Schémata zapojení třífázových obvodů v elektrických sítích

Výhody třífázových sítí, které zajišťují jejich širokou distribuci, jsou zřejmé:

• energie je přenášena po třech vodičích na velké vzdálenosti ekonomičtěji, než kdyby bylo fází méně;

• synchronní generátory, asynchronní motory, třífázové transformátory – snadné na výrobu, hospodárné a spolehlivé v provozu;

• Konečně, třífázový střídavý systém má schopnost poskytovat (a odebírat) konstantní okamžitý výkon po dobu sinusového proudu, pokud je zatížení třífázového generátoru ve všech fázích stejné.

Podívejme se, jaké základní třífázové obvody existují v elektrických sítích.

Vinutí třífázového alternátoru lze obecně připojit k zátěži různými způsoby. Nejekonomičtějším způsobem by tedy bylo přímé připojení samostatné zátěže ke každé fázi generátoru a prodloužení dvou vodičů pro každou zátěž. Ale s tímto přístupem bude k připojení potřeba šest vodičů.

To je z hlediska spotřeby materiálu velmi nehospodárné a nepohodlné.Pro dosažení úspor materiálu jsou vinutí třífázového generátoru jednoduše spojena do „hvězdy“ nebo „trojúhelníku“. S tímto řešením zapojení lze získat maximálně 4 („hvězda s nulovým bodem“ nebo „trojúhelník“) nebo minimálně 3.

Třífázový generátor je na schématech znázorněn ve formě tří vinutí umístěných navzájem pod úhly 120 °. Pokud je připojení vinutí generátoru provedeno podle schématu „hvězda“, pak jsou stejnojmenné svorky vinutí vzájemně spojeny v jednom bodě (tzv. „nulový bod“ generátoru ). Nulový bod je označen písmenem «O» a volné svorky (fázové svorky) vinutí jsou označeny písmeny «A», «B» a «C».

Pokud jsou vinutí generátoru navzájem spojena ve schématu "trojúhelníku", pak je konec prvního vinutí připojen k začátku druhého vinutí, konec druhého vinutí - k začátku třetího, konec třetiny - do začátku prvního - trojúhelník je uzavřen. Geometricky bude součet EMF v takovém trojúhelníku nulový. A pokud zátěž není vůbec připojena ke svorkám «A», «B» a «C», proud nebude protékat vinutím generátoru.

V důsledku toho získáme pět základních schémat pro připojení třífázového generátoru s třífázovou zátěží (viz obrázky). Pouze na třech z těchto obrázků můžete vidět třífázovou zátěž zapojenou do hvězdy, kde jsou tři konce zátěže spojeny v jednom bodě. Tento bod ve středu hvězdy zatížení se nazývá «nulový bod zatížení» a je označen «O'».

Vodič spojující nulové body zátěže a generátor se v takových obvodech nazývá nulový vodič. Proud nulového vodiče je označen jako «Io».Pro kladný směr proudu se obvykle bere směr od zátěže ke generátoru, to znamená z bodu «O'» do bodu «O».

Dráty spojující body "A", "B" a "C" svorek generátoru se zátěží se nazývají linkové vodiče a obvody v tomto pořadí: hvězda-hvězda s neutrálním vodičem, hvězda-hvězda, hvězda-trojúhelník, trojúhelník. delta, delta-star - pouze pět základních schémat pro připojení třífázových obvodů v elektrických sítích.

Proudy protékající lineárními vodiči se nazývají lineární proudy a označují se Ia, Ib, Ic. Pro kladný směr proudu vedení se obvykle bere směr od generátoru k zátěži. Modulové hodnoty proudů vedení znamenají Il zpravidla bez dalších indexů, protože se často stává, že všechny proudy vedení obvodu mají stejnou velikost. Napětí mezi dvěma lineárními vodiči je lineární napětí, označované Uab, Ubc, Uca nebo, pokud mluvíme o modulu, píší jednoduše Ul.

Každé z vinutí generátoru se nazývá fáze generátoru a každá ze tří částí třífázové zátěže se nazývá fáze zátěže. Proudy fází generátoru a podle toho i zátěže se nazývají fázové proudy, označované If. Vnitřní napětí fází generátoru a fází zátěže se nazývají fázová napětí, označují se Uf.

Pokud jsou vinutí generátoru zapojena do «hvězdy», pak jsou síťová napětí v absolutní hodnotě 3krát vyšší (1,73krát) vyšší než fázová napětí. Je to proto, že se síťová napětí geometricky stanou základnami rovnoramenných trojúhelníků s ostrými úhly na základně 30°, kde ramena jsou fázová napětí.Vezměte prosím na vědomí, že řada nízkých třífázových napětí: 127, 220, 380, 660 — se jednoduše vytvoří vynásobením předchozí hodnoty číslem 1,73.

Když jsou vinutí generátoru zapojena do "hvězdy", je zřejmé, že proud ve vedení se rovná proudu fáze. Ale co se stane s napětími, když jsou vinutí generátoru zapojena do trojúhelníku? V tomto případě se síťové napětí bude rovnat fázovému napětí pro každou fázi a pro každou část zátěže: Ul = Uf. Když je zátěž zapojena do hvězdy, bude proud ve vedení roven proudu fáze: Il = If.

Když je zátěž připojena podle schématu "trojúhelník", pro kladný směr proudů zvolte směr delta bypassu ve směru hodinových ručiček. Určení se provádí příslušnými indexy: odkud proud teče a do kterého teče, např. Iab je označení proudu z bodu „A“ do bodu „B“.

Pokud je třífázová zátěž zapojena do trojúhelníku, pak se proudy ve vedení a fázové proudy nebudou navzájem rovnat. Proudy ve vedení jsou pak detekovány fázovými proudy podle prvního Kirchhoffova zákona: Ia = lab-Ica, Ib = Ibc-lab, Ic = Ica-Ibc.