Giá trị điện áp, dòng điện và công suất cho các kết nối sao và tam giác

Phát hiện vĩ đại của Faraday về các định luật: khi một sợi dây đi qua các đường sức của từ trường, một suất điện động được cảm ứng trong dây, gây ra dòng điện trong mạch mà dây này đi vào, làm cơ sở cho sự sáng tạo của máy phát điện có rôto quay - nam châm. Trong trường hợp này, EMF được tạo ra trong cuộn dây stato (xem - Ứng dụng thực tế của định luật Faraday về cảm ứng điện từ).

Các điện áp thu được có thể rất khác nhau: tất cả phụ thuộc vào thiết kế của máy phát điện, số lượng cuộn dây trong stato và cách chúng được kết nối. Tuy nhiên, trong kỹ thuật điện thực tế, phổ biến nhất là hệ thống dòng điện hình sin ba pha do kỹ sư xuất sắc người Nga M.O đề xuất. Dolivo-Dobrovolsky vào năm 1888 (57 năm sau khám phá của Faraday).

Trong tất cả các hệ thống nhiều pha, hệ thống ba pha cung cấp khả năng truyền năng lượng điện trên khoảng cách xa một cách kinh tế nhất và cho phép bạn tạo ra các máy phát điện, động cơ và máy biến áp đáng tin cậy và dễ sử dụng.Nhưng ba cuộn dây có thể được kết nối theo hai cách: «tam giác» (Hình 1) và «ngôi sao» (Hình 2).

Cơm. 1

Cơm. 2

Pha là điện áp Uph do một cuộn dây tạo ra, tuyến tính Ul là điện áp giữa hai dây dẫn tuyến tính. Nói cách khác, điện áp pha Cho dù hiệu điện thế giữa mỗi dây pha và dây trung tính.

Khi một máy phát đối xứng được kết nối theo hình sao, điện áp dây cao hơn 1,73 lần so với điện áp pha, tức là Uk = 1,73 • Uph. Điều này xuất phát từ thực tế rằng Ul là đáy của một tam giác cân với các góc nhọn 30°: Ul = UAB = Uf2 cos 30° = 1,73 • Uph.

Khi được kết nối và tải theo hình sao, dòng điện tương ứng bằng với dòng điện pha của tải. Nếu tải ba pha đối xứng, dòng điện trong dây trung tính sẽ bằng 0. Trong trường hợp này, nhu cầu về dây trung tính hoàn toàn biến mất và mạch ba pha trở thành ba dây. Kết nối này được gọi là «sao-sao không có dây trung tính». Với tải pha đối xứng, dòng pha cao hơn dòng pha 1,73, Il = 1,73 • 3If.

Khi kết nối máy phát ba pha với một ngôi sao, hai điện áp được sử dụng, giúp phân biệt thuận lợi kết nối này với kết nối tam giác. Nhưng khi tải được kết nối tam giác, tất cả các pha đều có cùng giá trị bằng số của điện áp đường dây, bất kể điện trở pha, điều này rất quan trọng đối với tải chiếu sáng—đèn sợi đốt.

Hệ thống ba pha với dây trung tính được sử dụng để cung cấp cho máy thu hai điện áp khác nhau theo hệ số 1,73, ví dụ, chân nối với điện áp pha và động cơ nối với điện áp đường dây.

Điện áp danh định được xác định bởi cấu trúc của máy phát điện và phương pháp kết nối cuộn dây của nó.

Hình 3 cho thấy các mối quan hệ xác định giá trị công suất cho mạch điện xoay chiều trong các kết nối sao và tam giác.

Cơm. 3.

Về ngoại hình, các công thức đều giống nhau, dường như không có sự tăng hoặc giảm công suất đối với hai loại mạch này. Nhưng đừng vội kết luận.

Khi nối lại từ tam giác sang sao, mỗi cuộn dây có điện áp thấp hơn 1,73 lần mặc dù điện áp lưới không đổi, việc giảm điện áp làm cho dòng điện trong cuộn dây giảm 1,73 lần. Chưa hết — khi chúng được kết nối theo kiểu tam giác, dòng điện cao hơn 1,73 lần so với dòng điện pha và bây giờ các dòng điện này bằng nhau. Kết quả là dòng điện khi nối lại thành sao giảm 1,73 x 1,73 = 3 lần.

Sức mạnh mới thực sự được tính theo cùng một công thức, nhưng thay thế các giá trị khác nhau!

Khi kết nối lại động cơ điện từ tam giác sang sao và cấp nguồn cho nó từ cùng một mạng, công suất do động cơ này tạo ra sẽ giảm đi 3 lần. Khi chuyển từ cuộn sao sang cuộn tam giác của máy phát hoặc cuộn thứ cấp của máy biến áp, điện áp mạng giảm 1,73 lần, ví dụ, từ 380 xuống 220 V.

Công suất của máy phát điện hoặc máy biến áp không đổi vì điện áp và dòng điện trong mỗi cuộn dây pha được bảo toàn, mặc dù cường độ dòng điện trong dây dẫn tăng 1,73 lần.Khi chuyển cuộn dây của máy phát điện hoặc cuộn thứ cấp của máy biến áp từ tam giác sang sao, hiện tượng ngược lại xảy ra: điện áp dây của mạng tăng 1,73 lần, dòng điện trong cuộn dây pha không đổi, dòng điện trong dây giảm. gấp 1,73 lần.