Napięcie liniowe i fazowe — różnica i stosunek

W tym krótkim artykule, bez wchodzenia w historię sieci prądu przemiennego, zrozumiemy związek między napięciem fazowym i liniowym. Odpowiemy na pytania, czym jest napięcie fazowe, a czym napięcie sieciowe, jak są one ze sobą powiązane i dlaczego te zależności są dokładnie takie same.

Nie jest tajemnicą, że dziś energia elektryczna z elektrowni jest dostarczana do konsumentów liniami wysokiego napięcia o częstotliwości 50 Hz. W podstacjach transformatorowych wysokie napięcie sinusoidalne jest redukowane i rozprowadzane do odbiorców przy napięciu 220 lub 380 woltów. Gdzieś sieć jest jednofazowa, gdzieś trójfazowa, ale wymyślmy to.

RMS i napięcie szczytowe

Przede wszystkim zauważamy, że kiedy mówią 220 lub 380 woltów, mają na myśli efektywne wartości napięć, z matematycznego punktu widzenia - napięcia skuteczne... Co to znaczy?

Oznacza to, że w rzeczywistości amplituda Um (maksimum) napięcia sinusoidalnego, fazowego Umph lub liniowego Uml, jest zawsze większa od tej wartości skutecznej.Dla napięcia sinusoidalnego jego amplituda jest większa niż wartość skuteczna z pierwiastkiem 2 razy, czyli 1,414 razy.

Tak więc dla napięcia fazowego 220 woltów amplituda wynosi 310 woltów, a dla napięcia sieciowego 380 woltów amplituda wyniesie 537 woltów. A jeśli weźmiemy pod uwagę, że napięcie w sieci nigdy nie jest stabilne, to wartości te mogą być niższe lub wyższe. Tę okoliczność należy zawsze brać pod uwagę, na przykład przy wyborze kondensatorów do trójfazowego silnika asynchronicznego.

Napięcie linii fazowej

Uzwojenia generatora są połączone i połączone z końcami X, Y i Z w jednym punkcie (w środku gwiazdy), który jest nazywany punktem neutralnym lub punktem zerowym generatora. Jest to czteroprzewodowy obwód trójfazowy. Przewody linii L1, L2 i L3 są podłączone do zacisków cewek A, B i C, a przewód neutralny N jest podłączony do punktu neutralnego.

Napięcia między zaciskiem A i punktem zerowym, B i punktem zerowym, C i punktem zerowym nazywane są napięciami fazowymi, są oznaczane przez Ua, Ub i Uc, ale ponieważ sieć jest symetryczna, można po prostu napisać Uph — napięcie fazowe.

W trójfazowych sieciach prądu przemiennego w większości krajów standardowe napięcie fazowe wynosi około 220 woltów - jest to napięcie między przewodem fazowym a punktem neutralnym, który zwykle jest uziemiony, a jego potencjał przyjmuje się jako zerowy, dlatego tak zwany także punktem neutralnym.

Napięcie sieciowe sieci trójfazowej

Napięcia między zaciskiem A a zaciskiem B, między zaciskiem B a zaciskiem C, między zaciskiem C a zaciskiem A nazywane są napięciami liniowymi, to znaczy są napięciami między przewodami liniowymi sieci trójfazowej. Są one oznaczone jako Uab, Ubc, Uca lub możesz po prostu napisać Ul.

Standardowe napięcie sieciowe w większości krajów wynosi około 380 woltów.W tym przypadku łatwo zauważyć, że 380 jest 1,727 razy większe niż 220, a pomijając straty, jasne jest, że jest to pierwiastek kwadratowy z 3, czyli 1,732. Oczywiście napięcie sieci cały czas w tym czy innym kierunku waha się w zależności od aktualnego obciążenia sieci, ale zależność między napięciami liniowymi i fazowymi jest dokładnie taka sama.

Skąd wziął się pierwiastek z 3?

Metoda obrazu wektorowego jest często stosowana w elektrotechnice. sinusoidalnie zmienne w czasie napięcia i prądy. 

Wykres zależności wielkości projekcji od czasu jest sinusoidą. A jeśli amplituda napięcia jest długością wektora U, to projekcja zmieniająca się w czasie jest aktualną wartością napięcia, a sinusoida odzwierciedla dynamikę napięcia.

Jeśli więc teraz narysujemy diagram wektorowy napięć trójfazowych, okaże się, że między wektorami trzech faz są równe kąty 120 °, a następnie, jeśli długości wektora są wartościami efektywnymi \u200b \u200bnapięć fazowych Uph, to aby znaleźć napięcia liniowe Ul, konieczne jest obliczenie RÓŻNICY każdej pary wektorów z dwoma napięciami fazowymi. Na przykład Ua — Ub.

Po ukończeniu konstrukcji metodą równoległoboku zobaczymy, że wektor Ul = Ua + (-Ub) iw rezultacie Ul = 1,732Uf. Stąd okazuje się, że jeśli standardowe napięcia fazowe wynoszą 220 woltów, odpowiadające im liniowe będą równe 380 woltów.