מתח קו ופאזה - הבדל ויחס

במאמר קצר זה, מבלי להיכנס להיסטוריה של רשתות זרם חילופין, נבין את הקשר בין הפאזה למתח הקו. נענה על השאלות מהו מתח פאזה ומהו מתח קו, כיצד הם קשורים זה לזה ולמה הקשרים הללו זהים לחלוטין.

זה לא סוד שכיום חשמל מתחנות כוח ייצור מועבר לצרכנים באמצעות קווי מתח גבוה בתדר של 50 הרץ. בתחנות משנה, המתח הסינוסואידי הגבוה מופחת ומופץ לצרכנים ב-220 או 380 וולט. איפשהו הרשת היא חד פאזית, איפשהו תלת פאזית, אבל בואו נבין את זה.

RMS ומתח שיא

קודם כל, נציין שכשאומרים 220 או 380 וולט, הם מתכוונים לערכים האפקטיביים של המתחים, מנקודת מבט מתמטית - מתחי rms... מה זה אומר?

המשמעות היא שלמעשה המשרעת Um (מקסימום) של המתח הסינוסואידאלי, Phase Umph או Uml ליניארי, תמיד גדולה מהערך האפקטיבי הזה.עבור מתח סינוסואידי, המשרעת שלו גדולה מהערך האפקטיבי עם השורש פי 2, כלומר פי 1.414.

אז עבור מתח פאזה של 220 וולט, המשרעת היא 310 וולט, ועבור מתח קו של 380 וולט, המשרעת תהיה 537 וולט. ואם ניקח בחשבון שהמתח ברשת לעולם אינו יציב, אז ערכים אלה יכולים להיות נמוכים או גבוהים יותר. נסיבות אלה תמיד חייבות להילקח בחשבון, למשל, בעת בחירת קבלים למנוע אסינכרוני תלת פאזי.

מתח קו פאזה

פיתולי הגנרטור מחוברים ומחוברים עם קצוות X, Y ו-Z בנקודה אחת (במרכז הכוכב) הנקראת נקודת הנייטרלית או האפס של המחולל. זהו מעגל תלת פאזי עם ארבעה חוטים. מוליכים הקו L1, L2 ו-L3 מחוברים למסופי הסלילים A, B ו-C, והמוליך הנייטרלי N מחובר לנקודה הנייטרלית.

המתחים בין מסוף A לנקודת אפס, B ונקודת אפס, C ונקודת אפס, נקראים מתחי פאזה, הם מסומנים על ידי Ua, Ub ו-Uc, אבל מכיוון שהרשת היא סימטרית, אתה יכול פשוט לכתוב Uph - Phase voltage.

ברשתות זרם חילופין תלת פאזי ברוב המדינות, מתח הפאזה הסטנדרטי הוא כ-220 וולט - המתח בין מוליך הפאזה לנקודת הנייטרלית, שבדרך כלל מוארקת, והפוטנציאל שלה מוערך באפס, ולכן הוא נקראת גם נקודה נייטרלית.

מתח קו של רשת תלת פאזית

המתחים בין מסוף A למסוף B, בין מסוף B למסוף C, בין מסוף C למסוף A נקראים מתחי קו, כלומר, הם המתחים בין מולכי הקו של רשת תלת פאזית. הם מסומנים בתור Uab, Ubc, Uca או שאתה יכול פשוט לכתוב Ul.

מתח החשמל הסטנדרטי ברוב המדינות הוא כ-380 וולט.במקרה זה קל לראות ש-380 גדול פי 1.727 מ-220, ובהתעלם מההפסדים, ברור שזה השורש הריבועי של 3, כלומר 1.732. כמובן שמתח הרשת כל הזמן בכיוון זה או אחר משתנה בהתאם לעומס הרשת הנוכחי, אך היחס בין מתחי הקו והפאזה זהה לחלוטין.

מאיפה השורש של 3?

שיטת התמונה הווקטורית משמשת לעתים קרובות בהנדסת חשמל. מתחים וזרמים משתנים בצורה סינוסואידית. 

גרף התלות של גודל ההקרנה בזמן הוא סינוסואיד. ואם משרעת המתח היא אורך הווקטור U, אז ההקרנה המשתנה עם הזמן היא הערך הנוכחי של המתח, והסינוסואיד משקף את הדינמיקה של המתח.

אז אם נצייר עכשיו דיאגרמת וקטור של מתחים תלת פאזיים, מסתבר שיש זוויות שוות של 120 מעלות בין הווקטורים של שלושת השלבים, ואז אם אורכי הווקטור הם הערכים האפקטיביים \u200b בין מתחי הפאזה Uph, אז כדי למצוא את מתחי הקו Ul, יש צורך לחשב את ההבדל של כל זוג וקטורים עם שני מתחי פאזה. לדוגמה, Ua - Ub.

לאחר השלמת הבנייה בשיטת המקבילית, נראה שהווקטור Ul = Ua + (-Ub) וכתוצאה מכך Ul = 1.732Uf. מכאן מסתבר שאם מתחי הפאזה הסטנדרטיים הם 220 וולט, הליניאריים המתאימים יהיו שווים ל-380 וולט.