แรงดันสายและเฟส — ความแตกต่างและอัตราส่วน

ในบทความสั้น ๆ นี้ เราจะเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างเฟสและแรงดันไฟฟ้าของสายโดยไม่ต้องลงประวัติของเครือข่ายกระแสสลับ เราจะตอบคำถามเกี่ยวกับแรงดันเฟสและแรงดันสายคืออะไร พวกมันเกี่ยวข้องกันอย่างไรและเหตุใดความสัมพันธ์เหล่านี้จึงเหมือนกันทุกประการ

ไม่มีความลับใดที่ทุกวันนี้กระแสไฟฟ้าจากโรงไฟฟ้าจะถูกส่งไปยังผู้บริโภคผ่านสายไฟฟ้าแรงสูงที่มีความถี่ 50 Hz ในสถานีย่อยของหม้อแปลง แรงดันไฟฟ้าไซน์สูงจะลดลงและจ่ายให้กับผู้บริโภคที่ 220 หรือ 380 โวลต์ ที่ไหนสักแห่งเครือข่ายเป็นแบบเฟสเดียวที่ไหนสักแห่งสามเฟส แต่ลองคิดดู

RMS และแรงดันสูงสุด

ก่อนอื่น เราทราบว่าเมื่อพูดว่า 220 หรือ 380 โวลต์ หมายถึงค่าที่มีประสิทธิภาพของแรงดันไฟฟ้า จากมุมมองทางคณิตศาสตร์ - แรงดันไฟฟ้า rms... หมายความว่าอย่างไร

ซึ่งหมายความว่าจริง ๆ แล้วแอมพลิจูด Um (สูงสุด) ของแรงดันไซน์, เฟส Umph หรือ Uml เชิงเส้น จะมากกว่าค่าที่มีประสิทธิภาพนี้เสมอสำหรับแรงดันไซน์ แอมพลิจูดของมันมีค่ามากกว่าค่าที่มีประสิทธิภาพพร้อมรูท 2 เท่า นั่นคือ 1.414 เท่า

ดังนั้นสำหรับแรงดันเฟส 220 โวลต์ แอมพลิจูดจะเท่ากับ 310 โวลต์ และสำหรับแรงดันไฟฟ้าของสายที่ 380 โวลต์ แอมพลิจูดจะเป็น 537 โวลต์ และถ้าเราพิจารณาว่าแรงดันไฟฟ้าในเครือข่ายไม่เสถียร ค่าเหล่านี้อาจต่ำกว่าหรือสูงกว่าก็ได้ ต้องคำนึงถึงสถานการณ์นี้เสมอ เช่น เมื่อเลือกตัวเก็บประจุสำหรับมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสสามเฟส

แรงดันเฟสไลน์

ขดลวดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเชื่อมต่อและเชื่อมต่อกับ X, Y และ Z สิ้นสุดที่จุดหนึ่ง (ที่ศูนย์กลางของดาวฤกษ์) ซึ่งเรียกว่าจุดศูนย์หรือจุดศูนย์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า นี่คือวงจรสี่สายสามเฟส ตัวนำสาย L1, L2 และ L3 เชื่อมต่อกับขั้วของขดลวด A, B และ C และตัวนำที่เป็นกลาง N เชื่อมต่อกับจุดที่เป็นกลาง

แรงดันไฟฟ้าระหว่างขั้ว A และจุดศูนย์, B และจุดศูนย์, C และจุดศูนย์เรียกว่าแรงดันเฟสซึ่งแสดงโดย Ua, Ub และ Uc แต่เนื่องจากเครือข่ายเป็นแบบสมมาตรคุณจึงสามารถเขียน Uph — แรงดันเฟส .

ในเครือข่ายไฟฟ้ากระแสสลับสามเฟสในประเทศส่วนใหญ่ แรงดันเฟสมาตรฐานจะอยู่ที่ประมาณ 220 โวลต์ ซึ่งเป็นแรงดันระหว่างตัวนำเฟสและจุดสะเทิน ซึ่งมักจะต่อลงดิน และถือว่าศักย์ไฟฟ้าเป็นศูนย์ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไม เรียกอีกอย่างว่าจุดเป็นกลาง

แรงดันไฟฟ้าของเครือข่ายสามเฟส

แรงดันไฟฟ้าระหว่างเทอร์มินอล A และเทอร์มินอล B ระหว่างเทอร์มินอล B และเทอร์มินอล C ระหว่างเทอร์มินอล C และเทอร์มินอล A เรียกว่า แรงดันไฟฟ้าสาย นั่นคือ แรงดันไฟฟ้าระหว่างตัวนำสายของเครือข่ายสามเฟส มีป้ายกำกับว่า Uab, Ubc, Uca หรือเขียนง่ายๆ ว่า Ul

แรงดันไฟมาตรฐานในประเทศส่วนใหญ่อยู่ที่ประมาณ 380 โวลต์ในกรณีนี้ เป็นเรื่องง่ายที่จะเห็นว่า 380 มีค่ามากกว่า 220 1.727 เท่า และไม่ใส่ใจการสูญเสีย เป็นที่ชัดเจนว่านี่คือรากที่สองของ 3 นั่นคือ 1.732 แน่นอนว่าแรงดันไฟฟ้าของเครือข่ายตลอดเวลาในทิศทางเดียวหรืออีกทิศทางหนึ่งจะผันผวนขึ้นอยู่กับโหลดของเครือข่ายในปัจจุบัน แต่ความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันไฟฟ้าของสายและเฟสนั้นเหมือนกันทุกประการ

รากของ 3 มาจากไหน?

วิธีภาพเวกเตอร์มักใช้ในวิศวกรรมไฟฟ้า แรงดันและกระแสที่แปรผันตามเวลาไซน์. 

กราฟของการขึ้นต่อกันของขนาดการฉายตรงเวลาเป็นแบบไซน์ไซด์ และถ้าแอมพลิจูดของแรงดันไฟฟ้าคือความยาวของเวกเตอร์ U การฉายภาพที่เปลี่ยนแปลงตามเวลาจะเป็นค่าปัจจุบันของแรงดันไฟฟ้า และไซน์ไซด์จะสะท้อนไดนามิกของแรงดันไฟฟ้า

ดังนั้นถ้าเราวาดไดอะแกรมเวกเตอร์ของแรงดันไฟฟ้าสามเฟสปรากฎว่ามีมุมเท่ากัน 120 °ระหว่างเวกเตอร์ของสามเฟสและถ้าความยาวของเวกเตอร์เป็นค่าที่มีประสิทธิภาพ ของแรงดันเฟส Uph จากนั้นเพื่อค้นหาแรงดันสาย Ul จำเป็นต้องคำนวณความแตกต่างของเวกเตอร์แต่ละคู่ด้วยแรงดันสองเฟส เช่น เอื้อ—อุบ.

เมื่อสร้างเสร็จแล้วด้วยวิธีสี่เหลี่ยมด้านขนาน เราจะเห็นว่าเวกเตอร์ Ul = Ua + (-Ub) และเป็นผลให้ Ul = 1.732Uf จากที่นี่ปรากฎว่าหากแรงดันไฟฟ้าเฟสมาตรฐานคือ 220 โวลต์ ค่าเชิงเส้นที่สอดคล้องกันจะเท่ากับ 380 โวลต์