ค่าแรงดัน กระแส และกำลังไฟฟ้าสำหรับการเชื่อมต่อแบบสตาร์และเดลต้า

การค้นพบกฎที่ยิ่งใหญ่ของฟาราเดย์: เมื่อเส้นลวดตัดผ่านเส้นแรงของสนามแม่เหล็ก แรงเคลื่อนไฟฟ้าจะเหนี่ยวนำเข้าไปในเส้นลวด ทำให้เกิดกระแสในวงจรที่เส้นลวดนี้เข้าไป ซึ่งทำหน้าที่เป็นพื้นฐานสำหรับการสร้าง ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีโรเตอร์หมุน - แม่เหล็ก ในกรณีนี้ EMF ถูกเหนี่ยวนำในขดลวดสเตเตอร์ (ดู — การประยุกต์ใช้กฎการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าของฟาราเดย์).

แรงดันไฟฟ้าที่ได้อาจแตกต่างกันมาก ทั้งหมดขึ้นอยู่กับการออกแบบเครื่องกำเนิดไฟฟ้า จำนวนขดลวดในสเตเตอร์ และวิธีการเชื่อมต่อ อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติทางวิศวกรรมไฟฟ้า ระบบกระแสไฟไซน์สามเฟสที่แพร่หลายที่สุดคือระบบกระแสไฟไซน์สามเฟสที่เสนอโดยวิศวกรชาวรัสเซียที่โดดเด่น M.O. Dolivo-Dobrovolsky ในปี 1888 (57 ปีหลังจากการค้นพบของ Faraday)

จากระบบหลายเฟสทั้งหมด ระบบสามเฟสให้การส่งผ่านพลังงานไฟฟ้าที่ประหยัดที่สุดในระยะทางไกล และช่วยให้คุณสร้างเครื่องกำเนิดไฟฟ้า มอเตอร์ และหม้อแปลงที่เชื่อถือได้และใช้งานง่ายแต่สามขดลวดสามารถเชื่อมต่อได้สองวิธี: «สามเหลี่ยม» (รูปที่ 1) และ «ดาว» (รูปที่ 2)

ข้าว. 1

ข้าว. 2

เฟสคือแรงดันไฟฟ้า Uph ที่สร้างขึ้นโดยขดลวดหนึ่งเส้น Ul คือแรงดันไฟฟ้าระหว่างตัวนำเชิงเส้นสองตัว กล่าวอีกนัยหนึ่ง แรงดันเฟส ไม่ว่าจะเป็นแรงดันไฟฟ้าระหว่างเส้นลวดแต่ละเส้นและเส้นลวดที่เป็นกลาง

เมื่อเชื่อมต่อเครื่องกำเนิดแบบสมมาตรในดาว แรงดันไฟฟ้าของสายจะสูงกว่าแรงดันเฟส 1.73 เท่า นั่นคือ Uk = 1.73 • อัพ สิ่งนี้ตามมาจากความจริงที่ว่า Ul เป็นฐานของสามเหลี่ยมหน้าจั่วที่มีมุมแหลม 30 °: Ul = UAB = Uf2 cos 30 ° = 1.73 • Uph

เมื่อเชื่อมต่อและโหลดเป็นรูปดาว กระแสสายที่สอดคล้องกันจะเท่ากับกระแสเฟสของโหลด หากโหลดสามเฟสเป็นแบบสมมาตร กระแสในสายกลางจะเป็น 0 ในกรณีนี้ ความต้องการสายกลางจะหายไปอย่างสมบูรณ์และวงจรสามเฟสจะกลายเป็นสามสาย การเชื่อมต่อนี้เรียกว่า «ดาว-ดาว ไม่มีตัวนำที่เป็นกลาง» ด้วยการโหลดเฟสแบบสมมาตร กระแสไลน์จะสูงกว่ากระแสเฟส 1.73 Il = 1.73 • 3หาก

เมื่อเชื่อมต่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามเฟสกับดาวฤกษ์ จะใช้แรงดันไฟฟ้าสองตัว ซึ่งทำให้การเชื่อมต่อนี้แตกต่างจากการเชื่อมต่อแบบเดลต้าอย่างได้เปรียบ แต่เมื่อโหลดเชื่อมต่อแบบเดลต้า เฟสทั้งหมดจะอยู่ภายใต้ค่าตัวเลขเดียวกันของแรงดันไฟฟ้าของสาย โดยไม่คำนึงถึงความต้านทานของเฟส ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับโหลดแสงสว่าง—หลอดไส้

ระบบสามเฟสที่มีสายเป็นกลางใช้เพื่อจ่ายไฟให้กับเครื่องรับที่มีแรงดันไฟฟ้าสองตัวที่แตกต่างกัน 1.73 เท่า เช่น ขาที่เชื่อมต่อกับแรงดันเฟสและมอเตอร์ที่เชื่อมต่อกับแรงดันไฟสาย

แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดจะพิจารณาจากการสร้างเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและวิธีการเชื่อมต่อขดลวด

รูปที่ 3 แสดงความสัมพันธ์ที่กำหนดค่าพลังงานสำหรับวงจรไฟฟ้ากระแสสลับในการเชื่อมต่อแบบสตาร์และเดลต้า

ข้าว. 3.

ในลักษณะที่ปรากฏ สูตรจะเหมือนกัน ดูเหมือนว่าจะไม่มีการเพิ่มหรือสูญเสียพลังงานสำหรับวงจรทั้งสองประเภทนี้ แต่อย่าเพิ่งด่วนสรุป

เมื่อเชื่อมต่อใหม่จากเดลต้าไปยังสตาร์ จะมีแรงดันไฟฟ้าลดลง 1.73 เท่าสำหรับการพันแต่ละเฟส แม้ว่าแรงดันไฟฟ้าของกริดจะยังคงเท่าเดิม การลดลงของแรงดันไฟฟ้าทำให้กระแสไฟฟ้าในขดลวดลดลง 1.73 เท่าเท่าเดิม และถึงกระนั้น — เมื่อพวกเขาเชื่อมต่อกันในเดลต้า กระแสของเส้นจะสูงกว่ากระแสเฟส 1.73 เท่า และตอนนี้กระแสเหล่านี้ก็เท่ากัน เป็นผลให้เส้นปัจจุบันเมื่อเชื่อมต่อใหม่กับดาวลดลง 1.73 x 1.73 = 3 เท่า

พลังใหม่นั้นคำนวณด้วยสูตรเดียวกัน แต่แทนที่ด้วยค่าที่แตกต่างกัน!

เมื่อเชื่อมต่อมอเตอร์ไฟฟ้าจากเดลต้าเข้ากับสตาร์อีกครั้งและป้อนจากเครือข่ายเดียวกัน กำลังที่พัฒนาโดยมอเตอร์นี้จะลดลง 3 เท่า เมื่อเปลี่ยนจากขดลวดสตาร์เป็นเดลต้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหรือขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลง แรงดันไฟฟ้าของเครือข่ายจะลดลง 1.73 เท่า เช่น จาก 380 เป็น 220 V

กำลังของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหรือหม้อแปลงยังคงเท่าเดิม เนื่องจากแรงดันและกระแสในแต่ละเฟสที่คดเคี้ยวยังคงอยู่ แม้ว่ากระแสในสายไฟจะเพิ่มขึ้น 1.73 เท่าก็ตามเมื่อเปลี่ยนขดลวดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหรือขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงจากเดลต้าเป็นดาวปรากฏการณ์ที่ตรงกันข้ามจะเกิดขึ้น: แรงดันไฟฟ้าของเครือข่ายเพิ่มขึ้น 1.73 เท่ากระแสในขดลวดเฟสยังคงเหมือนเดิมกระแสในสายไฟลดลง เพิ่มขึ้น 1.73 เท่า