اتصالات مصرف کننده های سه فاز و روابط آنها

اتصالات مصرف کننده های سه فاز و روابط آنها

در این مطلب از مبحث آموزش برق صنعتی می خواهیم شما را با اتصالات مصرف کننده های سه فاز و روابط آنها در حوزه برق صنعتی و قدرت آشنا کنیم. کلیه وسایلی که انرژی الکتریکی را به صورت های دیگری از انرژی تبدیل می کنند مصرف کننده نامیده می شوند از جمله:

• • انواع لامپ های روشنایی
  • گرم کننده های الکتریکی

 

• انواع الکترو موتورهای سه فاز و تک فاز
• کوره های القایی
• سیستم های صوتی و تصویری
• و….

با توجه به اینکه در صنعت بیشتر از الکتروموتور ها استفاده می گردد، اتصالات الکترو موتورهای سه فاز را مورد بررسی قرار می دهیم.

 

تخته کلم(جعبه اتصال) الکترو موتورهای سه فاز

شکل شماره 1-22 تخته کلم الکترو موتور سه فاز را نشان می دهد که از سه سیم پیچ با سر و ته (ابتدا و انتها) U₂ و U₁ فاز اول، V₂ و V₁ فاز دوم و W₂ و W₁ فاز سوم تشکیل شده است. در الکترو موتورها اگر نحوه راه اندازی ثابت باشد اتصالات را در داخل الکترو موتور انجام داده و تنها سه عدد سیم به نام های U و V و W می توان بیرون آورد.

اتصال ستاره

اگر از شش سر سیم بیرون از الکترو موتور سه سر سیم U₂ و V₂ و W₂ را به هم وصل و L₁ را به U₁ و L₂ را به V₁ و L₃ را به W₁ وصل کنیم به این اتصال اتصال ستاره می گویند. مانند شکل زیر:

اتصال مثلث

از شش سر سیم بیرون آمده از الکترو موتور اگر L₁ را به U₁ و W₂، L₂ به V₁ و U₂ و L₃ به W₁ و V₂ وصل شود به این اتصال اتصال مثلث می گویند.

روی بدنه الکترو موتور های سه فاز شش عدد ترمینال تعبیه شده که فاصله ترمینال ها طوری است که بتوان با استفاده از تسمه های فلزی اتصال دلخواه را انجام داد.

روابط اتصالات ستاره و مثلث

اتصال ستاره: ولتاژها و جریان های فازی و خط اتصال ستاره در شکل 1-26 نشان داده شده است.همچنین دیاگرام برداری ولتاژ ها و جریان ها با فرض یک بار، اهمی-سلفی با اختلاف فاز 30 درجه(جریان نسبت به ولتاژ 30 درجه پس فاز) رسم شده است.

فاز های ورودی:

1	L3 و L2 و L1

جریان فازی (جریانی که از هر سیم پیچ عبور می کند)

1	IP1 = IP2=IP3

جریان خط (جریان جذب شده از هر فاز)

 

1	IL1=IL2=IL3

ولتاژ فازی (ولتاژی که به دو سر هر سیم پیچ اعمال می گردد)

 

1	VP1=VP2=VP3

ولتاژ خط (ولتاژ بین دو فاز)

1	VL1=VL2=VL3

با توجه به شکل بالا در اتصال ستاره

1 2 3 4 5

IP=IL VL1  = Vp1 – Vp2 VL2  = Vp2 – Vp3 VL3  = Vp3 – Vp1

در دیاگرام برداری مقدار ǀ V_p1 ǀ= ǀ _V_p1ǀ بوده و اختلاف بین دو بردار 60 درجه می باشد. پس

1	VL1  = Vp1 + ( – Vp2)

پس در اتصال ستاره

شکل مداری و دیاگرام برداری ولتاژها و جریان در اتصال ستاره

شکل مداری و دیاگرام برداری ولتاژها و جریان در اتصال مثلث

با توجه به شکل و دیاگرام مثلث داریم: ولتاژهای فازی و خطی با هم برابر می باشد.

چون اختلاف بین Ip1 و Ip3 ، 60_ درجه می باشد پس:

پس در اتصال مثلث رابطه بین جریان ها و ولتاژها به قرار زیر است:

رابطه توان در اتصال ستاره و مثلث

در یک اتصال سه فازه، توان کل از مجموع توان های تک تک فازها به دست می آید.

 

1	P3Ph = Pph1 + Pph2 + Pph3

در بارهای متعادل مثل الکترو موتورهای سه فاز و سایر مصرف کننده ها

 

1	Pph1= Pph2 = Pph3 = Pph

توان های فازی با هم برابر می باشند. پس کل توان سه فاز، سه برابر توان یک فاز است.

1	P3Ph= 3 Pph

توان یک فاز در سیستم جریان متناوب برابر با حاصلضرب ولتاژ فازی در جریان فازی در cos زاویه بین ولتاژ و جریان می باشد.

در اتصال ستاره توان به روش زیر محاسبه می گردد.

در اتصال مثلث نیز رابطه توان سه فاز با حالت ستاره یکی می باشد.

ولی با توجه به شکل زیر در اتصال مثلث ولتاژ فازی 3√ برابر نسبت به اتصال ستاره بیشتر می باشد و همچنین جریان خط در اتصال مثلث 3√ برابر جریان فازی می باشد در نتیجه توان در حالت مثلث سه برابر توان در حالت ستاره خواهد بود.

ولتاژ خط در هر دو اتصال برابر بوده ولی جریان خط سه برابر می شود، پس

 

 

مثال

شش عدد لامپ رشته ای 200 وات 220 ولت را دو به دو با هم سری نموده و یک بار به حالت ستاره و بار دیگر به صورت مثلث به ولتاژ 220/380 ولت شبکه سه فاز وصل می کنیم اگر cosØ=1 باشد، در هر دو حالت مقدار جریان و توان جذب شده از شبکه را محاسبه نمایید .

حل : چون خاصیت لامپ های رشته ای، اهمی خالص می باشد پس می توان جریان هر شاخه را از طریق قانون اهم I= V/R محاسبه نمود. و همچنین در حل مسئله فرض شده که مقاومت لامپ ها در اثر حرارت تغییر نمی کند. مقاومت هر لامپ از روی مشخصات نوشته شده روی آن

چون در هر فاز دو عدد لامپ 200 وات باهم سری شده پس امپدانس در هر

فاز، دو برابر مقدار مقاومت یک لامپ خواهد شد.

محاسبه توان مصرفی در اتصال ستاره

محاسبه توان مصرفی در اتصال مثلث