ثلاث مراحل التيار المتردد

في الوقت الحاضر ، هو أكثر أنظمة التيار المتردد ثلاثية الطور شيوعًا حول العالم.

تسمى الدائرة الكهربائية ثلاثية الطور نظامًا يتكون من ثلاث دوائر تعمل فيها التيارات المتناوبة ، EMF من نفس التردد ، خارج الطور مع بعضها البعض بمقدار 1/3 من الفترة (φ = 2π / 3). تسمى كل دائرة فردية من هذا النظام لفترة وجيزة طورها ، ويطلق على نظام التيارات المتناوبة ثلاثية الطور في مثل هذه الدوائر ببساطة تيار ثلاثي الطور.

تقريبا جميع المولدات المثبتة في محطات الطاقة لدينا هي مولدات تيار ثلاثية الطور ... في جوهرها ، كل مولد من هذا القبيل هو عبارة عن اتصال في آلة كهربائية واحدة من ثلاثة مولدات ، مصممة بطريقة تجعل المحرك مستحثًا فيها EMF تحولت بالنسبة لبعضها البعض بمقدار ثلث الفترة كما هو موضح في الشكل. 1.

أرز. 1. رسوم بيانية لاعتماد الوقت على المجالات الكهرومغناطيسية المستحثة في لفات المحرك لمولد تيار ثلاثي الطور

من السهل فهم كيفية تنفيذ هذا المولد من الدائرة في الشكل. 2.

أرز. 2. ثلاثة أزواج من الأسلاك المستقلة المتصلة بثلاثة تجهيزات لمولد تيار ثلاثي الأطوار تغذي شبكة الإضاءة

توجد ثلاثة محركات مستقلة موجودة على الجزء الثابت لآلة كهربائية ويقابلها 1/3 دائرة (120 درجة). يدور مغو شائع لجميع المحركات في وسط الآلة الكهربائية الموضحة في الرسم التخطيطي بالشكل المغناطيس الدائم.

في كل ملف يتم إحداث EMF بالتناوب نفس التردد ، ولكن الأوقات التي تمر فيها هذه emfs عبر الصفر (أو من خلال الحد الأقصى) في كل ملف من الملفات سيتم إزاحتها بمقدار 1/3 من الفترة بالنسبة لبعضها البعض لأن المحرِّض يمر عبر كل ملف 1/3 من فترة لاحقًا من السابق.

كل ملف لمولد ثلاثي الطور هو مولد تيار مستقل ومصدر للطاقة الكهربائية. من خلال توصيل الأسلاك بأطراف كل منها كما هو موضح في الشكل. في الشكل 2 ، نحصل على ثلاث دوائر مستقلة ، يمكن لكل منها تشغيل أجهزة استقبال كهربائية معينة ، على سبيل المثال مصابيح كهربائية.

في هذه الحالة ، لنقل كل الطاقة التي يتم امتصاصها المستقبلات الكهربائية، ستة أسلاك ستكون مطلوبة. ومع ذلك ، من الممكن توصيل لفات مولد تيار ثلاثي الطور بطريقة تمكنهم من التعامل مع أربعة أو حتى ثلاثة أسلاك ، أي توفير الأسلاك بشكل كبير.

أول هذه الطرق تسمى اتصال النجم (الشكل 3).

أرز. 3. نظام الأسلاك بأربعة أسلاك عند توصيل مولد ثلاثي الأطوار بنجمة. يتم تزويد الأحمال (مجموعات المصابيح الكهربائية الأول والثاني والثالث) بجهد طور.

سنطلق على أطراف الملفات 1 ، 2 ، 3 البداية ، والمحطات 1 ′ ، 2 ′ ، 3 نهايات المراحل المعنية.

ارتباط النجوم هو أننا نقوم بتوصيل أطراف كل اللفات بنقطة واحدة للمولد والتي تسمى نقطة الصفر أو محايدة ، ونقوم بتوصيل المولد بمستقبلات الكهرباء بأربعة أسلاك: ثلاثة ما يسمى خطي تأتي الأسلاك من بداية اللفات 1 و 2 و 3 وسلك محايد أو محايد من نقطة الصفر للمولد. يسمى نظام الأسلاك هذا بأربعة أسلاك.

تسمى الفولتية بين نقطة الصفر وأصل كل مرحلة بجهود الطور ، وتسمى الفولتية بين أصل اللفات ، أي النقطتين 1 و 2 و 2 و 3 و 3 و 1 بالخط ... عادةً ما تعني الفولتية U1 أو U2 أو U3 أو بشكل عام Uf والجهد الخطي - U12 أو U23 أو U31 أو بشكل عام Ul.

بين السعات أو القيم المتوسطة المرحلة والجهد الخطي عند توصيل لفات المولد بنجمة ، توجد نسبة Ul = √3Uf ≈ 1.73Ue

لذلك ، على سبيل المثال ، إذا كان جهد طور المولد Uf = 220 فولت ، فعند توصيل لفات المولد بنجمة ، يكون جهد الخط Ul - 380 فولت.

في حالة التحميل المنتظم للمراحل الثلاثة للمولد ، أي مع تيارات متساوية تقريبًا في كل منها ، يكون التيار في السلك المحايد صفراً ... لذلك ، في هذه الحالة ، يمكنك إزالة السلك المحايد و قم بالتبديل إلى نظام ثلاثي الأسلاك أكثر اقتصادا. في هذه الحالة ، يتم توصيل جميع الأحمال بين الأزواج المقابلة من موصلات الخط.

في الحمل غير المتوازن ، لا يكون التيار في الموصل المحايد صفراً ، ولكنه بشكل عام أقل من التيار في الموصلات الخطية. لذلك ، يمكن أن يكون السلك المحايد أرق من سلك الخط.

عند تشغيل تيار متناوب ثلاثي الأطوار ، فإنهم يسعون جاهدين لجعل الحمل في المراحل المختلفة متساويًا قدر الإمكان.هذا هو السبب ، على سبيل المثال ، عند ترتيب شبكة الإضاءة لمنزل كبير بنظام رباعي الأسلاك ، يتم إدخال سلك محايد وواحد من الأسلاك الخطية في كل شقة بطريقة تجعل كل مرحلة في المتوسط ​​لها نفس الشيء تقريبًا حمولة.

هناك طريقة أخرى لتوصيل ملفات المولد ، والتي تسمح أيضًا بأسلاك بثلاثة أسلاك ، وهي وصلة دلتا الموضحة في الشكل. 4.

أرز. 4. مخطط توصيل لفات مولد ثلاثي الطور بمثلث

هنا ، يتم توصيل نهاية كل ملف ببداية الملف التالي ، لذلك يشكلون مثلثًا مغلقًا ، ويتم توصيل أسلاك الخط برؤوس هذا المثلث - النقاط 1 و 2 و 3. عند الاتصال بمثلث ، جهد خط المولد يساوي جهد الطور: Ul = Ue.

لذلك ، يؤدي تبديل لفات المولد من نجمة إلى دلتا إلى انخفاض في جهد الشبكة بمقدار 3 1.73 مرة ... يُسمح أيضًا باتصال دلتا فقط مع نفس حمل الطور أو نفس حمل الطور تقريبًا. خلاف ذلك ، سيكون التيار في الحلقة المغلقة للملفات قويًا جدًا ، مما يشكل خطورة على المولد.

عند استخدام تيار ثلاثي الطور ، يمكن أيضًا توصيل أجهزة استقبال (أحمال) منفصلة تغذيها أزواج منفصلة من الأسلاك إما بنجمة ، أي بحيث يتم توصيل أحد طرفيها بنقطة مشتركة ، والنهايات الثلاثة الأخرى الحرة متصلة بأسلاك خط الشبكة أو بمثلث ، أي بحيث يتم توصيل جميع الأحمال في سلسلة وتشكل دائرة مشتركة ، إلى النقاط 1 ، 2 ، 3 التي تتصل بها الأسلاك الخطية للشبكة.

في التين. يوضح الشكل 5 الاتصال النجمي للأحمال بنظام الأسلاك بثلاثة أسلاك وفي الشكل.6 - مع نظام الأسلاك بأربعة أسلاك (في هذه الحالة ، يتم توصيل النقطة المشتركة لجميع الأحمال بالسلك المحايد).

في التين. يوضح الشكل 7 مخطط توصيل تحميل دلتا لنظام الأسلاك بثلاثة أسلاك.

أرز. 5. اتصال نجمي للأحمال بنظام الأسلاك بثلاثة أسلاك

أرز. 6. اتصال نجمي للأحمال بنظام الأسلاك بأربعة أسلاك

أرز. 7. توصيل دلتا للأحمال بنظام الأسلاك بثلاثة أسلاك

من الناحية العملية ، من المهم مراعاة ما يلي. عندما يتم توصيل دلتا الأحمال ، يكون كل حمل تحت جهد الخط ، وعندما يتم توصيل النجمة ، يكون تحت الجهد أقل بثلاث مرات. بالنسبة لنظام رباعي الأسلاك ، هذا واضح من الشكل. 6. ولكن الأمر نفسه ينطبق على نظام ثلاثي الأسلاك (الشكل 5).

بين كل زوج من الفولتية الخطية هنا ، يتم توصيل حملين على التوالي ، حيث يتم إزاحة التيارات بالطور بمقدار 2π / 3. ويكون الجهد في كل حمل مساويًا لجهد الشبكة المقابل مقسومًا على √3.

وبالتالي ، عند تبديل الأحمال من نجمة إلى دلتا ، تزداد الفولتية عند كل حمل ، وبالتالي التيار الموجود فيه ، بمقدار 3 ≈ 1.73 مرة. على سبيل المثال ، إذا كان جهد الخط لشبكة من ثلاثة أسلاك هو 380 فولت ، فعند توصيله بنجمة (الشكل 5) ، سيكون الجهد لكل من الأحمال مساويًا لـ 220 فولت ، وعند الاتصال بـ مثلث (الشكل 7) سيساوي 380 فولت.

تم استخدام معلومات من كتاب فيزياء حرره جي إس لاندسبيرج في إعداد المقال.