Trys etapai

Spustelėkite arba Bakstelėkite toliau pateikiamas pavyzdžių grandines, kad galėtumėte naudoti TINACloud ir pasirinkti interaktyvųjį DC režimą, kad juos analizuotumėte internete.
Gaukite prieinamą prieigą prie „TINACloud“, kad galėtumėte redaguoti pavyzdžius arba sukurti savo grandines

Kintamosios srovės tinklai, kuriuos iki šiol tyrinėjome, plačiai naudojami modeliuojant kintamosios srovės elektros tinklus namuose. Tačiau pramoniniam naudojimui ir elektros energijos gamybai, a tinklas kintamosios srovės generatoriai yra efektyvesni. Tai realizuoja daugiafaziai tinklai, susidedantys iš kelių vienodų sinusoidinių generatorių su fazių kampų skirtumu. Dažniausi daugiafaziai tinklai yra dvifaziai arba trifaziai tinklai. Apribosime savo diskusiją trifaziais tinklais.

Atkreipkite dėmesį, kad TINA pateikia specialius įrankius trifaziams tinklams piešti specialiųjų komponentų įrankių juostoje, po mygtukais „Žvaigždės“ ir „Y“.

Trifazis tinklas gali būti vertinamas kaip specialus trijų vienfazių arba paprastų kintamosios srovės grandinių sujungimas. Trifaziai tinklai susideda iš trijų paprastų tinklų, kurių kiekvienas turi tą pačią amplitudę ir dažnį bei 120° fazių skirtumą tarp gretimų tinklų. 120V įtampų laiko diagrama_EŽF sistema parodyta žemiau esančioje diagramoje.

Šias įtampas taip pat galime pavaizduoti su fazoriais, naudodami TINA fazių diagramą.

Palyginti su vienfazėmis sistemomis, trifaziai tinklai yra pranašesni, nes tiek elektrinėse, tiek perdavimo linijose reikia plonesnių laidų, kad būtų galima perduoti tą pačią galią. Dėl to, kad viena iš trijų įtampų visada yra ne nulinė, trifazė įranga pasižymi geresnėmis charakteristikomis, o trifaziai varikliai įsijungia savaime be jokių papildomų schemų. Taip pat daug lengviau trifazes įtampas paversti DC (rektifikacija), nes sumažėja ištaisytos įtampos svyravimai.

Trifazių elektros tinklų dažnis yra 60 Hz JAV ir 50 Hz Europoje. Vienfazis namų tinklas yra tiesiog viena iš trifazio tinklo įtampų.

Praktiškai trys fazės yra sujungtos vienu iš dviejų būdų.

1) Wye arba Y jungtis, kai kiekvieno generatoriaus arba apkrovos neigiami gnybtai yra sujungti, kad sudarytų nulinį gnybtą. Dėl to susidaro trijų laidų sistema arba, jei yra nulinis laidas, keturių laidų sistema.

V_p1,V_p2,V_p3 vadinamos generatorių įtampos fazė įtampa, o įtampa V_L1,V_L2,V_L3 tarp bet kurių dviejų jungiamųjų linijų (bet neįskaitant nulinio laido) vadinami linija įtampos. Panašiai ir I_p1,I_p2,I_p3 generatorių srovės vadinamos fazė srovės, o srovės I_L1,I_L2,I_L3 jungiamosiose linijose (išskyrus nulinį laidą) vadinami linija srovės.

Y jungtyje fazės ir linijos srovės akivaizdžiai yra vienodos, tačiau linijos įtampa yra didesnė už fazinę įtampą. Subalansuotu atveju:

Parodykime tai fazorine diagrama:

Paskaičiuokime V_L aukščiau pateiktoje fazoriaus diagramoje, naudojant trigonometrijos kosinuso taisyklę:

Dabar apskaičiuokime tą patį kiekį naudodami sudėtingas didžiausias vertes:

V_p1 = 169.7 e^{j 0 °} = 169.7

V_p2 = 169.7 e^{j 120 °} = -84.85+j146.96

V_L = V_p2 - V_p1 = -254.55+j146.96 ⁼ 293.9 ir ^{j150 °}

Tas pats rezultatas su TINA vertėju:

Panašiai sudėtingos didžiausios linijos įtampų vertės

V_L21 = 293.9 e^{j 150 °} V,
V_L23 = 293.9 e^{j 270 °} V,
V_L13 = 293.9 e^{j 30 °} V.

Sudėtingos efektyvios vertės:

V_L21eff = 207.85 e^{j 150 °} V,
V_L23eff = 207.85 e^{j 270 °} V,
V_L13eff = 207.85 e^{j 30 °} V.

Galiausiai patikrinkime tuos pačius rezultatus naudodami TINA grandinei su

120 V_EŽF ; V_P1 = V_P2 = V_P3 =169.7 V ir Z₁= Z₂ =Z₃ = 1 omai

2) Šios delta or D-jungtis trijų fazių skaičius pasiekiamas sujungiant tris apkrovas nuosekliai ir sudaro uždarą kilpą. Tai naudojama tik trijų laidų sistemoms.

Priešingai nei Y jungtis, in D -prijungimas fazės ir linijos įtampa akivaizdžiai yra vienoda, tačiau linijos srovės yra didesnės nei fazinės srovės. Subalansuotu atveju:

Parodykime tai su TINA tinklui su 120 V_EŽF Z = 10 omų.

Rezultatas:

Kadangi generatorius arba apkrova gali būti jungiami į D arba Y, galimi keturi sujungimai: YY, Y-D, DY ir D-D. Jei skirtingų fazių apkrovos varžos yra vienodos, trifazis tinklas yra balanced.

Kai kurie kiti svarbūs apibrėžimai ir faktai:

Fazių skirtumas tarp fazė įtampa arba srovė ir artimiausia linija įtampa ir srovė (jei jie nėra vienodi) yra 30 °.

Jei apkrova yra balanced (ty visos apkrovos turi vienodą varžą), kiekvienos fazės įtampos ir srovės yra vienodos. Be to, Y jungtyje nėra neutralios srovės, net jei yra neutralus laidas.

Jei apkrova yra nesubalansuotas, fazinės įtampos ir srovės skiriasi Be to, Y-Y jungtyje, kurioje nėra nulinio laido, bendrieji mazgai (žvaigždės taškai) nėra vienodo potencialo. Šiuo atveju galime išspręsti mazgo potencialą V₀ (bendrasis apkrovų mazgas), naudojant mazgo lygtį. Skaičiuojant V₀ leidžia išspręsti apkrovos fazinę įtampą, srovę nuliniame laide ir tt Y prijungtuose generatoriuose visada yra nulinis laidas.

Subalansuotos trifazės sistemos galia yra P_T = 3 V_pI_p nes J = V_LI_L nes J

čia J – fazės kampas tarp įtampos ir apkrovos srovės.

Bendra tariama galia subalansuotoje trijų fazių sistemoje: S_T = V_LI_L

Bendra reaktyvioji galia subalansuotoje trijų fazių sistemoje: Q_T = V_L I_L nuodėmė J

Pavyzdys 1

Trifazio balansinio Y prijungto generatoriaus fazių įtampų efektinė vertė yra 220 V; jo dažnis yra 50 Hz.

a/ Raskite apkrovos fazių srovių laiko funkciją!

b/ Apskaičiuokite visas apkrovos vidutines ir reaktyviąsias galias!

Tiek generatorius, tiek apkrova yra subalansuoti, todėl reikia skaičiuoti tik vieną fazę, o kitas įtampas ar sroves galime gauti keičiant fazių kampus. Aukščiau pateiktoje schemoje nenubrėžėme nulinio laido, o priskyrėme „žemę“ iš abiejų pusių. Tai gali būti neutrali viela; tačiau, kadangi grandinė subalansuota, nulinio laido nereikia.

Apkrova prijungta Y, todėl fazių srovės yra lygios linijos srovėms: didžiausios vertės:

I_P1 = V_P/(R+j w L) = 311/(100+j314*0.3) = 311/(100+j94.2) = 1.65-j1.55 = 2.26 e^{-j43.3 °} A

V_P1 = 311 V

I_P2 = I_P1 e ^{j 120 °} =2.26 e^{j76.7 °} A

I_P3 = I_P2 e ^{j 120 °} =2.26 e^{-j163.3 °} A

i_P1 = 2.26 cos ( w ×t – 44.3 ° ) A

i_P2 = 2.26 cos ( w × t + 76.7 °) A

Galios taip pat lygios: P₁ = P₂ = P₃ = = 2.26²*100/2 = 256.1 W

Tai tas pats, kas apskaičiuoti ranka ir TINA vertėju.

Pavyzdys 2

Trifazis subalansuotas Y prijungtas generatorius apkraunamas trikampio jungties trijų polių apkrova, kurios varža yra vienoda. f = 50 Hz.

Raskite a/ apkrovos fazinių įtampų laiko funkcijas,

b/ apkrovos fazinės srovės,

c/ linijos srovės!

Apkrovos fazinė įtampa lygi generatoriaus linijos įtampai:

V_L =

Apkrovos fazinės srovės: I₁ = V_L/R₁+V_Lj w C = 1.228 + j1.337 = 1.815 e^{j 47.46 °} A

I₂ = I₁ * e^{-j120 °} = 1.815 e^{-j72.54 °} A = 0.543 – j1.73 A

I₃ = I₁ * e^{j120 °} = 1.815 e^{j167.46 °} = -1.772 + j0.394

Matydamas nuorodas: I_a = I₁ - I₃ = 3+j0.933 A = 3.14 e^{j17.26 °} A.

Pagal rezultatus, apskaičiuotus rankomis ir TINA vertėju.

Galiausiai pavyzdys su nesubalansuota apkrova:

Pavyzdys 3

Trifazio subalansuoto įrenginio fazių įtampų efektinė vertė

Y prijungtas generatorius yra 220 V; jo dažnis yra 50 Hz.

a/ Raskite įtampos V fazę₀ !

b/ Raskite fazių srovių amplitudes ir pradinius fazių kampus!

Dabar apkrova yra asimetriška ir mes neturime neutralaus laido, todėl galime tikėtis potencialų skirtumo tarp neutralių taškų. Naudokite lygtį mazgo potencialui V₀:

todėl V₀ = 192.71+ j39.54 V = 196.7 e^{j11.6 °} V

ir aš₁ = (V₁-V₀)*j w C = 0.125 e^{j71.5 °} A; aš₂ = (V₂-V₀)*j w C = 0.465 e^{-j48.43 °}

ir aš₃ =(V₃-V₀)/R = 0.417 e^{j 146.6 °} A

v₀(t) = 196.7 cos ( w × t + 11.6 ° ) V;

i₁(t) = 0.125 cos ( w × t + 71.5 ° ) A;

i₂(t) = 0.465 cos ( w × t – 48.4 ° ) A;

Ir, galiausiai, TINA apskaičiuoti rezultatai sutampa su rezultatais, apskaičiuotais naudojant kitus metodus.