V současné době se typy připojení liší počtem fází: jedna, dvě nebo tři. Odtud názvy typů připojení:
jednofázový;
dvoufázový;
třífázový.
Jednofázové připojení poskytuje nejjednodušší způsob připojení ohřívače ke zdroji energie: jeden ze dvou vodičů vycházejících z jádra ohřívače je napájen fází, druhý vodič je dodáván s nulou nebo, jak se říká, „nula“. ” (Obr. 1).
Obrázek 1. Jednofázové zapojení.
Jednofázový typ připojení je široce používán v typické elektrické síti, kde je napětí 220 – 240 voltů, a v jiných sítích, které mají následující hodnoty napětí: 12, 24, 36, 48, 60 a 110 voltů.
Obrázek 2 ukazuje schéma připojení k jednofázovému napájecímu zdroji.
Obrázek 2. Schéma jednofázového zapojení.
Vzhledem k tomu, že ohřívač nemá vlastní polaritu, může být fáze přivedena na kterýkoli z vodičů. Tato skutečnost poukazuje na výhody použití tohoto typu připojení: jednoduchost a univerzálnost.
Používá se také dvoufázové připojení pomocí dvou vodičů vycházejících z ohřívače. Avšak tam, kde je „nula“ napájena v jednofázovém zapojení, je druhá fáze napájena ve dvoufázovém zapojení (obr. 3). Tento typ připojení tedy nevyžaduje nulový vodič.
Obrázek 3. Dvoufázové zapojení.
Dvoufázové připojení se používá v energetických sítích, jejichž napětí se pohybuje mezi 380 – 400 volty.
Obrázek 4 ukazuje schéma připojení k dvoufázovému napájecímu zdroji. Jak již bylo řečeno dříve, tento typ zapojení nemá oproti jednofázovému žádné vizuální a designové změny.
Obrázek 4. Schéma dvoufázového zapojení.
Výhodou tohoto typu zapojení je možnost získat větší výkon z topného tělesa. Zvyšování výkonu má negativní dopad na spolehlivost a životnost ohřívače – to je jediná nevýhoda použití dvoufázového zapojení
Třífázové zapojení lze realizovat dvěma způsoby. Obrázek 5 ukazuje dvě schémata třífázového zapojení: hvězda a trojúhelník.
Obrázek 5. Schémata třífázového zapojení.
Rozdíl mezi těmito obvody spočívá pouze v charakteristickém napájecím napětí, které bude přiváděno do ohřívače: buď fázové 220 voltů nebo lineární 380 voltů do zdroje energie. Fáze budou mít stejný proud, bez ohledu na to, jaký obvod je zvolen.
Třífázové zapojení do hvězdy je znázorněno na obrázku 6.
Obrázek 6. Třífázové zapojení do hvězdy.
Zapojení do hvězdy vyžaduje přítomnost nulového vodiče, který je pro vizuální rozdíl modrý. Je možné nepoužívat nulový vodič, pokud jeho přítomnost v obvodu nezajistil klient. Důrazně však nedoporučujeme používat zapojení do hvězdy bez použití neutrálního kontaktu.
Obrázek 7 ukazuje princip zapojení do hvězdy.
Obrázek 7. Princip hvězdicového zapojení.
Pokud má ohřívač kontakty místo vodičů pro připojení, pak výrobce označí nulové kontakty modře, jak je znázorněno na obrázku 8, 9.
Obrázek 8. Hvězdicové zapojení bez vodičů v ohřívači.
Obrázek 9. Připojení suchého topného tělesa podle hvězdicového okruhu.
Výhodou třífázového zapojení do hvězdy je, že zvyšuje spolehlivost a životnost použitého ohřívače. Tato skutečnost se vysvětluje použitím fázového napětí, které je 220 -240 voltů, a také použitím rezistoru v obvodu s vyšším průřezem. Nevýhodou tohoto schématu je druhá strana výhody – při použití fázového napětí nejsou indikátory napájení tak vysoké jako při použití jiného schématu připojení – trojúhelníkového.
Třífázové trojúhelníkové zapojení je znázorněno na obrázku 10.
Obrázek 10. Třífázové zapojení do trojúhelníku.
Zapojení do trojúhelníku se používá při práci se síťovým napětím asi 380 voltů. Proto každá sekce topného okruhu přijímá dvě fáze, což se liší od zapojení do hvězdy, kde je pouze jedna fáze pro každou sekci okruhu.
Trojúhelníkové zapojení, které je považováno za klasické, má 3 vodiče, ke kterým jsou napájeny tři fáze. Toto schéma zapojení nezajišťuje přítomnost nulového vodiče. Obrázky 11 a 12 znázorňují principy připojení topného tělesa a suchého topného tělesa podle trojúhelníkového diagramu.
Obrázek 11. Princip trojúhelníkového spojení.
Obrázek 12. Připojení suchého topného tělesa podle trojúhelníkového schématu.
Výhodou tohoto schématu zapojení jsou vyšší hodnoty výkonu ve srovnání s hvězdicovým schématem a také pohodlnější zapojení bez použití zbytečných vodičů. Jedinou nevýhodou tohoto schématu je nevýhoda použití vysokého napětí, které sníží životnost ohřívače.
Uzemnění je určeno k prevenci průmyslových havárií a uzemnění je určeno k vyrovnání potenciálů v obvodu – tyto pojmy by neměly být považovány za synonyma.
Zařízení musí být zpočátku uzemněno, což vyžadují bezpečnostní předpisy, tím menší je riziko nehody (obr. 13). Výjimkou jsou ohřívače bez kovového pláště, které nevyžadují uzemnění.
Obrázek 13. Vliv uzemnění na lidskou bezpečnost.
Obrázky 14 – 16 ukazují různá schémata zapojení pomocí zemnícího vodiče.
Fázové napětí je napětí konkrétní fáze měřené mezi fází a neutrálem generátoru. Síťové napětí je napětí mezi dvěma různými fázemi generátoru (síť).
V tomto krátkém článku, aniž bychom zacházeli do historie střídavých sítí, pochopíme vztahy mezi fázovým a lineárním napětím. Odpovíme na otázky, co je fázové napětí a jaké je síťové napětí, jak spolu souvisí a proč jsou tyto vztahy takové, jaké jsou.
Není žádným tajemstvím, že dnes je elektřina z výrobních elektráren dodávána spotřebitelům prostřednictvím vysokonapěťových elektrických vedení s frekvencí 50 Hz. V trafostanicích je vysoké sinusové napětí sníženo a distribuováno ke spotřebitelům na úrovni 220 nebo 380 voltů. Někde je síť jednofázová, někde třífázová, ale pojďme na to přijít.
Efektivní hodnota a hodnota amplitudy napětí
Nejprve si všimneme, že když říkají 220 nebo 380 voltů, znamenají efektivní hodnoty napětí, vyjádřené v matematickém jazyce – střední kvadratické hodnoty napětí. Co to znamená?
To znamená, že ve skutečnosti je amplituda Um (maximum) sinusového napětí, fáze Umф nebo lineární Uml, vždy větší než tato efektivní hodnota. Pro sinusové napětí je jeho amplituda větší než efektivní hodnota o odmocninu 2krát, tj. 1,414krát.
Takže pro fázové napětí 220 voltů se amplituda rovná 310 voltům a pro lineární napětí 380 voltů bude amplituda rovna 537 voltům. A pokud vezmeme v úvahu, že napětí v síti není nikdy stabilní, pak tyto hodnoty mohou být nižší nebo vyšší. Tuto okolnost je třeba vždy zohlednit např. při výběru kondenzátorů pro třífázový asynchronní elektromotor.
Fázové síťové napětí
Vinutí generátoru jsou zapojena do hvězdy a konce X, Y a Z jsou spojeny v jednom bodě (ve středu hvězdy), který se nazývá neutrální nebo nulový bod generátoru. Jedná se o čtyřvodičový třífázový obvod. Lineární vodiče L1, L2 a L3 jsou připojeny ke svorkám vinutí A, B a C a nulový vodič N je připojen k nulovému bodu.
Napětí mezi svorkou A a nulovým bodem, B a nulovým bodem, C a nulovým bodem se nazývají fázová napětí, označují se Ua, Ub a Uc, ale protože je síť symetrická, můžete jednoduše napsat Uph – fázové napětí .
V třífázových střídavých sítích ve většině zemí je standardní fázové napětí přibližně 220 voltů – napětí mezi fázovým vodičem a neutrálním bodem, který je obvykle uzemněn, a jeho potenciál je považován za nulový, proto je také nazývaný neutrální bod.
Třífázové síťové napětí
Napětí mezi svorkou A a svorkou B, mezi svorkou B a svorkou C, mezi svorkou C a svorkou A se nazývají lineární napětí, to znamená, že se jedná o napětí mezi lineárními vodiči třífázové sítě. Označují se Uab, Ubc, Uca, nebo můžete jednoduše napsat Ul.
Standardní síťové napětí ve většině zemí je přibližně 380 voltů. V tomto případě je snadné si všimnout, že 380 je 220 krát větší než 1,727, a když zanedbáme ztráty, je jasné, že se jedná o druhou odmocninu ze 3, tedy 1,732. Napětí v síti samozřejmě neustále kolísá jedním nebo druhým směrem v závislosti na proudovém zatížení sítě, ale vztah mezi lineárním a fázovým napětím je přesně takový.
Odkud pochází kořen 3?
V elektrotechnice se často používá vektorová metoda reprezentace sinusově se měnících napětí a proudů v čase.
Graf závislosti velikosti projekce na čase je sinusoida. A pokud je amplituda napětí délkou vektoru U, pak projekce, která se mění v čase, je aktuální hodnota napětí a sinusoida odráží dynamiku napětí.
Pokud tedy nyní znázorníme vektorový diagram třífázových napětí, ukáže se, že mezi vektory tří fází jsou shodné úhly 120°, a pokud jsou délky vektorů efektivními hodnotami fázová napětí Uph, pak pro nalezení lineárních napětí Ul je nutné vypočítat ROZDÍL libovolných párů vektorů dvou fázových napětí. Například Ua – Ub.
Po provedení konstrukce pomocí metody rovnoběžníku vidíme, že vektor Ul = Ua + (-Ub) a ve výsledku Ul = 1,732Uph. Ukazuje se tedy, že pokud jsou standardní fázová napětí rovna 220 voltům, pak odpovídající lineární budou rovna 380 voltům.
Telegramový kanál pro ty, kteří se chtějí každý den učit nové a zajímavé věci: Škola pro elektrikáře
Pokud se vám tento článek líbil, sdílejte odkaz na něj na sociálních sítích. Velmi to pomůže rozvoji našeho webu!
