Corrent altern trifàsic

Actualment, és el sistema de corrent altern trifàsic més comú del món.

Un circuit elèctric trifàsic s'anomena sistema format per tres circuits en què funcionen corrents alternes, EMF de la mateixa freqüència, desfasades entre si en 1/3 del període (φ=2π/ 3). Cada circuit individual d'aquest sistema s'anomena breument la seva fase, i el sistema de tres corrents alterns desfasats en aquests circuits s'anomena simplement corrent trifàsic.

Gairebé tots els generadors instal·lats a les nostres centrals elèctriques són generadors de corrent trifàsic... En essència, cadascun d'aquests generadors és una connexió en una màquina elèctrica de tres alternadors, dissenyats de tal manera que els induïts en ells EMF es van desplaçar entre si en un terç del període tal com es mostra a la fig. 1.

Arròs. 1. Gràfics de la dependència temporal de l'EMF induït en els bobinatges de l'induït d'un generador de corrent trifàsic

Com s'implementa aquest generador és fàcil d'entendre des del circuit de la fig. 2.

Arròs. 2. Tres parells de cables independents connectats a tres armadures d'un generador de corrent trifàsic alimenten la xarxa d'il·luminació

Hi ha tres armadures independents situades a l'estator d'una màquina elèctrica i desplaçades en 1/3 de cercle (120O). Un inductor comú a totes les armadures gira al centre de la màquina elèctrica que es mostra al diagrama de la forma imant permanent.

A cada bobina s'indueix un EMF altern mateixa freqüència, però els temps en què aquestes fems passen per zero (o pel màxim) a cadascuna de les bobines es desplaçaran 1/3 d'un període entre si perquè l'inductor passa per cada bobina 1/3 d'un període més tard. de l'anterior.

Cada bobinatge d'un generador trifàsic és un generador de corrent independent i una font d'energia elèctrica. Connectant els cables als extrems de cadascun, tal com es mostra a la fig. 2, obtindríem tres circuits independents, cadascun dels quals podria alimentar determinats receptors elèctrics, per exemple llums elèctriques.

En aquest cas, transferir tota l'energia que s'absorbeix receptors elèctrics, seran necessaris sis cables. No obstant això, és possible connectar els bobinatges d'un generador de corrent trifàsic de tal manera que gestionen quatre o fins i tot tres cables, és a dir, estalvien significativament el cablejat.

La primera d'aquestes maneres s'anomena connexió en estrella (Fig. 3).

Arròs. 3. Sistema de cablejat de quatre fils quan es connecta un generador trifàsic amb una estrella. Les càrregues (grups de llums elèctriques I, II, III) s'alimenten amb tensions de fase.

Anomenarem els terminals de les bobines 1, 2, 3 el principi, i els terminals 1′, 2′, 3′ els finals de les fases respectives.

La connexió de les estrelles és que connectem els extrems de tots els bobinatges a un punt del generador, que s'anomena punt zero o neutre, i connectem el generador als receptors d'electricitat amb quatre cables: tres anomenats lineals. cables procedents de l'inici dels bobinats 1, 2, 3 i cable neutre o neutre que va des del punt zero del generador. Aquest sistema de cablejat s'anomena de quatre fils.

Les tensions entre el punt zero i l'origen de cada fase s'anomenen tensions de fase, i les tensions entre l'origen dels bobinats, és a dir, els punts 1 i 2, 2 i 3, 3 i 1, s'anomenen línia... Fase tensions solen significar U1, U2, U3, o en general Uf i tensió de línia — U12, U23, U31, o en general Ul.

Entre amplituds o valors mitjans tensió de fase i línia en connectar els bobinatges del generador amb una estrella, hi ha una relació Ul = √3Uf ≈ 1,73Ue

Així, per exemple, si la tensió de fase del generador és Uf = 220 V, en connectar els bobinatges del generador en una estrella, la tensió de línia Ul - 380 V.

En el cas de càrrega uniforme de les tres fases del generador, és a dir, amb corrents aproximadament iguals en cadascuna d'elles, el corrent al cable neutre és nul... Per tant, en aquest cas, es pot treure el cable neutre i canvieu a un sistema de tres cables encara més econòmic. En aquest cas, totes les càrregues estan connectades entre els parells corresponents de conductors de línia.

En una càrrega desequilibrada, el corrent en el conductor neutre no és zero, però en general és menor que el corrent en els conductors de línia. Per tant, el cable neutre pot ser més prim que el cable de línia.

Quan funcionen amb corrent altern trifàsic, s'esforcen perquè la càrrega de les diferents fases sigui el més igual possible.És per això que, per exemple, quan es disposa la xarxa d'il·luminació d'una casa gran amb un sistema de quatre fils, s'introdueixen a cada apartament un cable neutre i un dels lineals de manera que, de mitjana, cada fase tingui aproximadament el mateix. càrrega.

Una altra manera de connectar els bobinatges del generador, que també permet el cablejat de tres fils, és la connexió en triangle que es mostra a la fig. 4.

Arròs. 4. Esquema de connexió dels bobinats d'un generador trifàsic amb un triangle

Aquí, l'extrem de cada bobina està connectat al començament de la següent, de manera que formen un triangle tancat, i els cables de línia estan connectats als vèrtexs d'aquest triangle: punts 1, 2 i 3. Quan es connecten amb un triangle, la tensió de línia del generador és igual a la seva tensió de fase: Ul = Ue.

Per tant, canviar els bobinatges del generador d'estrella a triangle condueix a una disminució de la tensió de xarxa en √3 ≈ 1,73 vegades... La connexió delta també és permesa només amb la mateixa càrrega de fase o gairebé la mateixa. En cas contrari, el corrent al bucle tancat dels bobinatges serà massa fort, cosa que és perillós per al generador.

Quan s'utilitza corrent trifàsica, receptors (càrregues) separats alimentats per parells de cables separats també es poden connectar en una estrella, és a dir, de manera que un dels seus extrems estigui connectat a un punt comú i els altres tres extrems lliures estiguin connectats. connectat als cables de línia de la xarxa o amb un triangle, és a dir, de manera que totes les càrregues es connectin en sèrie i formen un circuit comú, als punts 1, 2, 3 dels quals es connecten els cables lineals de la xarxa.

A la fig. 5 mostra la connexió en estrella de càrregues amb un sistema de cablejat de tres fils, i a la fig.6 - amb un sistema de cablejat de quatre fils (en aquest cas, el punt comú de totes les càrregues està connectat al cable neutre).

A la fig. La figura 7 mostra un diagrama de connexió de càrrega delta per a un sistema de cablejat de tres fils.

Arròs. 5. Connexió en estrella de càrregues amb sistema de cablejat de tres fils

Arròs. 6. Connexió en estrella de càrregues amb sistema de cablejat de quatre fils

Arròs. 7. Connexió en triangle de càrregues amb un sistema de cablejat de tres fils

A la pràctica, és important tenir en compte el següent. Quan les càrregues estan connectades en triangle, cada càrrega està sota tensió de línia, i quan està connectada en estrella, sota tensió √3 vegades menys. Per al cas d'un sistema de quatre fils, això es desprèn de la fig. 6. Però el mateix passa amb un sistema de tres fils (Fig. 5).

Entre cada parell de tensions de línia aquí, es connecten dues càrregues en sèrie, els corrents en què es desfasen 2π/ 3. La tensió de cada càrrega és igual a la tensió de xarxa corresponent dividida per √3.

Així, quan es canvien les càrregues d'estrella a triangle, les tensions a cada càrrega i, per tant, el corrent en ella, augmenten √3 ≈ 1,73 vegades. Si, per exemple, la tensió de línia d'una xarxa de tres fils és de 380 V, aleshores quan es connecta en una estrella (fig. 5) la tensió de cadascuna de les càrregues serà igual a 220 V, i quan es connecta amb un triangle (fig. 7) serà igual a 380 V.

En la preparació de l'article es va utilitzar informació d'un llibre de text de física editat per G.S. Landsberg.