Vznik tfzovho stdavho napt Ing Pavel Chmiel Ph

Vznik třífázového střídavého napětí Ing. Pavel Chmiel, Ph. D.

Většina elektrické energie se v elektrárnách vyrábí díky elektromagnetické indukci. Zdrojem elektrického napětí v elektrárně je tzv. generátor (alternátor), který se zjednodušeně skládá ze dvou částí: 1. STATOR – v něm jsou uloženy tři cívky (fáze), vzájemně posunuty o 120°, v nichž dochází k indukci napětí. 2. ROTOR – součástí rotoru je elektromagnet nebo permanentní magnet. Rotor je spojen s tzv. turbínou, která zajišťuje jeho otáčivý pohyb. K indukci napětí v cívkách statoru dochází vlivem časové změny magnetického pole v závitech cívek.

Průběh třífázového střídavého napětí

fázorový diagram časový průběh 3 f napětí

Fázová vinutí třífázových strojů označujeme velkými písmeny s číselným indexem (1 – začátek vinutí, 2 – konec vinutí): U 1, U 2 V 1, V 2 W 1, W 2 Každá fáze může samostatně dodávat elektrický proud. Průběhy napětí jsou vzhledem k uspořádání jednotlivých cívek vzájemně časově posunuty o 120°.

Jelikož cívky generátoru jsou posunuty o 120°, součet napětí všech tří fází je v každém časovém okamžiku nulový.

Základní zapojení 3 f soustavy Běžně bychom pro přenos elektrické energie potřebovali 6 vodičů (3 fáze, každá má 2 konce) – není ekonomické! Sdružením (spojením) cívek omezíme počet vodičů, potřebných pro přenos elektrické energie: 1. Zapojení do hvězdy – 4 vodiče 2. Zapojení do trojúhelníku – 3 vodiče

Zapojení cívek do hvězdy

Spojíme-li do jednoho uzlu konce fází U 2, V 2, W 2, získáme zapojení do hvězdy (označení Y). Uzel se nazývá nulový bod hvězdy, připojujeme zde tzv. střední pracovní vodič (N). Význam vodičů v zapojení do hvězdy: L 1, L 2, L 3 - Fázové vodiče (černá, hnědá, šedá) N - Střední pracovní vodič (světle modrá) Pro přenos elektrické energie potřebujeme 4 vodiče.

V zapojení do hvězdy lze zjistit (naměřit) dvojí napětí: • Fázové napětí Uf – napětí mezi některou z fází L a středním pracovním vodičem N. • Sdružené napětí US – napětí naměřené mezi jednotlivými fázemi. N

Zapojení cívek do trojúhelníku

Spojíme-li konec každé fáze se začátkem následující fáze, získáme zapojení do trojúhelníku (označení D, popř. ). K odběrateli elektrické energie vedou pouze 3 vodiče: Význam vodičů v zapojení do trojúhelníku: L 1, L 2, L 3 - Fázové vodiče (černá, hnědá, šedá)

V zapojení do trojúhelníku lze zjistit (naměřit) pouze sdružené napětí US – napětí naměřené mezi jednotlivými fázemi. Používá se např. pro přenos elektrické energie mezi elektrárnou a městem (vysokonapěťové rozvody 400 k. V, 110 k. V). 1. fáze Us Us 2. fáze Us 3. fáze

Výkony třífázového střídavého proudu Výkon 3 f elektrického proudu je dán součtem výkonů proudů v jednotlivých fázích. Využíváme tedy vztahy pro výkon 1 f proudu. Výkony 1 f proudu: Činný výkon: P = U I cos (W) Jalový výkon: Q = U I sin (VAr) Zdánlivý výkon: S=U I (VA)

Pro výpočet výkonů 3 f elektrického proudu využíváme nejčastěji sdružených hodnot napětí a proudů:

Počítáme-li výkony 3 f proudu z fázových hodnot napětí: