναι πάντα γραμμική και αρμονική. Το άκρο του αγωγού μέσω του οποίου το ρεύμα εισέρχεται στο κύκλωμα, ή ο σφιγκτήρας, αντιπροσωπεύει την αρχή της φάσης. Η μεταβολή της τάσης ενός κυκλώματος στο χρόνο είναι η προβολή του διανύσματος ακτίνων στον άξονα συντεταγμένων.
Ένα κύκλωμα αποτελείται από τα τυπικά στοιχεία - γεννήτρια ενέργειας, κύκλωμα μετάδοσης, δέκτης. Η έννοια του τι είναι φάση, τάση γραμμής, η αλληλεπίδρασή τους απαιτεί ορισμός φάσης. Η θέση φάσης ισχύει μόνο για το δίκτυο εναλλασσόμενου ρεύματος. Η έννοια ορίζεται με βάση την εξίσωση ενός διανυσματικού τομέα περιστροφής με το ένα άκρο σταθερό στην αρχή των συντεταγμένων.
Οι ηλεκτρικές γραμμές διαφέρουν ως προς τον αριθμό των φάσεων: μονοφασικές, διφασικές, τριφασικές και πολυφασικές.
Στη Ρωσία, το τριφασικό δίκτυο είναι δημοφιλές για την τροφοδοσία των καταναλωτών, οι οποίοι αντιπροσωπεύονται από οικιακά κτίρια ή βιομηχανικές εγκαταστάσεις. Η σύνδεση έχει πλεονεκτήματα σε σχέση με ένα μονοφασικό κύκλωμα τροφοδοσίας:
- οικονομική αποδοτικότητα λόγω της ευνοϊκής χρήσης των υλικών,
- δυνατότητα μεταφοράς μεγάλης ποσότητας ηλεκτρικής ενέργειας,
- ένταξη γεννητριών και κινητήρων υψηλής ισχύος στο κύκλωμα λειτουργίας,
- δημιουργώντας διαφορετικές ονομαστικές τιμές τάσης ανάλογα με τον τρόπο σύνδεσης του φορτίου με την ηλεκτρική γραμμή.
Η λειτουργία σε ένα τριφασικό κύκλωμα εξαρτάται από την αμοιβαία σχέση των στοιχείων του. Η ένδειξη της τάσης εξαρτάται από τη φάση (γωνία της διανυσματικής δέσμης με το επίπεδο συντεταγμένων του άξονα). Η τάση καθορίζεται από το δυναμικό της γης, το οποίο είναι μηδέν. Εξαιτίας αυτού, ένα καλώδιο με τάση αναφέρεται ως καλώδιο φάσης και το καλώδιο γείωσης αναφέρεται ως ουδέτερο καλώδιο. Η γωνία φάσης του μοναδιαίου διανύσματος έχει μικρή σημασία, καθώς κάνει μια πλήρη περιστροφή 360° της γραμμής σε 1/50 του δευτερολέπτου. Λαμβάνεται υπόψη η γωνία μεταξύ των φάσεων των 2 διανυσμάτων.
Σε ένα δίκτυο με άεργα μέρη, η γωνία που λαμβάνεται μεταξύ των διανυσματικών τιμών του ηλεκτρικού ρεύματος και των τάσεων, ονομάζεται μετατόπιση φάσης. Εάν οι τιμές των συνδεδεμένων φορτίων δεν αλλάζουν με την πάροδο του χρόνου, η τιμή της μετατόπισης θα είναι πάντα σταθερή. Το αμετάβλητο του δείκτη χρησιμοποιείται στον υπολογισμό της ηλεκτρικής γραμμής και στην ανάλυση της απόδοσης.
Όταν πολλές στροφές σύρματος τυλίγονται σε ένα πηνίο, η ονομαστική τάση αυξάνεται ανάλογα με τον αριθμό των στροφών. Το φαινόμενο αυτό οδήγησε στην ανάπτυξη γεννητριών που παρέχουν ηλεκτρική ενέργεια στους καταναλωτές. Για την επίδραση του μαγνητικού πεδίου εγκαθίστανται μερικές φορές διάφορα πηνία. Το μαγνητικό πεδίο του στάτη διασχίζει ταυτόχρονα 3 πηνία ανά περιστροφή του δρομέα, γεγονός που οδηγεί σε αύξηση της ισχύος της γεννήτριας. Αυτό καθιστά δυνατή την ταυτόχρονη τροφοδοσία 3 χρηστών.
Τι είναι η τάση φάσης;
Στο τριφασικό δίκτυο στις περισσότερες χώρες η τάση είναι 220 βολτ. Η τάση φάσης μετράται στο διάκενο μεταξύ των φάσεων στην αρχή και στο τέλος της γραμμής. Πρακτικά είναι η τιμή στη μέση του ουδέτερου αγωγού και του καταπονούμενου καλωδίου. Σε μια σύνδεση αστέρα, οι τιμές για τα ρεύματα γραμμής και την ηλεκτρική φάση δεν διαφέρουν.
Η τάση φάσης - είναι η τάση μεταξύ του ουδέτερου αγωγού και ενός από τους αγωγούς φάσης (220 V).
Το συμμετρικό σύστημα αποκλείει την παρουσία ουδέτερου αγωγού, ενώ με την ασύμμετρη μέθοδο ο ουδέτερος αγωγός διατηρείται σε αναλογία με την πηγή. Στη δεύτερη μέθοδο, στο κύκλωμα περιλαμβάνονται συχνά φωτιστικά σώματα και απαιτείται ανεξάρτητη λειτουργία των 3 καλωδίων εργασίας, οπότε οι ακροδέκτες του δέκτη συνδέονται σε σχήμα δέλτα.
Η διαφασική τάση χρησιμοποιείται στον τομέα των διαμερισμάτων με καταστήματα ή γραφεία στα ισόγεια. Με αυτόν τον τρόπο είναι δυνατόν να τροφοδοτηθούν οι περιοχές λιανικής πώλησης με καλώδια τροφοδοσίας για να παρέχει 380 βολτ. Σε πολυώροφα κτίρια, η σύνδεση παρέχει ανελκυστήρες, κυλιόμενες σκάλες και βιομηχανικά ψυγεία. Η καλωδίωση είναι σχετικά απλή, δεδομένου ότι υπάρχει ένας μηδενικός και ένας αγωγός φορτίου που πηγαίνει στην κατοικία και 3 καλώδια εργασίας και ένας ουδέτερος αγωγός που πηγαίνουν στους κοινόχρηστους χώρους.
Η διαφορά μεταξύ του τριφασικού ρεύματος και του μονοφασικού ρεύματος είναι ότι η τιμή του δικτύου είναι η ισχύς της γραμμής και οι παράμετροι που σχετίζονται με το φορτίο είναι οι φασικές τάσεις. Σχεδιάζεται μια γραμμή από τον σταθμό έως τον καταναλωτή, συμπεριλαμβανομένων των αγωγών εργασίας και του ουδέτερου αγωγού. Οι αντιστροφείς τοποθετούνται στην αρχή και στο τέλος του κυκλώματος για να μειωθεί η διαρροή, αλλά αυτό δεν αλλάζει την εικόνα. Το ουδέτερο καλώδιο συλλαμβάνει και μεταφέρει στον χρήστη το δηλωμένο δυναμικό που λαμβάνεται στην έξοδο. Η ισχύς στο καλώδιο υπό φορτίο δημιουργείται με βάση την τιμή στον ουδέτερο.
Το μέγεθος της φασικής τάσης ανιχνεύεται και προκύπτει σε σχέση με το κέντρο της σύνδεσης της περιέλιξης, τον ουδέτερο αγωγό. Σε ένα τριφασικό κύκλωμα που είναι συμμετρικό ως προς τα φορτία, ένα ρεύμα με ελάχιστες τιμές μεταδίδεται μέσω του μηδενός. Στην έξοδο μιας τέτοιας γραμμής οι αγωγοί υπό φορτίο είναι χρωματισμένοι με συμβατικά τυποποιημένα χρώματα:
- Πυρήνας L1 - καφέ
- καλώδιο L2 - μαύρο,
- καλώδιο L3 - γκρι
- ουδέτερη πλεξούδα N - μπλε
- κίτρινο ή πράσινο - προβλέπεται για γείωση.
Τέτοιες ισχυρές γραμμές μεταφέρονται σε μεγάλους καταναλωτές - ολόκληρες γειτονιές, εργοστάσια. Για μικρούς δέκτες, εγκαθίσταται μονοφασική γραμμή που περιλαμβάνει ένα φορτισμένο καλώδιο και ένα βοηθητικό μηδενικό. Εάν η κατανομή ισχύος στους μονοφασικούς κλάδους είναι ομοιόμορφη, υπάρχει ισορροπία στην τριφασική κατασκευή. Για τη δρομολόγηση των συστατικών κλάδων, λαμβάνεται η τάση φάσης προς ουδέτερο ενός αγωγού.
Ποια είναι η τάση δικτύου;
Σε ένα τριφασικό δίκτυο, είναι δυνατή η απομόνωση μιας πρόσθετης τάσης με τη σύνδεση ενός βραχυκυκλωτήρα μεταξύ των 2 φορτισμένων καλωδίων. Η τιμή του είναι υψηλότερη επειδή είναι η προβολή στο επίπεδο συντεταγμένων των 2 διανυσμάτων που σχηματίζουν μεταξύ τους γωνία 120°. Η προσθήκη στην τιμή της φασικής τάσης είναι 73% ή υπολογίζεται ως √3-1. Η γενικά αποδεκτή τάση γραμμής σε μια ηλεκτρική γραμμή είναι πάντα 380 βολτ.
Η τάση γραμμής - είναι η τάση μεταξύ των δύο αγωγών φάσης (380V).
Η τάση υπολογίζεται μεταξύ των φάσεων ή μεταξύ των αγωγών των φάσεων. Κατά την εγκατάσταση του κυκλώματος, προκύπτουν δυσκολίες λόγω ανακριβούς υπολογισμού του αγωγού, ο οποίος μερικές φορές προκαλεί αποτυχία. Τα διαγράμματα καλωδίωσης διαφέρουν ως προς τον τρόπο διασύνδεσης των πυρήνων φορτίου και της πηγής ηλεκτρικής ενέργειας. Τα πλεονεκτήματα ενός μονοφασικού συστήματος είναι:
- Ασφαλής λειτουργία του εξοπλισμού, καθώς ο κίνδυνος βλάβης προέρχεται από 1 καλώδιο,
- Το σύστημα χρησιμοποιείται για την αποτελεσματική καλωδίωση, την επιλογή των αρχών λειτουργίας, τον υπολογισμό των παραμέτρων και των μετρήσεων.
Οι υπολογισμοί του συστήματος είναι απλοί και βασίζονται σε τυπικούς φυσικούς τύπους. Ένα πολύμετρο χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της απόδοσης του κυκλώματος. Τα χαρακτηριστικά της φασικής σύνδεσης προσδιορίζονται με τη χρήση ειδικών βολτομέτρων, αισθητήρων ρεύματος.
Οι γραμμικές τάσεις εμφανίζονται όταν το ηλεκτρικό ρεύμα ρέει στο υποβρύχιο όταν η πηγή ενέργειας και ο δέκτης συνδυάζονται. Οι φασικές τάσεις αλλάζουν επίσης καθώς η ισχύς μειώνεται στην περιοχή μεταξύ της εξόδου της γεννήτριας και του καταναλωτή. Γνωρίζοντας τις παραμέτρους της γραμμής, δεν είναι δύσκολο να υπολογιστεί η τιμή της φασικής τάσης.
Ειδικότητες του δικτύου:
- Κατά την καλωδίωση δεν απαιτούνται επαγγελματικές συσκευές, αρκεί ένα κατσαβίδι με ενσωματωμένη ένδειξη,
- Κατά τη σύνδεση των καλωδίων δεν χρησιμοποιείται μηδέν - λόγω του ουδέτερου αγωγού δεν υπάρχει κίνδυνος ηλεκτροπληξίας,
- το κύκλωμα είναι εφαρμόσιμο για δίκτυα συνεχούς ρεύματος και γραμμές εναλλασσόμενου ρεύματος,
- η μονοφασική σύνδεση γίνεται σε τριφασική γραμμή, αλλά όχι το αντίστροφο.
Χρήση τάσεων γραμμής και φάσης
Τα ηλεκτρικά κυκλώματα διατίθενται σε εκδόσεις συνεχούς και εναλλασσόμενου ρεύματος. Συχνότερα χρησιμοποιούνται τριφασικά κυκλώματα εναλλασσόμενου ρεύματος για τη σύνδεση μιας πηγής ηλεκτρικής ενέργειας με έναν καταναλωτή. Αυτός ο τύπος ρεύματος έχει πολλά πλεονεκτήματα
- Το κόστος μετάδοσης είναι χαμηλότερο,
- Είναι δυνατή η παραγωγή της κινητήριας δύναμης για ασύγχρονο εξοπλισμό (ανελκυστήρες, ανελκυστήρες),
- Μπορούν να χρησιμοποιηθούν ταυτόχρονα γραμμικές και φασικές τάσεις.
Για σύνδεση γεννήτριες Η τάση δικτύου συνδέεται είτε σε σύνδεση τρίγωνο είτε σε σύνδεση αστέρα. Στην πρώτη εκδοχή, τα τυλίγματα συνδέονται σε σειρά, με την αρχή της φάσης και το τέλος της άλλης φάσης συνδεδεμένα. Το κύκλωμα επιτρέπει την αύξηση της τάσης αρκετές φορές. Στη δεύτερη περίπτωση, τα αρχικά τμήματα των περιελίξεων συνδυάζονται σε ένα κοινό σημείο, δεν υπάρχει αύξηση της ισχύος.
Ταξινόμηση του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας ανάλογα με τη σύνθεση των λειτουργικών στοιχείων:
- ενεργός,
- παθητικό,
- γραμμική,
- Μη γραμμική.
Με τη χρήση 4 καλωδίων σε ένα κανάλι, είναι δυνατόν, με τη διαφοροποίηση των συνδέσεων, να χρησιμοποιούνται ταυτόχρονα ρεύματα γραμμής και φάσης, γεγονός που διευρύνει το φάσμα των εφαρμογών. Οι τριφασικές διακλαδώσεις θεωρούνται καθολικές, καθώς συνδέονται μεγάλα φορτία, π.χ. δίκτυο 10 βολτ. Εάν συνδεθεί στη γραμμή ένας κατάλληλος δέκτης, π.χ. ένας τριφασικός ηλεκτροκινητήρας, η μηχανική του ισχύς φτάνει σε τιμές 3 φορές υψηλότερες από εκείνες μιας μονοφασικής μονάδας.
Στον τομέα των πολυκατοικιών, οι κύριοι αποδέκτες είναι οι οικιακές συσκευές και οι συσκευές που τροφοδοτούνται με 220 V. Απαιτείται ομοιόμορφος διαχωρισμός μεταξύ των καλωδίων με το φορτίο, οπότε τα επίπεδα συνδέονται σε κλιμακωτή διάταξη. Στα ιδιωτικά νοικοκυριά, υιοθετείται η ιδέα της κατανομής του φορτίου σε κάθε καλώδιο από όλες τις οικιακές συσκευές και τον εξοπλισμό. Λαμβάνονται υπόψη τα ρεύματα αγωγών που μεταδίδονται όταν ενεργοποιείται ο μέγιστος αριθμός συσκευών.
Συνδέοντας τους ίδιους ηλεκτροκινητήρες σε ένα δίκτυο με 1 ή 3 φάσεις, είναι δυνατόν να επιτευχθεί διαφορά στην ισχύ λειτουργίας τους. Εάν επιλέξετε επιπλέον μια αποτελεσματική μέθοδο σύνδεσης, οι τιμές εξόδου θα τριπλασιαστούν. Δεδομένης της σχέσης μεταξύ των φασικών ρευμάτων και των ρευμάτων γραμμής, τα τυλίγματα πρέπει να διαστασιολογούνται για αυξημένες τιμές. Η σχετική τιμή της διαφοράς φορτίου μεταξύ των φορτισμένων καλωδίων είναι πάντα μεγαλύτερη από την αντίστοιχη τιμή μεταξύ φάσης και ουδέτερου. Η κύρια διαφορά μεταξύ της γραμμικής χαρακτηριστικής τάσης και της χαρακτηριστικής ισχύος φάσης είναι οι τάσεις που προκύπτουν.
Ένα κλασικό παράδειγμα εφαρμογής και των δύο τάσεων είναι η σύνδεση κατά την εγκατάσταση μιας τριφασικής γεννήτριας. Χρησιμοποιούνται δευτερεύοντα τυλίγματα και πρωτεύοντα τυλίγματα, συνδεδεμένα σύμφωνα με ένα από τα σχήματα. Η σχέση μεταξύ της τάσης της γραμμής και της τιμής της φάσης στη σύνδεση δέλτα βοηθά στην εξίσωση του ρεύματος και οι δύο ισχύι γίνονται σχεδόν ίσες. Οι κινητήρες, οι μετατροπείς και οι μετασχηματιστές συνδέονται με παρόμοιο τρόπο. μετασχηματιστές.
Η σύνδεση αστέρα περιλαμβάνει τη σύνδεση όλων των επαφών περιέλιξης σε ένα ενιαίο κύκλωμα με τη χρήση βραχυκυκλωτήρων. Οι αγωγοί μεταφέρουν το ρεύμα σε αυτό το κύκλωμα και η τάση μεταφέρεται στους ενεργούς ακροδέκτες και τις επαφές.
Σχετικά άρθρα:
