RP-Energie-Lexikon - háromfázisú áram, háromfázisú váltakozó áram, nagyfeszültségű vezetékek, csillagfeszültség,
Meghatározás: váltakozó elektromos áram, amely különböző vonalakban (fázisokban) időeltolódással oszcillál
Angolul: forgóáram, többfázisú áram
Eredeti alkotás: 2010.04.26. utolsó változás: 2020.08.25
A háromfázisú áram kifejezés a legtöbb esetben háromfázisú váltakozó áramot jelent. Itt két vonal helyett három (vagy négy) három váltakozó áram továbbítására szolgál, amelyek időben eltolódnak (fáziseltolódva). Az európai hálózatban ennek az oszcillációnak a frekvenciája (vagyis a másodpercenkénti rezgések száma) 50 Hz, az USA-ban 60 Hz.
A háztartási háromfázisú áram esetén Európában három fázist táplálnak, azaz három vezetéket, amelyek 230 V (korábban 220 V) feszültséggel (effektív érték) viszonyítottak a földpotenciálhoz képest, amelyet egy semleges vezető (N) ad meg. Ezeket a feszültségeket csillagfeszültségnek vagy fázisfeszültségnek nevezzük. A fázisokat L1, L2 és L3 jelöli, gyakran a régebbi rendszert R, S és T után is. A berendezéshez való megfelelő csatlakozásokat U, V és W jelöli. Az elektromos feszültség fáziskülönbsége két fázis között 360 °/3 = 120 °.
A két fázisvezeték közötti feszültség effektív értéke ((külső) hálózati feszültség vagy háromszögfeszültség) háromfázisú váltakozó áram esetén (korábban 380 V) kb. 400 V; ez a csillagfeszültség szorozva a 3 négyzetgyökével. (A háromszögfeszültség és a csillagfeszültség arányát összefűzési tényezőnek nevezzük, és ez a háromszög négyzetgyöke háromfázisú váltakozó áram esetén, azaz kb. 1,73.) Ha egy háromfázisú vezeték feszültsége (pl. nagyfeszültségű vezeték), a fázis-fázis feszültség tényleges értékét szokás érteni, nem a csillagfeszültséget.
Háromfázisú fogyasztók (pl. Háromfázisú motorok) és egyéb berendezések esetében az L1, L2 és L3 fázishoz kapcsolt sorkapcsokat U, V és W felirattal látják el.
Csillagkapcsolat és delta kapcsolat
Ha egy-egy fázishoz és földhöz három fogyasztó van csatlakoztatva, akkor az egyik csillagcsatlakozásról beszél (lásd balra a 3. ábrát). Ekkor minden fogyasztó tényleges feszültsége: Ueff = 230 V (kisfeszültségű hálózatban lásd a 2. ábrát). Ha azt feltételezzük, hogy minden fogyasztó tiszta aktív teljesítményt vesz fel (vagyis nem okoz reaktív áramokat) egy áramerősség mellett ÉN.eff, így az egy fogyasztóra jutó teljesítmény is = Ueff ÉN.effektus, és a teljes kibocsátás háromszor nagyobb. Ebben a szimmetrikus helyzetben a semleges vezető nincs terhelve árammal, mivel ott a három fogyasztó áramai eloltják egymást. Tehát csak három vonal van terhelve árammal, és a semleges vezetőt is el lehet hagyni. Ha mindhárom fogyasztót külön kellene ellátni váltóáramú feszültséggel, akkor hat kábelre lenne szükség ugyanahhoz a teljes teljesítményhez, vagyis kétszer annyi anyaghoz. A vezetőkábeleket háromfázisú árammal lényegesen jobban használják, mint az egyfázisú váltakozó áramot.
A delta csatlakozás (jobbra a 3. ábra) azt jelenti, hogy három fogyasztó két-két fázissal van összekötve (és nem a földvezetékkel). Ezután minden fogyasztó „meglátja” a magasabb 400 V effektív feszültséget, így az összteljesítmény nagyobb lesz a négyzetgyök tényezőjével (kb. 1,732) ugyanolyan áramintenzitással a fogyasztókban. Ugyanakkor a tápvezetékek jelenlegi terhelése is ugyanezen tényezővel nagyobb. (Vegye figyelembe, hogy ebben az esetben mindegyik fázisvezeték két fogyasztó áramával van terhelve, még akkor is, ha a két egység között legalább fáziseltolódás van.) Ezért ugyanazon teljesítmény delta- vagy csillagkapcsolattal történő továbbításához azonos áramintenzitás szükséges a tápvezetékekben.
További részletekért olvassa el a csillagkapcsolattal és a delta-kapcsolattal kapcsolatos cikkeket.
Három- és négyvezetékes rendszerek
Ha egy háromfázisú fogyasztó szimmetrikusan terheli a három fázist, nincs áram a semleges vezetőben. Ekkor gyakran lehetséges, hogy a semleges vezetőt még csillagcsatlakozással sem csatlakoztatják, vagyis négy vonal helyett csak hármat helyeznek el. (A delta csatlakozáshoz egyébként sem kell a semleges vezető.)
Az erőátvitel kapcsán általában ilyen háromvezetékes rendszereket használunk magas és közepes feszültségszinteken (→ feszültségszintek). Az ember megpróbál olyan műveletet megvalósítani, amely a lehető legszimmetrikusabb, azaz H. alacsony kiegyensúlyozatlan terheléssel. Kisfeszültségi szinten viszont, ahol a jelentős kiegyensúlyozatlan terheléseket nehéz elkerülni, általában négyhuzalos rendszereket alkalmaznak, legalábbis Európában. Ezeknek az az előnye is, hogy két különböző feszültséget kínálnak: a csillagfeszültséget és a deltafeszültséget. A háztartások legtöbb fogyasztója a csillagfeszültséget használja.
A kiegyensúlyozatlan terhelések lehetséges következménye a semleges ponteltolódás bekövetkezése, amennyiben ezt a földelés nem akadályozza meg. A semleges ponteltolódás azt jelenti, hogy a semleges pont már nincs a földpotenciálban, de van benne bizonyos feszültség. Ennek eredményeként a csillagpont és legalább az egyik fázis között túlfeszültség van, amely bizonyos körülmények között a berendezés megsemmisüléséhez vezethet.
Állandó általános teljesítmény
A háromfázisú rendszer által továbbított teljes teljesítmény az idõ alatt állandó, szimmetrikus mûködéssel és szinuszos áramokkal. Az egyes fázisok szolgáltatásai lüktetnek, de időben egymáshoz képest eltolódnak, így a teljes kibocsátás állandó marad. Ez azt jelenti, z. B. hogy a háromfázisú motor az egyfázisú váltakozó áramú motorral ellentétben körülbelül állandó nyomatékkal képes meghajtani a terhelését. Ez nagy előny számos alkalmazásban.
Forgásirány
A három fázis elrendezése (ha a szokásos háromfázisú rendszert feltételezzük) egy bizonyos forgásiránynak felel meg. A VDE 0100, 550. rész, 1988-04 szerint a háromfázisú dugaszolóeszközöket úgy kell csatlakoztatni, hogy a megfelelő helyre sürgős mező jöjjön létre, amikor egy aljzatba néz. Ez azt jelenti, hogy egy vezető fázisa 120 ° -kal eltolódik ahhoz képest, amely tőle balra van a forgás irányában, így egy harmadik perccel később mindig eléri a feszültség maximumát.
Egyes fogyasztók, például sütők számára a forgásirány nem releváns. Egy háromfázisú motorban azért fontos, mert meghatározza a rotor forgásirányát. Az említett szabvány ezért szükséges a kívánt forgásirány eléréséhez minden esetben; a motor kialakításában nincs előírva.
A forgásirány ellenőrzésére egy forgó mezőmérő eszköz használható, speciális adapterekkel pedig a kapcsolások átdolgozása nélkül változtatható a forgásirány. Csak kicseréled egymással a két fázist.
Komplex számszámítások
A háromfázisú árammal kapcsolatos számításokhoz gyakran előnyös a komplex számok használata. Itt egyetlen komplex szám jelenti a teljes szinuszos feszültséggörbét. B. fázisról földre vagy két fázis közötti feszültségkülönbségről. Ezért tartalmazza a vonatkozó oszcilláció amplitúdójára és fázisára (időbeli helyzetére) vonatkozó információkat. Ugyanez megtehető az áramok esetében is, amennyiben ezek is szinusz alakúak. A feszültség és az áram erőssége közötti kapcsolat komplex impedanciák segítségével jön létre, amelyek a reaktív áramok jelenségével is foglalkoznak.
A háromfázisú áram javítása
Bizonyos esetekben az egyenáramot háromfázisú áramból kell előállítani, amelyhez úgynevezett egyenirányítót használnak. A fázisváltó használatához képest gyakran jelentős előny, hogy a generált egyenfeszültség hullámzása lényegesen alacsonyabb: A közvetlen feszültség soha nem csökken nullára, hanem (háromfázisú váltakozó árammal és a szokásos hat impulzusú egyenirányító használatával) csak a Csúcsfeszültség.
AC és háromfázisú aljzatok a háztartásokban és a vállalkozásokban
A háztartás egyedi váltóáramú aljzatai csak az egyik fázishoz (a külső vezetékhez) és a semleges vezetőhöz, valamint a védővezetékhez vannak csatlakoztatva, míg a háromfázisú aljzatok (Németországban: CEE háromfázisú csatlakozók az IEC 60309 szerint) mindhárom fázist kínálják, és a semleges vezetőt és a védővezetéket. Különösen nagy teljesítményű eszközök, pl. B. nagy teljesítményű elektromos motorok és elektromos autók töltői. Különböző változatok vannak, különböző maximális áramokkal (16 A, 32 A, 63 A, 125 A), amelyek szándékosan kissé eltérő geometriai részletekkel rendelkeznek, így csak az azonos kimenetre tervezett csatlakozók és aljzatok (vagy csatlakozók) illeszkednek egymáshoz. A leggyakoribbak a piros csatlakozók a 3L + N + PE csatlakozókkal, azaz a 3 fázisú vezetékek (L), a semleges vezetők (N) és a védővezetékek (földelési potenciál, PE).
Ha egy háromfázisú aljzat z. B. 32 A-t képes leadni, az eredmény körülbelül 3,230 V · 32 A = 22 kW maximális teljesítmény, ami hatszor nagyobb, mint egy egyfázisú 16 A-os váltakozó áramú aljzat esetén, amely maximum 3,7 kW-ot szolgáltat. Az a tény, hogy csak három fázisvezetéked van, 3-as tényezőt eredményez, és egy további megduplázás a jelenlegi erősségének kétszeresét, 32 A-t eredményezi. Ha a teljesítményt a csillagfeszültség helyett a fázis-fázis feszültséggel számolják, akkor az előkészítő természetesen nem 3, hanem a 3 négyzetgyöke.
Az elektromos kályhák, az elektromos hőszivattyúk és az elektromos tároló fűtők többnyire mind a három fázishoz vannak csatlakoztatva, de többnyire állandóan vezetékesek, és nem aljzaton keresztül.
A semleges vezető mellett van egy háromfázisú és váltakozó áramú védővezeték, amely a semleges vezetőhöz hasonlóan földpotenciálon van, de más funkcióval rendelkezik. B. olyan készülékek villamosan vezető háza, amelyek úgy vannak csatlakoztatva, hogy a készülék hibái esetén is soha nem tud veszélyes földfeszültséget kapni.
Háromfázisú áram az energiaellátásban
Ma szinte a teljes elektromos energiaellátás alacsony frekvenciájú háromfázisú áramra épül, amelynek fázisai egyenként használhatók váltakozó áramként. Ez azt jelenti, hogy gyakorlatilag az összes erőmű háromfázisú generátort tartalmaz, és ezekkel táplálja az elektromos hálózatokat. A legtöbb nagyfeszültségű vezeték háromfázisú áramot továbbít, bár a nagyfeszültségű egyenáramú átvitelt (HVDC) egyre inkább nagy teljesítményű pont-pont kapcsolatokra használják. A transzformátorok háromfázisú árammal vagy váltakozó árammal működhetnek az egyes fázisokhoz.
Olyan számok, mint B. a Deutsche Bahn nem háromfázisú áramot, hanem külön egyfázisú váltakozó áramú hálózatot használ a vontatási áramhoz.
Az egyfázisú váltakozó áramhoz hasonlóan a reaktív áramok jelensége háromfázisú áram esetén is előfordul. Ez gyakran további technikai felszerelést tesz szükségessé, különösen a meddőteljesítmény kompenzálásához, és további energiaveszteséghez vezethet.
Ha lehetséges, a három fázist mind egyformán kell betölteni, azaz. H. az ember megpróbálja elkerülni az erős kiegyensúlyozatlan terhelést. Ennek oka, hogy megnövekedett terheléshez vezethet a tápegység alkatrészei, például a szinkron generátorok.
Háromfázisú áram Észak-Amerikában
A háromfázisú áramot Észak-Amerikában is sokat használják a magasabb hatalmak számára, de az európai helyzetben jelentős különbségek vannak:
- A legtöbb háztartás nem háromfázisú, hanem csak egyfázisú váltakozó áramú, néha két ellentétes fázisú (egyfázisú háromvezetékes rendszer). Ugyanez vonatkozik gyakran a kisvállalkozásokra is. A háromfázisú motorok működése ekkor legalább nem lehetséges további technológia nélkül. Ezenkívül nagyobb kiegyensúlyozatlan terhelések keletkeznek.
- Különböző módosított háromfázisú rendszerek léteznek (pl. Háromfázisú delta, háromfázisú magas láb delta, TEE), amelyek nem működnek földelt csillagközponttal, mint Európában. Az egyes fázisok ekkor nagyon eltérő feszültségűek lehetnek a földdel szemben. Bizonyos esetekben a munkát semleges vezető nélkül, azaz háromvezetékes rendszerekkel is végzik.
A különféle rendszerek elterjedése meglehetősen bonyolulttá teheti a telepítéseket és azok karbantartását, és az ipari üzemeket nem lehet könnyen üzembe helyezni egy másik helyen, ha az ottani körülmények eltérőek. A testreszabáshoz gyakran további technológiára van szükség.
Háromfázisú áram elektromos járművekhez
Az elektromos autóknál a háromfázisú áram két különböző kontextusban fordul elő: a jármű belsejében (a felhasználó számára nem releváns) és az akkumulátor töltésekor.
A jármű akkumulátorát egyenárammal kell feltölteni, amelyet egyenirányítóval szereznek az autóban vagy a töltőállomáson:
- Az egyszerű töltők, például a számos elektromos autóba beépített töltők, csak egy fázisban működnek. H. csak a három fázis egyikét használják, még akkor is, ha például egy 2-es típusú töltőkábelt használnak. Mivel például Németországban ezekben az esetekben a kiegyensúlyozatlan terhelés miatt legfeljebb 20 A tölthető, a töltőteljesítmény ekkor 230 V · 20 A = 4,6 kW-ra korlátozódik. Egy olyan töltőállomáson, amely nem rendelkezik ezzel a korlátozással, a jármű bizonyos körülmények között gyorsabban tölthető - de általában nem tömegesen gyorsabban, mivel 32 A-val is csak kb. 7,4 kW lehetséges.
- A háromfázisú töltők szokásosak az álló töltőállomásoknál, de egyes járművekbe beépítettek is. Ugyanazon vezető áramerősség mellett ez lehetővé teszi a töltési teljesítmény háromszorosát - pl. B. 20,7 kW 30 A-val.
Az autó belsejében gyakran használnak egy vagy több háromfázisú elektromos motort (háromfázisú motorok); ezek lehetnek szinkron motorok és aszinkron motorok egyaránt. Mivel az elemek egyenáramot szolgáltatnak, a háromfázisú áramot megfelelő háromfázisú inverterrel kell előállítani. Az elektromos hálózatokkal ellentétben itt általában a háromfázisú áram változó frekvenciáját és feszültségét alkalmazzák a motor megfelelő fordulatszámának megfelelően. Rekuperáció (fékenergia-visszanyerés) során az egyenirányító segítségével ismét egyenáram keletkezik az akkumulátor feltöltésére.
Kérdések és megjegyzések az olvasóktól
Itt javasolhat kérdéseket és megjegyzéseket közzétételhez és megválaszoláshoz. Az RP-Energie-Lexikon szerzője bizonyos szempontok szerint dönt az elfogadásról. Lényegében az a lényeg, hogy az ügy széles körben érdekelt.
Ha itt kapsz segítséget, érdemes egy adománnyal visszaadni a szívességet, amellyel támogatod az energetikai szótár továbbfejlesztését.
Adatvédelem: Kérjük, ide ne írjon be személyes adatokat. Amúgy sem tennénk közzé őket, és hamarosan törölnénk őket. Lásd még az adatvédelmi irányelveinket.
Ha személyes visszajelzéseket vagy tanácsokat szeretne a szerzőtől, kérjük, írjon neki e-mailben.
A beküldéssel hozzájárulását adja a bejegyzéseinek itt történő közzétételéhez a szabályainknak megfelelően.
mindent értek?
Kérdés: Az alábbi állítások közül melyik helyes?
Kérdés: Miért tudnak egy ház háromfázisú aljzatai általában lényegesen több áramot fogyasztani, mint a váltakozó áramú aljzatok?
Helyes válaszok: (a) és (c)
Kérdés: Miért működnek az erőteljes elektromos motorok gyakran háromfázisú árammal egyfázisú váltakozó áram helyett?
Helyes válaszok: (a) és (b)
Ha tetszik ez a weboldal, kérjük, értesítse barátait és kollégáit - pl. B. a közösségi médián keresztül ide kattintva:
Ezeket a megosztási gombokat adatvédelem-barát módon állítják be!
Más webhelyeken található linkek kódja
Ha máshova szeretne linket elhelyezni a cikkhez (pl. Webhelyén, közösségi médiájában, vitafórumain vagy a Wikipédián), itt megtalálja a kódot. Ilyen linkek lehetnek B. nagyon hasznos lehet a szómagyarázatokhoz.
HTML link erre a cikkre:
Előnézeti képpel (lásd közvetlenül a fenti mezőt):
Ha helyénvalónak tartja, hogy linket tegyen a Wikipédiára, pl. B. a "== Weblinkek ==" alatt:
Exponenciális növekedés
Szeretné végre megérteni,
- mi is pontosan az exponenciális növekedés,
- milyen körülmények között fordul elő, és
- milyen alapvető tulajdonságokkal rendelkezik?
"Exponenciális növekedés - laikusok számára érthető módon magyarázva" cikkünk izgalmas és tanulságos olvasmány!
A fontos körülményeket példákkal alaposan elmagyarázzák - olyan témákban, mint a baktériumok szaporodása, járványok (koronavírus-válság!), Tőkebefektetések, atombombák, atomreaktorok és lézertechnika.