Trefaset strømforsyningssystem

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 23. februar 2019; checks kræver 38 redigeringer .

Et trefaset strømforsyningssystem er et specielt tilfælde af flerfasede systemer af vekselstrøms elektriske kredsløb , hvor sinusformede EMF'er af samme frekvens skabt af en fælles kilde virker, forskudt i forhold til hinanden i tid med en vis fasevinkel . I et trefasesystem er denne vinkel 2π/3 (120°).

Beskrivelse

Hver af de operationelle EMF er i sin egen fase af den periodiske proces, derfor kaldes den ofte blot "fase". Også "faser" kaldes ledere - bærere af disse EMF'er. I trefasesystemer er forskydningsvinklen 120 grader. Faseledere er udpeget i Den Russiske Føderation med latinske bogstaver L med et digitalt indeks 1 ... 3 eller A, B og C [1] .

Almindelige betegnelser for faseledninger:

Rusland, EU (over 1000V)	Rusland, EU (under 1000V)	Tyskland	Danmark
MEN	L1	L1	R
B	L2	L2	S
C	L3	L3	T

Ud over faseledere i netværk op til 1000 volt bruges en neutral ledning (N - "neutral" eller "nul"). Det giver dig mulighed for at bruge et trefaset netværk til at drive en enkeltfaset belastning med fasespænding.

Fordele

Rentabilitet.
- Omkostningseffektiv transmission af elektricitet over lange afstande.
- Mindre materialeforbrug af 3-fasede transformere.
- Mindre materialeforbrug af strømkabler, da med samme strømforbrug reduceres strømmene i faserne (sammenlignet med enfasede kredsløb).
System balance. Denne egenskab er en af de vigtigste, da der i et ubalanceret system er en ujævn mekanisk belastning på kraftværket , hvilket reducerer dets levetid betydeligt.
Evnen til nemt at opnå et cirkulært roterende magnetfelt, der er nødvendigt for driften af en elektrisk motor og en række andre elektriske enheder. 3-fasede strømmotorer (asynkrone og synkrone) er enklere end DC-motorer, en- eller 2-fasede, og har høj effektivitet.
Muligheden for at opnå to driftsspændinger i en installation - fase og lineær, og to effektniveauer, når de er tilsluttet en "stjerne" eller "trekant".
Mulighed for drastisk at reducere flimmer og stroboskopisk effekt af armaturer på lysstofrør ved at placere tre lamper (eller grupper af lamper) drevet af forskellige faser i et armatur.

På grund af disse fordele er trefasede systemer de mest almindelige i dagens elindustri.

Tilslutningsdiagrammer for trefasede kredsløb

Stjerne

En stjerne er en sådan forbindelse, når enderne af faserne af generatorviklingerne (G) er forbundet til et fælles punkt, kaldet neutralt punkt eller neutral . Enderne af faserne af forbrugerens viklinger (M) er også forbundet til et fælles punkt.

Ledningerne, der forbinder begyndelsen af generator- og forbrugerfaserne, kaldes lineære . Ledningen, der forbinder to neutrale, kaldes neutral .

Et trefaset kredsløb med en neutral ledning kaldes et fire-leder kredsløb. Hvis der ikke er nogen neutral ledning - tre-leder.

Hvis modstandene Z a , Z b , Z c af forbrugeren er lig med hinanden, kaldes en sådan belastning symmetrisk .

Lineære og fasestørrelser

Spændingen mellem fasetråden og nulpunktet (U a , U b , U c ) kaldes fase. Spændingen mellem to fasetråde (U AB , U BC , U CA ) kaldes lineær. For at forbinde viklingerne med en stjerne med en symmetrisk belastning er forholdet mellem lineære og fasestrømme og spændinger gyldigt:

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

Det er let at vise, at linjespændingen er faseforskudt i forhold til fasen: $\pi /6$

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

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

Effekt af trefaset strøm

For at forbinde viklingerne med en stjerne med en symmetrisk belastning er effekten af et trefaset netværk $P=3U_{F}I_{F}cos\varphi =3{\frac {U_{L}}{\sqrt {3}}}I_{L}cos\varphi ={\sqrt {3}}U_{L }I_{L}cos\varphi$

Konsekvenserne af udbrænding (brud) af den neutrale ledning i trefasede netværk

Med en symmetrisk belastning i et trefaset system er det muligt at forsyne forbrugeren med lineær spænding selv i fravær af en neutral ledning . På trods af dette, når belastningen forsynes med fasespænding, når belastningen på faserne ikke er strengt symmetrisk, er tilstedeværelsen af en neutral ledning obligatorisk. Når den går i stykker eller en væsentlig forøgelse af modstanden (dårlig kontakt ) opstår den såkaldte faseubalance , som et resultat af hvilken den tilsluttede belastning, designet til fasespænding, kan være under vilkårlig spænding i området fra nul til lineær (den specifikke værdien afhænger af belastningsfordelingen over faserne i det øjeblik, hvor nullederen brydes). Dette er ofte årsagen til svigt af forbrugerelektronik i lejlighedsbygninger , hvilket kan føre til brande. Lav spænding kan også forårsage udstyrsfejl.

Problemet med harmoniske, der er multipla af en tredjedel

Moderne teknologi er i stigende grad udstyret med skiftende netværksstrømforsyninger . En koblingskilde uden effektfaktorkorrektion forbruger strøm i smalle impulser nær toppen af forsyningsspændingen sinusformet under opladningsintervallerne for indgangsensretterkondensatoren . Et stort antal af sådanne strømforsyninger i netværket skaber en øget strøm af den tredje harmoniske af forsyningsspændingen. Harmoniske strømme, der er multipla af tredjedelen, i stedet for gensidig kompensation, summeres matematisk i nullederen (selv med en symmetrisk belastningsfordeling) og kan føre til dens overbelastning, selv uden at overskride det tilladte strømforbrug i faser. Et sådant problem eksisterer især i kontorbygninger med et stort antal samtidigt fungerende kontorudstyr. Løsningen på problemet med den tredje harmoniske er brugen af en effektfaktorkorrektor (passiv eller aktiv) som en del af kredsløbet af producerede skiftende strømforsyninger. Kravene i IEC 1000-3-2 begrænser de harmoniske komponenter i belastningsstrømmen for enheder med en effekt på 50 W eller mere. I Rusland er antallet af harmoniske komponenter i belastningsstrømmen standardiseret af standarderne GOST R 54149-2010, GOST 32144-2013 (fra 1.07.2014), OST 45.188-2001.

Trekant

En trekant er en sådan forbindelse, når slutningen af den første fase er forbundet med begyndelsen af den anden fase, slutningen af den anden fase til begyndelsen af den tredje, og slutningen af den tredje fase er forbundet med begyndelsen af den tredje fase. først.

Forholdet mellem lineære og fasestrømme og spændinger

For at forbinde viklingerne i en trekant med en symmetrisk belastning er forholdet mellem lineære og fasestrømme og spændinger gyldigt:

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

Trefaset strømforsyning, når den er tilsluttet i en trekant

For at forbinde viklingerne i en trekant med en symmetrisk belastning er effekten af trefasestrømmen:

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

Fælles spændingsstandarder

Land	frekvens Hz	Spænding (fase/lineær), Volt
Rusland [2]	halvtreds	230/400 [2] (indenlandsk) 230/400, 380/660, 400/690, 3000, 6000, 10000 (kommerciel)
EU-lande	halvtreds	230/400, 400/690 (industrielle netværk) 660 450
Japan	50 (60)	100/208
USA	60	120/208, 277/480 240 (kun trekant)

Markering

Ledere, der tilhører forskellige faser, er markeret med forskellige farver. Neutrale og beskyttende ledere er også mærket med forskellige farver. Dette gøres for at sikre korrekt beskyttelse mod elektrisk stød, samt for at lette vedligeholdelse, installation og reparation af elektriske installationer og elektrisk udstyr - faseinddeling (faserækkefølge, det vil sige rækkefølgen af strømflow i faser) er grundlæggende, da rotationsretning af trefasede motorer afhænger af det , korrekt drift af kontrollerede trefasede ensrettere og nogle andre enheder. Mærkningen af ledere varierer fra land til land, men mange lande overholder de generelle principper for farvemærkning af ledere, der er angivet i IEC 60445:2010-standarden fra International Electrotechnical Commission.

Fasefarver

Hver fase i et trefasesystem har sin egen farve. Det varierer afhængigt af landet. Farverne i den internationale standard IEC 60446 ( IEC 60445 ) er brugt.

Land	L1	L2	L3	Neutral / nul	jorden / beskyttende jord
Rusland, Hviderusland, Ukraine, Kasakhstan (indtil 2009), Kina	hvid	Sort	Rød	Blå	Gul/grøn (stribet)
Den Europæiske Union og alle lande, der bruger CENELEC europæisk standard siden april 2004 ( IEC 60446 ), Hong Kong siden juli 2007, Singapore siden marts 2009, Ukraine, Kasakhstan siden 2009, Argentina, Rusland siden 2009	Brun	Det sorte	Grå	Blå	Gul/grøn (stribet) [3]
Den Europæiske Union indtil april 2004 [4]	Rød	Gul	Blå	Det sorte	Gul/grøn (stribet) (grøn i installationer før 1970)
Indien, Pakistan, Storbritannien indtil april 2006, Hong Kong indtil april 2009, Sydafrika, Malaysia, Singapore indtil februar 2011	Rød	Gul	Blå	Det sorte	Gul/grøn (stribet) (grøn i installationer før 1970)
Australien og New Zealand	Rød (eller brun) [5]	hvid eller sort) (tidligere gul)	Mørkeblå (eller grå)	Sort (eller blå)	Gul/grøn (stribet) (grøn i meget gamle installationer)
Canada (obligatorisk) [6]	Rød	Det sorte	Blå	Hvid eller grå	Grøn eller kobber
Canada (i isolerede trefasede installationer) [7]	orange	Brun	Gul	hvid	Grøn
USA (alternativ praksis) [8]	Brun	Orange (i trekantssystemet ), eller lilla (i stjernesystemet )	Gul	grå eller hvid	Grøn
USA (almindelig praksis) [9]	Det sorte	Rød	Blå	Hvid eller grå	Grøn, gul/grøn (stribet), [10] eller kobbertråd
Norge	Det sorte	Hvid grå	Brun	Blå	Gul/Grøn (stribet), ældre installationer må kun have gule eller kobberfarver

I modellering

Lavspændings, højfrekvente elektroniske rejsecontrollere, der bruges i køretøjsmodellering, bruger andre mærkningssystemer:

U	V	W
Rød	gul	Det sorte
orange	gul	blå

Nul- og jordledere er normalt fraværende på grund af belastningssymmetri og spændingssikkerhed.

Se også

Noter

↑ GOST 2.709-89 i kraft i Den Russiske Føderation foreskriver betegnelsen af kredsløb af faseledere med trefaset vekselstrøm: L1, L2, L3, og tillader samtidig betegnelserne A, B, C.
↑ 1 2 Ifølge GOST 29322-2014
↑ Gul-grøn markering er blevet vedtaget som en international standard for beskyttelse mod elektrisk stød for farveblinde mennesker . Mellem 7% og 10% af mennesker kan ikke nøjagtigt genkende farverne rød og grøn.
↑ I Europa er der stadig mange installationer med det gamle farveskema fra begyndelsen af 1970'erne. Nye installationer bruger gule/grønne jordskinner i overensstemmelse med IEC 60446 . (Levende/neutral+jord; Tyskland: sort/grå + rød; Frankrig grøn/rød + hvid; Rusland: rød/grå + sort; Schweiz: rød/grå + gul eller gul og rød; Danmark: hvid/sort + rød
↑ I Australien og New Zealand kan faserne være en hvilken som helst farve, men ikke gulgrøn, grøn, gul, sort eller blå.
↑ Canadian Electrical Code Part I, 23rd Edition, (2002) ISBN 1-55324-690-X , regel 4-036(3)
↑ Canadisk elektrisk kode23. udgave 2002 Regler 24-208(c)
↑ Siden 1975 i US National Electric Codeikke havde særlige fasebetegnelser. For stjerneforbindelsen 120/208 var faserne ifølge fast praksis markeret med sort, rød og blå, og når stjernen eller trekanten 277/480 blev tilsluttet, var faserne markeret med brun, orange og gul. I et 120/240-system var trekanten med den højeste spænding på 208 volt (normalt fase B) altid angivet med orange, den fælles fase A var sort, og fase C var rød eller blå.
↑ Se Paul Cook: Harmoniserede farver og alfanumerisk markering Arkiveret 4. marts 2016 på Wayback Machine . IEE Wiring Matters, forår 2006.
↑ I USA kan grøn/gul (stribet) ledning repræsentere isoleret jord [ ukendt udtryk ] . I dag bruges de gulgrønne (stribede) ledninger i de fleste lande til beskyttende jording og kan ikke afbrydes og bruges til andre formål.

Links

Nikola Tesla
Karriere og opfindelser	Patenter Kapacitiv elektrodeløs lampe plasma lampe Flerfasesystem Børsteløs AC induktionsmotor Tesla Experimental Station teleforce Telegeodynamik Tesla transformer historie Trådløs elektricitet resonanstransformator radiostyring Turbine Tesla Tesla oscillator Tesla ventil Trefaset strømforsyningssystem Wardenclyffe tårn Tesla Electric Light & Manufacturing
Andet	Strømmenes krig Westinghouse Electric Verdens trådløse system I populærkulturen
Relaterede artikler	Nikola Teslas museum Mindecenter for Nikola Tesla Tesla Science Center i Wardenclyffe Nikola Tesla-prisen Nikola Tesla-prisen Nikola Tesla International Airport New Yorker Nikola Teslas hemmelighed (film, 1980) Prestige (film, 2006) Current War (film, 2019) Nikola Tesla's Night of Horrors (tv-afsnit 2020) Tesla (film, 2020) SI-afledt enhed månekrateret Asteroide