RP-Energie-Lexikon - curent trifazat, curent alternativ trifazat, linii de înaltă tensiune, tensiune stea,
Definiție: curent electric alternativ care oscilează în diferite linii (faze) cu o întârziere
Engleză: curent rotativ, curent polifazic
Creație originală: 26.04.2010; ultima modificare: 25.08.2020
Termenul de curent trifazat înseamnă în majoritatea cazurilor curent alternativ trifazat. Aici, trei (sau patru) în loc de două linii transmit trei curenți alternativi, care oscilează cu un decalaj de timp (defazare). În sistemul european compozit, frecvența acestei oscilații (adică numărul de oscilații pe secundă) este de 50 Hz, în SUA este de 60 Hz.
În cazul curentului trifazic de uz casnic din Europa, sunt furnizate trei faze, adică trei linii cu o tensiune de 230 V (anterior 220 V) (valoare efectivă) comparativ cu potențialul de împământare, dat de un conductor neutru (N). Aceste tensiuni sunt cunoscute sub numele de tensiune stea sau tensiune de fază. Fazele sunt desemnate cu L1, L2 și L3, adesea și după sistemul mai vechi cu R, S și T. Conexiunile corespunzătoare la echipamente sunt desemnate cu U, V și W. Diferența de fază a tensiunii electrice între două faze este de 360 °/3 = 120 ° în fiecare caz.
Valoarea efectivă a tensiunii dintre două dintre liniile de fază (tensiunea liniei (externe) sau tensiunea triunghiulară) este de aproximativ 400 V (anterior 380 V) pentru curent alternativ trifazat; aceasta este tensiunea stelară înmulțită cu rădăcina pătrată de 3. (Raportul dintre tensiunea triunghiulară și tensiunea stea este denumit factorul de concatenare și este rădăcina pătrată a 3 pentru curentul alternativ trifazat, adică aproximativ 1,73.) Dacă tensiunea unei linii trifazate (de ex. o linie de înaltă tensiune), valoarea RMS a tensiunii fază-fază este de obicei menită, nu tensiunea stea.
Pentru consumatorii trifazati (de exemplu, motoare trifazate) si alte echipamente, terminalele care sunt conectate la fazele L1, L2 si L3 sunt etichetate U, V si W.
Conexiune stea și conexiune delta
Dacă trei consumatori sunt conectați fiecare la o fază și la pământ, se vorbește despre o conexiune stea (a se vedea figura 3 din stânga). Fiecare consumator are apoi o tensiune efectivă de Ueff = 230 V (în rețeaua de joasă tensiune, vezi Figura 2). Dacă presupunem că fiecare consumator atrage o putere activă pură (adică nu provoacă curenți reactivi) la o putere curentă I.ef, la fel este puterea per consumator = Uef I.eff, iar producția totală este de trei ori mai mare. În această situație simetrică, conductorul neutru nu este încărcat cu curent, deoarece acolo curenții celor trei consumatori se anulează reciproc. Deci, doar trei linii sunt încărcate cu curent, iar conductorul neutru ar putea fi, de asemenea, omis. Dacă toți cei trei consumatori ar fi alimentați separat cu tensiune alternativă, ar fi necesare șase cabluri pentru aceeași ieșire totală, adică de două ori mai mult material. Cablurile conductoare sunt utilizate semnificativ mai bine cu curentul trifazat decât cu curentul alternativ monofazat.
O conexiune delta (Figura 3 dreapta) înseamnă că trei consumatori sunt conectați fiecare cu două faze (și nu cu conductorul de împământare). Fiecare consumator „vede” apoi tensiunea RMS mai mare de 400 V, astfel încât puterea totală este mai mare cu factorul rădăcinii pătrate de 3 (aprox. 1.732) cu aceeași intensitate de curent la consumatori. Cu toate acestea, sarcina curentă pe liniile de alimentare este, de asemenea, mai mare cu același factor. (Rețineți că, în acest caz, fiecare linie de fază este încărcată cu curenți de la doi consumatori, chiar dacă există cel puțin o defazare între cele două unități.) Prin urmare, transmiterea aceleiași puteri cu o conexiune delta sau stea necesită aceeași intensitate de curent în liniile de alimentare.
Pentru mai multe detalii, consultați articolele despre conexiunea stea și conexiunea delta.
Sisteme cu trei și patru fire
Dacă un consumator trifazat încarcă cele trei faze simetric, nu există curent în conductorul neutru. Apoi este adesea posibil, chiar și cu o conexiune în stea, să nu conectați deloc conductorul neutru, adică să puneți doar trei în loc de patru linii. (Conexiunea delta nu are nevoie oricum de conductorul neutru.)
În cazul transmiterii energiei, este obișnuit să se utilizeze astfel de sisteme cu trei fire la nivel de înaltă și medie tensiune (→ niveluri de tensiune). Se încearcă realizarea unei operații care este cât se poate de simetrică, i. H. cu sarcină neechilibrată redusă. Cu toate acestea, la nivelul de tensiune scăzută, unde sarcinile dezechilibrate semnificative sunt dificil de evitat, cel puțin în Europa, sunt utilizate în general sisteme cu patru fire. Acestea au și avantajul de a oferi două tensiuni diferite: tensiunea stea și tensiunea delta. Majoritatea consumatorilor din gospodării folosesc tensiunea stea.
O posibilă consecință a sarcinilor dezechilibrate este apariția unei deplasări neutre a punctului, atâta timp cât acest lucru nu este împiedicat de împământare. O schimbare de punct neutru înseamnă că punctul neutru nu mai este la potențialul solului, ci are o anumită tensiune împotriva acestuia. Ca rezultat, există o supratensiune între punctul stelar și cel puțin una dintre faze, care în anumite circumstanțe poate duce la distrugerea echipamentului.
Performanță generală consistentă
Puterea totală transmisă într-un sistem trifazat este constantă în timp cu funcționare simetrică și curenți sinusoidali. Serviciile din fazele individuale pulsează, dar s-au deplasat unul împotriva celuilalt în timp, astfel încât producția totală să rămână constantă. Asta înseamnă z. B. că un motor trifazat, spre deosebire de un motor monofazat de curent alternativ, își poate conduce sarcina cu un cuplu aproximativ constant. Acesta este un mare avantaj în mai multe aplicații.
Directia rotatiei
Aranjamentul celor trei faze (dacă presupunem sistemul trifazic obișnuit) corespunde unui anumit sens de rotație. Conform VDE 0100, Partea 550, 1988-04, dispozitivele cu mufă trifazată trebuie să fie conectate în așa fel încât un câmp care să fie urgent la rezultate corecte atunci când se uită într-o priză. Aceasta înseamnă că faza unui conductor este deplasată cu 120 ° comparativ cu cea care este la stânga acestuia în direcția de rotație, astfel încât să atingă întotdeauna tensiunea maximă cu o a treia perioadă mai târziu.
Pentru unii consumatori, precum cuptoarele, sensul de rotație este irelevant. Cu toate acestea, într-un motor trifazat este important, deoarece determină în ce direcție se va roti rotorul. Prin urmare, standardul menționat este necesar pentru a atinge direcția de rotație dorită în fiecare caz; nu este stipulat în proiectarea motorului.
Un dispozitiv rotativ de măsurare a câmpului poate fi utilizat pentru a verifica direcția de rotație, iar cu adaptoare speciale direcția de rotație poate fi schimbată fără a fi nevoie să refaceți conexiunile. Pur și simplu schimbați două dintre faze una cu cealaltă.
Calcule ale numărului complex
Numerele complexe sunt adesea folosite în avantaj pentru calcule în legătură cu curentul trifazat. Aici un singur număr complex reprezintă curba de tensiune sinusoidală completă z. B. pe o fază la pământ sau diferența de tensiune între două faze. Prin urmare, conține informații despre amplitudinea și faza (poziția în timp) a oscilației respective. La fel se poate face și pentru curenți, atâta timp cât aceștia au și o curbă sinusoidală. Conexiunea dintre tensiune și puterea curentului se stabilește cu ajutorul impedanțelor complexe, care se ocupă și de fenomenul curenților reactivi.
Rectificarea curentului trifazat
În unele cazuri, curentul continuu trebuie generat din curent trifazat, pentru care se folosește așa-numitul redresor. În comparație cu utilizarea unui curent alternativ de fază, un avantaj adesea semnificativ este acela că ondularea tensiunii directe generate este semnificativ mai mică: tensiunea directă nu scade niciodată la zero, dar (cu curent alternativ trifazat și utilizarea redresorului obișnuit cu șase impulsuri) doar cu câteva procente din Tensiunea de vârf.
Prize de curent alternativ și trifazate în gospodării și întreprinderi
Mufele individuale de curent alternativ din gospodărie sunt conectate doar la una dintre faze (conductorul exterior) și la conductorul neutru, precum și la conductorul de protecție, în timp ce prizele trifazate (în Germania: conectori trifazici CEE conform IEC 60309) oferă toate cele trei faze și conductorul neutru și conductorul de protecție. Acestea sunt destinate conectării dispozitivelor deosebit de puternice, de ex. B. de motoare electrice puternice și încărcătoare pentru mașini electrice. Există diferite versiuni cu curenți maximi diferiți (16 A, 32 A, 63 A, 125 A), care au în mod intenționat detalii geometrice ușor diferite, astfel încât doar prizele și prizele (sau cuplajele) care sunt proiectate pentru aceeași ieșire se vor potrivi împreună. Cele mai frecvente sunt conexiunile cu mufă roșie cu conexiunile 3L + N + PE, adică 3 conductoare de fază (L), conductor neutru (N) și conductor de protecție (potențial de împământare, PE).
Dacă un soclu trifazat z. B. poate livra 32 A, rezultatul este o putere maximă de aproximativ 3 · 230 V · 32 A = 22 kW, de șase ori mai mare decât pentru o priză monofazată de curent alternativ cu 16 A, care furnizează maximum 3,7 kW. Faptul că aveți doar trei linii de fază aduce un factor de 3, iar o dublare suplimentară aduce de două ori puterea curentă de 32 A. Dacă puterea este calculată utilizând tensiunea fază-fază în locul tensiunii stea, prefactorul nu este, desigur, 3 Rădăcină pătrată de 3.
Sobe electrice, pompe electrice de căldură și încălzitoare electrice de stocare sunt de obicei conectate la toate cele trei faze, dar mai ales cablate și nu printr-o priză.
În plus față de conductorul neutru, există un conductor de protecție pentru curentul trifazat și alternativ, care, la fel ca și conductorul neutru, este la potențial la sol, dar are o funcție diferită. B. carcasa conductoare electric a dispozitivelor conectate astfel încât, chiar și în cazul defectelor în interiorul dispozitivului, carcasa nu poate primi niciodată o tensiune periculoasă la pământ.
Curent trifazat în alimentarea cu energie
Astăzi, aproape întreaga sursă de energie electrică se bazează pe curent trifazat de joasă frecvență, fazele căruia pot fi utilizate individual ca curent alternativ. Aceasta înseamnă că practic toate centralele electrice conțin generatoare trifazate și alimentează rețelele electrice cu ele. Majoritatea liniilor de înaltă tensiune transmit curent trifazat, deși transmisia de curent continuu de înaltă tensiune (HVDC) este din ce în ce mai utilizată pentru conexiuni punct-la-punct cu putere mare. Transformatoarele pot funcționa cu curent trifazat sau cu curent alternativ pentru fazele individuale.
Melodii precum B. Deutsche Bahn nu utilizează curent trifazat, ci o rețea AC monofazată separată pentru curentul de tracțiune.
Ca și în cazul curentului alternativ monofazat, fenomenul curenților reactivi are loc cu curentul trifazat. Acest lucru face deseori necesare echipamente tehnice suplimentare, în special pentru compensarea puterii reactive, și poate duce la pierderi suplimentare de energie.
Dacă este posibil, cele trei faze ar trebui încărcate în mod egal, i. H. se încearcă evitarea unei încărcături dezechilibrate puternice. Acest lucru se datorează faptului că poate duce la o sarcină crescută pe componentele sursei de alimentare, de exemplu generatoare sincrone.
Curent trifazat în America de Nord
În America de Nord, curentul trifazat este, de asemenea, utilizat mult pentru puteri superioare, dar există diferențe semnificative față de situația din Europa:
- Majoritatea gospodăriilor nu sunt alimentate cu curent trifazat, ci numai cu curent alternativ monofazat, uneori cu două faze opuse (sistem monofazat cu trei fire). Același lucru se aplică adesea întreprinderilor mici. Funcționarea motoarelor trifazate este atunci cel puțin imposibilă fără tehnologie suplimentară. În plus, rezultă sarcini dezechilibrate mai mari.
- Există diferite sisteme trifazate modificate (de exemplu trifază deltă, trifază înaltă a piciorului delta, TEE) care nu funcționează cu un centru stelar împământat ca în Europa. Fazele individuale pot avea apoi tensiuni foarte diferite față de pământ. Uneori, lucrările se efectuează și fără un conductor neutru, adică cu sisteme cu trei fire.
Proliferarea diferitelor sisteme poate face instalațiile și întreținerea lor destul de complicate, iar instalațiile industriale nu pot fi ușor puse în funcțiune într-o altă locație, dacă condițiile de acolo sunt diferite. Adesea, este necesară o tehnologie suplimentară pentru personalizare.
Curent trifazat pentru vehicule electrice
La mașinile electrice, curentul trifazat este întâlnit în două contexte diferite: în interiorul vehiculului (fără relevanță directă pentru utilizator) și la încărcarea bateriei.
Bateria vehiculului trebuie încărcată cu curent continuu, care se obține printr-un redresor fie în mașină, fie în stația de încărcare:
- Încărcătoarele simple, cum ar fi cele încorporate într-o serie de mașini electrice, funcționează numai într-o singură fază, i. H. folosesc doar una dintre cele trei faze, chiar dacă, de exemplu, se folosește un cablu de încărcare de tip 2. Deoarece, de exemplu, în Germania în aceste cazuri nu se poate încărca mai mult de 20 A din cauza sarcinii neechilibrate, puterea de încărcare este apoi limitată la 230 V · 20 A = 4,6 kW. La o stație de încărcare care nu are această limitare, un vehicul poate fi încărcat mai repede în anumite circumstanțe - dar de obicei nu masiv mai rapid, deoarece chiar și cu 32 A sunt posibili doar aproximativ 7,4 kW.
- Încărcătoarele trifazate sunt comune pentru stațiile de încărcare staționare, dar sunt încorporate și în unele vehicule. Cu același amperaj al conductorului, acesta permite apoi de trei ori puterea de încărcare - de ex. B. 20,7 kW cu 30 A.
Unul sau mai multe motoare electrice trifazate (motoare trifazate) sunt adesea utilizate în interiorul mașinii; acestea pot fi atât motoare sincrone, cât și motoare asincrone. Deoarece bateriile furnizează curent continuu, curentul trifazat trebuie generat folosind un invertor trifazat adecvat. Spre deosebire de rețelele electrice, aici se utilizează de obicei o frecvență și o tensiune variabile ale curentului trifazat în funcție de turația respectivă a motorului. Cu recuperarea (recuperarea energiei de frânare), curentul continuu este generat din nou cu ajutorul unui redresor pentru a încărca bateria.
Întrebări și comentarii de la cititori
Aici puteți sugera întrebări și comentarii pentru publicare și răspuns. Autorul RP-Energie-Lexikon va decide acceptarea conform anumitor criterii. În esență, ideea este că problema prezintă un interes larg.
Dacă primiți ajutor aici, s-ar putea să doriți să vă întoarceți favoarea cu o donație cu care susțineți dezvoltarea în continuare a dicționarului energetic.
Protecția datelor: Vă rugăm să nu introduceți aici date personale. Nu le-am publica oricum și le-am șterge în curând. Consultați și politica noastră de confidențialitate.
Dacă doriți feedback personal sau sfaturi din partea autorului, vă rugăm să îi scrieți prin e-mail.
Prin trimiterea vă dați consimțământul de a publica intrările dvs. aici în conformitate cu regulile noastre.
am înțeles tot?
Întrebare: Care dintre următoarele afirmații sunt corecte?
Întrebare: De ce prizele trifazate dintr-o casă pot obține de obicei mult mai multă energie decât prizele de curent alternativ?
Răspunsuri corecte: (a) și (c)
Întrebare: De ce funcționează adesea motoarele electrice puternice cu curent trifazat în loc de curent alternativ monofazat?
Răspunsuri corecte: (a) și (b)
Dacă vă place acest site web, vă rugăm să informați prietenii și colegii - e. B. prin intermediul rețelelor sociale făcând clic aici:
Aceste butoane de partajare sunt configurate într-o manieră prietenoasă pentru protecția datelor!
Cod pentru linkuri de pe alte site-uri web
Dacă doriți să plasați un link către acest articol în altă parte (de exemplu, pe site-ul dvs., pe rețelele sociale, pe forumurile de discuții sau pe Wikipedia), puteți găsi codul aici. Astfel de legături pot fi B. să fie foarte util pentru explicații de cuvinte.
Link HTML către acest articol:
Cu o imagine de previzualizare (vezi caseta direct deasupra):
Dacă credeți că este potrivit să puneți un link pe Wikipedia, de ex. B. sub „== Weblinks ==”:
Crestere exponentiala
Ai vrea să înțelegi în cele din urmă,
- ce anume este creșterea exponențială,
- în ce circumstanțe se produce și
- ce proprietăți de bază are?
Articolul nostru „Creștere exponențială - explicat într-un mod care este ușor de înțeles pentru laici” oferă lecturi interesante și instructive!
Circumstanțele importante sunt explicate cu atenție folosind exemple - în subiecte precum creșterea bacteriilor, epidemiile (criza coronavirusului!), Investițiile de capital, bombele atomice, reactoarele nucleare și tehnologia laser.