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.