Фазні та лінійні струми

Кожна фаза приймача при з'єднанні трикутником перебуває під лінійною напругою. Цим зумовлено наявність у приймачі фазних струмів і.\-,. ібс, іса, додатний напрям яких на схемі рис. 2.3. вибрано відповідно до додатного напряму е. р. с. у фазах джерела.

Точки А', В', С' приймача, так само як і точки А, В, С джерела, є електричними вузлами; тому фазні струми відрізняються від лінійних їа, ів, іс- Для вузлових точок А, В, С можна записати рівняння в комплексній формі за першим правилом Кірхгофа:

При симетричному навантаженні струми у всіх фазах однакові. Зірка векторів лінійних струмів зсунута відносно зірки фазних струмів на 30° проти обертання векторів, якщо послідовність фаз - пряма (рис. 2.6, а).

Діюче значення лінійних струмів визначають за векторною діаграмою з рівнобедреного трикутника, утвореного векторами двох фазних і одного лінійного струмів, наприклад із трикутника ANC (рис. 2.6, б):

Рис. 2.6. Векторні діаграми струмів при з’єднанні приймачів трикутником

2.3 Переключення навантаження із зірки на трикутник

Одержимо основні співвідношення між струмами, а також між потужностями, при переключенні схеми з'єднання фаз навантаження зіркою на схему трикутника.

При з'єднанні фаз навантаження зіркою лінійний (фазний) струм дорівнює:

Знаходимо потужності при з'єднанні фаз навантаження зіркою:

P Y= UлIл cos φ = Uл cos φ = cos φ;

Q Y= sin φ;

S Y= .

При з'єднанні фаз навантаження трикутником лінійний струм більше фазного в раз:

Знаходимо потужності при з'єднанні фаз навантаження трикутником:
Δ= UлIл cos φ = Uл cos φ = 3 cos φ;

Q Δ= 3 sin φ;

S Δ= 3 .

Співвідношення між струмами дорівнює:

Знайдемо співвідношення між потужностями:

Аналогічно:

; .

Таким чином, при переключенні фаз навантаження зі схеми з'єднання зіркою на схему трикутника лінійні струми і потужності, які споживає навантаження, збільшуються в три рази.

2.4 Переваги трифазного струму

Трифазний струм має ряд переваг в порівнянні з постійним струмом і однофазним змінним струмом і тому широко використовуються в промисловості і народному господарстві. Всі промислові електростанції виробляють електричну енергії змінного трифазного струму. Переважна кількість електродвигунів споживають трифазний змінний струм.

Більшість побутових приладів розраховані на роботу із однією фазою. Водночас потужні трифазні електродвигуни конструктивно простіші за однофазні, оскільки не потребують системи зсуву фаз.

Трифазна система (трифазний струм) має наступні переваги перд однофазною:

– Одержання обертового магнітного поля за нерухомих обмоток;

– Економічна передача енергії на відстані;

– Можливість використання однієї фази як однофазного струму;

– Забезпечує високу якість при випрямленні за різноманітних напруг і потужностей.

Таким чином, застосування трифазного струму замість однофазного дозволяє скоротити число проводів і витрати кольорового металу для їх виготовлення. Крім того, трифазний струм дає можливість отримати обертове магнітне поле в двигунах, на основі якого створені прості за конструкцією асинхронні електродвигуни.

Трифазний струм широко використовується в системах промислового і побутового електропостачання. Свого розвитку трифазний струм набув завдяки тому, що дозволяє легко створювати обертове магнітне поле, необхідне для електродвигунів змінного струму. Зараз трифазний струм є основним стандартом підключення побутових споживачів та непотужних промислових споживачів.

Розділ 3. Трифазні випрямлячі

трифазний струм навантаження випрямляч

Схеми випрямлячів трифазного струму застосовують в основному для живлення споживачів середньої і великої потужності. Первинна обмотка трансформатора таких випрямлячів складається з трьох фаз, які з'єднані або зіркою, або трикутником. Вторинні обмотки трансформатора (їх може бути декілька) також є трифазними.

За допомогою спеціальних схем з'єднання вторинних обмоток і усього випрямляча можна одержати випрямлену напругу, у якої число пульсацій за період кратно трьом. При збільшенні числа пульсацій коефіцієнт пульсацій зменшується, тому габаритні розміри і маса згладжувальних електричних фільтрів також зменшується, або взагалі відпадає потреба в них.

Випрямлячі трифазного струму рівномірно навантажують мережу трифазного струму і характеризуються високим коефіцієнтом використання трансформатора.

Трифазний випрямляч з нульовим виводом.

Складовою частиною складних схем випрямлячів трифазного струму є проста трифазна схема з нульовим виводом, яка запропонована Міткевичем. У схемі первинна і вторинна обмотки трансформатора з'єднані зіркою. Еквівалентну схему такого випрямляча зображено на рис.3.1.

Рис.3.1. Трифазний випрямляч з нульовим виводом: еквівалентна схема

Трифазний мостовий випрямляч (схема Ларіонова).

Активне навантаження

У трифазному мостовому випрямлячі, еквівалентна схема якого наведена на рис.3.2, а послідовно з'єднані два трифазних випрямляючих блоки - анодний, з вентилями VS4, VS6, VS2 і катодний з вентилями VS1, VSЗ, VS5. Кожен з цих блоків повторює роботу трифазної схеми з нульовим виводом.

Некерований режим роботи . У схемі одночасно пропускають струм два вентилі: один з найбільш високим потенціалом анода відносно нульової точки вторинної обмотки трансформатора з катодної групи вентилів, а іншій - з найбільш низьким потенціалом катода з анодної групи вентилів. Так, наприклад, згідно часовим діаграмам струмів і напруг, наведеним на рис.1.34, б, на інтервалі , тривалістю , струм пропускають вентилі VS1 і VS6, на інтервалі вентилі VS1 і VS2, на інтервалі вентилі VSЗ і VS2 і т.д. Випрямлена напруга на інтервалі визначається різницею фазних ЕРС і , на інтервалі - різницею ЕРС і і т.д.

Таким чином, випрямлена напруга має шестикратні пульсації за період, тобто . Максимальне значення випрямленої напруги дорівнює амплітуді лінійної напруги, тобто , хоч тривалість роботи кожного вентиля така ж сама, як і у трифазній схемі з нульовим виводом, тобто .

Умостовому випрямлячі немає вимушеного підмагнічування осердя трансформатора, оскільки струм у вторинній обмотці такої ж самої форми протікає двічі за період у протилежних напрямках. В результаті форма струму первинної обмотки повторює форму струму вторинної обмотки , оскільки .

Для покращення форми кривої струму первинної обмотки доцільно фази з'єднувати трикутником. При цьому лінійний струм (рис.3.2, б), який дорівнює різниці фазних струмів , має безперервний характер, внаслідок чого відносний вміст вищих гармонік зменшується.

Керований режим. , характеризується двома діапазонами зміни кута керування:

) режим безперервного струму у колі навантаження,

2) режим переривчастого струму у колі навантаження.

При переході до режиму переривчастого струму, тобто при , не можна використовувати короткі імпульси керування тиристорами, оскільки при включенні кожного наступного тиристора інший тиристор, який повинен працювати з ним у парі, буде уже виключений. Тільки у цьому разі можна забезпечити переривчастий характер струму у кожному вентилі на інтервалі .