Kolmivaiheinen virtalähdejärjestelmä

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 23. helmikuuta 2019 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 38 muokkausta .

Kolmivaiheinen virransyöttöjärjestelmä on erityinen tapaus monivaiheisista vaihtovirtasähköpiirien järjestelmistä , joissa yhteisen lähteen synnyttämät saman taajuuden sinimuotoiset EMF :t toimivat ajallisesti siirrettyinä toisiinsa tietyllä vaihekulmalla . Kolmivaiheisessa järjestelmässä tämä kulma on 2π/3 (120°).

Kuvaus

Jokainen toimiva EMF on jaksollisen prosessin omassa vaiheessa , joten sitä kutsutaan usein yksinkertaisesti "vaiheeksi". Myös "vaiheita" kutsutaan johtimiksi - näiden EMF:ien kantajiksi. Kolmivaihejärjestelmissä leikkauskulma on 120 astetta. Vaihejohtimet on merkitty Venäjän federaatiossa latinalaisin kirjaimin L digitaalisella indeksillä 1 ... 3 tai A, B ja C [1] .

Vaihejohtojen yleiset nimitykset:

Venäjä, EU (yli 1000V)	Venäjä, EU (alle 1000V)	Saksa	Tanska
MUTTA	L1	L1	R
B	L2	L2	S
C	L3	L3	T

Enintään 1000 voltin verkkojen vaihejohtimien lisäksi käytetään nollajohtoa (N - "nolla" tai "nolla"). Sen avulla voit käyttää kolmivaiheista verkkoa yksivaiheisen kuorman syöttämiseen vaihejännitteellä.

Edut

Kannattavuus.
- Kustannustehokas sähkön siirto pitkiä matkoja.
- 3-vaihemuuntajien pienempi materiaalinkulutus.
- Tehokaapeleiden materiaalinkulutus pienempi, koska samalla tehonkulutuksella vaiheiden virrat pienenevät (verrattuna yksivaiheisiin piireihin).
Järjestelmän tasapaino. Tämä ominaisuus on yksi tärkeimmistä, koska epätasapainoisessa järjestelmässä voimalaitoksen mekaaninen kuormitus on epätasainen , mikä lyhentää merkittävästi sen käyttöikää.
Kyky saada helposti pyöreä pyörivä magneettikenttä, joka tarvitaan sähkömoottorin ja useiden muiden sähkölaitteiden toimintaan. 3-vaihevirtamoottorit (asynkroniset ja synkroniset) ovat yksinkertaisempia kuin tasavirtamoottorit, yksi- tai 2-vaiheiset, ja niillä on korkea hyötysuhde.
Mahdollisuus saada kaksi käyttöjännitettä yhdessä asennuksessa - vaihe ja lineaarinen, ja kaksi tehotasoa, kun se on kytketty "tähteen" tai "kolmioon".
Mahdollisuus vähentää merkittävästi valaisimien välkkymistä ja stroboskooppista vaikutusta loistelamppuihin sijoittamalla kolme eri vaiheilla toimivaa lamppua (tai lamppuryhmää) yhteen valaisimeen.

Näiden etujen ansiosta kolmivaihejärjestelmät ovat yleisimpiä nykypäivän energiateollisuudessa.

Kolmivaiheisten piirien kytkentäkaaviot

Tähti

Tähti on sellainen yhteys, kun generaattorikäämien (G) vaiheiden päät on kytketty yhteen yhteiseen pisteeseen, jota kutsutaan nollapisteeksi tai nollapisteeksi . Myös kuluttajan (M) käämien vaiheiden päät on kytketty yhteiseen pisteeseen.

Generaattorin ja kuluttajavaiheen alun yhdistäviä johtimia kutsutaan lineaariseksi . Kaksi nollaa yhdistävää johtoa kutsutaan neutraaliksi .

Kolmivaiheista piiriä, jossa on nollajohdin, kutsutaan nelijohtimispiiriksi. Jos nollajohtoa ei ole - kolmijohtiminen.

Jos kuluttajan resistanssit Z a , Z b , Z c ovat keskenään yhtä suuret, niin tällaista kuormaa kutsutaan symmetriseksi .

Lineaariset ja vaihemäärät

Vaihejohtimen ja nollan (U a , U b , U c ) välistä jännitettä kutsutaan vaiheeksi. Kahden vaihejohtimen (U AB , U BC , U CA ) välistä jännitettä kutsutaan lineaariseksi. Käämien kytkemiseksi tähdellä, symmetrisellä kuormalla, lineaari- ja vaihevirtojen ja jännitteiden välinen suhde on voimassa:

$I_{L}=I_{F};\qquad U_{L}={\sqrt {3}}\times {U_{F}}$

On helppo osoittaa, että verkkojännite on vaihesiirretty suhteessa vaiheeseen: $\pi /6$

$u_{L}^{ab}=u_{F}^{a}-u_{F}^{b}=U_{F}[\cos(\omega t)-\cos(\omega t-2\pi /3)]=2U_{F}\sin(-\pi /3)\sin(\omega t-\pi /3)={\sqrt {3}}U_{F}\cos(\omega t+\pi -\pi /3-\pi /2)$

$u_{L}={\sqrt {3}}U_{F}\cos(\omega t+\pi /6)$

Kolmivaihevirran teho

Käämien yhdistämiseksi tähdellä, symmetrisellä kuormalla, kolmivaiheisen verkon teho on $P=3U_{F}I_{F}cos\varphi =3{\frac {U_{L}}{\sqrt {3}}}I_{L}cos\varphi ={\sqrt {3}}U_{L }I_{L}cos\varphi$

Nollajohtimen palamisen (rikkomisen) seuraukset kolmivaiheisissa verkoissa

Symmetrisellä kuormalla kolmivaihejärjestelmässä kuluttajan syöttäminen lineaarisella jännitteellä on mahdollista myös ilman nollajohdinta . Tästä huolimatta, kun kuormaa syötetään vaihejännitteellä, kun vaiheiden kuorma ei ole tiukasti symmetrinen, nollajohtimen läsnäolo on pakollista. Kun se rikkoutuu tai vastus kasvaa merkittävästi (huono kontakti ) syntyy ns. vaiheepätasapaino , jonka seurauksena vaihejännitteelle suunniteltu kytketty kuorma voi olla mielivaltaisen jännitteen alaisena välillä nollasta lineaariseen (erityinen arvo riippuu kuormituksen jakautumisesta vaiheiden kesken nollajohtimen katketessa). Tämä on usein syynä kerrostalojen kulutuselektroniikan vikaantumiseen , mikä voi johtaa tulipaloihin. Matala jännite voi myös aiheuttaa laitevian.

Kolmannen kerrannaisten yliaaltojen ongelma

Nykyaikainen tekniikka on yhä enemmän varustettu hakkuriverkkovirtalähteillä . Kytkentälähde ilman tehokertoimen korjausta kuluttaa virtaa kapein pulssein lähellä syöttöjännitteen siniaaltohuippuja tulotasasuuntaajan kondensaattorin latausjaksojen aikana . Suuri määrä tällaisia teholähteitä verkossa luo syöttöjännitteen kolmannen harmonisen virran lisääntymisen. Kolmannen kerrannaiset harmoniset virrat keskinäisen kompensoinnin sijaan summautuvat matemaattisesti nollajohtimeen (jopa symmetrisellä kuormitusjakaumalla) ja voivat johtaa sen ylikuormitukseen jopa ilman, että sallittu tehonkulutus ylitetään vaiheittain. Tällainen ongelma esiintyy erityisesti toimistorakennuksissa, joissa on suuri määrä samanaikaisesti toimivia toimistolaitteita. Ratkaisu kolmannen harmonisen ongelmaan on tehokertoimen korjaimen (passiivinen tai aktiivinen) käyttö osana tuotettujen hakkuriteholähteiden piiriä. Standardin IEC 1000-3-2 vaatimukset rajoittavat kuormitusvirran harmonisia komponentteja laitteissa, joiden teho on 50 W tai enemmän. Venäjällä kuormitusvirran harmonisten komponenttien lukumäärä on standardoitu standardeilla GOST R 54149-2010, GOST 32144-2013 (1.07.2014 alkaen), OST 45.188-2001.

Kolmio

Kolmio on sellainen yhteys, jossa ensimmäisen vaiheen loppu on yhdistetty toisen vaiheen alkuun, toisen vaiheen loppu kolmannen alkuun ja kolmannen vaiheen loppu on yhdistetty vaiheen alkuun. ensimmäinen.

Lineaari- ja vaihevirtojen ja jännitteiden välinen suhde

Käämien kytkemiseksi kolmioon, symmetrisellä kuormalla, lineaari- ja vaihevirtojen ja jännitteiden välinen suhde on voimassa:

$I_{L}={\sqrt {3}}\times {I_{F}};\qquad U_{L}=U_{F}$

Kolmivaiheinen virta, kun se on kytketty kolmioon

Käämien kytkemiseksi kolmioon, symmetrisellä kuormalla, kolmivaihevirran teho on:

$P=3U_{F}I_{F}cos\varphi =3U_{L}{\frac {I_{L}}{\sqrt {3}}}cos\varphi ={\sqrt {3}}U_{L} I_{L}cos\varphi$

Yhteiset jännitestandardit

Maa	taajuus Hz	Jännite (vaihe/lineaarinen), Volt
Venäjä [2]	viisikymmentä	230/400 [2] (kotimainen) 230/400, 380/660, 400/690, 3000, 6000, 10000 (kaupallinen)
EU-maat	viisikymmentä	230/400, 400/690 (teolliset verkot) 660 450
Japani	50 (60)	100/208
USA	60	120/208, 277/480 240 (vain kolmio)

Merkintä

Eri vaiheisiin kuuluvat johtimet on merkitty eri väreillä. Myös nolla- ja suojajohtimet on merkitty eri väreillä. Tämä tehdään asianmukaisen suojan varmistamiseksi sähköiskuja vastaan sekä sähköasennusten ja sähkölaitteiden huollon, asennuksen ja korjauksen helpottamiseksi - vaiheistus (vaihejärjestys, toisin sanoen virran kulku vaiheittain) on olennaista, koska kolmivaihemoottoreiden pyörimissuunta riippuu siitä, ohjattujen kolmivaiheisten tasasuuntaajien ja joidenkin muiden laitteiden oikea toiminta . Johdinmerkinnät vaihtelevat maittain, mutta monet maat noudattavat Kansainvälisen sähköteknisen komission standardin IEC 60445:2010 mukaisia johtimien värimerkintöjä koskevia yleisiä periaatteita.

Vaiheen värit

Jokaisella kolmivaihejärjestelmän vaiheella on oma värinsä. Se vaihtelee maasta riippuen. Käytetään kansainvälisen standardin IEC 60446 ( IEC 60445 ) värejä.

Maa	L1	L2	L3	Neutraali / nolla	Maapallo / suojamaa
Venäjä, Valko-Venäjä, Ukraina, Kazakstan (2009 asti), Kiina	Valkoinen	Musta	Punainen	Sininen	Keltainen/vihreä (raidallinen)
Euroopan unioni ja kaikki maat, jotka käyttävät CENELECin eurooppalaista standardia huhtikuusta 2004 ( IEC 60446 ), Hongkong heinäkuusta 2007, Singapore maaliskuusta 2009, Ukraina, Kazakstan vuodesta 2009, Argentiina, Venäjä vuodesta 2009	Ruskea	Musta	Harmaa	Sininen	Keltainen/vihreä (raidallinen) [3]
Euroopan unioni huhtikuuhun 2004 asti [4]	Punainen	Keltainen	Sininen	Musta	Keltainen/vihreä (raidallinen) (vihreä ennen vuotta 1970 tehdyissä asennuksissa)
Intia, Pakistan, Yhdistynyt kuningaskunta huhtikuuhun 2006 asti, Hongkong huhtikuuhun 2009, Etelä-Afrikka, Malesia, Singapore helmikuuhun 2011 asti	Punainen	Keltainen	Sininen	Musta	Keltainen/vihreä (raidallinen) (vihreä ennen vuotta 1970 tehdyissä asennuksissa)
Australia ja Uusi-Seelanti	Punainen (tai ruskea) [5]	valkoinen tai musta) (aiemmin keltainen)	Tummansininen (tai harmaa)	Musta (tai sininen)	Keltainen/vihreä (raidallinen) (vihreä hyvin vanhoissa asennuksissa)
Kanada (pakollinen) [6]	Punainen	Musta	Sininen	Valkoinen tai harmaa	Vihreä tai kupari
Kanada (eristetyissä kolmivaiheisissa laitoksissa) [7]	Oranssi	Ruskea	Keltainen	Valkoinen	Vihreä
USA (vaihtoehtoinen käytäntö) [8]	Ruskea	Oranssi ( kolmiojärjestelmässä ), tai violetti ( tähtijärjestelmässä )	Keltainen	harmaa tai valkoinen	Vihreä
USA (yleinen käytäntö) [9]	Musta	Punainen	Sininen	Valkoinen tai harmaa	Vihreä, keltainen/vihreä (raidallinen), [10] tai kuparilanka
Norja	Musta	Valkoinen harmaa	Ruskea	Sininen	Keltainen/vihreä (raidallinen), vanhemmissa asennuksissa saa olla vain keltaisia tai kuparisia värejä

Mallinnuksessa

Ajoneuvon mallintamisessa käytetyt pienjännite-, suurtaajuiset elektroniset matkaohjaimet käyttävät muita merkintäjärjestelmiä:

U	V	W
Punainen	keltainen	musta
Oranssi	keltainen	sininen

Nolla- ja maadoitusjohtimet puuttuvat yleensä kuormitussymmetrian ja jänniteturvallisuuden vuoksi.

Katso myös

Muistiinpanot

↑ Venäjän federaatiossa voimassa oleva GOST 2.709-89 määrää kolmivaiheisen vaihtovirran vaihejohtimien piirien nimeämisen: L1, L2, L3 ja sallii samalla merkinnät A, B, C.
↑ 1 2 GOST 29322-2014 mukaan
↑ Kelta-vihreä merkintä on hyväksytty kansainväliseksi standardiksi värisokeiden suojaamiseksi sähköiskuilta . 7–10 % ihmisistä ei pysty tunnistamaan punaista ja vihreää värejä tarkasti.
↑ Euroopassa on edelleen paljon installaatioita vanhalla 1970-luvun alun värimaailmalla. Uusissa asennuksissa käytetään keltaisia/vihreitä maadoituspalkkia standardin IEC 60446 mukaisesti . (Live/neutraali+maa; Saksa: musta/harmaa + punainen; Ranska vihreä/punainen + valkoinen; Venäjä: punainen/harmaa + musta; Sveitsi: punainen/harmaa + keltainen tai keltainen ja punainen; Tanska: valkoinen/musta + punainen
↑ Australiassa ja Uudessa-Seelannissa faasit voivat olla minkä värisiä tahansa, mutta eivät kelta-vihreitä, vihreitä, keltaisia, mustia tai sinisiä.
↑ Kanadan sähkösäännöstö, osa I, 23. painos, (2002) ISBN 1-55324-690-X , sääntö 4-036(3)
↑ Kanadan sähkökoodi23. painos 2002 säännöt 24-208(c)
↑ Vuodesta 1975 Yhdysvaltain kansallisessa sähkösäännöstössäei ollut erityisiä vaihemerkintöjä. Vakiintuneen käytännön mukaan tähtiliitännässä 120/208 vaiheet merkittiin mustalla, punaisella ja sinisellä ja kun tähti tai kolmio 277/480 yhdistettiin, vaiheet ruskealla, oranssilla ja keltaisella. 120/240-järjestelmässä kolmio , jonka jännite oli korkein 208 volttia (yleensä vaihe B), oli aina merkitty oranssilla, yhteinen vaihe A oli musta ja vaihe C oli punainen tai sininen.
↑ Katso Paul Cook: Harmonised värit ja aakkosnumeerinen merkintä Arkistoitu 4. maaliskuuta 2016 Wayback Machinessa . IEE Wiring Matters, kevät 2006.
↑ Yhdysvalloissa vihreä/keltainen (raidallinen) johto voi edustaa eristettyä maata [ tuntematon termi ] . Nykyään useimmissa maissa kelta-vihreitä (raidallisia) johtoja käytetään suojamaadoituksena, eikä niitä voida irrottaa ja käyttää muihin tarkoituksiin.

Linkit

Nikola Tesla
Ura ja keksinnöt	Patentit Kapasitiivinen elektroditon lamppu plasma lamppu Monivaiheinen järjestelmä Harjaton AC induktiomoottori Teslan koeasema televoima Telegeodynamiikka Teslan muuntaja tarina Langaton sähkö resonanssimuuntaja radioohjaus Turbiini Tesla Teslan oskillaattori Teslan venttiili Kolmivaiheinen virtalähdejärjestelmä Wardenclyffen torni Tesla Electric Light & Manufacturing
muu	Virtojen sota Westinghouse Electric Maailman langaton järjestelmä Populaarikulttuurissa
Aiheeseen liittyviä artikkeleita	Nikola Teslan museo Nikola Teslan muistokeskus Teslan tiedekeskus Wardenclyffessä Nikola Tesla -palkinto Nikola Tesla -palkinto Nikola Teslan kansainvälinen lentokenttä New Yorkilainen Nikola Teslan salaisuus (elokuva, 1980) Prestige (elokuva, 2006) Current War (elokuva, 2019) Nikola Teslan kauhujen yö (TV-jakso 2020) Tesla (elokuva, 2020) SI johdettu yksikkö kuun kraatteri Asteroidi