三相交流

現在、世界中で最も一般的な三相交流システムです。

三相電気回路とは、同じ周波数の起電力が周期の1/3（φ=2π/3）ずれて動作する交流電流が動作する3つの回路からなるシステムと呼ばれます。このようなシステムの個々の回路は簡単にその相と呼ばれ、そのような回路内の 3 つの位相がシフトされた交流のシステムは単に三相電流と呼ばれます。

私たちの発電所に設置されているほとんどすべての発電機は三相発電機です。本質的に、そのような各発電機は 3 台のオルタネーターの 1 台の電気機械に接続されており、それらの発電機内で誘導されるように設計されています。 電磁波 図に示すように、周期の 3 分の 1 だけ相互にシフトされます。 1.

米。 1. 三相発電機の電機子巻線に誘導される起電力の時間依存性のグラフ

このようなジェネレーターがどのように実装されるかは、図の回路から簡単に理解できます。 2.

米。 2. 三相電流発生器の 3 つの電機子に接続された 3 対の独立したワイヤが照明ネットワークに電力を供給します

電気機械の固定子には 3 つの独立した電機子があり、円の 1/3 (120°) だけオフセットされています。すべての電機子に共通のインダクタは、図に示す電気機械の中心で回転します。 永久磁石.

それぞれのコイルに 交流EMFが誘発される 同じ周波数ですが、インダクタが各コイルを 1/3 周期遅れて通過するため、これらの起電力が各コイルでゼロ (または最大値) を通過する時間は、相互に周期の 1/3 ずれます。前回のものから。

三相発電機の各巻線は、独立した発電機および電気エネルギー源です。図のようにそれぞれの端にワイヤーを接続します。 2. 3 つの独立した回路が得られ、それぞれが特定の受信機に電力を供給できます。 電灯.

この場合、吸収されたエネルギーをすべて転送するには、 電気受信機、6本のワイヤーが必要になります。ただし、4 本または 3 本のワイヤを処理できるように三相電流発生器の巻線を接続することは可能であり、配線を大幅に節約できます。

これらの方法の最初の方法はスター接続と呼ばれます (図 3)。

米。 3. 三相発電機をスターに接続する場合は 4 線式配線方式。負荷 (電球 I、II、III のグループ) には相電圧が供給されます。

コイル 1、2、3 の端子を始点と呼び、端子 1'、2'、3' を各相の終点と呼びます。

星の接続は、すべての巻線の端をゼロ点または中性点と呼ばれる発電機の 1 点に接続し、発電機を 4 本のワイヤーで電気の受信機に接続します。巻線1、2、3の先頭から来るワイヤと、発電機のゼロ点から来る中性線または中性線です。この配線方式を4線式といいます。

ゼロ点と各相の原点間の電圧は相電圧と呼ばれ、巻線の原点間、つまり点 1 と 2、点 2 と 3、点 3 と 1 間の電圧は線間電圧と呼ばれます。電圧は通常、U1、U2、U3、または一般的な形式 Uf を意味し、線間電圧 - U12、U23、U31、または一般的な形式 Ul を意味します。

振幅または平均値の間 相と線間電圧 発電機の巻線をスターで接続すると、比率 Ul = √3Uf ≈ 1.73Ue になります。

したがって、たとえば、発電機の相電圧が Uf = 220 V の場合、発電機の巻線をスター型に接続すると、線間電圧 Ul - 380 V になります。

発電機の 3 相の負荷が均一である場合、つまり各相にほぼ等しい電流がある場合、中性線の電流はゼロになります。 したがって、この場合、中性線を取り外して、さらに経済的な3線式システムに切り替えます。この場合、すべての負荷は対応する線路導体のペアの間に接続されます。

不平衡負荷では、中性線の電流はゼロではありませんが、一般に線路導体の電流よりも小さくなります。したがって、中性線は線路よりも細くすることができます。

三相交流を動作させる場合、異なる相の負荷を可能な限り均等にするよう努めます。そのため、たとえば、大きな家の照明ネットワークを 4 線システムで配置する場合、中性線と線形線の 1 つが各アパートに導入され、各位相が平均してほぼ同じになるようになります。ロード。

発電機の巻線を接続するもう​​ 1 つの方法は、3 線式配線も可能であり、図に示すデルタ結線です。 4.

米。 4. 三角形の三相発電機の巻線の接続図

ここで、各コイルの終端は次のコイルの始端に接続されているため、閉じた三角形を形成し、ライン ワイヤはこの三角形の頂点 (ポイント 1、2、および 3) に接続されています。三角形で接続すると、発電機の線間電圧はその相電圧に等しくなります: Ul = Ue。

したがって、発電機の巻線をスターからデルタに切り替えると、ネットワーク電圧が√3 ≈ 1.73 倍減少します。デルタ接続も、同じまたはほぼ同じ相の負荷でのみ許容されます。そうしないと、巻線の閉ループ内の電流が強すぎて、発電機にとって危険になります。

三相電流を使用する場合、別々のワイヤのペアによって給電される別々の受信機（負荷）をスター状に接続することもできます。つまり、それらの一端が共通点に接続され、他の 3 つの自由端が共通点に接続されます。つまり、すべての負荷が直列に接続され、ネットワークの直線ワイヤが接続されているポイント1、2、3に共通の回路を形成するように、ネットワークのラインワイヤに接続されます。

図では。図5は3線式配線システムによる負荷のスター結線を示しています。6 — 4 線式配線システムを使用します (この場合、すべての負荷の共通点は中性線に接続されます)。

図では。図７は、３線式配線システムのデルタ負荷接続図を示している。

米。 5. 3線式配線方式による負荷のスター結線

米。 6. 4線式配線方式による負荷のスター結線

米。 7. 3線式配線方式による負荷のデルタ結線

実際には、次のことを考慮することが重要です。負荷がデルタ接続されている場合、各負荷は線間電圧を下回りますが、スター接続されている場合、電圧は √3 倍低くなります。 4 線式システムの場合、これは図 1 から明らかです。 6. ただし、3 線式システムの場合も同様です (図 5)。

ここで、線間電圧の各ペアの間に 2 つの負荷が直列に接続され、その電流は 2π/3 だけ位相がシフトします。各負荷の電圧は、対応するネットワーク電圧を √3 で割ったものに等しくなります。

したがって、負荷をスター型からデルタ型に切り替えると、各負荷の電圧、つまり負荷内の電流が √3 ≈ 1.73 倍増加します。たとえば、3 線式ネットワークの線間電圧が 380 V の場合、スター型に接続されている場合 (図 5)、各負荷の電圧は 220 V に等しくなります。三角形 (図 7) は 380 V に等しくなります。

この記事の作成には、G.S. Landsberg が編集した物理学の教科書からの情報が使用されました。