8.2.1 Napetosti in vodniki trifaznega sistema

Iz e-ELEKTROTEHNIKA plus

Redakcija: 23:03, 8. maj 2010 (view source) Andrej (Pogovor | prispevki) ← Starejša redakcija		Redakcija: 12:00, 14. maj 2010 (view source) Andrej (Pogovor | prispevki) Novejše urejanje →
Vrstica 61:		Vrstica 61:
-		+	<references />
-		+
-	== Toki trifaznega sistema s porabniki v zvezdi ==	+
-		+
-		+
-	V trifazni sistem v zvezdi priključujemo praviloma '''trifazne''' in '''enofazne''' porabnike. Trifazni porabniki (motorji, peči ...) imajo po '''tri fazne''' porabnike (navitja, grelnike ...).	+
-		+
-		+
-	<pomembno>	+
-	*Toke, ki tečejo po linijskih vodnikih, imenujemo '''linijski toki''', označujemo pa j ih z '''''I''<sub>L1</sub>''', '''''I''<sub>L2</sub>''' in '''''I''<sub>L3</sub>'''.	+
-	*Toke, ki jih poganjajo fazne napetosti, imenujemo '''fazni toki''', označujemo pa jih z '''''I''<sub>1</sub>''', '''''I''<sub>2</sub>''' in '''''I''<sub>3</sub>'''.	+
-	*Tok v '''ničelnem''' vodniku imenujemo ničelni tok, označujemo pa ga z '''''I''<sub>0</sub>'''.	+
-	</pomembno>	+
-		+
-		+
-		+
-		+
-	== Simetrična obremenitev trifaznega sistema s porabniki v zvezdi ==	+
-		+
-		+
-	O simetrični obremenitvi generatorjev trifaznega sistema govorimo v primeru, kadar je tudi kazalčni diagram '''tokov''' simetričen. Tako obremenitev predstavljajo trifazni porabniki, saj imajo po tri '''enake''' fazne porabnike.	+
-		+
-		+
-	<pomembno>	+
-	*V sistemu v zvezdi so '''linijski''' toki enaki '''faznim''' tokom generatorja.	+
-	*Geometrična vsota linijskih tokov v simetrično obremenjenem trifaznem sistemu v zvezdi je '''nič'''.	+
-	*Simetrično obremenjen trifazni sistem v zvezdi '''ne potrebuje ničelnega vodnika''', kar v primerjavi z energijsko enakovrednim enofaznim sistemom pomeni '''prihranek bakra''' za 50 %.	+
-	</pomembno>	+
-		+
-		+
-	Simetrični obremenitvi trifaznega sistema se lahko približamo le v visokonapetostnih omrežjih velikih moči, zato so daljnovodi takih omrežij praviloma '''trivodni'''. V nizko napetostnih omrežjih pa imamo tudi enofazne porabnike, ki idilo simetrične obremenitve podirajo.	+
-		+
-		+
-		+
-		+
-	== Nesimetrična obremenitev trifaznega sistema s porabniki v zvezdi ==	+
-		+
-		+
-	V trifazni sistem priključujemo na fazne napetosti tudi enofazne porabnike, ki se med seboj razlikujejo po impedanci. Zato z njimi ne moremo zagotoviti simetrične obremenitve generatorja, kljub njihovemu razporejanju po fazah.	+
-		+
-		+
-	Linijski toki so v splošnem enaki '''geometričnim''' vsotam tokov faznih porabnikov. Pri nesimetrični obremenitvi se med seboj razlikujejo po velikosti in fazi. Njihov kazalčni diagram prikazuje slika.	+
-		+
-		+
-	<pomembno>	+
-	*Trifazni sistem v zvezdi je v splošnem obremenjen '''nesimetrično'''.	+
-	*Ničelni tok '''''I''<sub>0</sub>''' je enak geometrični vsoti linijskih tokov.	+
-	</pomembno>	+
-		+
-		+
-	<latex>{I_0}\, = \,{I_1}\,\hat  + \,{I_2}\,\hat  + \,{I_3}</latex>	+
-		+
-		+
-	Praviloma ni večji od linijskega toka, zato tudi prerez ničelnega vodnika ni večji od prereza linijskega vodnika.	+
-		+
-		+
-	'''Primer:'''	+
-	<primer>	+
-	Trije porabniki (ali skupine porabnikov) z impedancami ''<u>Z</u>''<sub>1</sub> = (20 + j 30) Ω, ''<u>Z</u>''<sub>2</sub> = 55 Ω in ''<u>Z</u>''<sub>3</sub> = (30 + j 20) Ω so v zvezdi priključeni na fazne napetosti trifaznega sistema 400/230 V. Izračunaj fazne in linijske toke ter tok v ničelnem vodniku. ''U''<sub>1N</sub> postavimo v pozitivno realno os.|||	+
-		+
-	<latex>{I_1}\, = \,\frac{U_{1{\rm{N}}}}{{{Z_1}}}\, =\, \frac{230}{20\, +\, \rm{j}30}\, =\, \frac{230 \,\cdot \,\left( {20\, - \,\rm{j}30} \right)}{400 \,+\, 900} \,=\, {\rm{3,5}}\, -\, {\rm{j5,3\,A}}</latex>	+
-		+
-		+
-	<latex>{I_2}\, = \,\frac{U_{2{\rm{N}}}}{Z_2}\, =\, \frac{ - 115\, -\, {\rm{j}}199}{55}\, = \, - \rm{2,1} \,-\, {\rm{j3,6}}\,{\rm{A}}</latex>	+
-		+
-		+
-	<latex>{I_3}\, =\, \frac{U_{3{\rm{N}}}}{Z_3} \,=\, \frac{ - 115\, +\, {\rm{j}}199}{30\, +\,{\rm{j}}20}\, = \,{\rm{0,4}}\, +\, {\rm{j6,3}}\,{\rm{A}}</latex>	+
-		+
-		+
-	<latex>{I_0} \,=\, {I_1}\, +\, {I_2}\,+ \,{I_3}\, = \,{\rm{1,8}}\, -\, {\rm{2,6}}\,{\rm{A}}</latex>	+
-	</primer>	+
-		+
-		+
-	<pomembno>	+
-	*Pri trifaznem prenosu električne energije porabnikom v '''zvezdni''' vezavi potrebujemo pri nesimetrični obremenitvi sistema v primerjavi s prenosom enake energije v enofaznih sistemih le '''2/3''' bakra.	+
-	</pomembno>	+
-		+
-		+
-	Ničelni tok ''I''<sub>0</sub> je v večini primerov manjši od linijskih tokov, zato je prihranek pri izgubah električne energije še večji.	+
-		+
-		+
-	<pomembno>	+
-	*Izgube energije zaradi upornosti vodnikov so pri trifaznem prenosu v zvezdi do '''50 %''' manjše kot pri enofaznem prenosu.	+
-	</pomembno>	+
-		+
-		+
-		+
-		+
-	== Prekinitev ničelnega vodnika pri nesimetrični obremenitvi sistema s porabniki v zvezdi  ==	+
-		+
-		+
-	Če pri nesimetrični obremenitvi v štirivodnem sistemu v zvezdi iz kakršnih koli razlogov pride do '''prekinitve''' ničelnega vodnika, smo s prekinitvijo vodnika sistemu vsilili stanje ''I''<sub>0</sub> = 0. S stališča toka v ničelnem vodniku je to podobno kot pri simetrični obremenitvi sistema. Enako stanje bi pri neprekinjenem ničelnem vodniku lahko dosegli tudi tako, da bi v sistem vključili še napetost ''U''<sub>0</sub> take velikosti in smeri (sl. a), ki bi v ničelnem vodniku povzročila breztokovno stanje (''I''<sub>0</sub> = 0).	+
-		+
-		+
-	<pomembno>	+
-	*Prekinitev ničelnega vodnika v štirivodnem, nesimetrično obremenjenem sistemu v zvezdi povzroči '''premik''' zvezdišča in '''spremembo faznih''' napetosti.	+
-	</pomembno>	+
-		+
-		+
-	Sprememba faznih napetosti povzroča motnje delovanja, lahko pa tudi poškodbe porabnikov, zato:	+
-		+
-		+
-	<pomembno>	+
-	*Ničelnega vodnika '''ne smemo''' varovati.	+
-	*Vezava zvezda-zvezda brez ničlovoda ni dopustna, če je možna nesimetrična obremenitev.	+
-	</pomembno>	+
-		+
-		+
-	Bistveno večje premike zvezdišča in spremembe faznih napetosti pa povzroči na primer kratek stik katerega od faznih vodnikov z ničelnim vodnikom ali pri ozemljenem zvezdišču z zemljo (slika).	+
-		+
-		+
-	SLIKA	+
-		+
-		+
-	V takih primerih nekateri enofazni porabniki ostanejo praktično brez energije, drugim pa grozi uničenje zaradi povečane fazne napetosti. Enako se dogaja tudi faznim porabnikom trifaznih porabnikov.	+
	{{Hierarchy footer}}		{{Hierarchy footer}}

---

Redakcija: 12:00, 14. maj 2010

Iz kazalčnega diagrama napetosti je razvidno, da so tudi medfazne napetosti trifaznega sistema po velikosti enake in da so tudi med njimi fazni koti 120 °.

Iz istega kazalčnega diagrama je tudi razvidno, da sta pri izbiri ene od faznih napetosti, drugi dve po velikosti in faznem premiku simetrični na izbrano napetost.

Sliko kazalčnega diagrama napetosti a) pogosto prelevimo v enakovredno sliko c).

V nizkonapetostnih omrežjih so najbolj razširjene fazne napetosti 230 V. Najpreprosteje jih zapišemo v kompleksni obliki:

Medfazne napetosti so razlike faznih napetosti. Njihove absolutne vrednosti dobimo na osnovi trikotnika v kazalčnem diagramu, ki ga medfazna napetost tvori s faznima napetostima.

ali

Ugotovljeno velja tako za efektivne kakor tudi za maksimalne vrednosti fazne in medfazne napetosti. V primeru nizkonapetostnega omrežja, v katerem je fazna napetost 230 V, je medfazna napetost √3 krat večja od 230 V, to je 398,4 V ali zaokroženo 400 V:

Medfazne napetosti nizkonapetostnega trifaznega sistema zapišemo po tem v kompleksni obliki:

Nazivna napetost trifaznega sistema je vedno podana z medfazno napetostjo. Najpogostejše nazivne napetosti v visokonapetostnih trifaznih sistemih so 20 kV, 110 kV, 220 kV, 400 kV in 750 kV.

Opombe

1. ↑ Velja za neobremenjen in simetrično obremenjen generator. V praksi pa je tudi drugače.

Podpoglavja:

• 8.2.1.1 Toki trifaznega sistema s porabniki v zvezdi
• 8.2.1.2 Simetrična obremenitev trifaznega sistema s porabniki v zvezdi
• 8.2.1.3 Nesimetrična obremenitev trifaznega sistema s porabniki v zvezdi
• 8.2.1.4 Prekinitev ničelnega vodnika pri nesimetrični obremenitvi sistema s porabniki v zvezdi

8.2 Vezave v trifaznih sistemih

8.2.1.1 Toki trifaznega sistema s porabniki v zvezdi