Třífázové elektrické obvody: základní pojmy a schémata zapojení.

Moderní průmyslový průmysl zabývající se výrobou elektrických výrobků nabízí spotřebitelům širokou škálu kabelových výrobků. Dnes existuje velké množství drátů, elektrických šňůr a kabelů. Více než 20 tisíc se vyrábí podle obecně uznávaných domácích GOST. Všechny se liší označením, účelem a technickými vlastnostmi. Každá osoba, která se rozhodne pro instalaci elektrického vedení na svém místě nebo v bytě, si musí vybrat měděný nebo hliníkový vodič. Neexistuje žádná jiná varianta kabelů, i když existuje mnoho kovových drátů s nízkým odporem.

Hlavní typy vodičů a kabelů

Dnes jsou typy vodičů a kabelů rozděleny do několika možností. Mezi typy kabelových systémů se rozlišují zejména:

• elektrický. Jejich hlavním cílem je přenést elektřinu z hlavního zařízení přímo ke spotřebiteli. Jsou potřebné k vytvoření uzavřeného okruhu elektrického proudu, který brání jeho zmizení;
• shromáždění Účel – přenos elektřiny v rámci jednoho elektrického zařízení, instalace nebo přístroje;
• telefon. Působí jako dvou- nebo čtyřžilový vodič, který se používá pro instalaci stacionárních skrytých nebo otevřených účastnických linek, vysílacích distribučních sítí v interiéru.Pokud jde o kabelový systém, lze rozlišit následující možnosti:
• moc. Používají se pro dodávku elektřiny do jakéhokoli typu budovy, v jakékoli místnosti. Nejčastěji se aktivně účastní VVG a jeho odrůdy;
• síť. Jsou speciálním vodičem, který zajišťuje přenos informací o konfiguraci sítě. Aktivně se využívá jak v lokálních sítích, tak v globálních internetových asociacích;
  
• telefon;
• anténa (druhý název je koaxiální). Působí jako spojovací prostředek určený pro efektivní přenos analogových, digitálních a jiných televizních signálů;
  
• optické (optické vlákno). Vnitřní část tvoří vláknové LED, které plní úlohu přenosu optického signálu v komunikační lince;
• akustický. Hlavním cílem je propojení všech komponent reproduktorového systému, v důsledku čehož je signál přenášen z audio zesilovačů do systému, který je zodpovědný za reprodukci zvuku.

Kromě výše uvedených možností je třeba rozlišovat samostatnou skupinu zvanou šňůry. Jedná se o hybrid drátu a kabelu, které jsou vybaveny velkým množstvím měděných nebo hliníkových vodičů. Hlavním rozlišovacím znakem je vysoká elasticita a odolnost proti ohybu, což umožňuje používat šňůry po dlouhou dobu.

Pamatujte! Je velmi důležité přijmout zodpovědný přístup k procesu instalace kabelů a vodičů. Pokud nedodržíte obecně uznávaná pravidla, můžete ztratit kontakt nebo vyvolat silné zahřátí, což následně povede k požáru nebo zkratu.

Značení silových kabelů

Označení napájecích kabelů je alfanumerické označení, které obsahuje název kabelu a zobrazuje důležité informace o jeho technických vlastnostech:

• skladba jádra, izolace;
• účel;
• celkový počet a průměr průřezu;
• přítomnost dalších funkcí.

První písmeno může být pouze „A“. Říká, že jádro je hliníkové. Označení, která začínají různými písmeny abecedy nebo zcela chybí, znamenají použití mědi. Druhý dopis hovoří o účelu návrhu a třetí – o materiálu a typu vnitřní izolace.

Tabulka dekódování nejběžnějších typů značení

Od nynějška, když víte o označení písmen ve zkratkách, máte možnost snadno si vybrat ten správný na základě účelu jeho fungování.

Hlavní rozdíly mezi kabelem a drátem

Jen málo prodávajících a kupujících ví, že mezi kabelem a drátem jsou určité rozdíly. Bohužel mnoho lidí věří, že tyto vodiče elektřiny jsou si navzájem naprosto podobné. To je však velká mylná představa.

Klíčové vlastnosti

Všechny typy napájecích kabelů

Kromě všech stávajících standardních silových kabelů, které jsou určeny pro přenos elektrického proudu, existuje několik dalších modifikovaných možností. Aktivně se používají pro jiné účely a mají další charakteristické vlastnosti.

Typy napájecích kabelů:

Je čas se podrobněji seznámit s klasifikací napájecích kabelových systémů.

VVG

Jeden z oblíbených, vysoce spolehlivých napájecích kabelů. Aktivně se používá k přenosu elektrického proudu o napětí 1000 Voltů a frekvenci 50 Hertzů. V závislosti na stávajících úpravách je obvyklé používat jedno nebo vícevodičové jádro, jehož průřez není větší než dva milimetry čtvereční. Vnitřní a vnější izolační vrstva se skládá z PVC, které zase poskytuje ochranu při vystavení kritickým teplotám a také vnikání vlhkosti. Mezi hlavní upravené možnosti patří:

• AVVG. Vyznačuje se přítomností hliníkových jednovodičových vodičů;
• VVGng. Plášť kontejnmentu není propagátorem spalovacího procesu;
• VVGp. Funguje jako plochý kabel, kde jsou všechna vodivá jádra umístěna ve stejných rovinách;
• VVGz. Hlavním rysem mezi všemi výše uvedenými možnostmi je, že uvnitř produktu obsahuje izolační vrstvu pryžových hoblin nebo nití z polyvinylchloridového materiálu.

KG

Vysvětlení KG – kabel se zvýšenou úrovní flexibility. Navrženo pro použití při vysokém napětí až 620 voltů a při frekvenci 400 Hz. Skořepina je vyrobena z pryže, která zase poskytuje vysokou úroveň flexibility a schopnost pracovat při teplotách od -55 do +49 stupňů.

Rozsahem jeho použití je často potřeba připojení výkonných zařízení a instalací k elektrické síti, včetně kotlů, sloupů a zařízení používaných při svářečských pracích. Pokud je to nutné, lze jej použít při instalaci elektrického vedení, je nejlepší zvolit cenově dostupnější možnost, protože se jedná o drahé řešení.

VBBSHv

Jedná se o měděný kabel, který je vybaven až pěti lankovými jádry. Při výrobě izolační vrstvy se používá polyvinylchlorid, který zároveň vyplňuje prostor mezi jádry. Pod vrchní ochrannou vrstvou je vytvořena speciální pancéřová vrstva sestávající z několika ocelových pásů, které jsou navinuty na sebe.

Mohou normálně fungovat při napětí 860 voltů a odolávat teplotním změnám v rozmezí od -63 do +57 stupňů. Úroveň vlhkosti – ne více než 98%.

Svítící kabel

Když je tento kabel připojen k síti, izolační povrch začne svítit. Efekt barevného vzhledu je určen takovými možnostmi, jako jsou:

• přítomnost LED diod. Izolace se skládá ze dvou vrstev – standardní, transparentní. Vzdálenost mezi nimi je 2 centimetry;
• luminiscenční povlak. Po zapojení kabelu do zásuvky se po celé ploše vydává rovnoměrně rozložená záře, která zase připomíná neonové trubice.

Při výběru tohoto typu kabelu byste měli věnovat pozornost možnosti s luminiscenčním povlakem. Pozitivními aspekty jsou nízká cenová kategorie a naprostá absence omezení délky.

Typy elektrických kabelů a vodičů

Dnes existují následující typy elektrických kabelů a vodičů:

• měď. Mají nízkou úroveň odolnosti. To znamená, že tato možnost propouští více proudu vodiči se stejným průřezem a vyznačuje se vysokou úrovní výkonu. Jedná se o drahý typ, který určuje jeho životnost;

• hliník. Vyznačuje se vysokou úrovní odporu, ne nejvyššími proudovými vlastnostmi a nízkým výkonem;
• jednojádrový. Tuhá, používaná v případech, kdy není potřeba časté změny tvaru (například při instalaci skryté elektroinstalace). Používají se extrémně zřídka, protože vícevrstvá izolace dnes hraje velmi důležitou roli;

• lankový (více drátový). Jsou měkké, dosti pružné, a proto mají vysokou odolnost proti ohýbání a změně tvaru. Používá se při pokládání kabeláže otevřeného typu. To zahrnuje připojení kabelu k elektrické síti domácích spotřebičů a elektrických zařízení. Všechny vodiče jsou izolovány samostatně a poté uzavřeny ve společném izolačním plášti.

Důležité! Spojovací materiály (hliník, měď) jsou povoleny pouze při použití svorkovnice. V opačném případě po zkroucení začne v každém případě oxidovat.

Rozhodnutí použít měděnou nebo hliníkovou variantu by mělo být založeno na situaci, cílech a očekáváních.

Třífázový obvod je speciální případ vícefázových elektrických systémů, což je soubor elektrických obvodů, ve kterých pracují EMF stejné frekvence, posunuté ve fázi vůči sobě navzájem o určitý úhel. Všimněte si, že tyto EMP, především v energetice, jsou obvykle sinusové. Avšak v moderních elektromechanických systémech, kde se pro řízení motorů akčních členů používají frekvenční měniče, je napěťový systém obecně nesinusový. Každá část vícefázové soustavy, charakterizovaná stejným proudem, se nazývá fáze, tzn. fáze je část obvodu související s odpovídajícím vinutím generátoru nebo transformátoru, vedením a zátěží.

Pojem „fáze“ má tedy v elektrotechnice dva různé významy:

Vývoj vícefázových systémů byl poháněn historií. Výzkum v této oblasti byl poháněn požadavky rozvíjející se výroby a pokroky ve vývoji vícefázových systémů usnadnily objevy ve fyzice elektrických a magnetických jevů.

Nejdůležitějším předpokladem pro rozvoj vícefázových elektrických soustav byl objev fenoménu rotujícího magnetického pole (G. Ferraris a N. Tesla, 1888). První elektromotory byly dvoufázové, ale měly špatný výkon. Jako nejracionálnější a nejslibnější se ukázal třífázový systém, jehož hlavní výhody budou diskutovány níže. Velkým přínosem pro vývoj třífázových systémů byl vynikající ruský elektroinženýr M.O. Dolivo-Dobrovolsky, který vytvořil třífázové asynchronní motory, transformátory, navrhl tří- a čtyřvodičové obvody, a proto je právem považován za zakladatele. třífázových systémů.

Zdrojem třífázového napětí je třífázový generátor, na jehož statoru (viz obr. 1) je umístěno třífázové vinutí. Fáze tohoto vinutí jsou uspořádány tak, že jejich magnetické osy jsou vzájemně prostorově posunuty o elektrické množství. rád. Na Obr. Na obr. 1 je každá fáze statoru obvykle znázorněna jako jedna otáčka. Začátky vinutí jsou obvykle označeny velkými písmeny A, B, C a konce velkými písmeny x, y, z. EMF ve stacionárních statorových vinutích je indukováno v důsledku průniku jejich závitů magnetickým polem vytvářeným proudem budícího vinutí rotujícího rotoru (na obr. 1 je rotor konvenčně znázorněn jako permanentní magnet, který je používané v praxi při relativně nízkých výkonech). Když se rotor otáčí rovnoměrnou rychlostí, periodicky se měnící sinusové EMF stejné frekvence a amplitudy se indukují ve vinutí fází statoru, ale liší se v důsledku prostorového fázového posunu rad. (viz obr. 2).

V současnosti jsou nejrozšířenější třífázové systémy. Všechny velké elektrárny a spotřebitelé pracují na třífázovém proudu, což je spojeno s řadou výhod třífázových obvodů oproti jednofázovým, z nichž nejdůležitější jsou:

— ekonomický přenos elektřiny na velké vzdálenosti;

— nejspolehlivějším a nejhospodárnějším elektrickým pohonem, který splňuje požadavky průmyslového elektrického pohonu, je asynchronní motor s rotorem nakrátko;

— možnost získání rotujícího magnetického pole pomocí stacionárních vinutí, na kterém je založen provoz synchronních a asynchronních motorů, jakož i řady dalších elektrických zařízení;

— vyvážení symetrických třífázových systémů.

Abychom zvážili nejdůležitější vlastnost rovnováhy třífázového systému, která bude prokázána později, zavedeme pojem symetrie vícefázového systému.

Systém EMF (napětí, proudy atd.) se nazývá symetrický, pokud se skládá z m stejných vektorů EMF (napětí, proudů atd.), posunutých ve fázi vůči sobě navzájem o stejný úhel. Zejména vektorový diagram pro symetrický EMF systém odpovídající třífázovému sinusovému systému na Obr. 2, je znázorněn na Obr. 3.

Z asymetrických systémů má největší praktický význam dvoufázový systém s 90stupňovým fázovým posunem (viz obr. 4).

Všechny symetrické tří- a m-fázové (m>3) systémy, stejně jako dvoufázový systém, jsou vyvážené. To znamená, že ačkoliv v jednotlivých fázích okamžitý výkon pulzuje (viz obr. 5, a), mění během jedné periody nejen velikost, ale v obecném případě i znaménko, celkový okamžitý výkon všech fází zůstává po celou dobu konstantní. perioda sinusového EMF (viz obr. 5,b).

Rovnováha je nanejvýš praktická. Pokud by celkový okamžitý výkon pulzoval, pak by na hřídel mezi turbínou a generátorem působil pulzující moment. Takové proměnlivé mechanické zatížení by mělo škodlivý vliv na elektrárnu a zkracovalo by její životnost. Stejné úvahy platí pro vícefázové elektromotory.

Pokud je porušena symetrie (dvoufázový systém Tesly se vzhledem k jeho specifičnosti nebere v úvahu), pak je narušena i rovnováha. Proto v energetice přísně dbají na to, aby zatížení generátoru zůstalo symetrické.

Schémata zapojení pro třífázové systémy

Třífázový generátor (transformátor) má tři výstupní vinutí, identická co do počtu závitů, ale vyvíjející EMF posunuté ve fázi o 1200. Bylo by možné použít systém, ve kterém by fáze vinutí generátoru nebyly galvanicky spojeny s každým ostatní. Jedná se o tzv. odpojený systém. V tomto případě musí být každá fáze generátoru připojena k přijímači dvěma vodiči, tzn. bude zde šestivodičové vedení, což je neekonomické. V tomto ohledu se takové systémy v praxi příliš nepoužívají.

Pro snížení počtu vodičů ve vedení jsou fáze generátoru vzájemně galvanicky spojeny. Existují dva typy spojení: hvězda a trojúhelník. Při zapojení do hvězdy může být systém tří- nebo čtyřvodičový.

Na Obr. Obrázek 6 ukazuje třífázový systém, když jsou fáze generátoru a zátěže zapojeny do hvězdy. Zde jsou vodiče AA‘, BB‘ a CC‘ lineární vodiče.

Lineární je vodič, který spojuje začátek fází vinutí generátoru a přijímače. Bod, ve kterém jsou konce fází spojeny do společného uzlu, se nazývá neutrál (na obr. 6 jsou N a N‘ neutrální body generátoru a zátěže).

Vodič spojující neutrální body generátoru a přijímače se nazývá neutrální (na obr. 6 znázorněno tečkovanou čarou). Třífázový systém při připojení do hvězdy bez nulového vodiče se nazývá třívodičový, s nulovým vodičem – čtyřvodičový.

Všechny veličiny související s fázemi se nazývají fázové proměnné a ty, které se vztahují k přímce, se nazývají lineární. Jak je vidět ze schématu na Obr. 6, při zapojení do hvězdy jsou lineární proudy a rovny odpovídajícím fázovým proudům. Pokud je nulový vodič, proud protéká nulovým vodičem. Pokud je systém fázových proudů symetrický, pak. V důsledku toho, pokud by byla zaručena symetrie proudů, pak by nulový vodič nebyl potřeba. Jak bude ukázáno níže, nulový vodič zajišťuje udržení symetrie napětí na zátěži, když je zátěž samotná nevyvážená.

Protože napětí na zdroji je opačné než směr jeho EMF, působí fázová napětí generátoru (viz obr. 6) z bodů A, B a C do neutrálního bodu N; — napětí fázového zatížení.

Síťová napětí působí mezi linkovými vodiči. V souladu s druhým Kirchhoffovým zákonem pro lineární napětí můžeme psát

Všimněte si, že je to vždy součet napětí podél uzavřeného obvodu.

Na Obr. Obrázek 7 ukazuje vektorový diagram pro symetrický napěťový systém. Jak ukazuje jeho analýza (paprsky fázových napětí tvoří strany rovnoramenných trojúhelníků s úhly na základně rovnými 300), v tomto případě

Obvykle se to bere ve výpočtech. Pak pro případ přímého střídání fáze , (při obráceném střídání fáze se fáze posouvá y a mění místa). S přihlédnutím k tomu lze na základě vztahů (1) . (3) určit komplexy lineárních napětí. Při napěťové symetrii se však tyto veličiny snadno určují přímo z vektorového diagramu na Obr. 7. Nasměrováním reálné osy souřadného systému podél vektoru (jeho počáteční fáze je nula) spočítáme fázové posuny lineárních napětí vzhledem k této ose a určíme jejich moduly podle (4). Takže pro lineární napětí dostáváme: ; .

Vzhledem k tomu, že značná část přijímačů zařazených do třífázových obvodů je asymetrická, je v praxi velmi důležité např. u obvodů s osvětlovacími zařízeními zajistit nezávislost na provozních režimech jednotlivých fází. Kromě čtyřvodičového obvodu mají podobné vlastnosti i třívodičové obvody, když jsou fáze přijímače zapojeny do trojúhelníku. Fáze generátoru lze ale také spojit do trojúhelníku (viz obr. 8).

Pro symetrický EMF systém máme

Tedy při absenci zátěže ve fázích generátoru v obvodu na Obr. 8 proudů bude nula. Pokud však prohodíte začátek a konec kterékoli z fází, pak v trojúhelníku poteče zkratový proud. Proto u trojúhelníku musí být přísně dodržováno pořadí připojení fází: začátek jedné fáze je spojen s koncem druhé.

Schéma zapojení fází generátoru a přijímače do trojúhelníku je na Obr. 9.

Je zřejmé, že při zapojení do trojúhelníku se síťová napětí rovnají odpovídajícím fázovým napětím. Podle prvního Kirchhoffova zákona je spojení mezi lineárním a fázovým proudem přijímače určeno vztahy

Podobně lze proudy ve vedení vyjádřit prostřednictvím fázových proudů generátoru.

Na Obr. Obrázek 10 ukazuje vektorový diagram symetrického systému lineárních a fázových proudů. Jeho analýza ukazuje, že s aktuální symetrií

Závěrem podotýkáme, že kromě uvažovaných zapojení hvězda-hvězda a trojúhelník-trojúhelník se v praxi používají i obvody hvězda-trojúhelník a trojúhelník-hvězda.

Testové otázky a úkoly

• Co je UPS
• Rozdíl mezi zdroji
• Jak vypočítat výkon
• Před zapnutím UPS
• Knihovna UPS
• Žádost o cenu UPS

Moskva, vnitřní území Městská část Solntsevo,
sh. Kievskoye, km 22, dvld. 6, str. 1, kancelářský park Comcity
Obecný e-mail oddělení: [email protected]

JSC NTC „Landata“ OGRN: 1027739021650 INN: 7731253031