Anschlusspläne von Drehstromkreisen in elektrischen Netzen

Die Vorteile von Drehstromnetzen, die ihre weite Verbreitung gewährleisten, liegen auf der Hand:

• Energie wird über drei Drähte über große Entfernungen wirtschaftlicher übertragen, als wenn es weniger Phasen gäbe;

• Synchrongeneratoren, Asynchronmotoren, Drehstromtransformatoren – einfach herzustellen, wirtschaftlich und zuverlässig im Betrieb;

• Schließlich ist ein dreiphasiges Wechselstromsystem in der Lage, für eine Periode sinusförmigen Stroms konstante Momentanleistung bereitzustellen (und aufzunehmen), wenn die Last des dreiphasigen Generators in allen Phasen gleich ist.

Schauen wir uns an, welche grundlegenden dreiphasigen Stromkreise in Stromnetzen existieren.

Die Wicklungen eines Drehstromgenerators können im Allgemeinen auf verschiedene Arten mit Lasten verbunden werden. Der wirtschaftlichste Weg wäre also, an jede Phase des Generators direkt eine separate Last anzuschließen und für jede Last zwei Drähte zu verlängern. Bei diesem Ansatz sind jedoch sechs Drähte für die Verbindung erforderlich.

Dies ist im Hinblick auf den Materialverbrauch sehr verschwenderisch und unbequem.Um Material einzusparen, werden die Wicklungen eines Drehstromgenerators einfach in einer „Stern“- oder „Dreieck“-Schaltung zusammengefasst. Mit dieser Verdrahtungslösung werden maximal 4 („Stern mit Nullpunkt“ oder „Dreieck“) bzw. minimal 3 erreicht.

Ein Drehstromgenerator ist in den Diagrammen in Form von drei Wicklungen dargestellt, die in einem Winkel von 120° zueinander angeordnet sind. Erfolgt die Verbindung der Wicklungen des Generators nach dem „Stern“-Schema, dann werden die gleichnamigen Anschlüsse der Wicklungen an einem Punkt (dem sogenannten „Nullpunkt“ des Generators) miteinander verbunden ). Der Nullpunkt ist mit dem Buchstaben „O“ gekennzeichnet, die freien Anschlüsse (Phasenklemmen) der Wicklungen sind mit den Buchstaben „A“, „B“ und „C“ gekennzeichnet.

Wenn die Wicklungen des Generators im „Dreieck“-Schema miteinander verbunden sind, dann ist das Ende der ersten Wicklung mit dem Anfang der zweiten Wicklung verbunden, das Ende der zweiten Wicklung mit dem Anfang der dritten Ende des dritten - bis zum Anfang des ersten - ist das Dreieck geschlossen. Geometrisch gesehen ist die Summe der EMF in einem solchen Dreieck Null. Und wenn die Last überhaupt nicht an die Klemmen „A“, „B“ und „C“ angeschlossen ist, fließt kein Strom durch die Wicklungen des Generators.

Als Ergebnis erhalten wir fünf Grundschemata zum Anschluss eines Drehstromgenerators an eine Drehstromlast (siehe Abbildungen). In nur drei dieser Abbildungen ist eine dreiphasige Last in Sternschaltung zu sehen, bei der die drei Enden der Last an einem einzigen Punkt vereint sind. Dieser Punkt in der Mitte des Laststerns wird „Lastnullpunkt“ genannt und ist mit „O“ gekennzeichnet.

Der Leiter, der die Sternpunkte der Last und des Generators verbindet, wird in solchen Stromkreisen als Neutralleiter bezeichnet. Der Strom des Neutralleiters wird mit „Io“ bezeichnet.Für die positive Richtung des Stroms wird üblicherweise die Richtung von der Last zum Generator genommen, also vom Punkt «O'» zum Punkt «O».

Die Drähte, die die Punkte „A“, „B“ und „C“ der Generatorklemmen mit der Last verbinden, werden als Leitungsdrähte bzw. Stromkreise bezeichnet: Stern-Stern mit Neutralleiter, Stern-Stern, Stern-Dreieck, Dreieck. Delta, Delta-Stern – nur fünf Grundschemata zum Anschluss von Drehstromkreisen in Stromnetzen.

Ströme, die durch lineare Leiter fließen, werden lineare Ströme genannt und mit Ia, Ib, Ic bezeichnet. Für die positive Richtung des Netzstroms wird üblicherweise die Richtung vom Generator zur Last genommen. Die Modulwerte der Netzströme bedeuten Il in der Regel ohne zusätzliche Indizes, da es häufig vorkommt, dass alle Netzströme des Stromkreises sind gleich groß. Die Spannung zwischen zwei linearen Leitern ist die lineare Spannung, die mit Uab, Ubc, Uca oder, wenn wir von Modulen sprechen, einfach mit Ul bezeichnet wird.

Jede der Generatorwicklungen wird als Generatorphase bezeichnet, und jeder der drei Teile einer dreiphasigen Last wird als Lastphase bezeichnet. Die Ströme der Phasen des Generators und damit der Lasten werden Phasenströme genannt und mit If bezeichnet. Die internen Spannungen der Generatorphasen und der Lastphasen werden Phasenspannungen genannt und mit Uf bezeichnet.

Wenn die Wicklungen des Generators in einem „Stern“ geschaltet sind, sind die Netzspannungen im Absolutwert um das Dreifache der Wurzel (1,73-fach) höher als die Phasenspannungen. Dies liegt daran, dass die Leitungsspannungen geometrisch zu den Grundflächen gleichschenkliger Dreiecke mit spitzen Winkeln an der Grundfläche von 30° werden, wobei die Schenkel die Phasenspannungen darstellen.Bitte beachten Sie, dass eine Reihe niedriger dreiphasiger Spannungen: 127, 220, 380, 660 – einfach durch Multiplikation des vorherigen Werts mit 1,73 gebildet wird.

Wenn die Wicklungen des Generators im „Stern“ geschaltet sind, ist der Leitungsstrom offensichtlich gleich dem Phasenstrom. Aber was passiert mit den Spannungen, wenn die Generatorwicklungen in Dreieck geschaltet sind? In diesem Fall ist die Netzspannung gleich der Phasenspannung für jede Phase und für jeden Teil der Last: Ul = Uf. Wenn die Last in Sternschaltung angeschlossen ist, ist der Leitungsstrom gleich dem Phasenstrom: Il = If.

Wenn die Last nach dem „Delta“-Schema angeschlossen ist, wählen Sie für die positive Richtung der Ströme die Rechtsrichtung des Delta-Bypasses. Die Bestimmung erfolgt über die entsprechenden Indizes: Von welchem ​​Punkt aus fließt der Strom und zu welchem ​​Punkt fließt er? Iab ist beispielsweise die Bezeichnung des Stroms von Punkt „A“ nach Punkt „B“.

Wenn eine dreiphasige Last im Dreieck angeschlossen ist, sind die Leitungsströme und die Phasenströme nicht gleich. Leitungsströme werden dann durch Phasenströme erfasst nach Kirchhoffs erstem Gesetz: Ia = Iab-Ica, Ib = Ibc-Iab, Ic = Ica-Ibc.