Hodnoty napětí, proudu a výkonu pro zapojení do hvězdy a trojúhelníku

Velký Faradayův objev zákonů: když drát protíná siločáry magnetického pole, indukuje se v drátu elektromotorická síla, která způsobí proud v obvodu, do kterého tento drát vstupuje, což posloužilo jako základ pro vytvoření elektrických generátorů s rotujícím rotorem - magnet. V tomto případě se EMF indukuje ve vinutí statoru (viz — Praktická aplikace Faradayova zákona elektromagnetické indukce).

Výsledná napětí mohou být velmi odlišná: vše závisí na konstrukci generátoru, počtu vinutí ve statoru a způsobu jejich připojení. V praktické elektrotechnice je však nejrozšířenější třífázový sinusový proudový systém navržený vynikajícím ruským inženýrem M.O. Dolivo-Dobrovolsky v roce 1888 (57 let po Faradayově objevu).

Třífázové ze všech vícefázových systémů poskytují nejekonomičtější přenos elektrické energie na velké vzdálenosti a umožňují vytvářet spolehlivé a snadno použitelné generátory, motory a transformátory.Ale tři vinutí lze připojit dvěma způsoby: «trojúhelník» (obr. 1) a «hvězda» (obr. 2).

Rýže. 1

Rýže. 2

Fáze je napětí Uph vytvořené jedním vinutím, lineární Ul je napětí mezi dvěma lineárními vodiči. Jinými slovy, fázové napětí Zda je napětí mezi každým z linkových vodičů a nulovým vodičem.

Při zapojení symetrického generátoru do hvězdy je síťové napětí 1,73krát vyšší než fázové napětí, tzn. Uk = 1,73 • Uph. Vyplývá to ze skutečnosti, že Ul je základna rovnoramenného trojúhelníku s ostrými úhly 30°: Ul = UAB = Uf2 cos 30° = 1,73 • Uph.

Při zapojení a zatížení do hvězdy se odpovídající proud ve vedení rovná fázovému proudu zátěže. Pokud je třífázové zatížení symetrické, proud v nulovém vodiči bude 0. V tomto případě potřeba nulového vodiče zcela zmizí a třífázový obvod se stane třívodičovým. Toto spojení se nazývá «hvězda-hvězda bez nulového vodiče». Při symetrickém fázovém zatížení jsou proudy ve vedení o 1,73 vyšší než fázové proudy, Il = 1,73 • 3If.

Při připojení třífázového generátoru do hvězdy se používají dvě napětí, což výhodně odlišuje toto zapojení od zapojení do trojúhelníku. Ale když je zátěž zapojena do trojúhelníku, všechny fáze jsou pod stejnou číselnou hodnotou síťového napětí, bez ohledu na fázový odpor, což je důležité pro osvětlovací zátěže – žárovky.

Třífázový systém s nulovým vodičem se používá pro napájení přijímačů dvěma napětími, která se liší faktorem 1,73, například nohy připojené na fázové napětí a motory připojené k síťovému napětí.

Jmenovité napětí je určeno konstrukcí generátorů a způsobem připojení jeho vinutí.

Obrázek 3 ukazuje vztahy, které určují hodnotu výkonu pro obvod střídavého proudu v zapojení do hvězdy a trojúhelníku.

Rýže. 3.

Vzhledově jsou vzorce stejné, zdá se, že u těchto dvou typů obvodů nedochází k žádnému nárůstu nebo ztrátě výkonu. Ale nedělejte ukvapené závěry.

Při opětovném zapojení z trojúhelníku do hvězdy je pro každé fázové vinutí 1,73krát nižší napětí, i když síťové napětí zůstává stejné.Snížení napětí způsobí, že proud ve vinutích se sníží stejně 1,73krát. A přesto — když jsou zapojeny do trojúhelníku, proud ve vedení byl 1,73krát vyšší než fázový proud a nyní jsou tyto proudy stejné. V důsledku toho se proud linky po opětovném připojení ke hvězdě sníží 1,73 x 1,73 = 3krát.

Nový výkon se skutečně vypočítá podle stejného vzorce, ale dosadí jiné hodnoty!

Při opětovném připojení elektromotoru z trojúhelníku do hvězdy a jeho napájení ze stejné sítě se výkon vyvinutý tímto motorem sníží 3krát. Při přechodu z hvězdy na trojúhelníkové vinutí generátorů nebo sekundárních vinutí transformátorů se síťové napětí sníží 1,73krát, například z 380 na 220 V.

Výkon generátoru nebo transformátoru zůstává stejný, protože napětí a proud v každém fázovém vinutí jsou zachovány, i když se proud ve vodičích vedení zvýší 1,73krát.Při přepínání vinutí generátorů nebo sekundárních vinutí transformátorů z trojúhelníku do hvězdy dochází k opačným jevům: síťové napětí sítě se zvýší 1,73krát, proudy ve fázových vinutích zůstávají stejné, proudy v drátech vedení se zmenšují. 1,73krát.