RP-Energie-Lexikon - трифазен ток, трифазен променлив ток, високоволтови линии, звездно напрежение,
Определение: променлив електрически ток, който се колебае в различни линии (фази) с изместване във времето
Английски: въртящ се ток, многофазен ток
Оригинално създаване: 26.04.2010; последна промяна: 25.08.2020
Терминът трифазен ток означава в повечето случаи трифазен променлив ток. Тук три (или четири) вместо две линии предават три променливи тока, които трептят с изместване във времето (фазово отместване). В европейската композитна система честотата на това трептене (т.е. броят на трептенията в секунда) е 50 Hz, в САЩ тя е 60 Hz.
В случай на битов трифазен ток в Европа се подават три фази, т.е.три линии с напрежение 230 V (преди 220 V) (ефективна стойност) в сравнение със земния потенциал, даден от неутрален проводник (N). Тези напрежения се означават като напрежение на звездата или фазово напрежение. Фазите са обозначени с L1, L2 и L3, често също след по-старата система с R, S и T. Съответните връзки към оборудването са обозначени с U, V и W. Фазовата разлика на електрическото напрежение между две фази е 360 °/3 = 120 ° във всеки случай.
Ефективната стойност на напрежението между две от фазовите линии ((външното) напрежение на линията или триъгълното напрежение) е приблизително 400 V (преди 380 V) за трифазен променлив ток; това е напрежението на звездата, умножено по квадратния корен от 3. (Съотношението на триъгълното напрежение към напрежението на звездата се означава като фактор за конкатенация и е квадратният корен от 3 за трифазен променлив ток, т.е. приблизително 1.73.) Ако напрежението на трифазна линия (напр. линия с високо напрежение), обикновено се има предвид ефективната стойност на напрежението между фазите, а не напрежението на звездата.
За трифазни потребители (напр. Трифазни двигатели) и друго оборудване терминалите, които са свързани към фази L1, L2 и L3, са означени с U, V и W.
Връзка звезда и делта връзка
Ако по три консуматора са свързани към фаза и към земя, единият говори за звездна връзка (вижте фигура 3 вляво). Тогава всеки потребител има ефективно напрежение от Ueff = 230 V (в мрежата с ниско напрежение вижте фигура 2). Ако приемем, че всеки консуматор черпи чиста активна мощност (т.е. не предизвиква реактивни токове) със сила на тока I.eff, толкова е и мощността на потребител = Uеф I.eff, а общата продукция е три пъти по-висока. В тази симетрична ситуация нулевият проводник не е натоварен с ток, тъй като там токовете на трите консуматора се отменят взаимно. Така че само три линии са натоварени с ток и нулевият проводник също може да бъде пропуснат. Ако и трите консуматора трябва да се захранват с променливо напрежение отделно, ще са необходими шест линии за една и съща обща мощност, т.е. два пъти повече материал. Кабелите на проводниците се използват значително по-добре с трифазен ток, отколкото с еднофазен променлив ток.
Делта връзката (Фигура 3 вдясно) означава, че трима консуматори са свързани с две фази (а не със земния проводник). След това всеки потребител „вижда” по-високото средно ефективно напрежение от 400 V, така че общата мощност е по-висока с коефициента на квадратния корен от 3 (приблизително 1.732) със същия интензитет на тока в консуматорите. Настоящото натоварване на захранващите линии също е по-голямо със същия коефициент. (Обърнете внимание, че в този случай всяка фазова линия е заредена с токове от два консуматора, дори ако има поне фазово изместване между двата блока.) Следователно предаването на една и съща мощност с триъгълна или звездна връзка изисква еднакъв интензитет на тока в захранващите линии.
За повече подробности вижте статиите за звездна връзка и триъгълна връзка.
Трижилни и четирижилни системи
Ако трифазен консуматор натовари симетрично трите фази, в нулевия проводник няма ток. Тогава е често възможно да не се свързва неутралният проводник дори със звездна връзка, т.е.да се поставят само три вместо четири линии. (Делта връзката така или иначе не се нуждае от нулевия проводник.)
В случай на пренос на енергия е обичайно да се използват такива трижилни системи на ниво високо напрежение и средно напрежение (→ нива на напрежение). Човек се опитва да реализира операция, която е възможно най-точно симетрична, т.е. H. с нисък небалансиран товар. От друга страна, при ниско напрежение, където е трудно да се избегнат значителни небалансирани товари, обикновено се използват четирижилни системи, поне в Европа. Те също имат предимството да предлагат две различни напрежения: напрежението на звездата и делта напрежението. Повечето потребители в домакинствата използват напрежението на звездата.
Една от възможните последици от небалансираните товари е появата на неутрално изместване на точката, стига това да не бъде предотвратено от заземяване. Неутрално изместване на точка означава, че неутралната точка вече не е в земния потенциал, но има определено напрежение срещу него. В резултат на това има пренапрежение между звездната точка и поне една от фазите, което при определени обстоятелства може да доведе до разрушаване на оборудването.
Постоянно цялостно представяне
Общата мощност, предавана от трифазна система, е постоянна във времето със симетрична работа и синусоидални токове. Услугите в отделните фази пулсират, но се изместват една спрямо друга във времето, така че общата продукция остава постоянна. Това означава z. Б., че трифазният двигател, за разлика от еднофазния променлив двигател, може да задвижва товара си с приблизително постоянен въртящ момент. Това е голямо предимство в редица приложения.
Посока на въртене
Разположението на трите фази (ако приемем обичайната 3-фазна система) съответства на определена посока на въртене. Съгласно VDE 0100, част 550, 1988-04, трифазните щепселни устройства трябва да бъдат свързани по такъв начин, че дадено поле, което е спешно, за да се получи правилно, когато се търси в контакт. Това означава, че фазата на проводник се измества със 120 ° в сравнение с тази, която е вляво от него по посока на въртене, така че винаги да достигне максималното напрежение с трети период по-късно.
За някои потребители, като фурни, посоката на въртене е без значение. В трифазен двигател обаче е важно, защото той определя в каква посока ще се върти роторът. Следователно споменатият стандарт е необходим, за да се постигне желаната посока на въртене във всеки отделен случай; не е предвидено в конструкцията на двигателя.
Устройство за измерване на въртящо се поле може да се използва за проверка на посоката на въртене, а със специални адаптери посоката на въртене може да се променя, без да се налага да се преработват връзките. Просто сменяте две от фазите помежду си.
Сложни изчисления на числа
Сложните числа често се използват с предимство за изчисления във връзка с трифазен ток. Тук едно комплексно число представлява пълната крива на синусоидалното напрежение z. Б. на фаза към земята или разлика в напрежението между две фази. Следователно той съдържа информацията за амплитудата и фазата (положението във времето) на съответното трептене. Същото може да се направи за токове, стига те също да имат синусоидална крива. Връзката между напрежението и силата на тока се установява с помощта на сложни импеданси, които също се справят с явлението на реактивните токове.
Ректификация на трифазен ток
В някои случаи постоянен ток трябва да се генерира от трифазен ток, за който се използва така наречения токоизправител. В сравнение с използването на фазов променлив ток, често значително предимство е, че пулсациите на генерираното постоянно напрежение са значително по-ниски: Директното напрежение никога не спада до нула, но (с трифазен променлив ток и използването на обичайния шест-импулсен токоизправител) само с няколко процента от Пиково напрежение.
AC и трифазни контакти в домакинствата и бизнеса
Отделните гнезда за променлив ток в домакинството са свързани само към една от фазите (външен проводник) и нулевия проводник, както и защитния проводник, докато трифазните гнезда (в Германия: CEE трифазни щепселни съединители съгласно IEC 60309) предлагат и трите фази и нулевия проводник и защитния проводник. Те са предназначени за свързване на особено мощни устройства, напр. Б. на мощни електродвигатели и зарядни за електрически автомобили. Съществуват различни версии с различни максимални токове (16 A, 32 A, 63 A, 125 A), които умишлено имат малко различни геометрични детайли, така че само щепселите и контактите (или съединителите), които са проектирани за един и същ изход, да се напаснат. Най-често срещаните са червените щепселни връзки с връзките 3L + N + PE, т.е. 3-фазни проводници (L), неутрален проводник (N) и защитен проводник (заземителен потенциал, PE).
Ако трифазен контакт z. Б. може да достави 32 A, резултатът е максимална мощност от около 3 · 230 V · 32 A = 22 kW, шест пъти повече, отколкото за еднофазен контакт с променлив ток с 16 A, който доставя максимум 3,7 kW. Фактът, че имате три фазови линии сам, носи фактор 3, а по-нататъшното удвояване води до удвояване на силата на тока от 32 А. Ако мощността се изчислява, като се използва фазово-фазово напрежение вместо напрежението на звездата, префакторът, разбира се, не е 3, а Квадратен корен от 3.
Електрическите печки, електрическите термопомпи и електрическите нагреватели обикновено са свързани към всичките три фази, но предимно кабелни, а не през контакт.
В допълнение към нулевия проводник има защитен проводник за трифазен и променлив ток, който подобно на нулевия проводник е с потенциал на земята, но има различна функция. Б. електропроводим корпус на устройства, свързани така, че дори в случай на дефекти в устройството, корпусът никога да не получи опасно напрежение на земята.
Трифазен ток в енергоснабдяването
Днес почти цялото захранване с електрическа енергия се основава на нискочестотен трифазен ток, чиито фази могат да се използват индивидуално като променлив ток. Това означава, че практически всички електроцентрали съдържат трифазни генератори и захранват електрическите мрежи с тях. Повечето линии с високо напрежение предават трифазен ток, въпреки че преносът на постоянен ток с високо напрежение (HVDC) все повече се използва за връзки от точка до точка с висока мощност. Трансформаторите могат да работят с трифазен ток или с променлив ток за отделните фази.
Песни като Б. Deutsche Bahn не използва трифазен ток, а отделна еднофазна променлива мрежа за тягов ток.
Както при еднофазния променлив ток, феноменът на реактивните токове възниква при трифазен ток. Това често прави необходимо допълнително техническо оборудване, особено за компенсация на реактивна мощност, и може да доведе до допълнителни загуби на енергия.
Ако е възможно, трите фази трябва да бъдат заредени еднакво, т.е. H. човек се опитва да избегне силно небалансирано натоварване. Това е така, защото това може да доведе до повишен стрес върху компонентите на захранването, например синхронни генератори.
Трифазен ток в Северна Америка
В Северна Америка трифазният ток също се използва много за по-високи сили, но има значителни разлики в ситуацията в Европа:
- Повечето домакинства не се захранват с трифазен ток, а само с еднофазен променлив ток, понякога с две противоположни фази (еднофазна трипроводна система). Същото често се отнася и за малкия бизнес. Тогава работата на трифазни двигатели поне не е възможна без допълнителна технология. В допълнение се получават по-големи небалансирани товари.
- Има различни модифицирани трифазни системи (напр. Трифазна делта, трифазна делта с висок крак, TEE), които не работят със заземен център на звездата, както в Европа. Тогава отделните фази могат да имат много различни напрежения срещу земята. Понякога работата се извършва и без неутрален проводник, т.е.с трижилни системи.
Разпространението на различни системи може да направи инсталациите и тяхната поддръжка доста сложни и промишлените предприятия не могат лесно да бъдат пуснати в експлоатация на различно място, ако условията там са различни. Често за персонализиране са необходими допълнителни технологии.
Трифазен ток за електрически превозни средства
При електрическите автомобили трифазният ток се среща в два различни контекста: във вътрешността на автомобила (без пряко значение за потребителя) и при зареждане на батерията.
Батерията на автомобила трябва да се зарежда с постоянен ток, който се получава чрез токоизправител в колата или в зарядната станция:
- Обикновените зарядни устройства, като тези, вградени в редица електрически автомобили, работят само в една фаза. H. те използват само една от трите фази, дори ако например се използва кабел за зареждане тип 2. Тъй като например в Германия в тези случаи може да се зарежда не повече от 20 A поради небалансирания товар, мощността на зареждане тогава е ограничена до 230 V · 20 A = 4,6 kW. В зарядна станция, която няма това ограничение, превозното средство може да се зарежда по-бързо при определени обстоятелства - но обикновено не значително по-бързо, тъй като са възможни само около 7,4 kW дори при 32 A.
- Трифазните зарядни устройства са често срещани за стационарните зарядни станции, но се вграждат и в някои превозни средства. Със същия ампераж на проводника това позволява трикратна мощност на зареждане - напр. Б. 20,7 kW с 30 A.
В автомобила често се използват един или повече трифазни електродвигатели (трифазни двигатели); това могат да бъдат както синхронни двигатели, така и асинхронни двигатели. Тъй като батериите подават постоянен ток, трифазният ток трябва да се генерира с помощта на подходящ трифазен инвертор. За разлика от електрическите мрежи тук обикновено се използват променлива честота и напрежение на трифазния ток според съответната скорост на двигателя. С рекуперация (възстановяване на спирачната енергия) се генерира отново постоянен ток с помощта на токоизправител за зареждане на батерията.
Въпроси и коментари от читатели
Тук можете да предложите въпроси и коментари за публикуване и отговор. Авторът на RP-Energie-Lexikon ще вземе решение за приемането според определени критерии. По същество въпросът е, че въпросът е от широк интерес.
Ако получите помощ тук, може да искате да върнете услугата с дарение, с което подкрепяте по-нататъшното развитие на енергийния речник.
Защита на данните: Моля, не въвеждайте тук никакви лични данни. И без това не бихме ги публикували и скоро щяхме да ги изтрием. Вижте и нашата политика за поверителност.
Ако искате лична обратна връзка или съвет от автора, моля, пишете му по имейл.
С изпращането си давате съгласието си да публикувате вашите записи тук в съответствие с нашите правила.
Разбрах всичко?
Въпрос: Кои от следните твърдения са верни?
Въпрос: Защо трифазните контакти в една къща обикновено могат да черпят значително повече енергия от AC контактите?
Точни отговори: (а) и (в)
Въпрос: Защо мощните електродвигатели често работят с трифазен ток вместо с еднофазен променлив ток?
Точни отговори: (а) и (б)
Ако харесвате този уебсайт, моля, уведомете вашите приятели и колеги - д. Б. чрез социалните медии, като кликнете тук:
Тези бутони за споделяне са настроени по начин, удобен за защита на данните!
Код за връзки на други уебсайтове
Ако искате да публикувате връзка към тази статия другаде (например на вашия уебсайт, социални медии, дискусионни форуми или в Уикипедия), можете да намерите кода тук. Такива връзки могат да бъдат Б. бъдете много полезни за обяснения на думи.
HTML връзка към тази статия:
С изображение за предварителен преглед (вижте полето точно над това):
Ако смятате за подходящо да поставите линк в Уикипедия, напр. Б. под "== Уеб връзки ==":
Експоненциален растеж
Бихте ли искали най-накрая да разберете,
- какво точно е експоненциалният растеж,
- при какви обстоятелства се случва и
- какви основни свойства има?
Нашата статия „Експоненциален растеж - обяснен по разбираем за неспециалистите начин“ е вълнуващо и поучително четене!
Важните обстоятелства се обясняват внимателно на примери - в теми като бактериален растеж, епидемии (коронавирусна криза!), Капиталови инвестиции, атомни бомби, ядрени реактори и лазерни технологии.