Трифазна схема | Система зірка і трикутник
Існує два типи систем, доступні в електричному колі, однофазна і трифазна система. У однофазному колі буде лише одна фаза, тобто струм пройде через один провід, а єдиний шлях повернення, званий нейтральним проводом, завершить коло. Тому в однофазному колі можна транспортувати мінімальну кількість енергії. В цьому випадку станція генерації та станція навантаження також будуть однофазними. Це стара система, яка використовувалася з давніх часів.
У 1882 році було зроблено нове винахідництво на поліфазній системі, яке дозволяє використовувати більше однієї фази для генерації, передачі та навантаження системи. Трифазне коло - це поліфазна система, де три фази передаються разом від генератора до навантаження.
Кожна фаза має різницю фаз 120o, тобто 120o електрично. Тому з загальної суми 360o три фази рівномірно розподілені по 120o кожна. Потужність в трифазній системі є неперервною, оскільки всі три фази беруть участь у генерації загальної потужності. Синусоїдальні хвилі для трифазної системи показані нижче-
Три фази можна використовувати як окремі однофазні. Тому, якщо навантаження є однофазним, то одну фазу можна взяти з трифазного кола, а нейтральний провід можна використовувати як землю для завершення кола.
Чому трифазна система переважає однофазну?
Існує багато причин для цього питання, оскільки є численні переваги над однофазним колом. Трифазна система може бути використана як три однофазних лінії, тому вона може діяти як три однофазні системи. Трифазна генерація та однофазна генерація однакові в генераторі, за винятком розташування катушок в генераторі, щоб отримати різницю фаз 120o. Провідник, необхідний для трифазного кола, становить 75% від провідника, необхідного для однофазного кола. Також моментальна потужність в однофазній системі падає до нуля, як ми бачимо на синусоїдальній кривій, але в трифазній системі загальна потужність з усіх фаз забезпечує неперервну потужність навантаженню.
До цього моменту ми можемо сказати, що існує три джерела напруги, з'єднані разом, щоб утворити трифазне коло, і насправді це всередині генератора. Генератор має три джерела напруги, які діють разом з різницею фаз 120o. Якщо ми зможемо організувати три однофазних кола з різницею фаз 120o, то це стане трифазним колом. Тому різниця фаз 120o є обов'язковою, інакше коло не буде працювати, трифазне навантаження не зможе отримати активну потужність, і це може призвести до пошкодження системи.
Розмір або кількість металу трифазних пристроїв не має значної різниці. Тепер, якщо ми розглянемо трансформатор, його розмір буде практично таким же для однофазної та трифазної систем, оскільки трансформатор створює лише зв'язок потоку. Тому трифазна система матиме вищу ефективність порівняно з однофазною, оскільки при тій самій або невеликій різниці в масі трансформатора, трифазна лінія буде виведена, тоді як в однофазній буде лише одна. І втрати будуть мінімальними в трифазному колі. Тому в цілому, висновок полягає в тому, що трифазна система матиме кращу та вищу ефективність порівняно з однофазною системою.
У трифазному колі, з'єднання можна надати двома типами:
Зірчасте з'єднання
Трикутне з'єднання
Менш поширено, існує також відкрите трикутне з'єднання, де використовуються два однофазні трансформатори для забезпечення трифазного живлення. Ці з'єднання зазвичай використовуються лише в аварійних умовах, оскільки їхня ефективність низька порівняно з замкнутими трикутними (дельта-дельта) системами (які використовуються під час стандартних операцій).
Зірчасте з'єднання
У зірчастому з'єднанні є чотири дроти, три дроти - фазні, а четвертий - нейтральний, який бере з точки зірки. Зірчасте з'єднання відрізняється для довговідстанної передачі електроенергії, оскільки воно має нейтральну точку. Тут ми повинні перейти до концепції збалансованого та незбалансованого струму в електричній системі.
Коли рівний струм пройде через всі три фази, це називається збалансованим струмом. А коли струм не буде рівним в будь-якій фазі, це незбалансований струм. У цьому випадку, під час збалансованого стану немає струму, що проходить через нейтральний провід, і тому немає потреби використовувати нейтральний термінал. Але коли буде незбалансований струм, що проходить через трифазне коло, нейтраль має важливу роль. Він проведе незбалансований струм через землю та захистить трансформатор. Незбалансований струм впливає на трансформатор і може спричинити його пошкодження, тому зірчасте з'єднання відрізняється для довговідстанної передачі.
Зірчасте з'єднання показано нижче-
У зірчастому з'єднанні, лінійна напруга є √3 разів фазної напруги. Лінійна напруга - це напруга між двома фазами в трифазному колі, а фазна напруга - це напруга між однією фазою та нейтральним проводом. Струм однаковий для обох ліній та фаз. Це показано виразом нижче
Трикутне з'єднання
У трикутному з'єднанні є лише три дроти, а нейтрального терміналу не бере. Зазвичай трикутне з'єднання відрізняється для короткої відстані через проблему незбалансованого струму в колі. Фігура показана нижче для трикутного з'єднання. На станції навантаження, землю можна використовувати як нейтральний шлях, якщо потрібно.
У трикутному з'єднанні, лінійна напруга однакова, як і фазна напруга. А лінійний струм становить √3 разів фазного струму. Це показано виразом нижче,
У трифазному колі, зірчасте та трикутне з'єднання можна організувати чотирма різними способами:
