ערכי מתח, זרם והספק עבור חיבורי כוכב ודלתא

גילוי החוקים הגדול של פאראדיי: כאשר חוט חוצה את קווי הכוח של שדה מגנטי, מושרה בחוט כוח אלקטרו-מוטיבי, הגורם לזרם במעגל שאליו חוט זה נכנס, ששימש בסיס ליצירה. של גנרטורים חשמליים עם רוטור מסתובב - מגנט. במקרה זה EMF מושרה בפיתולי הסטטור (ראה - יישום מעשי של חוק האינדוקציה האלקטרומגנטית של פאראדיי).

המתחים המתקבלים יכולים להיות שונים מאוד: הכל תלוי בעיצוב הגנרטור, מספר הפיתולים בסטטור וכיצד הם מחוברים. עם זאת, בהנדסת חשמל מעשית, הנפוצה ביותר היא מערכת הזרם הסינוסואידית התלת-פאזי שהוצעה על ידי המהנדס הרוסי המצטיין M.O. דוליבו-דוברובולסקי ב-1888 (57 שנים לאחר גילויו של פאראדיי).

מכל המערכות הרב-פאזיות, תלת-פאזיות מספקות את ההולכה החסכונית ביותר של אנרגיה חשמלית למרחקים ארוכים ומאפשרות ליצור גנרטורים, מנועים ושנאים אמינים וקלים לשימוש.אבל שלוש פיתולים יכולים להיות מחוברים בשתי דרכים: «משולש» (איור 1) ו «כוכב» (איור 2).

אורז. 1

אורז. 2

Phase הוא המתח Uph שנוצר על ידי פיתול אחד, Ul ליניארי הוא המתח בין שני מוליכים ליניאריים. במילים אחרות, מתח פאזה האם המתח בין כל אחד מחוטי הקו לבין החוט הנייטרלי.

כאשר מחובר מחולל סימטרי בכוכב, מתח הקו גבוה פי 1.73 ממתח הפאזה, כלומר. Uk = 1.73 • Uph. זה נובע מהעובדה ש-Ul הוא הבסיס של משולש שווה שוקיים עם זוויות חדות 30°: Ul = UAB = Uf2 cos 30° = 1.73 • Uph.

כאשר מחובר ועמוס בכוכב, זרם הקו המתאים שווה לזרם הפאזה של העומס. אם העומס התלת פאזי הוא סימטרי, הזרם בחוט הנייטרלי יהיה 0. במקרה זה, הצורך בחוט הנייטרלי נעלם לחלוטין והמעגל התלת פאזי הופך לתלת חוט. חיבור זה נקרא "כוכב-כוכב ללא מוליך נייטרלי". עם עומס פאזה סימטרי, זרמי הקו גבוהים ב-1.73 מזרמי הפאזה, Il = 1.73 • 3If.

בעת חיבור גנרטור תלת פאזי לכוכב, משתמשים בשני מתחים, אשר מבדיל חיבור זה מחיבור דלתא. אבל כאשר העומס מחובר לדלתא, כל השלבים נמצאים תחת אותו ערך מספרי של מתח קו, ללא קשר להתנגדות פאזה, שחשובה להדלקת עומסי תאורה - מנורות ליבון.

מערכת תלת פאזית עם חוט ניטרלי משמשת לאספקת מקלטים עם שני מתחים הנבדלים זה מזה בפקטור של 1.73, למשל רגליים המחוברות למתח פאזה ומנועים המחוברים למתח קו.

המתח הנומינלי נקבע על ידי בניית הגנרטורים ושיטת חיבור הפיתולים שלו.

איור 3 מציג את הקשרים הקובעים את ערך ההספק עבור מעגל זרם החילופין בחיבורי כוכב ודלתא.

אורז. 3.

במראה הנוסחאות זהות, נראה שאין רווח או הפסד כוח עבור שני סוגי המעגלים הללו. אבל אל תקפוץ למסקנות.

בחיבור מחדש מדלתא לכוכב, יש מתח נמוך פי 1.73 לכל פיתול פאזה, אם כי מתח הרשת נשאר זהה. הפחתת המתח גורמת לירידה בזרם בפיתולים באותה 1.73 פעמים. ובכל זאת - כשהם מחוברים בדלתא, זרם הקו היה גבוה פי 1.73 מזרם הפאזה, וכעת הזרמים הללו שווים. כתוצאה מכך, זרם הקו בחיבור מחדש לכוכב יורד ב-1.73 x 1.73 = פי 3.

ההספק החדש אמנם מחושב לפי אותה נוסחה, אבל מחליף ערכים שונים!

כאשר מחברים מחדש מנוע חשמלי מדלתא לכוכב ומזינים אותו מאותה רשת, ההספק שפותח על ידי מנוע זה מופחת פי 3. בעת מעבר מפיתולי כוכב לדלתא של גנרטורים או פיתולים משניים של שנאים, מתח הרשת יורד פי 1.73, למשל, מ-380 ל-220 וולט.

הספק של הגנרטור או השנאי נשאר זהה מכיוון שהמתח והזרם בכל פיתול פאזה נשמרים, למרות שהזרם בחוטי הקו גדל פי 1.73.בעת החלפת פיתולי גנרטורים או פיתולים משניים של שנאים מדלתא לכוכב, מתרחשות תופעות הפוכות: מתח הקו של הרשת גדל פי 1.73, הזרמים בפיתולי הפאזה נשארים זהים, הזרמים בחוטי הקו יורדים. פי 1.73.