तीन-चरण पर्यायी प्रवाह

आजकाल, ही जगभरातील सर्वात सामान्य थ्री-फेज अल्टरनेटिंग चालू प्रणाली आहे.

थ्री-फेज इलेक्ट्रिक सर्किट असे म्हणतात ज्यामध्ये तीन सर्किट असतात ज्यामध्ये पर्यायी प्रवाह चालतात, समान वारंवारतेचे EMF, कालावधीच्या 1/3 (φ=2π/ 3) एकमेकांशी फेजच्या बाहेर असतात. अशा प्रणालीच्या प्रत्येक स्वतंत्र सर्किटला थोडक्यात त्याचा टप्पा म्हणतात आणि अशा सर्किट्समधील तीन फेज-शिफ्ट केलेल्या पर्यायी प्रवाहांच्या प्रणालीला फक्त थ्री-फेज करंट म्हणतात.

आमच्या पॉवर प्लांटमध्ये बसवलेले जवळजवळ सर्व जनरेटर हे थ्री-फेज करंट जनरेटर आहेत... थोडक्यात, असे प्रत्येक जनरेटर तीन अल्टरनेटर्सच्या एका इलेक्ट्रिक मशीनमध्ये जोडलेले असते, अशा प्रकारे डिझाइन केलेले असते की त्यांच्यामध्ये प्रेरित EMF अंजीर मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे कालावधीच्या एक तृतीयांश एकमेकांच्या सापेक्ष स्थलांतरित. १.

तांदूळ. 1. थ्री-फेज करंट जनरेटरच्या आर्मेचर विंडिंग्समध्ये प्रेरित EMF च्या वेळेच्या अवलंबनाचे आलेख

अशा जनरेटरची अंमलबजावणी कशी केली जाते हे अंजीरमधील सर्किटवरून समजणे सोपे आहे. 2.

तांदूळ. 2. थ्री-फेज करंट जनरेटरच्या तीन आर्मेचरशी जोडलेल्या स्वतंत्र वायरच्या तीन जोड्या लाइटिंग नेटवर्कला फीड करतात

इलेक्ट्रिक मशीनच्या स्टेटरवर तीन स्वतंत्र आर्मेचर असतात आणि वर्तुळाच्या 1/3 (120O) ने ऑफसेट केले जातात. सर्व आर्मेचरमध्ये सामाईक असणारा प्रेरक विद्युत यंत्राच्या मध्यभागी फिरतो जो आकृतीमध्ये फॉर्ममध्ये दर्शविला जातो कायम चुंबक.

प्रत्येक कॉइलमध्ये एक पर्यायी EMF प्रेरित आहे समान वारंवारता, परंतु जेव्हा प्रत्येक कॉइलमध्ये हे emfs शून्यातून (किंवा जास्तीत जास्त) जातात तेव्हा एकमेकांच्या सापेक्ष कालावधीच्या 1/3 ने स्थलांतरित केले जातील कारण इंडक्टर प्रत्येक कॉइलमधून 1/3 नंतर जातो मागील एक पासून.

थ्री-फेज जनरेटरचे प्रत्येक वळण एक स्वतंत्र वर्तमान जनरेटर आणि विद्युत उर्जेचा स्रोत आहे. अंजीर मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे तारा प्रत्येकाच्या टोकाशी जोडून. 2, आम्हाला तीन स्वतंत्र सर्किट्स मिळतील, त्यापैकी प्रत्येक विशिष्ट इलेक्ट्रिकल रिसीव्हरला उर्जा देऊ शकेल, उदाहरणार्थ विद्युत दिवे.

या प्रकरणात, शोषली जाणारी सर्व ऊर्जा हस्तांतरित करण्यासाठी इलेक्ट्रिकल रिसीव्हर्स, सहा तारांची आवश्यकता असेल. तथापि, थ्री-फेज करंट जनरेटरच्या विंडिंग्स अशा प्रकारे जोडणे शक्य आहे की ते चार किंवा अगदी तीन वायर हाताळतात, म्हणजेच वायरिंगची लक्षणीय बचत होते.

यापैकी पहिल्या मार्गाला तारा जोडणी म्हणतात (चित्र 3).

तांदूळ. 3. तारेसह तीन-फेज जनरेटर कनेक्ट करताना चार-वायर वायरिंग सिस्टम. लोड (विद्युत दिवे I, II, III चे गट) फेज व्होल्टेजसह पुरवले जातात.

कॉइल 1, 2, 3 च्या टर्मिनल्सना आपण सुरुवात म्हणू आणि टर्मिनल्स 1′, 2′, 3′ ला संबंधित टप्प्यांचे टोक म्हणू.

तार्‍यांचे कनेक्शन असे आहे की आपण सर्व विंडिंग्सची टोके जनरेटरच्या एका बिंदूशी जोडतो, ज्याला शून्य बिंदू किंवा तटस्थ म्हणतात आणि आम्ही जनरेटरला चार वायरसह वीज रिसीव्हर्सशी जोडतो: तीन तथाकथित रेखीय विंडिंग 1, 2, 3 च्या सुरुवातीपासून येणार्‍या वायर आणि जनरेटरच्या शून्य बिंदूपासून तटस्थ किंवा तटस्थ वायर. या वायरिंग सिस्टमला फोर-वायर म्हणतात.

शून्य बिंदू आणि प्रत्येक टप्प्याच्या उत्पत्तीमधील व्होल्टेजला फेज व्होल्टेज म्हणतात आणि विंडिंग्सच्या उत्पत्तीमधील व्होल्टेज, म्हणजेच बिंदू 1 आणि 2, 2 आणि 3, 3 आणि 1, यांना रेषा... फेज म्हणतात. व्होल्टेजचा अर्थ सामान्यतः U1, U2, U3 किंवा सर्वसाधारण स्वरूपात Uf आणि लाइन व्होल्टेज — U12, U23, U31 किंवा सर्वसाधारण स्वरूपात Ul असा होतो.

अॅम्प्लिट्यूड्स किंवा सरासरी मूल्यांच्या दरम्यान फेज आणि लाइन व्होल्टेज जनरेटरच्या विंडिंगला तारेशी जोडताना, एक गुणोत्तर आहे Ul = √3Uf ≈ 1.73Ue

तर, उदाहरणार्थ, जर जनरेटरचा फेज व्होल्टेज Uf = 220 V असेल, तर जनरेटरच्या विंडिंगला तारेमध्ये जोडताना, लाइन व्होल्टेज Ul — 380 V.

जनरेटरच्या तीन टप्प्यांचे एकसमान लोडिंगच्या बाबतीत, म्हणजे, त्या प्रत्येकामध्ये अंदाजे समान प्रवाहांसह, तटस्थ वायरमधील करंट शून्य आहे... म्हणून, या प्रकरणात, आपण तटस्थ वायर काढून टाकू शकता आणि आणखी किफायतशीर तीन-वायर प्रणालीवर स्विच करा. या प्रकरणात, सर्व लोड लाइन कंडक्टरच्या संबंधित जोड्यांमध्ये जोडलेले आहेत.

असंतुलित भारामध्ये, तटस्थ कंडक्टरमधील विद्युत् प्रवाह शून्य नसतो, परंतु सामान्यपणे बोलल्यास ते लाइन कंडक्टरमधील विद्युत् प्रवाहापेक्षा कमी असते. म्हणून, तटस्थ वायर लाइन वायरपेक्षा पातळ असू शकते.

थ्री-फेज अल्टरनेटिंग करंट चालवताना, ते वेगवेगळ्या टप्प्यांवरील भार शक्य तितक्या समान करण्याचा प्रयत्न करतात.म्हणूनच, उदाहरणार्थ, चार-वायर सिस्टमसह मोठ्या घराच्या लाइटिंग नेटवर्कची व्यवस्था करताना, प्रत्येक अपार्टमेंटमध्ये एक तटस्थ वायर आणि एक रेखीय वायर अशा प्रकारे आणली जाते की सरासरी प्रत्येक टप्प्यात अंदाजे समान असते. भार

जनरेटर विंडिंग्जला जोडण्याचा आणखी एक मार्ग, जो तीन-वायर वायरिंगला देखील परवानगी देतो, अंजीरमध्ये दर्शविलेले डेल्टा कनेक्शन आहे. 4.

तांदूळ. 4. त्रिकोणासह तीन-फेज जनरेटरच्या विंडिंगचे कनेक्शन आकृती

येथे, प्रत्येक कॉइलचा शेवट पुढील एकाच्या सुरूवातीस जोडलेला असतो, त्यामुळे ते एक बंद त्रिकोण बनवतात, आणि रेषेच्या तारा या त्रिकोणाच्या शिरोबिंदूंना जोडल्या जातात - बिंदू 1, 2 आणि 3. जेव्हा त्रिकोणाशी जोडलेले असते, जनरेटरचे लाइन व्होल्टेज त्याच्या फेज व्होल्टेजच्या बरोबरीचे आहे: Ul = Ue.

म्हणून, जनरेटरचे विंडिंग तारेपासून डेल्टावर स्विच केल्याने नेटवर्क व्होल्टेजमध्ये √3 ≈ 1.73 पट घट होते... डेल्टा कनेक्शन देखील फक्त समान किंवा जवळजवळ समान फेज लोडसह परवानगी आहे. अन्यथा, विंडिंग्सच्या बंद लूपमधील वर्तमान खूप मजबूत असेल, जे जनरेटरसाठी धोकादायक आहे.

थ्री-फेज करंट वापरताना, तारांच्या वेगळ्या जोडीने दिलेले वेगळे रिसीव्हर्स (लोड्स) तारेमध्ये देखील जोडले जाऊ शकतात, म्हणजे, त्यांचे एक टोक सामान्य बिंदूशी जोडलेले असते आणि इतर तीन मुक्त टोके असतात. नेटवर्कच्या लाइन वायरशी किंवा त्रिकोणासह कनेक्ट केलेले, म्हणजे, सर्व भार मालिकेत जोडलेले असतात आणि एक सामान्य सर्किट बनवतात, बिंदू 1, 2, 3 ज्यापैकी नेटवर्कच्या रेखीय तारा जोडल्या जातात.

अंजीर मध्ये. 5 तीन-वायर वायरिंग सिस्टमसह लोडचे तारेचे कनेक्शन दर्शविते आणि अंजीरमध्ये.6 — चार-वायर वायरिंग सिस्टमसह (या प्रकरणात, सर्व भारांचा सामान्य बिंदू तटस्थ वायरशी जोडलेला आहे).

अंजीर मध्ये. 7 तीन-वायर वायरिंग सिस्टमसाठी डेल्टा लोड कनेक्शन आकृती दर्शविते.

तांदूळ. 5. तीन-वायर वायरिंग सिस्टमसह लोडचे तारेचे कनेक्शन

तांदूळ. 6. चार-वायर वायरिंग सिस्टमसह लोडचे तारेचे कनेक्शन

तांदूळ. 7. तीन-वायर वायरिंग सिस्टमसह लोडचे डेल्टा कनेक्शन

सराव मध्ये, खालील गोष्टींचा विचार करणे महत्वाचे आहे. जेव्हा लोड्स डेल्टा जोडलेले असतात, तेव्हा प्रत्येक भार रेषा व्होल्टेजच्या खाली असतो आणि जेव्हा तारा जोडलेला असतो तेव्हा व्होल्टेज √3 पट कमी असतो. चार-वायर सिस्टमच्या बाबतीत, हे अंजीरमधून स्पष्ट आहे. 6. परंतु तीन-वायर प्रणालीच्या बाबतीतही असेच आहे (चित्र 5).

येथे लाइन व्होल्टेजच्या प्रत्येक जोडीमध्ये, दोन भार मालिकेत जोडलेले आहेत, ज्यामध्ये प्रवाह 2π/ 3 ने फेज-शिफ्ट केलेले आहेत. प्रत्येक लोडमधील व्होल्टेज √3 ने भागलेल्या संबंधित नेटवर्क व्होल्टेजच्या समान आहे.

अशाप्रकारे, तार्‍यापासून डेल्टाकडे भार स्विच करताना, प्रत्येक लोडवरील व्होल्टेज आणि त्यामुळे त्यातील विद्युत् प्रवाह √3 ≈ 1.73 पटीने वाढतो. जर, उदाहरणार्थ, तीन-वायर नेटवर्कचे लाइन व्होल्टेज 380 V असेल, तर जेव्हा ते तारेमध्ये जोडलेले असेल (अंजीर 5) तेव्हा प्रत्येक लोडचे व्होल्टेज 220 V च्या समान असेल आणि जेव्हा ते एका तारेशी जोडलेले असेल. त्रिकोण (अंजीर 7) ते 380 V च्या समान असेल.

G.S. Landsberg यांनी संपादित केलेल्या भौतिकशास्त्राच्या पाठ्यपुस्तकातील माहिती लेखाच्या तयारीसाठी वापरली गेली.