Üç fazlı alternatif akım
Günümüzde, dünya çapında en yaygın üç fazlı alternatif akım sistemidir.
Üç fazlı bir elektrik devresi, alternatif akımların çalıştığı, aynı frekansta EMF'li, periyodun 1/3'ü kadar (φ=2π/ 3) faz dışı olan üç devreden oluşan bir sistem olarak adlandırılır. Böyle bir sistemin her bir bireysel devresine kısaca kendi fazı denir ve bu tür devrelerdeki üç faz kaydırmalı alternatif akım sistemine basitçe üç fazlı akım denir.
Santrallerimizde kurulan hemen hemen tüm jeneratörler üç fazlı akım jeneratörleridir... Esasen, bu tür her jeneratör, üç alternatörün bir elektrik makinesinde, içlerinde indüklenecek şekilde tasarlanmış bir bağlantıdır. EMF Şekil l'de gösterildiği gibi, sürenin üçte biri kadar birbirine göre kaydırılmıştır. 1.
Pirinç. 1. Üç fazlı bir akım üretecinin armatür sargılarında indüklenen EMF'nin zamana bağlılığının grafikleri
Böyle bir jeneratörün nasıl uygulandığını, Şekil 2'deki devreden anlamak kolaydır. 2.
Pirinç. 2. Üç fazlı bir akım üretecinin üç armatürüne bağlı üç çift bağımsız kablo, aydınlatma ağını besler
Bir elektrik makinesinin statoru üzerinde bir dairenin 1/3'ü (120O) kadar kaydırılmış üç bağımsız armatür vardır. Tüm armatürlerde ortak olan bir indüktör, şekildeki şemada gösterilen elektrik makinesinin merkezinde döner. kalıcı mıknatıs.
Her bobinde alternatif bir EMF indüklenir aynı frekans, ancak bu emf'lerin bobinlerin her birinde sıfırdan (veya maksimumdan) geçtiği zamanlar, birbirine göre bir periyodun 1/3'ü kadar kaydırılacaktır, çünkü indüktör her bir bobinden 1/3 periyot sonra geçer. bir öncekinden.
Üç fazlı bir jeneratörün her bir sargısı, bağımsız bir akım üreteci ve elektrik enerjisi kaynağıdır. Şekil l'de gösterildiği gibi telleri her birinin uçlarına bağlayarak. 2, her biri belirli elektrik alıcılarına güç sağlayabilen üç bağımsız devre elde ederiz, örneğin elektrik lambaları.
Bu durumda emilen tüm enerjiyi transfer etmek için elektrik alıcıları, altı tel gerekli olacaktır. Bununla birlikte, üç fazlı bir akım üretecinin sargılarını, dört hatta üç kabloyu idare edecek, yani kablolamayı önemli ölçüde koruyacak şekilde bağlamak mümkündür.
Bu yollardan ilki yıldız bağlantısı olarak adlandırılır (Şek. 3).
Pirinç. 3. Üç fazlı bir jeneratörü bir yıldıza bağlarken dört telli kablo sistemi. Yükler (elektrik lambaları I, II, III grupları) faz voltajlarıyla beslenir.
1, 2, 3 bobinlerinin terminallerine ilgili fazların başlangıcını ve 1', 2', 3' terminallerini uçları olarak adlandıracağız.
Yıldızların bağlantısı, tüm sargıların uçlarını jeneratörün sıfır noktası veya nötr olarak adlandırılan bir noktasına bağlamamız ve jeneratörü elektrik alıcılarına dört tel ile bağlamamızdır: üç sözde doğrusal 1, 2, 3 sargılarının başından gelen teller ve jeneratörün sıfır noktasından çıkan nötr veya nötr tel. Bu kablolama sistemine dört telli denir.
Her fazın sıfır noktası ile orijini arasındaki gerilimlere faz gerilimleri, sargıların orijini yani 1 ve 2, 2 ve 3, 3 ve 1 noktaları arasındaki gerilimler ise hat... Faz olarak adlandırılır. gerilimler genellikle U1, U2, U3 veya genel olarak Uf ve hat gerilimi - U12, U23, U31 veya genel olarak Ul anlamına gelir.
Genlikler veya ortalama değerler arasında faz ve hat gerilimi jeneratörün sargılarını bir yıldıza bağlarken Ul = √3Uf ≈ 1.73Ue oranı vardır
Bu nedenle, örneğin, jeneratörün faz voltajı Uf = 220 V ise, jeneratörün sargılarını bir yıldıza bağlarken, hat voltajı Ul - 380 V'tur.
Jeneratörün üç fazının düzgün yüklenmesi durumunda, yani her birinde yaklaşık olarak eşit akımlar olması durumunda, nötr teldeki akım sıfır... Bu nedenle, bu durumda nötr teli çıkarabilir ve daha da ekonomik bir üç telli sisteme geçin. Bu durumda, tüm yükler karşılık gelen hat iletkeni çiftleri arasında bağlanır.
Dengesiz bir yükte, nötr iletkendeki akım sıfır değildir, ancak genel olarak konuşursak, hat iletkenlerindeki akımdan daha azdır. Bu nedenle nötr tel, hat telinden daha ince olabilir.
Üç fazlı alternatif akımı çalıştırırken, farklı fazlar üzerindeki yükü mümkün olduğu kadar eşit yapmaya çalışırlar.Bu nedenle, örneğin, dört telli bir sistemle büyük bir evin aydınlatma ağını düzenlerken, her daireye bir nötr tel ve lineer olanlardan biri, ortalama olarak her faz yaklaşık olarak aynı olacak şekilde sokulur. yük.
Üç telli kablolamaya da izin veren jeneratör sargılarını bağlamanın başka bir yolu, şekil 2'de gösterilen delta bağlantısıdır. 4.
Pirinç. 4. Üç fazlı bir jeneratörün sargılarının üçgenli bağlantı şeması
Burada her bobinin ucu bir sonrakinin başlangıcına bağlanır, böylece kapalı bir üçgen oluştururlar ve hat telleri bu üçgenin köşelerine - 1, 2 ve 3 noktalarına bağlanır. Bir üçgenle bağlandığında, jeneratörün hat voltajı faz voltajına eşittir: Ul = Ue.
Bu nedenle, jeneratörün sargılarının yıldızdan üçgene değiştirilmesi, şebeke geriliminde √3 ≈ 1,73 kat azalmaya yol açar... Üçgen bağlantıya da sadece aynı veya hemen hemen aynı faz yükü ile izin verilir. Aksi takdirde sargıların kapalı devresindeki akım çok güçlü olacak ve bu da jeneratör için tehlikeli olacaktır.
Üç fazlı akım kullanıldığında, ayrı tel çiftleri tarafından beslenen ayrı alıcılar (yükler) bir yıldıza da bağlanabilir, yani bunların bir ucu ortak bir noktaya bağlanır ve diğer üç serbest uç şebekenin hat tellerine veya bir üçgen ile yani tüm yükler seri bağlanacak ve ortak bir devre oluşturacak şekilde ağın lineer tellerinin bağlı olduğu 1, 2, 3 noktalarına bağlanır.
İncirde. Şekil 5, üç telli bir kablolama sistemi ile yüklerin yıldız bağlantısını ve Şek.6 — dört telli kablolama sistemi ile (bu durumda, tüm yüklerin ortak noktası nötr kabloya bağlanır).
İncirde. Şekil 7, üç telli bir kablo sistemi için bir delta yükü bağlantı şemasını göstermektedir.
Pirinç. 5. Üç telli kablolama sistemi ile yüklerin yıldız bağlantısı
Pirinç. 6. Dört telli kablolama sistemi ile yüklerin yıldız bağlantısı
Pirinç. 7. Üç telli kablolama sistemi ile yüklerin üçgen bağlantısı
Uygulamada, aşağıdakileri dikkate almak önemlidir. Yükler delta bağlı olduğunda, her bir yük şebeke gerilimi altındadır ve yıldız bağlı olduğunda, √3 kat daha az gerilim altındadır. Dört telli bir sistem durumunda, bu, şek. 6. Ancak aynı şey üç telli bir sistem için de geçerlidir (Şekil 5).
Burada her bir hat voltajı çifti arasında, iki yük seri olarak bağlanmıştır ve akımları 2π/3 oranında faz kaymasına sahiptir. Her bir yükteki voltaj, karşılık gelen şebeke voltajının √3'e bölünmesine eşittir.
Böylece, yükleri yıldızdan deltaya değiştirirken, her yükteki gerilimler ve dolayısıyla içindeki akım √3 ≈ 1,73 kat artar. Örneğin, üç telli bir ağın hat voltajı 380 V ise, o zaman bir yıldıza bağlandığında (şek. 5), yüklerin her birinin voltajı 220 V'a eşit olacaktır ve bir ağa bağlandığında üçgen (şek. 7) 380 V'a eşit olacaktır.
Makalenin hazırlanmasında G.S. Landsberg'in editörlüğünü yaptığı bir fizik ders kitabından bilgiler kullanılmıştır.