2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему На страницу 1, 2, 3, 4, 5, 6  След.
 
 Трехфазная сеть
Сообщение03.12.2019, 22:25 


17/10/16
3893
Переменный ток по сути имеет два главных приемущества перед постоянным:

1. Его очень просто преобразовывать при помощи трансформатора (постоянный же ток и по настоящее время преобразуется посредством промежуточного преобразования его в переменный);
2. Он может вращать асинхронные двигатели.

Для первого достаточно одной синусоиды, для второго - двух с фазовым сдвигом 90. Почему повсеместно победила система трех синусоид с фазовым сдвигом 120?

 Профиль  
                  
 
 Re: Трехфазная сеть
Сообщение03.12.2019, 22:39 
Заслуженный участник


20/08/14
11066
Россия, Москва
Вы уже ознакомились с вики?

 Профиль  
                  
 
 Re: Трехфазная сеть
Сообщение04.12.2019, 09:58 


17/10/16
3893
Хм. Кажется, что я не совсем понимал, чем отличается система двух синусоид со сдвигом 90 от системы трех синусоид со сдвигом 120. Мне казалось, что тут принципиальная разница, а на самом деле первый случай - это та же самая трехфазная сеть, только плохо сбалансированная:
Изображение
Преимущества многофазных цепей перед однофазными вроде бы ясны: непрерывная передача мощности, вращающееся поле, экономичность.

Последнее, по моему возникает из-за того, что трехфазная сеть фактически передает мощность на напряжении ~380В, а не на ~220В, как однофазная. В большинстве случаев нулевой провод несет лишь маленький балансировочный ток. При удачной балансировке нагрузки по фазам он вообще перестает работать, и нагрузки получаются включенными в напряжение ~380В последовательно друг с другом, превращаясь в потребителя более высокого напряжения, что выгодно для сети.

Нечто подобное делал Эдисон в своих первых сетях постоянного тока. Он тоже пытался передавать энергию по трем проводам: $+110$В, 0В и $-110$В. Если у потребителя было два станка одинаковой мощности на напряжение 110В, то он должен был включать их так: один между $-110$В и 0В, другой - между 0В и $+110$В. Тогда они превращаются в нагрузку, потребляющую 220В, а нулевой провод нужен только для компенсации некоторой разности в мощностях этих станков. Его можно было делать малого сечения.

Если говорить о преимуществах переменного тока над постоянным, то экономичность - это скорее преимущество трех проводной схемы над двухпроводной, а не переменного тока над постоянным.

 Профиль  
                  
 
 Re: Трехфазная сеть
Сообщение04.12.2019, 10:11 


30/01/18
577
sergey zhukov в сообщении #1428750 писал(а):
для второго - двух с фазовым сдвигом 90
Это у вас получается уже четырёхфазное напряжение, нет уж лучше трёхфазное.

sergey zhukov в сообщении #1428750 писал(а):
Почему повсеместно победила система трех синусоид с фазовым сдвигом 120?
На мой взгляд основное (а может и единственное) преимущество трёхфазного напряжения это минимальное количество фаз для создания равномерного вращающегося магнитного поля для работы электродвигателей. Направление вращения этих двигателей легко менять (достаточно поменять местами две любые фазы).
И это также минимальное количество фаз для создания генераторов с частотой вращения 3000 об/мин (однополюсных), создающих равномерную нагрузку на турбину.

 Профиль  
                  
 
 Re: Трехфазная сеть
Сообщение04.12.2019, 10:32 
Аватара пользователя


11/12/16
13195
уездный город Н
rascas
Это все (равномерность нагрузки и вращающееся поле) получается и при двухфазной сети со сдвигом фаз на $\frac{\pi}{2}$.

-- 04.12.2019, 10:36 --

А вот действительные минусы двухфазных сетей:

Раз:
Цитата:
Передаваемая мгновенная активная мощность в трёхфазных и двухфазных электрических сетях постоянна при симметричной нагрузке. Однако в однофазных сетях мгновенная активная мощность колеблется с частотой, в два раза большей частоты напряжения в линии. Эти пульсации мощности приводят к повышенному шуму и механическим вибрациям в электрооборудовании с намагничивающимися материалами из-за магнитострикционного эффекта, а также к вращательным вибрациям валов электродвигателей.


Два:
Цитата:
Двухфазные контуры обычно используют две отдельные пары токонесущих проводников. Могут использоваться и три проводника, однако по общему проводу течёт векторная сумма фазных токов, и поэтому общий провод должен иметь больший диаметр. В отличие от этого, в трёхфазных сетях при симметричной нагрузке векторная сумма фазных токов равна нулю, и поэтому в этих сетях возможно использовать три линии одинакового диаметра. Для электрических распределительных сетей требование трёх проводящих линий лучше, чем требование четырёх, поскольку это даёт значительную экономию в стоимости проводящих линий и в расходах по их установке.

отсюда

 Профиль  
                  
 
 Re: Трехфазная сеть
Сообщение04.12.2019, 10:40 


30/01/18
577
EUgeneUS в сообщении #1428785 писал(а):
двухфазной сети со сдвигом фаз на $\frac{\pi}{2}$
В двухфазной сети сдвиг фаз: $\frac{2\pi}{2}$
В трёхфазной сети сдвиг фаз: $\frac{2\pi}{3}$
В четырёхфазной сети сдвиг фаз: $\frac{2\pi}{4}$

На мой взгляд лучше уж трёхфазная сеть, чем четырёхфазная.

 Профиль  
                  
 
 Re: Трехфазная сеть
Сообщение04.12.2019, 10:48 
Аватара пользователя


11/12/16
13195
уездный город Н
rascas
Это Вы чего-то нафантазировали.

Хотим равномерную нагрузку в двух фазной сети, тогда:
$P(t) \sim \sin^2 \omega t + \sin^2 \omega (t+\varphi) \equiv  \operatorname{const}$
Найдите $\varphi$

 Профиль  
                  
 
 Re: Трехфазная сеть
Сообщение04.12.2019, 10:56 


30/01/18
577
EUgeneUS в сообщении #1428787 писал(а):
Это Вы чего-то нафантазировали.
Да, верно, это моя терминология :-) Предполагающая наличия нулевого провода, фазных проводов, и равномерное распределение сдвигов фаз.

 Профиль  
                  
 
 Re: Трехфазная сеть
Сообщение04.12.2019, 11:01 


17/10/16
3893
rascas в сообщении #1428779 писал(а):
Это у вас получается уже четырёхфазное напряжение

Да нет. Имелось ввиду три провода А, В и С таких, что между А и В - одна синусоида, а между В и С - другая (сдвинутая на 90).
Только конечно же нужно посмотреть еще, что тогда будет между А и С. Там будет синусоида с амплитудой $\sqrt{2}$, сдвинутая на 30. Логично тогда сделать систему этих трех синусоид симметричной, раз их все равно уже три.

rascas в сообщении #1428779 писал(а):
На мой взгляд основное (а может и единственное) преимущество трёхфазного напряжения это минимальное количество фаз для создания равномерного вращающегося магнитного поля для работы электродвигателей

Минимальное количество синусоид для создания равномерного вращающегося поля - две, а не три. Берем двигатель с обмотками, расположенными под углом 90, каждую питаем от двух проводов (А В и С D), причем в одну обмотку подаем синус, а в другую - косинус. Двигатель прекрасно работает.
Далее, желая сэкономить, объединяем провода В и С двух обмоток в один общий. И замечаем, что ничего это нам в плане экономичности не дает, т.к. у синуса и косинуса ток в общем проводе всегда складывается. Этот общий провод ВС все равно должен быть вдвое толще, чем А и D. Тут мы замечаем, что между проводами A и D получается еще одна синусоида, которая имеет бОльшую амплитуду и сдвинута на 30, а мы ведь ее не используем. Если бы мы использовали ее, то токи в проводах упали бы, т.к. эта синусоида имеет бОльшее напряжение. Вот тогда мы могли бы сэкономить на проводах. Мы приделываем к нашему двигателю еще одну обмотку, смещенную на 30 и намотанную под указанное напряжение и этот уродец тоже работает. И наконец мы понимаем, что нужно же просто сделать все три обмотки двигателя равными и сдвинутыми на 120, и то же самое сделать с сетью.

 Профиль  
                  
 
 Re: Трехфазная сеть
Сообщение04.12.2019, 11:17 


05/09/16
11468
sergey zhukov в сообщении #1428778 писал(а):
Если говорить о преимуществах переменного тока над постоянным, то экономичность - это скорее преимущество трех проводной схемы над двухпроводной, а не переменного тока над постоянным.

Вы смотрите только на экономичность последней мили. Но забывать о том, что электричество идёт таки с электростанции, которая дальше от потребителя, чем одна миля, не стоило бы. У переменного тока, как вы совершенно верно писали в первом посте, преимущество в легкости преобразования\согласования сопротивлений источника и нагрузки (повышения\понижения напряжения трансформаторами). Вот именно отсюда и происходит экономичность переменного тока. Плюс -- гальваническая развязка источника и нагрузки (а также всех промежуточных звеньев -- между трансформаторами), что повышает качество продукта (электроэнергии).

Кино "Война токов" посмотрите :) Я ещё не видел, но вроде бы как раз о том.

 Профиль  
                  
 
 Re: Трехфазная сеть
Сообщение04.12.2019, 11:36 


17/10/16
3893
wrest в сообщении #1428791 писал(а):
Вот именно отсюда и происходит экономичность переменного тока

Да, я это тоже считаю главной причиной, почему переменный ток вообще появился и победил.
Гальваническая развязка - не думал об этом. Да, это удобно.

Вот еще вопрос, связанный с сетями переменного тока. Почему нейтраль заземляется? Ведь по сути мы берем один из питающих проводов и кладем его себе под ноги. Осталось только коснуться второго. Почему вообще все токонесущие провода не изолируют от земли?

 Профиль  
                  
 
 Re: Трехфазная сеть
Сообщение04.12.2019, 12:09 


30/01/18
577
EUgeneUS в сообщении #1428785 писал(а):
А вот действительные минусы двухфазных сетей:
Раз:
Цитата:
Передаваемая мгновенная активная мощность в трёхфазных и двухфазных электрических сетях постоянна при симметричной нагрузке. Однако в однофазных сетях мгновенная активная мощность колеблется с частотой, в два раза большей частоты напряжения в линии. Эти пульсации мощности приводят к повышенному шуму и механическим вибрациям в электрооборудовании с намагничивающимися материалами из-за магнитострикционного эффекта, а также к вращательным вибрациям валов электродвигателей.

EUgeneUS, а ведь в этом абзаце и не говорится про какой либо недостаток двухфазной сети. Здесь говорится про недостаток однофазной сети.
Поэтому это замечание к двухфазной сети надо снимать.

 Профиль  
                  
 
 Re: Трехфазная сеть
Сообщение04.12.2019, 12:28 


05/09/16
11468
sergey zhukov в сообщении #1428793 писал(а):
Вот еще вопрос, связанный с сетями переменного тока. Почему нейтраль заземляется?

Вопросы заземления, насколько я понимаю, это главным образом вопросы безопасности (в том числе для жизни человека), и разные схемы применяются для исключения тех или иных рисков поверждения или поражения электрическим током при различных неисправностях. Нейтраль (в "звездных" схемах) не всегда заземляется, к слову сказать.

 Профиль  
                  
 
 Re: Трехфазная сеть
Сообщение04.12.2019, 12:32 
Аватара пользователя


11/12/16
13195
уездный город Н
rascas в сообщении #1428797 писал(а):
Поэтому это замечание к двухфазной сети надо снимать.

Да, согласен.

 Профиль  
                  
 
 Re: Трехфазная сеть
Сообщение04.12.2019, 12:34 


05/09/16
11468
sergey zhukov в сообщении #1428793 писал(а):
Почему вообще все токонесущие провода не изолируют от земли?

Ну как вы понимаете поверхность проводника это эквиппотенциальная поверхность. Нам, от электричества, надо чтобы разность потенциалов между проводниками была определенной (220В и т.п.), мы называем её напряжением питания, но нам НЕ надо, чтобы разность потенциалов между корпусом холодильника и нами была бы какой-то произвольной. Чтобы не помереть от этого, просто. Или чтобы где-то не проскочила искра и всё бы е взорвалось. Да, для этого применяют заземление корпусов. Но этого бывает недостаточно. Короче говоря, защитное заземление, зануление и т.п. -- большая тема :)

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 78 ]  На страницу 1, 2, 3, 4, 5, 6  След.

Модераторы: photon, profrotter, Парджеттер, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group