Elektros įrangos fazavimas. Trifazės elektros grandinės - istorija, struktūra, įtampos, srovės ir galios skaičiavimo ypatybės Trifazės grandinės ir pagrindiniai jų parametrai

8.1.Pagrindinės sąvokos ir apibrėžimai

Trifazės srovės elektros įrenginiai (sinchroniniai kompensatoriai, transformatoriai, elektros perdavimo linijos) privalomai fazuojami prieš pirmąjį prijungimą prie tinklo, taip pat po remonto, kurio metu gali būti pažeista fazių tvarka ir sukimasis.

Paprastai fazavimas susideda iš kiekvienos iš trijų įjungtos elektros instaliacijos fazių įtampos fazių sutapimo su atitinkamomis tinklo įtampos fazėmis patikrinimo.

Fazavimas apima tris labai skirtingas operacijas. Pirmasis iš jų susideda iš įjungtos elektros instaliacijos ir tinklo fazių eilės patikrinimo ir palyginimo. Antroji operacija susideda iš to paties pavadinimo įtampų fazių sutapimo patikrinimo, ty, ar tarp jų nėra kampinio poslinkio. Galiausiai, trečioji operacija susideda iš fazių, kurių prijungimas turi būti atliktas, tapatybės (spalvos) patikrinimo. Šios operacijos tikslas – patikrinti teisingą visų elektros instaliacijos elementų jungtį, t.y., galų gale, teisingą laidžiųjų dalių tiekimą į perjungimo įrenginį.

Fazė. Trifazė įtampos sistema suprantama kaip trijų simetriškų įtampų rinkinys, kurių amplitudės yra vienodos vertės ir pasislinkusios (vienos įtampos sinusoidės amplitudė, palyginti su ankstesne kitos įtampos sinusoido amplitudė) fazinis kampas (8.1 pav., a).

Taigi kampas, apibūdinantis tam tikrą periodiškai besikeičiančio parametro (šiuo atveju įtampos) stadiją, vadinamas faziniu kampu arba tiesiog faze. Kai kartu įvertiname dvi (ar daugiau) sinusiškai besikeičiančias to paties dažnio įtampas, jei jų nulinės (arba amplitudės) reikšmės neatsiranda vienu metu, sakoma, kad jos yra nefazinės. Poslinkis visada nustatomas tarp identiškų fazių. Fazės nurodomos didžiosiomis raidėmis A, B, C. Trifazės sistemos taip pat vaizduojamos sukančiais vektoriais (8.1 pav., b).

Praktiškai trifazės sistemos fazė taip pat suprantama kaip atskira trifazės grandinės dalis, per kurią praeina ta pati srovė, pasislinkusi kitų dviejų fazių atžvilgiu. Remiantis tuo, generatoriaus, transformatoriaus, variklio ar trifazės linijos laido apvija vadinama faze, siekiant pabrėžti, kad jie priklauso konkrečiai trifazės grandinės atkarpai. Įrangos fazių atpažinimui ant įrangos korpusų, šynų, atramų ir konstrukcijų, priklausančių fazei, dedami spalvoti ženklai apskritimų, juostelių ir kt A, dažytos geltonai, fazės V-vžalia ir fazė C iki raudonos. Atitinkamai, fazės dažnai vadinamos geltona, žalia ir raudona: g, h, k.

Taigi, priklausomai nuo nagrinėjamo klausimo, fazė yra arba kampas, apibūdinantis sinusiškai kintančio dydžio būseną kiekvienu laiko momentu, arba trifazės grandinės atkarpa, t. y. vienfazė grandinė, kuri yra dalis trifazė grandinė.

Fazių tvarka. Trifazės įtampos ir srovės sistemos gali skirtis viena nuo kitos fazių tvarka. Jei fazės (pvz., tinklo) seka viena po kitos eilės tvarka A, B, C - tai vadinamoji tiesioginė fazių tvarka (žr. § 7.3). Jei fazės seka viena po kitos eilės tvarka A, C, B - Tai yra atvirkštinė fazių tvarka.

Fazių eiliškumas tikrinamas naudojant I-517 tipo indukcinės fazės indikatorių arba panašaus dizaino FU-2 tipo fazės indikatorių. Fazės indikatorius prijungtas prie bandomos įtampos sistemos. Prietaiso gnybtai yra pažymėti, t.y. pažymėti raidėmis A,V, S. Jei tinklo fazės sutampa su įrenginio žymenimis, fazės indikatoriaus diskas sukasi kryptimi, nurodyta rodyklės ant įrenginio korpuso. Šis disko sukimasis atitinka tiesioginę tinklo fazių tvarką. Disko sukimas priešinga kryptimi rodo atvirkštinę fazių tvarką. Tiesioginė fazių tvarka iš atvirkštinės pusės gaunama keičiant bet kurių dviejų elektros instaliacijos fazių padėtis.

Kartais vietoj termino „fazių seka“ sakoma „fazių seka“. Kad būtų išvengta painiavos, terminą „fazinis sukimas“ sutinkame vartoti tik tada, kai jis susijęs su fazės, kaip trifazės grandinės atkarpos, samprata.

Fazių sukimasis. Taigi, fazių kaitaliodami turėtume suprasti, kokia tvarka trifazės grandinės fazės (elektros mašinų apvijos ir gnybtai, linijų laidai ir kt.) išsidėstę erdvėje, jei kaskart jas pradėsite apeiti iš to paties taško. (taškas) ir atliekami ta pačia kryptimi, pavyzdžiui, iš viršaus į apačią, pagal laikrodžio rodyklę ir tt Remiantis šiuo apibrėžimu, jie kalba apie kintamus elektros mašinų ir transformatorių gnybtų žymėjimus, laidų ir šynų spalvas.

Fazių sutapimas. Fazuojant trifazes grandines, yra įvairių variantų, kaip kaitalioti perjungimo įrenginio įėjimų žymėjimus ir tiekti į šiuos įėjimus skirtingų fazių įtampas (8.2 pav., a, b). Parinktys, kai fazių tvarka nesutampa, arba elektros instaliacijos ir tinklo fazių kaitos tvarka, kai jungiklis įjungtas, sukelia trumpąjį jungimą.

Tuo pačiu metu vienintelis galimas variantas yra tada, kai abu sutampa. Trumpasis jungimas tarp prijungtų dalių (elektros instaliacijos ir tinklo) čia neįtraukiamas.

Pagal fazių sutapimą fazavimo metu būtent tai suprantama parinktis, kai į jungiklio įėjimus tiekiamos tos pačios įtampos, priklausančios tai pačiai fazei, o jungiklio įėjimų žymėjimai (spalvos) atitinka įtampos žymėjimą. fazės (8.2 pav., c).

Trifazė EMF (įtampos) sistema suprantama kaip trijų simetriškų EMF rinkinys, kurių amplitudės yra vienodos vertės ir yra pasislinkusios (kiekvieno EMF amplitudė, palyginti su ankstesne kito EMF amplitudė) tuo pačiu fazės kampu. . Fig. 1d parodyta paprasčiausio sinchroninio trifazio srovės generatoriaus schema. Apvijos, į. kurios indukuotos kintamos emfs dedamos į statoriaus plyšius, perimetrus 120°. Apvijų gnybtai priskiriami atitinkamai ABS „galų“ X, Y, Z „pradžia“. Per rotoriaus apviją teka nuolatinė srovė, sukurianti magnetinį lauką. Statoriaus apvijomis susikertant su besisukančio rotoriaus magnetiniu lauku, jose indukuojama simetriška trijų vienodo dažnio ir amplitudės sinusinių EML, fazėje pasislinkusių 120°, sistema (1.6 pav.). Vienam rotoriaus apsisukimui, kuris atitinka laikotarpį T, kiekvienoje apvijoje įvyksta visas EML pokyčių ciklas. Kai rotoriaus ašis/-/ kerta statoriaus apvijos posūkius, juose sukeliamas didžiausias EMF. Tačiau kadangi tai vyksta trimis statoriaus apvijomis skirtingu laiku, sukeltos EML maksimumai nėra fazėje, ty jų amplitudės Ed, Eg, E pasislenka viena kitos atžvilgiu 1/3 periodo arba 120°.
Fazė. Kampas, apibūdinantis tam tikrą periodiškai besikeičiančio parametro etapą (šiuo atveju EMF), vadinamas fazės kampu arba paprasta faze. Apsvarstant kartu du (ar daugiau) sinusiškai besikeičiančius to paties dažnio EML, jei jų nulinės (arba amplitudės) reikšmės neatsiranda vienu metu, sakoma, kad jos yra fazinės. Poslinkis visada nustatomas tarp identiškų fazių, pavyzdžiui, tarp sinusoidų pradžios, kaip parodyta Fig. 1,6, arba tarp amplitudių. Kai dviejų sinusoidų fazė pasislenka, vienas iš jų laikui bėgant atsiliks nuo kito. Norint nustatyti, kuris iš sinusoidų atsilieka, randama jų kilmė, t.y. nulinės EML reikšmės pereinant nuo neigiamų 6 verčių prie teigiamų.

Ryžiai. 1. Trifazės simetriškos EMF sistemos gavimas: 1 - statorius; 2 - statoriaus apvija; 3 - rotorius; 4 - rotoriaus apvija

Fig. 1.6 pradžios žymimos raidėmis a, b, c. Iš paveikslo matyti, kad vienos sinusoidės pradžia (pavyzdžiui, sinusoido, einančios per tašką b) yra dešinėje nuo kito (sinusoido, einančio per tašką a) pradžios. Tai rodo, kad sinusoidas, kurio pradžia yra taške b, atsilieka nuo sinusoidės su pradžia taške a Per tašką c einanti sinusoidė dar labiau atsilieka, nes jos pradžia pasislenka (2/3) T arba 240°. nuo pradžios koordinates (momentas, kai / = 0). Lygiai taip pat galime pasakyti, kad sinusoidė, kurios pradžia taške a, lenkia sinusoidę, kurios pradžia taške b (1/3) Tvi, kurios pradžia taške c (2/3) T.
Praktiškai trifazės sistemos fazė taip pat suprantama kaip atskira trifazės grandinės dalis, per kurią praeina ta pati srovė, pasislinkusi kitų dviejų fazių atžvilgiu. Remiantis tuo, trifazės linijos generatoriaus, transformatoriaus, variklio ar laido apvija vadinama faze, siekiant pabrėžti, kad jie priklauso konkrečiai trifazės grandinės atkarpai.
Fazės žymimos didžiosiomis raidėmis A, B, C. Tačiau ne visada patogu kabinti raidžių užrašus ant stočių ir pastočių įrangos. Todėl dažant įrangą (pavyzdžiui, šynas ir jungiamąsias šynas uždaroje skirstykloje), kuri naudojama apsaugai nuo korozijos, naudojami skirtingų spalvų dažai. Dažai tepami per visą padangų ilgį.
A fazės padangos nudažytos geltonai, B fazės – žaliai, o C fazės – raudonai. Todėl fazės dažnai vadinamos Zh, 3, K. Norint atpažinti įrangos fazes, ant korpusų, izoliatorių jungiamųjų detalių, konstrukcijų ir atramų uždedami atitinkami spalvoti ženklai apskritimų ar juostelių pavidalu.
Taigi, priklausomai nuo nagrinėjamo klausimo, fazė yra arba kampas, apibūdinantis sinusiškai kintančio dydžio būseną kiekvienu laiko momentu, arba trifazės grandinės atkarpa, t. y. vienfazė grandinė, kuri yra dalis trifazė grandinė.
Fazių tvarka. Tvarka, kuria EMF generatoriaus fazinėse apvijose praeina per tas pačias reikšmes (pavyzdžiui, per teigiamas amplitudės reikšmes), vadinama fazių tvarka. Trifazės EMF sistemos gali skirtis viena nuo kitos fazių tvarka. Jei generatoriaus rotorius sukasi kryptimi, parodyta pav. 1,c, tada fazės seks A, B, C tvarka – tai vadinamoji tiesioginė fazių tvarka. Jei rotoriaus sukimosi kryptis pakeičiama, pasikeis ir fazių tvarka. Fazės pereis per didžiausias vertes A, C, B tvarka - tai yra atvirkštinė fazių tvarka.
Kartais vietoj termino „fazių seka“ sakoma „fazių seka“. Siekdami išvengti painiavos, sutinkame terminą „fazių kaitaliojimas“ vartoti tik tada, kai jis susijęs su fazės, kaip trifazės grandinės atkarpos, samprata.

Fazių sukimasis.

Taigi fazių kaitaliodami turime omenyje tvarką, kuria trifazės grandinės fazės (atskirų linijų laidai, elektros mašinos apvijos ir gnybtai ir kt.) išsidėstę erdvėje, jei kaskart jas pradedate apeiti iš to paties. tašką (tašką) ir atlikti ta pačia kryptimi, pavyzdžiui, iš viršaus į apačią, pagal laikrodžio rodyklę ir tt Remiantis šiuo apibrėžimu, jie kalba apie elektros mašinų ir transformatorių gnybtų žymėjimų, laidų ir šynų spalvų kaitaliojimą. . Kai kuriais atvejais fazių kaitos tvarka yra griežtai reglamentuota. Taigi, sinchroninių mašinų gnybtų kintamų žymėjimų tvarka laikoma atitinkanti nustatytos rotoriaus sukimosi krypties fazių tvarką. Elektros instaliacijos (PUE) statybos taisyklės uždariems skirstomiesiems įrenginiams numato tokią dažytų šynų kaitaliojimo tvarką, kai jos yra vertikalioje plokštumoje: viršutinė magistralė geltona, vidurinė žalia, apatinė raudona. Kai padangos yra horizontalioje plokštumoje, labiausiai nutolusi padanga dažoma geltonai, o esanti arčiausiai serviso koridoriaus – raudonai. Atšakos nuo šynų daromos taip, kad fazė G būtų kairėje, fazė K – dešinėje, jei į šynas žiūrėti iš aptarnavimo koridoriaus (su trimis koridoriais skirstomajame įrenginyje, iš centrinio).
Atvirose pastotėse šynų ir aplinkkelių šynų kintamos spalvos orientuojamos pagal galios transformatorius. Arčiausiai jų esanti padangos fazė nudažyta geltonai, vidurinė – žalia, o tolimoji – raudona. Atšakos nuo šynų padarytos taip, kad žiūrint į transformatorių iš šynų pusės G fazės magistralė būtų kairėje, o K fazė – dešinėje.
Nukrypimai nuo aukščiau nurodytų RU PUE šynų kintamo dažymo tvarkos reikalavimų leidžiami išimties tvarka tais atskirais atvejais, kai šių reikalavimų laikymasis yra susijęs su įrengimo sudėtingumu arba būtinybe įrengti specialias atramas oro linijų laidų perkėlimui. .
Fazių sutapimas. Fazuojant trifazes grandines, gali būti įvairių variantų, kaip keisti perjungimo įrenginio įėjimų žymėjimus (spalvas) ir į šiuos įėjimus tiekti skirtingų fazių įtampas. Tolesnio samprotavimo paprastumo dėlei darykime prielaidą, kad dviejų elektros instaliacijos magistralių sistemų fazinės įtampos yra vienodos fazių eilės A, B, C ir Ax, Bi, C|. Esant šiai sąlygai, tų pačių įtampų fazės gali sutapti, o jungiklio kintamų įėjimų žymėjimų tvarka gali nesutapti (2 pav., a) arba, atvirkščiai, esant tokiai pačiai kintamų įėjimų žymėjimų tvarka, fazinės įtampos gali sutapti. būti perkeltas faze (2 pav., b). To paties pavadinimo įtempių vektorių sukimasis vienas kito atžvilgiu gali būti ne tik 120° kampu, kaip parodyta fig. 2,6, bet bet kokiu kampu dalijantis iš 30e, kas būdinga transformatoriams su skirtingomis apvijų jungčių grupėmis. Abiem šiais atvejais įjungus jungiklį neišvengiamai įvyksta trumpasis jungimas.
Tuo pačiu metu gali būti, kad abu sutampa (2 pav., c) - Čia neįtrauktas trumpasis jungimas tarp prijungtų įrenginio dalių.
Fazių sutapimu fazavimo metu turime omenyje būtent šį atvejį, kai prie jungiklio įėjimų, esančių priešais vienas kitą ir priklausančių tai pačiai fazei, panašios abiejų instaliacijos dalių įtampos sutampa faze, o jungiklio žymėjimai (spalvos) įėjimai yra suderinti su atitinkamomis įtampos fazėmis ir turi tą pačią kaitos tvarką.
Sinusiškai kintančio EML (įtampos, srovės) vektorinis vaizdas. Periodiškai besikeičiantys sinusoidiniai dydžiai vaizduojami kaip sinusoidai (1.6 pav.) ir besisukantys vektoriai – nukreipti tiesės atkarpos (1c pav.).

Ryžiai. 2. Dviejų elektros instaliacijos dalių fazių nesutapimo (f. b) ir sutapimo (c) parinktys
Faziniams EMF vektoriams Ej4, pvz. Eq> parodyta šiame paveiksle, kryptys sutartinai imamos nuo apvijų pradžios iki jų galų. Ryšys tarp sinusinės kreivės ir besisukančių vektorių parodytas fig. 3. Sinusoidas gaunamas projektuojant sukamąjį vektorių (tam tikroje skalėje lygų kintančio EMF amplitudei) į vertikalią ašį /-/, judant išilgai abscisių ašies greičiu, proporcingu vektoriaus sukimosi dažniui. . Fazių poslinkis tarp dviejų vektorių, kurių pradžios sujungtos viename taške, nustatomas kampu V (4 pav.). Vektoriaus Pvz. atsilikimas nuo vektoriaus Ed rodomas kampo rodyklės kryptimi (prieš vektorių sukimosi kryptį).
Reikia pasakyti, kad EML (įtampos, srovės ir kt.) besisukančio vektoriaus samprata elektrotechnikoje šiek tiek skiriasi nuo vektoriaus, tarkime, jėgos ar greičio, sampratos mechanikoje.


Ryžiai. 3. Sinusoidinio grafiko gavimas sukant vektorių


Ryžiai. 4. Dviejų EML vaizdas su sinusoidėmis ir vektoriais skirtingais šlyties kampais

Jei mechanikoje vektorių negalima visiškai nustatyti tik pagal jų vertes, nenurodant jų veikimo krypties erdvėje, tai elektrotechnikoje besisukantys vektoriai nenustato tikrosios dydžių, kuriuos jie atstovauja erdvėje, krypties. Tačiau kombinuotas vektorių, besisukančių tuo pačiu dažniu (pavyzdžiui, trijų fazių EML) išdėstymas diagramoje suteikia idėją apie procesą, vykstantį elektros grandinėje laikui bėgant, ir leidžia kiekybiškai įvertinti reiškinius, atlikdami elementarias operacijas su vektoriais.

Pagrindinės trifazių grandinių prijungimo schemos.

Elektros mašinų (generatorių, sinchroninių kompensatorių, variklių) ir transformatorių apvijos sujungiamos žvaigždute arba trikampiu.
Sujungiant tris generatoriaus apvijas į žvaigždę, jų galai sujungiami į vieną tašką (5 pav., c), kuris vadinamas nuliu (arba neutraliu). Elektrovaros jėgos tarp apvijų pradžios ir nulinio taško vadinamos fazinėmis EMF ir žymimos Ed, Eg, Ee arba tiesiog £ph. Elektrovaros jėgos tarp fazių gnybtų vadinamos tiesinėmis tn. Jie gaunami kaip skirtumas tarp generatoriaus atitinkamos fazės EMF vektorių, pavyzdžiui, Ed - Eg = Edd (5 pav., c).


Ryžiai. 5. Generatoriaus apvijų sujungimas žvaigždėje (o), EML vektorinė diagrama (b), fazių EML vektorių atėmimas (c)


Ryžiai. 6. Generatoriaus apvijų sujungimas su trikampiu (e) ir EML vektorine schema (b)
Indeksų tvarka žymint linijinį EML nėra savavališka - indeksai išdėstyti eilės tvarka
vektorių atėmimas: Ev-Ec = Evc\ Ec-El = ESA- Atsižvelgiant į nurodytą vektorių sukimosi kryptį, toks indeksų išdėstymas atitinka atsilikimo fazės EML vektoriaus atėmimą iš EML vektoriaus vadovaujantis vienas. Dėl to linijiniai EMF vektoriai visada lenkia mažėjančius fazės vektorius 30°. Linijinio EMF reikšmės yra \D arba 1,73 karto didesnės nei fazinės, o tai lengva patikrinti išmatuojant vektorius diagramoje.
Generatoriaus apvijų sujungimas su trikampiu parodytas pav. 6, o. Taškai A, B, C yra bendri kiekvienai fazių apvijų porai. Jei prie generatoriaus gnybtų nėra prijungta apkrova, tai apvijose, sudarančiose uždarą grandinę, nėra srovės, kurią sukelia pramoninio dažnio sinusoidinis EMF, pasislinkęs vienas kito atžvilgiu (1/3) T, nes kiekvienu laiko momentu grandinės trikampyje veikiančio EML geometrinė suma lygi nuliui. Tai galite patikrinti ištyrę vektorinę diagramą 6 pav., b ir trifazio generatoriaus momentinių EMF reikšmių sinusoidę (1 pav., b).


Ryžiai. 7. Keičiant gnybtų pavadinimus, sukeltos EML fazę pakeiskite 180°:
a - EMF Ed ir Ea fazės sutampa; b - EMF Ed ir Eg yra antifazėje

Iš pav. 6, a matyti, kad sujungus trikampiu, tiesiniai laidai tęsiasi tiesiai nuo kiekvienos fazės apvijos pradžios ir pabaigos, todėl faziniai EML yra lygūs linijiniams ir sutampa su jais faze. Atkreipkite dėmesį, kad stotyse generatorių apvijos dažniausiai sujungiamos žvaigždute. Delta jungtis yra labai reta ir tik vieno tipo turbogeneratoriuose (TVS-30).
Transformatorių, taip pat generatorių, apvijos yra sujungtos žvaigždute ir trikampiu (zigzago raštas yra retas). Žvaigždės grandinė dažnai sudaroma atidengus nulinį tašką. Žvaigždės, žvaigždės su išvestiniu nuliniu tašku ir trikampio jungčių schemos tekste paprastai žymimos raidėmis U, Un ir D. Transformatorių aukštos įtampos (HV) apvijos jungiamos U arba D, neatsižvelgiant į maitinimo šaltinių prijungimo schemą. Vidutinės (MV) ir žemos įtampos (LV) antrinės apvijos taip pat yra prijungtos U arba D.
Skirtingai nuo generatorių, didelės galios transformatorių bent vienos apvijos trikampio jungtis yra normalu)