Etaparea echipamentelor electrice. Care este secvența fazelor într-o rețea trifazată Curentul în firul neutru în circuitele trifazate

Un sistem trifazat EMF (tensiune) este înțeles ca un set de trei feme simetrice, ale căror amplitudini sunt egale ca valoare și deplasate (amplitudinea fiecărei feme în raport cu amplitudinea anterioară a celeilalte feme) cu același unghi de fază. . În fig. 1d prezintă o diagramă a celui mai simplu generator de curent trifazat sincron. Înfăşurări, în. care electromagnetice alternante induse sunt plasate în fante statorice, decalate circumferențial cu 120°. Terminalelor înfășurărilor li se atribuie denumirile „începuturi” ale „capetelor” ABS X, Y, respectiv Z. Un curent continuu trece prin înfășurarea rotorului, creând un câmp magnetic. Când înfășurările statorului intersectează câmpul magnetic al rotorului rotativ, se induce în ele un sistem simetric de trei CEM sinusoidale de aceeași frecvență și amplitudine, decalate în fază cu 120° (Fig. 1.6). Pentru o rotație a rotorului, care corespunde perioadei de timp T, are loc un ciclu complet de modificări EMF în fiecare dintre înfășurări. Când axa rotorului /- / intersectează spirele înfășurării statorului, în ele este indusă EMF maximă. Dar, deoarece pentru cele trei înfășurări ale statorului acest lucru are loc în momente diferite, maximele EMF induse nu sunt în fază, adică amplitudinile lor Ed, Eg, E sunt deplasate una față de alta cu 1/3 din perioadă sau 120°.
Fază. Unghiul care caracterizează o anumită etapă a unui parametru care se schimbă periodic (în acest caz, EMF) se numește unghi de fază sau fază simplă. Când luăm în considerare împreună două (sau mai multe) EMF care variază sinusoidal de aceeași frecvență, dacă valorile lor zero (sau amplitudinea) nu apar simultan, se spune că sunt defazate. Deplasarea este întotdeauna determinată între faze identice, de exemplu între începuturile sinusoidelor, așa cum se arată în Fig. 1,6 sau între amplitudini. Când două sinusoide sunt deplasate în fază, una dintre ele va rămâne în timp în urmă celuilalt. Pentru a determina care dintre sinusoide este în întârziere, se găsesc originile lor, adică valori zero ale EMF în timpul tranziției de la valorile negative 6 la cele pozitive.

Orez. 1. Obtinerea unui sistem CEM simetric trifazat: 1 - stator; 2 - înfășurare statorică; 3 - rotor; 4 - înfășurarea rotorului

În fig. 1.6 începuturile sunt desemnate prin literele a, b, c. Din figură se poate observa că începutul unei sinusoide (de exemplu, sinusoida care trece prin punctul b) este situat la dreapta începutului alteia (sinusoidul care trece prin punctul a). Aceasta indică faptul că sinusoida cu începutul în punctul b întârzie în timp față de sinusoida cu începutul în punctul a. Sinusoida care trece prin punctul c este și mai în urmă, deoarece începutul său este deplasat cu (2/3) T sau 240°. de la început coordonatele (momentul în care / = 0). Putem spune în mod egal că o sinusoidă cu început în punctul a este înaintea unei sinusoide cu început în punctul b cu (1/3) Tvi cu început în punctul c cu (2/3) T.
În practică, faza unui sistem trifazat este, de asemenea, înțeleasă ca o secțiune separată a unui circuit trifazat prin care trece același curent, decalat față de celelalte două în fază. Pe baza acestui fapt, înfășurarea unui generator, transformator, motor sau fir al unei linii trifazate este numită fază pentru a sublinia că aparțin unei anumite secțiuni a circuitului trifazat.
Fazele sunt desemnate cu majuscule A, B, C. Dar nu este întotdeauna convenabil să atârni inscripțiile cu litere pe echipamentele stațiilor și substațiilor. Prin urmare, la vopsirea echipamentelor (de exemplu, bare colectoare și bare colectoare de conectare în tablouri închise), care sunt utilizate pentru protecția împotriva coroziunii, sunt utilizați coloranți de diferite culori. Vopseaua se aplică pe toată lungimea anvelopelor.
Anvelopele de faza A sunt vopsite în galben, anvelopele de faza B sunt verzi, iar anvelopele de faza C sunt vopsite în roșu. Prin urmare, fazele sunt adesea numite Zh, 3, K. Pentru a recunoaște fazele echipamentului, pe carcase, fitinguri izolatoare, structuri și suporturi sunt aplicate semne colorate corespunzătoare sub formă de cercuri sau dungi.
Astfel, în funcție de problema luată în considerare, o fază este fie un unghi care caracterizează starea unei mărimi care variază sinusoidal în fiecare moment de timp, fie o secțiune a unui circuit trifazat, adică un circuit monofazat care face parte din un circuit trifazat.
Ordinea fazelor. Ordinea în care EMF din înfășurările de fază ale generatorului trece prin aceleași valori (de exemplu, prin valori pozitive ale amplitudinii) se numește ordinea fazelor. Sistemele EMF trifazate pot diferi unele de altele în ordinea fazelor. Dacă rotorul generatorului se rotește în direcția prezentată în Fig. 1,c, atunci fazele vor urma în ordinea A, B, C - aceasta este așa-numita ordine directă a fazelor. Dacă sensul de rotație al rotorului este inversat, se va schimba și ordinea fazelor. Fazele vor trece prin valorile maxime în ordinea A, C, B - aceasta este ordinea inversă a fazelor.
Uneori, în loc de termenul „secvență de faze” se spune „secvență de faze”. Pentru a evita confuzia, suntem de acord să folosim termenul „Alternație de fază” numai atunci când este legat de conceptul de fază ca secțiune a unui circuit trifazat.

Rotația fazelor.

Deci, prin alternarea fazelor înțelegem ordinea în care fazele unui circuit trifazat (firele de linie individuale, înfășurările și bornele unei mașini electrice etc.) sunt situate în spațiu, dacă începeți să le ocoliți de fiecare dată de la același punct (punct) și se efectuează în aceeași direcție, de exemplu, de sus în jos, în sensul acelor de ceasornic etc. Pe baza acestei definiții, se vorbește despre alternarea denumirilor bornelor mașinilor electrice și a transformatoarelor, a culorilor firelor și barelor colectoare. . În unele cazuri, ordinea alternanței fazelor este strict reglementată. Astfel, ordinea denumirilor alternative ale bornelor mașinilor sincrone este considerată a corespunde cu ordinea fazelor pentru sensul de rotație stabilit al rotorului. Regulile de construcție a instalațiilor electrice (PUE) prevăd pentru tablourile închise următoarea ordine de alternanță a barelor vopsite atunci când acestea sunt amplasate într-un plan vertical: magistrala de sus este galbenă, mijlocul este verde, partea de jos este roșie. Când anvelopele sunt amplasate într-un plan orizontal, cea mai îndepărtată anvelopă este vopsită în galben, iar cea mai apropiată de coridorul de serviciu este vopsită în roșu. Ramificațiile din barele se realizează astfel încât faza G să fie situată în stânga, faza K să fie în dreapta, dacă te uiți la barele de pe coridorul de serviciu (cu trei coridoare în tablou, din cel central).
La substațiile deschise, culorile alternante ale barelor colectoare și ale barelor de bypass sunt orientate în funcție de transformatoarele de putere. Faza anvelopei cea mai apropiată de ele este vopsită în galben, faza de mijloc este verde, iar faza îndepărtată este roșie. Ramificațiile din barele colectoare sunt realizate în așa fel încât magistrala fazei G să fie situată în stânga, iar faza K să fie în dreapta, dacă te uiți la transformatorul din partea laterală a barelor.
Abaterile de la cerințele de mai sus pentru ordinea de vopsire alternativă a barelor colectoare RU PUE sunt permise ca excepție în acele cazuri individuale când respectarea acestor cerințe este asociată cu complexitatea instalării sau cu necesitatea instalării de suporturi speciale pentru transpunerea firelor de linii aeriene. .
Coincidență de fază. La fazarea circuitelor trifazate, pot exista diverse opțiuni pentru alternarea denumirilor (culorilor) intrărilor de pe dispozitivul de comutare și furnizarea de tensiuni de diferite faze la aceste intrări. Pentru simplitatea raționamentului suplimentar, să presupunem că tensiunile de fazare a două sisteme de magistrală de instalații electrice au aceeași ordine a fazelor A, B, C și Ax, Bi, C|. În această condiție, fazele acelorași tensiuni pot coincide, iar ordinea desemnărilor de intrări alternative la comutator poate să nu coincidă (Fig. 2, a) sau, dimpotrivă, cu aceeași ordine a desemnărilor de intrări alternative, tensiunile fazate pot coincide. să fie deplasat în fază (Fig. 2, b). Rotația vectorilor de stres cu același nume unul față de celălalt poate fi nu numai la un unghi de 120°, așa cum se arată în Fig. 2.6, dar la orice unghi divizibil cu 30e, ceea ce este tipic pentru transformatoare cu diferite grupuri de conexiune înfășurare. În ambele cazuri, pornirea comutatorului duce inevitabil la un scurtcircuit.
În același timp, este posibil ca ambele să coincidă (Fig. 2, c) - Un scurtcircuit între părțile conectate ale instalației este exclus aici.
Prin coincidență de fază în timpul fazării înțelegem tocmai acest caz, când la intrările comutatorului situate opuse și aparținând aceleiași faze, tensiunile similare ale celor două părți ale instalației coincid în fază și denumirile (culorile) comutatorului. intrările sunt coordonate cu fazele de tensiune corespunzătoare și au aceeași ordine de alternanță.
Imagine vectorială a EMF care variază sinusoid (tensiuni, curenți). Mărimile sinusoidale care se schimbă periodic sunt reprezentate ca sinusoide (Fig. 1.6) și vectori rotativi - segmente direcționate ale unei linii drepte (Fig. 1c).

Orez. 2. Opțiuni de nepotrivire (f. b) și coincidență (c) a fazelor a două părți ale instalației electrice
Pentru vectorii EMF de fază Ej4, de ex. Eq> prezentat în această figură, direcțiile sunt luate în mod convențional de la începuturile înfășurărilor până la capetele lor. Relația dintre curba sinusoidală și vectorii rotativi este prezentată în Fig. 3. O sinusoidă se obține prin proiectarea unui vector rotativ (egal pe o scară dată cu amplitudinea FEM în schimbare) pe axa verticală /-/, deplasat de-a lungul axei absciselor cu o viteză proporțională cu frecvența de rotație a vectorului. . Defazarea dintre doi vectori, ale căror începuturi sunt combinate într-un punct, este determinată de unghiul V (Fig. 4). Întârzierea vectorului Eg față de vectorul Ed este indicată de direcția săgeții unghiului (împotrivă direcției de rotație a vectorilor).
Ar trebui spus că conceptul de vector rotativ al EMF (tensiune, curent etc.) în inginerie electrică este oarecum diferit de conceptul de vector, să zicem, forță sau viteză în mecanică.


Orez. 3. Obținerea unui grafic sinusoidal la rotirea unui vector


Orez. 4. Imagine a două CEM cu sinusoide și vectori la diferite unghiuri de forfecare

Dacă în mecanică vectorii nu pot fi determinați complet numai de valorile lor fără a indica direcția acțiunii lor în spațiu, atunci în inginerie electrică vectorii rotativi nu determină direcția reală a mărimilor pe care le reprezintă în spațiu. Cu toate acestea, aranjarea combinată a vectorilor care se rotesc la aceeași frecvență (de exemplu, EMF a trei faze) pe diagramă oferă o idee despre procesul care are loc într-un circuit electric în timp și permite o evaluare cantitativă a fenomene prin efectuarea de operaţii elementare asupra vectorilor.

Scheme de bază de conectare pentru circuite trifazate.

Înfășurările mașinilor electrice (generatoare, compensatoare sincrone, motoare) și transformatoarelor sunt conectate într-o stea sau triunghi.
Când conectați trei înfășurări ale generatorului într-o stea, capetele lor sunt combinate într-un singur punct (Fig. 5, c), care se numește zero (sau neutru). Forțele electromotoare dintre începuturile și punctul zero al înfășurărilor se numesc EMF de fază și se notează Ed, Eg, Ee sau pur și simplu £ph. Forțele electromotoare dintre bornele fazei se numesc tn liniar. Ele sunt obținute ca diferență între vectorii EMF de fază corespunzătoare a generatorului, de exemplu Ed - Eg = Edd (Fig. 5,c).


Orez. 5. Conectarea înfășurărilor generatorului într-o stea (o), diagrama vectorială a EMF (b), scăderea vectorilor EMF de fază (c)


Orez. 6. Conectarea înfășurărilor generatorului cu un triunghi (e) și diagramă vectorială a EMF (b)
Ordinea indicilor în desemnarea EMF liniară nu este arbitrară - indicii sunt plasați în ordine
scăderea vectorilor: Ev-Ec = Evc\ Ec-El = ESA- Ținând cont de direcția de rotație dată a vectorilor, această aranjare a indicilor corespunde scăderii vectorului EMF al fazei de întârziere din vectorul EMF al conducător unul. Ca rezultat, vectorii EMF liniari sunt întotdeauna înaintea vectorilor de fază descrescătoare cu 30°. Valorile EMF liniare sunt \D sau de 1,73 ori mai mari decât cele de fază, ceea ce este ușor de verificat prin măsurarea vectorilor de pe diagramă.
Conexiunea înfășurărilor generatorului cu un triunghi este prezentată în Fig. 6, o. Punctele A, B, C sunt comune pentru fiecare pereche de înfășurări de fază. Dacă nu există nicio sarcină conectată la bornele generatorului, atunci în înfășurările care formează un circuit închis nu există curent cauzat de EMF sinusoidal de frecvență industrială, deplasat unul față de celălalt cu (1/3) T, deoarece în fiecare moment de timp suma geometrică a EMF care acționează în triunghiul circuitului este egală cu zero. Puteți verifica acest lucru examinând diagrama vectorială din Fig. 6, b și sinusoida valorilor EMF instantanee ale unui generator trifazat (Fig. 1, b).


Orez. 7. Modificați cu 180° în faza EMF indusă la schimbarea denumirilor terminalelor:
a - fazele CEM Ed și Ea coincid; b - EMF Ed și Eg sunt în antifază

Din fig. 6, a se poate observa că atunci când sunt conectate printr-un triunghi, firele liniare se extind direct de la începutul și sfârșitul înfășurării fiecărei faze, prin urmare EMF de fază sunt egale cu cele liniare și coincid cu acestea în fază. Rețineți că la stații înfășurările generatoarelor sunt de obicei conectate într-o stea. Conexiunea delta este extrem de rară și doar la turbogeneratoarele de un singur tip (TVS-30).
Înfășurările transformatoarelor, precum și generatoarele, sunt conectate într-o stea și triunghi (un model în zig-zag este rar). Circuitul stea este adesea realizat cu punctul zero expus. Schemele de conexiuni într-o stea, într-o stea cu un punct zero derivat și într-un triunghi în text sunt de obicei notate cu literele U, Un și D, respectiv. Înfășurările de înaltă tensiune (HV) ale transformatoarelor sunt conectate în U sau D, indiferent de schema de conectare a surselor de alimentare. Înfășurările secundare de medie (MT) și joasă tensiune (BT) sunt de asemenea conectate în U sau D.
Spre deosebire de generatoare, transformatoarele de mare putere au o conexiune delta a cel puțin uneia dintre înfășurările sale este normal)