วงจรไฟฟ้าสามเฟส — ประวัติ อุปกรณ์ ลักษณะการคำนวณแรงดัน กระแส และกำลัง

เรื่องราวทางประวัติศาสตร์โดยย่อ

ในอดีตเป็นคนแรกที่อธิบายปรากฏการณ์สนามแม่เหล็กหมุน นิโคลา เทสลาและวันที่ค้นพบนี้คือวันที่ 12 ตุลาคม พ.ศ. 2430 ซึ่งเป็นเวลาที่นักวิทยาศาสตร์ยื่นคำขอรับสิทธิบัตรที่เกี่ยวข้องกับมอเตอร์เหนี่ยวนำและเทคโนโลยีการส่งกำลัง ในวันที่ 1 พฤษภาคม พ.ศ. 2431 ในสหรัฐอเมริกา เทสลาจะได้รับสิทธิบัตรหลักของเขา สำหรับการประดิษฐ์เครื่องจักรไฟฟ้าแบบโพลีเฟส (รวมถึงมอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัส) และระบบสำหรับการส่งพลังงานไฟฟ้าด้วยไฟฟ้ากระแสสลับแบบโพลีเฟส

สาระสำคัญของแนวทางเชิงนวัตกรรมของเทสลาในเรื่องนี้คือข้อเสนอของเขาในการสร้างห่วงโซ่ทั้งหมดของการผลิต การส่ง การจ่าย และการใช้ไฟฟ้าให้เป็นระบบไฟฟ้ากระแสสลับหลายเฟสเดียว ซึ่งรวมถึงเครื่องกำเนิดไฟฟ้า สายส่ง และมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ ซึ่งตอนนั้นเทสลาเรียกว่า " การเหนี่ยวนำ"...

ในทวีปยุโรป ขนานไปกับกิจกรรมสร้างสรรค์ของเทสลา ปัญหาที่คล้ายกันนี้ได้รับการแก้ไขโดยมิคาอิล โอซิโพวิช โดลิโว-โดโบรโวลสกี ซึ่งงานนี้มีจุดประสงค์เพื่อปรับวิธีการใช้ไฟฟ้าในปริมาณมากให้เหมาะสม

จากเทคโนโลยีกระแสสองเฟสของ Nikola Tesla Mikhail Osipovich ได้พัฒนาระบบไฟฟ้าสามเฟสอย่างอิสระ (เป็นกรณีพิเศษของระบบมัลติเฟส) และมอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสที่มีการออกแบบที่สมบูรณ์แบบ - พร้อมโรเตอร์ «กรงกระรอก» Mikhail Osipovich จะได้รับสิทธิบัตรสำหรับเครื่องยนต์ในวันที่ 8 มีนาคม พ.ศ. 2432 ในเยอรมนี

เครือข่ายสามเฟสผ่าน Dolivo-Dobrovolski ถูกสร้างขึ้นบนหลักการเดียวกับของเทสลา: เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบสามเฟสจะแปลงพลังงานกลเป็นไฟฟ้า EMF แบบสมมาตรจะถูกส่งไปยังผู้บริโภคผ่านทางสายไฟ ในขณะที่ผู้บริโภคจะเป็นมอเตอร์สามเฟสหรือโหลดแบบเฟสเดียว (เช่น หลอดไส้) .

วงจรไฟฟ้ากระแสสลับสามเฟสยังคงใช้ในการผลิต ส่ง และจำหน่ายพลังงานไฟฟ้า ตามชื่อวงจรเหล่านี้ประกอบด้วยวงจรไฟฟ้าย่อยสามวงจร แต่ละวงจรมี EMF แบบซายน์ทำงานอยู่ EMF เหล่านี้สร้างขึ้นจากแหล่งกำเนิดทั่วไป มีแอมพลิจูดเท่ากัน ความถี่เท่ากัน แต่อยู่นอกเฟสกัน 120 องศาหรือ 2/3 ไพ ​​(หนึ่งในสามของคาบ)

แต่ละวงจรสามวงจรของระบบสามเฟสเรียกว่าเฟส: เฟสแรก - เฟส "A", เฟสที่สอง - เฟส "B", เฟสที่สาม - เฟส "C"

จุดเริ่มต้นของเฟสเหล่านี้ระบุด้วยตัวอักษร A, B และ C ตามลำดับ และจุดสิ้นสุดของเฟสด้วย X, Y และ Zระบบเหล่านี้ประหยัดเมื่อเทียบกับเฟสเดียว ความเป็นไปได้เพียงแค่ได้รับสนามแม่เหล็กหมุนของสเตเตอร์สำหรับมอเตอร์, มีสองแรงดันไฟฟ้าให้เลือก - เชิงเส้นและเฟส

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามเฟสและมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส

ดังนั้น, เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามเฟส เป็นเครื่องไฟฟ้าแบบซิงโครนัสที่ออกแบบมาเพื่อสร้าง emfs ฮาร์มอนิกสามตัวออกจากเฟส 120 องศา (ตามจริงในเวลา) โดยเคารพซึ่งกันและกัน

เพื่อจุดประสงค์นี้ขดลวดสามเฟสจะติดตั้งบนสเตเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซึ่งแต่ละเฟสประกอบด้วยขดลวดหลายอันและแกนแม่เหล็กของแต่ละ «เฟส» ของขดลวดสเตเตอร์จะหมุนทางกายภาพในอวกาศโดยหนึ่งในสามของ วงกลมสัมพันธ์กับอีกสอง «เฟส» .

การจัดเรียงของขดลวดนี้ช่วยให้ได้รับระบบ EMF สามเฟสระหว่างการหมุนของโรเตอร์ โรเตอร์ที่นี่เป็นแม่เหล็กไฟฟ้าถาวรที่ถูกกระตุ้นโดยกระแสของขดลวดสนามที่อยู่บนนั้น

กังหันในโรงไฟฟ้าหมุนโรเตอร์ด้วยความเร็วคงที่, สนามแม่เหล็กของโรเตอร์หมุนไปพร้อมกับมัน, เส้นสนามแม่เหล็กตัดผ่านสายไฟของขดลวดสเตเตอร์, เป็นผลให้ระบบของ EMF ไซน์เหนี่ยวนำที่มีความถี่เดียวกัน ได้รับ ( 50 Hz) เลื่อนหนึ่งเทียบกับอีกหนึ่งในสามของช่วงเวลา

แอมพลิจูดของ EMF ถูกกำหนดโดยการเหนี่ยวนำของสนามแม่เหล็กของโรเตอร์และจำนวนรอบในขดลวดสเตเตอร์ และความถี่ถูกกำหนดโดยความเร็วเชิงมุมของการหมุนของโรเตอร์ หากเราใช้เฟสเริ่มต้นของขดลวด A เท่ากับศูนย์ ดังนั้นสำหรับ EMF สามเฟสแบบสมมาตร คุณสามารถเขียนในรูปแบบของฟังก์ชันตรีโกณมิติ (เฟสเป็นเรเดียนและองศา):

นอกจากนี้ยังสามารถบันทึกค่าที่มีประสิทธิภาพของ EMF ในรูปแบบที่ซับซ้อน รวมถึงแสดงชุดของค่าทันทีในรูปแบบกราฟิก (ดูรูปที่ 2):

ไดอะแกรมเวกเตอร์สะท้อนถึงการเคลื่อนที่ร่วมกันของเฟสของ EMF ทั้งสามของระบบ และขึ้นอยู่กับทิศทางการหมุนของโรเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ทิศทางการหมุนของเฟสจะแตกต่างกัน (ไปข้างหน้าหรือข้างหลัง) ดังนั้นทิศทางการหมุนของโรเตอร์ของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่เชื่อมต่อกับเครือข่ายจะแตกต่างกัน:

หากไม่มีการสำรองเพิ่มเติมแสดงว่ามีการสลับโดยตรงของ EMF ในเฟสของวงจรสามเฟส การกำหนดจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของขดลวดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า - ขั้นตอนที่สอดคล้องกันรวมถึงทิศทางของ EMF ที่ทำหน้าที่จะแสดงในรูป (แผนภาพเทียบเท่าทางด้านขวา):

แบบแผนสำหรับการเชื่อมต่อโหลดสามเฟส - "ดาว" และ "เดลต้า"

ในการจัดหาโหลดผ่านสายไฟสามสายของเครือข่ายสามเฟส แต่ละเฟสของสามเฟสจะเชื่อมต่อตามผู้บริโภคหรือตามเฟสของผู้บริโภคสามเฟส (เรียกว่าผู้รับไฟฟ้า)

แหล่งกำเนิดสามเฟสสามารถแสดงด้วยวงจรสมมูลของแหล่ง EMF ฮาร์มอนิกแบบสมมาตรสามแหล่งในอุดมคติ ตัวรับในอุดมคติจะแสดงที่นี่ด้วยอิมพีแดนซ์ที่ซับซ้อนสามตัว Z แต่ละตัวป้อนโดยเฟสที่สอดคล้องกันของแหล่งที่มา:

เพื่อความชัดเจน รูปแสดงวงจรสามวงจรที่ไม่ได้เชื่อมต่อกันทางไฟฟ้า แต่ในทางปฏิบัติจะไม่มีการใช้การเชื่อมต่อดังกล่าว ในความเป็นจริงทั้งสามเฟสมีการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าระหว่างกัน

เฟสของแหล่งที่มาสามเฟสและผู้บริโภคสามเฟสนั้นเชื่อมต่อกันในรูปแบบต่างๆ และหนึ่งในสองรูปแบบ - "เดลต้า" หรือ "ดาว" - มักพบบ่อยที่สุด

เฟสต้นทางและเฟสผู้บริโภคสามารถเชื่อมต่อระหว่างกันในรูปแบบต่างๆ: แหล่งที่มาเชื่อมต่อกับดาวและเครื่องรับเชื่อมต่อกับดาว หรือแหล่งที่มาเชื่อมต่อกับดาวและเครื่องรับเชื่อมต่อกับเดลต้า

เป็นส่วนผสมของสารประกอบเหล่านี้ที่ใช้บ่อยที่สุดในทางปฏิบัติ รูปแบบ «ดาว» หมายถึงการมีอยู่ของจุดร่วมหนึ่งในสาม «เฟส» ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหรือหม้อแปลง จุดร่วมดังกล่าวเรียกว่า ความเป็นกลางของแหล่งที่มา (หรือความเป็นกลางของผู้รับ ถ้าเราพูดถึง «ดาว» «ของผู้บริโภค).

สายไฟที่เชื่อมต่อแหล่งที่มาและเครื่องรับเรียกว่า สายเส้น พวกเขาเชื่อมต่อขั้วของขดลวดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและเฟสเครื่องรับ สายที่เชื่อมต่อกับตัวกลางของแหล่งที่มาและตัวรับที่เป็นกลางเรียกว่า สายกลาง... แต่ละเฟสสร้างวงจรไฟฟ้าแต่ละชนิดโดยที่ตัวรับแต่ละตัวเชื่อมต่อกับแหล่งที่มาด้วยสายไฟคู่หนึ่ง - เส้นเดียว และหนึ่งเป็นกลาง

เมื่อปลายเฟสหนึ่งของแหล่งที่มาเชื่อมต่อกับจุดเริ่มต้นของเฟสที่สอง จุดสิ้นสุดของเฟสที่สองถึงจุดเริ่มต้นของเฟสที่สาม และจุดสิ้นสุดของเฟสที่สามถึงจุดเริ่มต้นของเฟสแรก การเชื่อมต่อเฟสเอาต์พุตนี้ เรียกว่า "สามเหลี่ยม" สายรับสัญญาณสามเส้นที่เชื่อมต่อในลักษณะเดียวกันยังสร้างวงจร «สามเหลี่ยม» และจุดยอดของสามเหลี่ยมเหล่านี้เชื่อมต่อกัน

แต่ละเฟสต้นทางในวงจรนี้สร้างวงจรไฟฟ้าของตัวเองกับเครื่องรับ ซึ่งการเชื่อมต่อเกิดจากสายไฟสองเส้น สำหรับการเชื่อมต่อดังกล่าวชื่อของเฟสของเครื่องรับจะถูกเขียนด้วยตัวอักษรสองตัวตามสาย: ab, ac, ca ดัชนีสำหรับพารามิเตอร์เฟสจะถูกระบุด้วยตัวอักษรเดียวกัน: ความต้านทานที่ซับซ้อน Zab, Zac, Zca .

แรงดันเฟสและสาย

แหล่งที่มาซึ่งคดเคี้ยวเชื่อมต่อตามรูปแบบ "ดาว" มีสองระบบของแรงดันไฟฟ้าสามเฟส: เฟสและสาย

แรงดันเฟส — ระหว่างตัวนำเส้นและศูนย์ (ระหว่างจุดสิ้นสุดและจุดเริ่มต้นของเฟสใดเฟสหนึ่ง)

แรงดันไฟฟ้าของเส้น — ระหว่างจุดเริ่มต้นของเฟสหรือระหว่างตัวนำของเส้น ที่นี่ ทิศทางจากจุดวงจรที่มีศักย์สูงกว่าไปยังจุดที่มีศักย์ต่ำกว่าจะถือว่าเป็นทิศทางบวกของแรงดัน

เนื่องจากความต้านทานภายในของขดลวดเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีขนาดเล็กมาก จึงมักถูกละเลย และแรงดันไฟฟ้าเฟสถือว่าเท่ากับเฟสของ EMF ดังนั้นในไดอะแกรมเวกเตอร์ แรงดันไฟฟ้าและ EMF จึงแสดงด้วยเวกเตอร์เดียวกัน :

เราพบว่าศักย์ของเฟสจะเหมือนกันกับแรงดันเฟสต้นทางและแรงดันสายกับความแตกต่างของแรงดันเฟส แผนภาพเวกเตอร์จะมีลักษณะเหมือนภาพด้านบน

แต่ละจุดบนแผนภาพดังกล่าวสอดคล้องกับจุดใดจุดหนึ่งบนวงจรสามเฟส และเวกเตอร์ที่วาดระหว่างจุดสองจุดบนแผนภาพจะระบุแรงดันไฟฟ้า (ขนาดและเฟส) ระหว่างจุดสองจุดที่สอดคล้องกันบนวงจรที่ ไดอะแกรมถูกสร้างขึ้น

เนื่องจากความสมมาตรของแรงดันเฟส แรงดันสายจึงมีความสมมาตรเช่นกัน สามารถเห็นได้ในแผนภาพเวกเตอร์ เวกเตอร์ความเค้นของเส้นจะเปลี่ยนไประหว่าง 120 องศาเท่านั้น และความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันไฟฟ้าเฟสและสายสามารถหาได้ง่ายจากรูปสามเหลี่ยมของแผนภาพ: เชิงเส้นถึงรากของสามเท่าของเฟส

โดยวิธีการสำหรับวงจรสามเฟสแรงดันไฟฟ้าของสายจะถูกทำให้เป็นมาตรฐานเสมอเพราะด้วยการเปิดตัวที่เป็นกลางเท่านั้นจึงจะสามารถพูดคุยเกี่ยวกับแรงดันเฟสได้เช่นกัน

การคำนวณสำหรับ "ดาว"

รูปด้านล่างแสดงวงจรสมมูลของเครื่องรับซึ่งเฟสเชื่อมต่อด้วย «ดาว» เชื่อมต่อผ่านตัวนำของสายไฟไปยังแหล่งจ่ายแบบสมมาตร เอาต์พุตที่ระบุด้วยตัวอักษรที่เกี่ยวข้อง เมื่อคำนวณวงจรสามเฟส ภารกิจในการค้นหากระแสของเส้นและเฟสจะได้รับการแก้ไขเมื่อทราบความต้านทานของเฟสตัวรับและแหล่งจ่ายแรงดัน

กระแสในตัวนำเชิงเส้นเรียกว่า กระแสเชิงเส้น ทิศทางบวกของพวกมัน — จากแหล่งจ่ายไปยังเครื่องรับ กระแสในเฟสของเครื่องรับคือกระแสเฟส ทิศทางบวกของพวกมัน — จากจุดเริ่มต้นของเฟส — จนถึงจุดสิ้นสุด เช่น ทิศทางของเฟส EMF

เมื่อประกอบเครื่องรับในรูปแบบ "ดาว" จะมีกระแสอยู่ในสายกลาง ทิศทางบวกจะถูกนำมา - จากเครื่องรับ - ไปยังแหล่งที่มาดังรูปด้านล่าง

ตัวอย่างเช่นหากเราพิจารณาวงจรโหลดสี่สายแบบอสมมาตรแรงดันเฟสของอ่างล้างจานในที่ที่มีสายกลางจะเท่ากับแรงดันเฟสของแหล่งกำเนิด กระแสในแต่ละเฟส เป็นไปตามกฎของโอห์ม... และกฎข้อที่หนึ่งของ Kirchhoff จะช่วยให้คุณหาค่าของกระแสที่เป็นกลาง (ที่จุดเป็นกลาง n ในรูปด้านบน):

ต่อไป พิจารณาแผนภาพเวกเตอร์ของวงจรนี้ มันสะท้อนถึงแรงดันไฟฟ้าของเส้นและเฟส กระแสเฟสอสมมาตรยังแสดงเป็นสีและกระแสในสายนิวทรัล กระแสตัวนำที่เป็นกลางถูกพล็อตเป็นผลรวมของเวกเตอร์กระแสเฟส

ตอนนี้ให้เฟสโหลดเป็นแบบสมมาตรและแอคทีฟอินดักทีฟโดยธรรมชาติ มาสร้างแผนภาพเวกเตอร์ของกระแสและแรงดันโดยคำนึงถึงข้อเท็จจริงที่ว่ากระแสไฟฟ้าล่าช้าด้วยมุม phi:

กระแสในสายนิวทรัลจะเป็นศูนย์ ซึ่งหมายความว่าเมื่อตัวรับสัญญาณแบบบาลานซ์เชื่อมต่อกับดาว สายกลางจะไม่มีผลใดๆ และโดยทั่วไปสามารถถอดออกได้ ไม่ต้องสี่สาย สามพอ

ตัวนำที่เป็นกลางในวงจรกระแสสามเฟส

เมื่อสายนิวทรัลยาวเพียงพอ จะมีความต้านทานต่อการไหลของกระแส เราจะสะท้อนสิ่งนี้ในแผนภาพโดยเพิ่มตัวต้านทาน Zn

กระแสในสายนิวทรัลสร้างแรงดันตกคร่อมความต้านทาน ซึ่งนำไปสู่การบิดเบือนแรงดันในความต้านทานเฟสของเครื่องรับ กฎข้อที่สองของ Kirchhoff สำหรับวงจรเฟส A นำเราไปสู่สมการต่อไปนี้ จากนั้นเราจะค้นหาโดยการเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าของเฟส B และ C:

แม้ว่าเฟสต้นทางจะสมมาตร แต่แรงดันเฟสของผู้รับจะไม่สมดุล และตามวิธีการของศักย์ไฟฟ้าแรงดันระหว่างจุดที่เป็นกลางของแหล่งกำเนิดและตัวรับจะเท่ากัน (EMF ของเฟสเท่ากับแรงดันเฟส):

บางครั้ง เมื่อความต้านทานของตัวนำที่เป็นกลางมีขนาดเล็กมาก ค่าการนำไฟฟ้าของมันจะถือว่าไม่มีที่สิ้นสุด ซึ่งหมายความว่าแรงดันไฟฟ้าระหว่างจุดที่เป็นกลางของวงจรสามเฟสจะถือว่าเป็นศูนย์

ด้วยวิธีนี้ แรงดันเฟสสมมาตรของเครื่องรับจะไม่ผิดเพี้ยน กระแสในแต่ละเฟสและกระแสในตัวนำที่เป็นกลางเป็นไปตามกฎของโอห์มหรือ ตามกฎข้อที่หนึ่งของ Kirchhoff:

ตัวรับที่สมดุลมีความต้านทานเท่ากันในแต่ละเฟสแรงดันระหว่างจุดที่เป็นกลางเป็นศูนย์ ผลรวมของแรงดันเฟสเป็นศูนย์ และกระแสในตัวนำที่เป็นกลางเป็นศูนย์

ดังนั้นสำหรับเครื่องรับบาลานซ์ที่เชื่อมต่อกับดาว การมีอยู่ของนิวทรัลจะไม่ส่งผลกระทบต่อการทำงานของมัน แต่ความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันไฟฟ้าของสายและเฟสยังคงใช้ได้:

ตัวรับที่เชื่อมต่อกับดาวที่ไม่สมดุล หากไม่มีลวดที่เป็นกลาง จะมีแรงดันไบแอสที่เป็นกลางสูงสุด (ตัวนำที่เป็นกลางคือศูนย์ ความต้านทานคืออนันต์):

ในกรณีนี้ การบิดเบือนของแรงดันเฟสของเครื่องรับก็จะสูงสุดเช่นกัน แผนภาพเวกเตอร์ของแรงดันเฟสของแหล่งกำเนิดพร้อมการสร้างแรงดันไฟฟ้าที่เป็นกลางสะท้อนถึงข้อเท็จจริงนี้:

เห็นได้ชัดว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงขนาดหรือธรรมชาติของความต้านทานของเครื่องรับ ค่าของแรงดันไบอัสที่เป็นกลางจะแปรผันในช่วงที่กว้างที่สุด และจุดที่เป็นกลางของเครื่องรับบนแผนภาพเวกเตอร์สามารถอยู่ในตำแหน่งต่างๆ มากมาย ในกรณีนี้ แรงดันเฟสของเครื่องรับจะแตกต่างกันอย่างมาก

เอาต์พุต: โหลดแบบสมมาตรช่วยให้สามารถถอดสายกลางออกได้โดยไม่กระทบต่อแรงดันเฟสของเครื่องรับ การโหลดแบบอสมมาตรโดยการถอดสายนิวทรัลออกทันทีจะส่งผลให้การมีเพศสัมพันธ์แบบแข็งระหว่างแรงดันเครื่องรับและแรงดันเฟสเครื่องกำเนิดไฟฟ้าลดลง — ขณะนี้ เฉพาะแรงดันสายเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเท่านั้นที่มีผลต่อแรงดันโหลด

โหลดที่ไม่สมดุลนำไปสู่ความไม่สมดุลของแรงดันเฟสบนมันและการกระจัดของจุดที่เป็นกลางซึ่งอยู่ห่างจากศูนย์กลางของสามเหลี่ยมของไดอะแกรมเวกเตอร์

ดังนั้นตัวนำที่เป็นกลางจึงจำเป็นต้องทำให้แรงดันเฟสของเครื่องรับเท่ากันในสภาวะที่ไม่สมมาตรหรือเมื่อเชื่อมต่อกับแต่ละเฟสของเครื่องรับเฟสเดียวที่ออกแบบมาสำหรับเฟสมากกว่าแรงดันไลน์

ด้วยเหตุผลเดียวกันนี้จึงเป็นไปไม่ได้ที่จะติดตั้งฟิวส์ในวงจรของสายกลางเนื่องจากในกรณีที่สายกลางขาดที่โหลดเฟสจะมีแนวโน้ม ไปจนถึงแรงดันไฟฟ้าเกินที่เป็นอันตราย.

การคำนวณสำหรับ «สามเหลี่ยม»

ตอนนี้ให้พิจารณาการเชื่อมต่อเฟสของเครื่องรับตามรูปแบบ "เดลต้า" รูปแสดงขั้วต่อต้นทางและไม่มีสายกลางและไม่มีที่สำหรับเชื่อมต่อ งานที่มีโครงร่างการเชื่อมต่อดังกล่าวมักจะคำนวณเฟสและกระแสของเส้นด้วยแหล่งจ่ายแรงดันที่รู้จักและความต้านทานเฟสของโหลด

แรงดันไฟฟ้าระหว่างตัวนำเส้นคือแรงดันเฟสเมื่อโหลดเชื่อมต่อแบบเดลต้า ยกเว้นความต้านทานของตัวนำสาย แรงดันไฟฟ้าระหว่างแหล่งที่มาและสายจะเท่ากับแรงดันไฟฟ้าระหว่างสายของเฟสผู้บริโภค กระแสเฟสถูกปิดโดยความต้านทานโหลดที่ซับซ้อนและสายไฟ

สำหรับทิศทางบวกของกระแสเฟส ทิศทางที่สอดคล้องกับแรงดันเฟสจะถูกนำมาจากจุดเริ่มต้น — จนถึงจุดสิ้นสุดของเฟส และสำหรับกระแสเชิงเส้น — จากแหล่งจ่ายไปยังอ่างล้างจาน กระแสในเฟสโหลดเป็นไปตามกฎของโอห์ม:

ลักษณะเฉพาะของ "สามเหลี่ยม" ซึ่งแตกต่างจากดาวคือกระแสเฟสที่นี่ไม่เท่ากับกระแสเชิงเส้น กระแสเฟสสามารถใช้ในการคำนวณกระแสเส้นโดยใช้กฎข้อแรกของ Kirchhoff สำหรับโหนด (สำหรับจุดยอดของสามเหลี่ยม)และเพิ่มสมการ เราพบว่าผลรวมของคอมเพล็กซ์ของกระแสเส้นตรงเท่ากับศูนย์ในรูปสามเหลี่ยม โดยไม่คำนึงถึงความสมมาตรหรือไม่สมมาตรของโหลด:

ในการโหลดแบบสมมาตร แรงดันไฟฟ้าของเส้น (ในกรณีนี้เท่ากับเฟส) จะสร้างระบบของกระแสสมมาตรในเฟสของโหลด กระแสเฟสมีขนาดเท่ากัน แต่ต่างกันเพียงหนึ่งในสามของเฟสเท่านั้น นั่นคือ 120 องศา กระแสเส้นยังมีขนาดเท่ากันความแตกต่างอยู่ในเฟสเท่านั้นซึ่งสะท้อนให้เห็นในแผนภาพเวกเตอร์:

สมมติว่าไดอะแกรมถูกสร้างขึ้นสำหรับโหลดแบบสมมาตรของธรรมชาติอุปนัย จากนั้นกระแสเฟสจะล่าช้าเมื่อเทียบกับแรงดันเฟสตามมุมที่แน่นอน phi กระแสไลน์เกิดจากความแตกต่างของกระแสสองเฟส (เนื่องจากการเชื่อมต่อโหลดคือ «เดลต้า») และมีความสมมาตรในเวลาเดียวกัน

หลังจากดูที่สามเหลี่ยมในแผนภาพแล้ว เราจะเห็นความสัมพันธ์ระหว่างเฟสและกระแสของเส้นได้อย่างง่ายดาย:

นั่นคือด้วยการเชื่อมต่อโหลดแบบสมมาตรตามรูปแบบ "เดลต้า" ค่าที่มีประสิทธิภาพของกระแสเฟสจะน้อยกว่าค่าที่มีประสิทธิภาพของกระแสไฟตรงถึงสามเท่า ภายใต้เงื่อนไขของสมมาตรสำหรับ "สามเหลี่ยม" การคำนวณสำหรับสามเฟสจะลดลงเป็นการคำนวณสำหรับหนึ่งเฟส แรงดันไฟฟ้าของสายและเฟสมีค่าเท่ากัน กระแสเฟสเป็นไปตามกฎของโอห์ม กระแสของสายสูงกว่ากระแสเฟสสามเท่า

โหลดที่ไม่สมดุลแสดงถึงความแตกต่างของความต้านทานที่ซับซ้อน ซึ่งเป็นเรื่องปกติสำหรับการป้อนเครื่องรับเฟสเดียวที่แตกต่างกันจากเครือข่ายสามเฟสเดียวกัน ที่นี่ กระแสเฟส มุมเฟส กำลังในเฟส — จะแตกต่างกัน

ปล่อยให้มีโหลดแอ็คทีฟล้วน (ab) ในเฟสหนึ่ง โหลดแอคทีฟอินดักทีฟ (bc) ในอีกเฟสหนึ่ง และโหลดแอคทีฟคาปาซิทีฟ (ca) ในเฟสที่สาม จากนั้นไดอะแกรมเวกเตอร์จะมีลักษณะคล้ายกับในรูป:

กระแสในเฟสไม่สมมาตร และหากต้องการหากระแสในเส้น คุณจะต้องหันไปใช้โครงสร้างแบบกราฟิกหรือสมการพีคของกฎข้อที่หนึ่งของเคิร์ชฮอฟฟ์

คุณลักษณะที่โดดเด่นของวงจรตัวรับ «เดลต้า» คือเมื่อความต้านทานเปลี่ยนแปลงในเฟสใดเฟสหนึ่งจากสามเฟส เงื่อนไขของอีกสองเฟสจะไม่เปลี่ยนแปลง เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าของสายจะไม่เปลี่ยนแปลงแต่อย่างใด เฉพาะกระแสในเฟสเฉพาะและกระแสในสายส่งที่โหลดเชื่อมต่ออยู่เท่านั้นที่จะเปลี่ยนแปลง

ในการเชื่อมต่อกับคุณลักษณะนี้ โครงร่างการเชื่อมต่อโหลดสามเฟสตามโครงร่าง «เดลต้า» มักจะถูกค้นหาเพื่อจัดหาโหลดที่ไม่สมดุล

ในการคำนวณโหลดแบบอสมมาตรในรูปแบบ "เดลต้า" สิ่งแรกที่ต้องทำคือคำนวณกระแสเฟสจากนั้นจึงเปลี่ยนเฟสจากนั้นค้นหากระแสเส้นตามสมการตามกฎข้อที่หนึ่งของ Kirchhoff หรือ เราใช้แผนภาพเวกเตอร์

แหล่งจ่ายไฟสามเฟส

วงจรสามเฟส เช่นเดียวกับวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ มีลักษณะเฉพาะคือกำลังไฟฟ้ารวม ใช้งานและไฟฟ้ารีแอกทีฟ ดังนั้น กำลังไฟฟ้าที่ใช้งานสำหรับโหลดที่ไม่สมดุลจะเท่ากับผลรวมของส่วนประกอบที่ใช้งานอยู่สามส่วน:

พลังงานปฏิกิริยาคือผลรวมของพลังงานปฏิกิริยาในแต่ละขั้นตอน:

สำหรับ "สามเหลี่ยม" ค่าเฟสจะถูกแทนที่เช่น:

กำลังปรากฏของแต่ละสามเฟสคำนวณได้ดังนี้:

กำลังปรากฏของเครื่องรับสามเฟสแต่ละตัว:

สำหรับเครื่องรับสามเฟสที่สมดุล:

สำหรับตัวรับดาวที่สมดุล:

สำหรับ "สามเหลี่ยม" ที่สมมาตร:

นี่หมายถึงทั้ง "ดาว" และ "สามเหลี่ยม":

พลังเชิงรุก ปฏิกิริยา พลังปรากฏ — สำหรับแต่ละวงจรตัวรับแบบบาลานซ์: