Σάββατο 18 Ιανουαρίου 2020

Τριφασικό ρεύμα
square 
Ονομάζεται συμμετρικό τριφασικό ρεύμα σύστημα τριών απλών 
εναλλασσόμενων ρευμάτων που έχουν το ίδιο πλάτος, την ίδια 
συχνότητα αλλά διαφορά φάσης ακριβώς 120o.
Ένα συμμετρικό τριφασικό ρεύμα περιγράφεται από τις εξισώσεις:

i1 = I0· ημωt
i2 = I0· ημ(ωt + 120o)
i3 = I0· ημ(ωt + 240o)


Παρότι τα τρία ρεύματα είναι ανεξάρτητα, αποδεικνύεται ότι το άθροισμα των 
στιγμιαίων τιμών είναι ίσο με μηδέν σε κάθε χρονική στιγμή, δηλαδή:
i1 + i2 + i3 = 0
Πράγματι:
i1 + i2 + i3 = I0· ημωt + I0· ημ(ωt + 120o) + I0· ημ(ωt + 240o) =
= I0· ημωt + I0· ημωt· συν120o + I0· συνωt· ημ120o + I0· ημωt· συν240o +
 I0· ημ240o· συνωt =
= I0· ημωt + I0· ημωt· (- 12) + συνωt· (32) + I0· ημωt· (- 12) + συνωt· (- 32) = 0
 Παραγωγή τριφασικού ρεύματος
Τριφασικά ρεύματα παράγονται από τριφασικές τάσεις. Μια τριφασική τάση 
παράγεται από τρία εντελώς όμοια πλαίσια (ή πηνία), τα οποία τοποθετούνται 
σε έναν άξονα, έτσι που τα επίπεδά τους να σχηματίζουν γωνία 120o
Ο άξονας αυτός στρέφεται μέσα σε ομογενές μαγνητικό πεδίο.
 Το κάθε στρεφόμενο πλαίσιο ονομάζεται φάση του συστήματος.
Για να είναι το ρεύμα που παράγεται απόλυτα συμμετρικό τριφασικό, 
πρέπει να συνδεθούν στα άκρα των πλαισίων τρεις αντιστάσεις ακριβώς ίδιες.
Μπορούμε επίσης να πάρουμε ένα συμμετρικό τριφασικό ρεύμα με τρία 
όμοια πηνία, τα οποία έχουμε τοποθετήσει έτσι ώστε οι άξονές τους να
 σχηματίζουν γωνία 120o. Στο σημείο που τέμνονται οι άξονές τους 
φέρνουμε μαγνήτη, τον οποίο περιστρέφουμε με σταθερή γωνιακή 
ταχύτητα, ενώ στα άκρα των πηνίων έχουν συνδεθεί ίδιες αντιστάσεις  
Σχήμα 1.24. Παραγωγή τριφασικού ρεύματος.Σχήμα 1.24. Παραγωγή τριφασικού ρεύματος.Σχήμα 1.24. Παραγωγή τριφασικού ρεύματος.


Η μεταφορά του τριφασικού ρεύματος μπορεί να γίνει με δύο τρόπους:
α) Σύνδεση σε αστέρα (Υ)
Στο σχήμα που ακολουθεί φαίνεται μια σύνδεση κατ' αστέρα για τη 
μεταφορά του τριφασικού ρεύματος στην κατανάλωση.












Ο αγωγός ΟΟ′ ονομάζεται ουδέτερος και τα σημεία Ο και Ο′
ουδέτεροι κόμβοι.
Τον ουδέτερο αγωγό μπορούμε να τον παραλείψουμε,
διότι δε διαρρέεται από ρεύμα θα πρέπει όμως τότε το
 τριφασικό ρεύμα να είναι απόλυτα συμμετρικό.
Μπορεί στην παραγωγή το τριφασικό ρεύμα να είναι
 απόλυτα συμμετρικό, αυτό όμως δεν είναι αρκετό.
Πρέπει και οι καταναλώσεις να είναι απόλυτα συμμετρικές.
Έτσι, γιά τη μεταφορά του ρεύματος σε μεγάλες αποστάσεις
 χρησιμοποιούμε μόνο τρεις αγωγούς, ενώ γιά τη
διανομή στους καταναλωτές χρησιμοποιούμε οπωσδήποτε
και ουδέτερο αγωγό. Και επειδή οι καταναλωτές είναι αδύνατο
 να συνδέθηκαν στην πράξη συμμετρικά, ο ουδέτερος
διαρρέεται
 από ρεύμα.
Οι τρείς αγωγοί μεταφοράς λέγονται φάσεις του τριφασικού
ρεύματος.
square 
Φασική τάση νφ είναι η τάση μεταξύ μίας φάσης και του
ουδέτερου αγωγού.

square 
Πολική φάση Vπ είναι η τάση μεταξύ δύο φάσεων.
Στη σύνδεση κατ' αστέρα αποδεικνύεται ότι:

Vπ = 3· Vφ   και   Iπ = Iφ

Προφανώς, η σχέση αυτή αφορά τα μέτρα των τάσεων και των
 ρευμάτων.
β) Σύνδεση κατά τρίγωνο (Δ)
Στο παρακάτω σχήμα φαίνεται η σύνδεση κατά τρίγωνο για
 τη μεταφορά του τριφασικού ρεύματος στην κατανάλωση.
Σχήμα 1.26. Σύνδεση κατά τρίγωνο.








 Σύνδεση κατά τρίγωνο.
Στη σύνδεση αυτή βραχυκυκλώνουμε τα άκρα των τυλιγμάτων.
 Έτσι παίρνουμε τρία κοινά σημεία, τα οποία αποτελούν το
υς πόλους της τριφασικής γεννήτριας.
Για να μην κυκλοφορεί ρεύμα μέσα στη γεννήτρια, όταν
 εργάζεται χωρίς φορτίο (στο κενό), πρέπει τα τρία
τυλίγματα να είναι απόλυτα όμοια. Η πανομοιότυπη
κατασκευή των τριών πηνίων επιβαρύνει το κόστος
κατασκευής της μηχανής και αποτελεί σοβαρό μειονέκτημα της
 σύνδεσης αυτής.
Στη σύνδεση κατά τρίγωνο αποδεικνύεται ότι:

Vπ = Vφ   και   Iπ = 3· Iφ

Προφανώς, η σχέση αυτή αφορά τα μέτρα των τάσεων και των
 ρευμάτων.

note Παρατήρηση
  • To όνομα της συνδεσμολογίας αναφέρεται στη γεννήτρια και 
  • όχι στην κατανάλωση, η οποία στις περιπτώσεις α) και β) μπορεί 
  • να είναι αστέρας ή τρίγωνο.
Εφόσον το τριφασικό ρεύμα αποτελείται από τρία απλά
εναλλασσόμενα
ρεύματα, η ολική ισχύς του θα είναι τριπλάσια της ισχύος
 που μεταφέρει η κάθε φάση. Έτσι, έχουμε:

P = 3VφIφσυνφ = 3VπIπσυνφ


Q = 3VφIφημφ = 3VπIπημφ

S = 3VφIφ = 3VπIπ

όπου φ: η γωνία μεταξύ φασικής τάσης και φασικής έντασης.


Δευτέρα 15 Απριλίου 2019

ΠΗΝΙΟ

1) Ορισμός της αυτεπαγωγής – έννοια του πηνίου

Αυτεπαγωγή ονομάζεται η ιδιότητα των αγωγών να εμφανίσουν ηλεκτρεγερτική δύναμη όταν διαρρέονται από ρεύμα μεταβαλλόμενης έντασης. Το μεταβαλλόμενο ρεύμα που διαρρέει τον αγωγό δημιουργεί μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο, με αποτέλεσμα την εμφάνιση ηλεκτρεγερτικής δύναμης.  
Ένας αγωγός με την μορφή σπειρώματος, δημιουργεί μεγαλύτερη συγκέντρωση της αυτεπαγωγής όταν διαρρέεται από ρεύμα! Η διάταξη αυτή αποτελεί ένα στοιχείο που ονομάζεται πηνίο.


2) Κατηγορίες πηνίων
Τα πηνία υψηλών συχνοτήτων χωρίζονται δύο κατηγορίες: 
α) στα σωληνοειδή πηνία
β) στα κυψελοειδή πηνία.
 

Τα σωληνοειδή πηνία αποτελούνται από σύρμα μονόκλωνο εμαγιέ, το οποίο τυλίγεται πάνω σε ένα τύμπανο συγκεκριμένης διαμέτρου και σε συγκεκριμένο αριθμό σπειρών. Αν θέλουμε να κατασκευάσουμε ένα τέτοιο πηνίο, γνωρίζοντας την αυτεπαγωγή ο αριθμός των σπειρών του πηνίου θα δίνεται από την σχέση:
N=VL(102b + 45a) / a, όπου N ο αριθμός σπειρών, a η διάμετρος του τυμπάνου που τυλίγουμε το σύρμα, b το μήκος του πηνίου και L η αυτεπαγωγή του.
Για καλύτερη απόδοση θα πρέπει ο λόγος b/a να είναι περίπου 0,3 – 0,5 και c=0,707 (b/N).


β) Κυψελοειδή πηνία.
Τα κυψελοειδή πηνία τυλίγονται πάνω σε ένα μονωτικό τύμπανο καθορισμένου μήκους από σύρμα πολύκλωνο. Το πολύκλωνο σύρμα αποτελείται από πολλούς λεπτούς αγωγούς μονωμένους μεταξύ τους και χρησιμοποιούνται για την μείωση του επιδερμικού φαινόμενου. Έχουν το πλεονέκτημα της μεγάλης αυτεπαγωγής και του μικρού όγκου με μοναδικό μειονέκτημα τον χαμηλό συντελεστή ποιότητας Q.
Για να βελτιωθεί ο συντελεστής ποιότητας Q χρησιμοποιούνται πυρήνες κονιοποιημένου σιδήρου. Χρησιμοποιούνται για μια μεγάλη περιοχή συχνοτήτων από 50KHz έως 2MHz.
Η αυτεπαγωγή L ενός κυψελοειδούς πηνίου δίνεται από την σχέση:
L=0,315a²N² / 6a + 9b + 10c όπου N ο αριθμός σπειρών του πηνίου, a το πλάτος του πηνίου, b το μήκος του πηνίου και c η διάμετρος του πηνίου σε cm
.


3) Πηνία με πυρήνα
Τα πηνία με πυρήνα περιέχουν έναν μαγνητικό πυρήνα, ο οποίος μπορεί να κινείται μέσα στο πηνίο με την χρήση ενός κοχλία. Τα πηνία αυτά χρησιμοποιούνται ευρέως σε κυκλώματα πομπών και δεκτών για τον συντονισμό της συχνότητας. Το σπείρωμα του πηνίου βρίσκεται πολύ κοντά στον πυρήνα για μεγαλύτερη απόδοση του πηνίου.

Πέμπτη 28 Φεβρουαρίου 2019