Proč může zobrazovat fázi na neutrál, pokud je mezi neutrálem a zemí napětí?

Třífázové obvody aneb jaký je rozdíl mezi fází a nulou?

Autor: Atomik
Zveřejněno 04.10.2006

Koncepce FÁZE и Nula vycházet z tématu TŘÍFÁZOVÝ (dále – 3F) ŘETĚZY, tak se na ně podíváme podrobně.

Co to vůbec je? Zde je co:
Pokud připojíte několik jednofázových obvodů (skládajících se z generátoru, zátěže a dvou linkových vodičů: vpřed a vzad), jejichž proudy mají stejnou frekvenci, ale jsou vzájemně posunuty ve fázi, můžete získat stav, kdy je součet proudů ve zpětných vodičích roven nule. Poté můžeme spojit všechny vratné dráty do jednoho a vyhodit je, čímž ušetříme na drátěném materiálu (můžete dokoupit whisky!(K čertu s whisky – dáme si jesetera! Zde a dále cca. Kota.)). Tato příležitost dala podnět k rozšíření vícefázových obvodů, zejména při výrobě a přenosu elektřiny se používají téměř výhradně 3P obvody. Mimochodem, všechny hlavní články 3F obvodů (3F generátor, 3F transformátor a 3F motor) vyvinul ruský inženýr Dolivo-Dobrovolsky již v 1880. letech 3. století! Důvodem rozšíření 3F systémů je také to, že 3F generátor, 3F transformátor a XNUMXF motor jsou designově nejjednodušší, ekonomické a provozně spolehlivé ve srovnání s ostatními.

3F systém elektrických obvodů je soubor tří jednofázových obvodů, ve kterých působí EMF stejné frekvence, ale je posunuto o úhel 120° od sebe. Samostatný obvod těchto tří se nazývá FÁZE.
FÁZE je úsek, kterým protéká stejný proud.
Systém 3F EMF je symetrický, pokud jsou tyto EMF vzájemně posunuty o 120° a mají stejné amplitudy. 3F generátory v elektrárnách vytvářejí přesně symetrický EMF systém.

Zatížení 3F je symetrické, pokud jsou komplexní odpory všech tří jeho fází stejné. Pokud je na symetrické zatížení aplikován symetrický systém EMF, dojde k 3F symetrickému systému proudů.

Některé svorky fázových vinutí generátoru se běžně nazývají začátky a ve schématech jsou označeny ABC, zatímco jiné jsou konce a jsou označeny XYZ.

Pořadí, ve kterém emf fází generátoru prochází stejnými hodnotami, se nazývá rotace fáze.

Součet emf symetrického systému v každém okamžiku je 0.

Existují dva způsoby připojení fází v 3P obvodech: trojúhelník a hvězda.
Hvězdicové zapojení je zapojení, ve kterém jsou konce XYZ fázových vinutí generátoru spojeny do společné jednotky nazývané generátor NEUTRÁLNÍ nebo NULOVÝ bod (N nebo O). Zapojení do hvězdy je znázorněno na obrázku 1.
Zapojení hvězdné fáze generátoru:

Spojení fází generátoru do trojúhelníku je spojení, ve kterém byl začátek jedné FÁZE spojen s koncem další FÁZE.

Když není zátěž (tj. když jsou svorky generátoru otevřené), neteče proud ve vinutích generátoru zapojených do trojúhelníku, protože součet symetrických emf dává „0“.
Na základě toho jsou možná pouze čtyři spojení mezi generátorem a přijímačem:
1. trojúhelník – trojúhelník
2. trojúhelník – hvězda
3. hvězda – trojúhelník
4. hvězda – hvězda

To by ale platilo, kdyby nebyl neutrální (nulový) bod, který se objeví při spojení hvězdou. Ostatně prostřední body lze také spojit. Dostaneme jiný způsob:
5. hvězda – hvězda, s neutr. (Y+Yn) To je to, co potřebujeme! Toto je spojení:

Napsal jsem toho zde hodně, vysvětluji:

Komplexní (s bodem) Ua, Ub, Uc – fázová napětí.
Komplexní Uab, Ubc, Uca – lineární napětí.
Komplexní Ia, Ib, Ic – Lineární proudy (zobrazené z generátoru do přijímače).
Complex In – zobrazeno od přijímače ke generátoru ve skutečnosti je nulový vodič (stejná NULA v zásuvce) zpětný vodič.

A teď to nejzajímavější (svého času mě to ohromilo)
Podle druhého Kirchhoffova zákona:

Uab = Ua – Ub
Ubc = Ub – Uc
Uca = Uc – Ua
Z toho vyplývá, že:
Uab + Ubc + Uca = 0! (v symetrickém režimu)
Podle prvního Kirchhoffova zákona:
Ia + Ib + Ic = In
V symetrickém režimu In = 0
Proto v symetrickém režimu není neutrál potřeba!

Pokud pečlivě prozkoumáte vektorový diagram uvedený na obrázku, vyjasní se otázka, která mnohé znepokojuje: proč 220 V a ne 200 nebo 250 atd. Nebo obecně: “proč měřítko standardních napětí přijímače vypadá jako 127, 220, 380, 660.” Zde je důvod.
Podívejme se znovu na obrázek 4, co vidíme? Uvažujme vektor napětí Uab.
Uab = Ua*cos30° + Ub*cos30° = 2 Uph*cos30° = sqrt3*Uph
Ul = sqrt3*Uф
Uph, to je potenciální rozdíl mezi linkovým vodičem a nulovým vodičem.
Uл, toto je napětí mezi dvěma vodiči vedení (fáze-fáze).

Nyní vezměme například 220 voltů jako Uph, výpočtem Ul dostaneme 381,05 voltů Vezměme to jako Uph 381,05 a vypočítáme znovu, dostaneme 659,99 voltů. A tak dále. Odtud pocházejí tato mystická čísla – z úhlů fázového posunu a matematiky!
Takže při symetrické zátěži není neutrál potřeba, protože v něm stejně nebude žádný proud. Pak bude systém 3F třívodičový, což oproti jednofázovému systému (při stejném přenášeném výkonu) ušetří 50 % materiálu. V praxi dochází k 3P zátěži (3P motor), nicméně i v takovém 3P zapojení je stále možný asymetrický režim, který může být například způsoben přerušením jedné z fází, nebo asymetrickým zkratem. (mezi dvěma fázemi).
Při nevyvážené zátěži a bez neutrálu nebude potenciál neutrálního bodu zátěže nulový. Lze ji určit pomocí metody dvou uzlů nalezením neutrálního offsetu:

Z diagramu bez neutrálu (obrázek č. 1) je zřejmé, že v souladu s druhým Kirchhoffovým zákonem se fázová napětí nebudou rovnat EMF zdroje o velikost posunutí neutrálu.

HP pro asymetrický režim bez neutrálu:

Při absenci neutrálu je narušena symetrie fázových napětí. Při jakékoli změně v jedné z fází se bod n bude pohybovat podél roviny a táhnout za sebou vektory fázového napětí. Zkrátka je to svinstvo. V tomto ohledu mi jednou řekli: pokud chceš vidět ohňostroj, přestřihni nulový vodič v domě naproti :) Ve výsledku, když se změní zátěž pouze jedné z fází, změní se všechna tři fázová nenapětí. Provoz fází nebude nezávislý, to je nepřijatelné, protože spotřebiče připojené k různým fázím jsou navrženy tak, aby fungovaly při určitém Uph.

K odstranění takové závislosti jedné fáze na druhé, tzn. Nulový vodič je navržen tak, aby zajistil symetrii fázových napětí při nesymetrickém zatížení.

Navzdory nepřítomnosti rozdílu potenciálu na neutrálu jím bude protékat proud kvůli asymetrii zátěže. Stručně řečeno, „přebytečný proud“ protéká neutrálem.
Proč se neutrální nazývá země? Protože u elektrárny je nulový bod generátoru uzemněn, tzn. drát je doslova zakopaný v zemi. Toto je pro účely pojištění.
Pokud někoho zajímá otázka: „Jak to celé funguje v praxi?“, tak zde je zjednodušené schéma napájení našich bytů z elektrárny.

Z 3F generátoru jde energie do 3F transformátoru (ten, který máme v rozvodně) a z něj do našich zásuvek na zdi (ve schématu jsou spotřebiče označeny symbolem odporu a označeny jako 3F zátěž )

A nakonec pojďme k hlavním bodům tohoto tématu. Takže závěry:
) FÁZE a NULA jsou úplně jiné věci! (Teď víme, že NULA obecně nemusí být potřeba, zapojme všechny zpětné vodiče ze zásuvek po třech do jednoho bodu a je to, hlavní je, že zátěž je symetrická, ale FÁZE je určitě potřeba To znamená, že stále existují rozdíly
b) FÁZE je vlastně úsek, kterým protéká stejný proud. V zásuvce na stěně je to drát, kterým k nám přichází proud z generátoru. (na rozdíl od NULY, kterou proudí zpět do generátoru, do jeho nulového bodu) Můžeme také říci, že se jedná o jeden ze tří střídavých proudů generovaných generátorem 3F.
c) ZERO (alias neutrál) je vlastně vodič spojující nulový bod generátoru a nulový bod zátěže.
d) NULA je doslova uzemněná, ale v elektrárně.
d) Výhodou obvodu YN je, že umožňuje připojení ke 2 napětím: mezi dvěma lineárními vodiči a mezi fází a nulou. TAD (3F asynchronní motor U1 = 380/220)
(e) Při zapojení fází zátěže do trojúhelníku je každá fáze pod lineárním napětím a při zapojení do hvězdy je napětí několikanásobně nižší.
g) Pro jakékoli schéma zapojení se v případě symetrického režimu výpočet obvodu 3F redukuje na výpočet jedné z fází.
h) V praxi jsou indikována lineární napětí a proudy, protože zařízení nemají vždy přístup k neutrálnímu bodu přijímače.

To jsou všechny hlavní body o 3F obvodech. Chceš něco dodat? Napsat.

Otázky jako obvykle vkládáme sem.