7 Kolmefaasiline vool

Transcript

1 7 Komeaasiine voo 7 Komeaasiise voou saamine Tänapäeva töötavad eektrijaamad toodavad komeaasiist voou Komeaasiise voou peamiseks eeiseks on ihtne pööreva magnetväja saamise võimaus Pöörev magnetväi ehk ihtsat pöördväi on maaima ihtsaima ja töökindaima mootori asünkroonmootori (seda nimetatakse ka induktsioonmootoriks) tööpõhimõtte auseks Komeaasiist voou on ihtne toota ja ökonoomne üe kanda Komeaasiine voo on sisuiset iitvoo komest üheaasiisest, mie eektromotoorjõud on teineteisest ajas komandikperioodi ehk 0 võrra nihutatud Komeaasiisest eektrisüsteemist võib saada üheaasiist voou, mis ei erine miegi pooest üheaasiise vaheduvvoou generaatorist saadavast vooust Lihtsaim komeaasiine generaator on ehituset sarnane üheaasiise generaatoriga Erinevus seisneb vaid sees, et mähiseid on ühe aseme kom, nad on üksteise suhtes ruumis 0 võrra nihutatud ja neid nimetatakse nüüd aasimähisteks Kui pööremine toimub ühtase kiirusega, siis indutseeritakse mähistes ühesuguse sageduse ja ampituudiga eektromotoorjõud, mis on üksteise suhtes aasis 0 võrra nihutatud 00

2 Kui ugeda esimese aasimähise eektromotoorjõu e perioodi aghetke t 0 nuiks, siis e sinω E t Teise aasimähise eektromotoorjõud e jääb e -st 0 võrra maha, seega e E sin ( ω t 0 ) Komanda aasimähise eektromotoorjõud e jääb e - st 0 võrra maha, see tähendab, et ta on e -st 0 võrra ees: e E sin ( ω t + 0 ) Nüüdisaegses eektrigeneraatoris on tavaiset vastupidi: aasimähised on paigadatud generaatori paigaseisvasse ossa staatorisse, magnetväi tekitatakse aga ühtase kiirusega pöörevas rootoris Komeaasiise pinge vektordiagramm ja siinuskõverad 7 Generaatorimähiste ühendusviisid Generaatori ja tarviti vaheiste ühendusjuhtmete arvu vähendamiseks võib nii generaatori kui tarviti mähised omavahe ühendada Ouine on, kuidas seda teha ga mähise on oma agus ja oma õpp 0

3 Praktikas on kasutuse kaks erinevat ühendusviisi: tähtühendus komnurkühendus Tähtühendus Generaatori mähiste tähtühenduse ühendatakse aasimähiste agused, V ja W iinijuhtmetega L, L ja L Faasimähiste õpud, V ja W ühendatakse kokku Nii tekib neutraapunkt Neutraapunktiga ühendatakse neutraajuhe N Kome iinijuhtme ja ühe neutraajuhtmega süsteemi nimetatakse nejajuhiiseks süsteemiks Faasimähise aguse ja õpu vaheist pinget nimetatakse aasipingeks ning tähistatakse, ja, üdjuhu ga iinijuhtme ja neutraajuhtme vaheine pinge on aasipinge Kui jätta arvestamata pingeang generaatori mähises, siis võib öeda, et aasipinge on võrdne aasimähise eektromotoorjõuga Faasimähiste aguste, seega ka iinijuhtmete vaheist pinget nimetatakse iinipingeks Liinipinge tähisteks on, ja, üdjuhu Miine on iini- ja aasipingete omavaheine suhe? Esimese aasimähise õpp on ühendatud teise aasimähise õpuga Seetõttu on iinipinge võrdne aasipingete vahega Anaoogset, Faasipingete vektorid on üksteise suhtes 0 võrra pööratud Liinipinge saab määrata geomeetriiset: 0

4 cos0 ehk üdisemat Jooniset võib aru saada, et vektordiagrammi on iinipinge 0 võrra aasipingest ees Ouine on simas pidada, et generaatori või trao mähised ühendataks õigesti, see tähendab, mähiste agused iinijuhtmetega ja mähiste õpud kokku Kui üks mähis ühendada vaesti, tekib mittesümmeetriine iinipingete süsteem Seda iustreerib joonis, kus on näidatud aasipinged ja iinipinged kui mähis BY on ühendatud vaesti Liinipinged, ja poe nüüd enam võrdsed ega moodusta ka sümmeetriist süsteemi: Komnurkühendus Komnurkühenduseks ühendatakse esimese aasimähise õpp teise aasimähise agusega V, see õpp V komanda mähise agusega W ja komanda õpp W esimese mähise agusega Generaatori kom aasimähist moodustavad nüüd väga väikese takistusega kinnise voouringi 0

5 Lühisvoou sea ei teki, sest eektromotoorjõudude summa võrdub nuiga Liinipinged on komnurkühenduse korra võrdsed aasipingetega: ; ; Üdisemat: Ouine on simas pidada, et generaatori või trao mähised ühendataks õigesti Kui üks aasimähis on ühendatud vastupidi, siis eektromotoorjõudude summa voouringis poe enam nu, vaid võrdne kahekordse aasipingega Nii tekib suur voo ja oukord on ühisetaoine, sest mähiste takistus on väga väike 7 Tarvitite tähtühendus Ogu kom tarvitit takistusega r R, r R ja r R ühendatud iinijuhtmete ja neutraajuhtme vahee Neutraajuhe tagab tarvitite kemmipinge ja generaatori aasipinge võrdsuse Seega jäävad tarvitite töötingimused just samasugusteks kui nad on üheaasiises aheas 04

6 Faasipinge Liinivooud on võrdsed voouga tarvitites Voo tarvitis ; ; R R R Voo neutraajuhtmes on Kirchhoi esimese seaduse kohaset võrdne aasivooude vektorite summaga!!!! N + + Kui tarvitid R, R ja R on võrdse takistusega (nn sümmeetriine koormus), siis on ka vooud, ja võrdsed ja voo nujuhtmes võrdne nuiga Võiks isegi nujuhtme ära jätta Seda saab teha ainut siis, kui on tagatud tõepooest täiesti ühtane koormus, näiteks komeaasiiste mootorite puhu Kui aga koormus poe sümmeetriine, see tähendab tarvitite takistused R, R ja R poe võrdsed, tekib neutraajuhtmes voo Näide Leida vooud tarvitites ja neutraajuhtmes 05

7 Tarvitite vooud R 0 00 R 0 0 R 0 57,5 400,A A 4 A 0V Vooude geomeetriiseks iitmiseks kasutatakse vektordiagrammi Vektordiagrammi iitmise tuemusena saab neutraajuhtme voou väärtuseks N,5 A Mittesümmeetria erijuhuks on katkestus ühes aasis See esineb näiteks ühe kaitsme äbipõemise Kui neutraajuht on terve, jääb katkestatud aas toiteta Teistes aasides jätkub töö normaaset: ; R R 06 Voo neutraajuhtmes on võrdne vooude ja geomeetriise summaga

8 Neutraajuhtmesse ei tohi paigadada kaitsmeid, üiteid ega muid seadmeid, mis võimadaks või põhjustaks katkestust neutraajuhtmes Kui süsteemis neutraajuhti poe oob aasikatkestus sisuiset üheaasiise oukorra Tarvitid teises ja komandas aasis jäävad järjestikku ning R 74 Tarvitite komnurkühendus Tarvitid ühendatakse komnurka siis, kui nende nimipinge on võrdne iinipingega Skeemide on kasutuse kaks erinevat joonestusviisi tarvitid kujutatakse üksteise suhtes kas 0 nurga a või paraeeset: Komnurkühenduse on iinipinge võrdne aasipingega Faasivooud ; ; R R R 07

9 Ka vektordiagramme võib joonestada mitut moodi Joonise on vasakpoose diagrammi joonestatud vektorid ühisest aguspunktist, parempoose moodustavad aga pingevektorid komnurga: Sümmeetriise koormuse on vooud võrdsed ja vektordiagramm sümmeetriine Mittesümmeetriise koormuse see nii ei oe Näide 400 V pingega võrku on ühendatud komnurka erineva takistusega tarvitid: Faasivooud R R R A, 8A, A Liinivooud võib eida vektordiagrammist Siia on mõõtkavas kantud arvutatud aasivooud ning geomeetriise iitmise eitud iinivooud 5, A, 0 7 A, 9, A, 08

10 Mittesümmeetria erijuhuks on katkestus ühes iinis Siin on katkestus iinis L Nüüd jääb tarviti R normaaset töösse: R Tarvitid R ja R on jäänud aga jadamisi ning neis on voo R + R Liinivoo on ja geomeetriine summa 75 Komeaasiise voou võimsus Mistahes ühenduse ja mistahes koormuse on komeaasiise voou võimsus võrdne kome aasi võimsuste summaga Aktiivvõimsus P P + + P P, kus P, P ja P on aasivõimsused, mis on määratavad vaemiga P cosϕ Anaoogset reaktiivvõimsus Q Q + Q + Q Q Näivvõimsus, sinϕ 09

11 S P + Seejuures Q S S + + S S Sümmeetriise koormuse, näiteks komeaasiiste mootorite puhu, on aasivõimsused võrdsed Siis P P cosϕ Faasivooude määramine on sagei üsna tüikas, mõõdetakse enamasti iinivoou ja iinipinget Seepärast arvutatakse komeaasiise voou võimsust iiniväärtuste kaudu Tähtüituses Komnurküituses P cosϕ cosϕ P cosϕ cosϕ Tavaiset iiniväärtustee indekseid ei kirjutata Lihtsat P cosϕ, S ning P cosϕ S NB! Ühesugustee vaemitee vaatamata poe tarviti võimsus tähtühenduse võrdne võimsusega komnurkühenduses 0

12 Näide 0 V voouvõrku on ühendatud kom eektriahju, igaüks takistusega 5 Ω Kui ahjud on komnurkühenduses, siis 0 V, R 0 4, A, 5 4, 7,5 A ja P 0 7,5 000W kw Kui ahjud on tähtühenduses, siis 0 V, R,5 A, 5 4, 7,5 A ja P Y 0,5 000W kw Segub, et tähtühenduse korra on võimsus väiksem P P Y korda Seda asjaou kasutatakse praktikas mõnikord võimsuse regueerimiseks Näiteks on asünkroonmootori käivitamise kasutuse niinimetatud tähtkomnurk-üitid (Y/ -üitid) Mootor ühendatakse agu tähte ja siis komnurka Nii on käivitamise vooutõuge (aga ka pöördemoment) kom korda väiksem 75 Pöördmagnetväi Komeaasiise voou üheks tähtsamaks omaduseks on magnetväja tekitamine, mis ruumiiset pööreb Niisugust väja nimetatakse pöördmagnetväjaks ehk ihtsat pöördväjaks Pöördmagnetväja paigutatud juhe hakkab võimause väjaga kaasa pöörema See nähtuse põhineb asünkroonmootori töö Asünkroonmootor kujutab endast sümmeetriist koormust See tähendab, et vooud on omavahe aasis nihutatud täpset 0 võrra, vaatamata seee, missugune on võimsustegur cos ϕ ga mähise voouga on võrdeine see mähise tekitatud magnetvoog

13 Aghetke, kui α 0, on esimeses mähises - voo i 0 Teises mähises on voo negatiivne, see tähendab, et ta on suunatud mähise õpust V mähise aguse V pooe i 0,866 m Komandas mähises on samasuur voo, kuid positiivne, see tähendab, suunatud mähise agusest W mähise õpu W pooe i 0,866 m Se hetke tekib magnetväi nii nagu on kujutatud joonise (a) suunaga paremae Veerandperioodi möödudes, kui α 90 on i m ning kugeb mähise agusest mähise õpu pooe Üejäänud kahes mähises on pooe väiksem negatiivne voo i i 0,5 m kugeb endiset mähise õpust V mähise aguse V pooe, i on vahepea muutnud suunda ja vooab nüüd samuti mähise õpust W mähise aguse W pooe Vooude magnetväjad iituvad nii, nagu näidatud joonise (b) Summaarne magnetväi on suunatud aapooe Järgmise veerandperioodi möödudes, kui α 80, on esimeses mähises - jäe voo i 0 Aghetkega (α 0 ) võrredes on vooud teises ja komandas mähises muutnud suunda Teises mähises kugeb voo i 0,866 m agusest V mähise õpu V pooe, komandas aga on voo i 0,866 m mähise õpust W mähise aguse W pooe Tekkiv magnetväi on vastassuunaine esiagsee (kui α 0 ) Kui α 70 on negatiivse maksimaaväärtusega i m, see tähendab, et kugeb mähise õpust mähise aguse pooe Üejäänud kahes mähises on nüüd positiivne voo i i 0,5 m, see tähendab, et voo on suunatud mähise agusest V ja W vastavat mähise õpu V ja W pooe Tekkiv magnetväi on jäe pöördunud 90 võrra ja on nüüd suunatud üespooe (joonise d)

14 90 pärast on α 60, see tähendab, et kõigis mähistes on täpset samasugused vooud kui aghetke ja magnetväi on nüüd jäe suunatud paremae (joonis e) Võib näidata, et tekkiv magnetväi pööreb voouga sama sagedusega Niisuguses magnetväjas hakkab magnetnõe pöörema