Tensione di linea e di fase: differenza e rapporto
In questo breve articolo, senza entrare nella storia delle reti in corrente alternata, capiremo il rapporto tra tensione di fase e di linea. Risponderemo alle domande su cos'è la tensione di fase e cos'è la tensione di linea, come sono correlate tra loro e perché queste relazioni sono esattamente le stesse.
Non è un segreto che oggi l'elettricità proveniente dalle centrali elettriche venga consegnata ai consumatori tramite linee elettriche ad alta tensione con una frequenza di 50 Hz. Nelle sottostazioni di trasformazione, l'elevata tensione sinusoidale viene ridotta e distribuita alle utenze a 220 o 380 volt. Da qualche parte la rete è monofase, da qualche parte trifase, ma scopriamola.
RMS e tensione di picco
Innanzitutto notiamo che quando si dice 220 o 380 volt, si intendono i valori effettivi delle tensioni, dal punto di vista matematico - tensioni rms... Cosa significa?
Ciò significa che effettivamente l'ampiezza Um (massima) della tensione sinusoidale, fase Umph o lineare Uml, è sempre maggiore di questo valore effettivo.Per una tensione sinusoidale, la sua ampiezza è maggiore del valore effettivo con la radice 2 volte, ovvero 1,414 volte.
Quindi per una tensione di fase di 220 volt, l'ampiezza è di 310 volt e per una tensione di linea di 380 volt, l'ampiezza sarà di 537 volt. E se prendiamo in considerazione che la tensione nella rete non è mai stabile, questi valori possono essere inferiori o superiori. Questa circostanza deve sempre essere presa in considerazione, ad esempio, quando si scelgono i condensatori per un motore asincrono trifase.
Tensione di linea di fase
Gli avvolgimenti del generatore sono collegati e collegati con le estremità X, Y e Z in un punto (al centro della stella) che è chiamato punto neutro o punto zero del generatore. Questo è un circuito trifase a quattro fili. I conduttori di linea L1, L2 e L3 sono collegati ai terminali delle bobine A, B e C, e il conduttore neutro N è collegato al centro stella.
Le tensioni tra il terminale A e il punto zero, B e il punto zero, C e il punto zero, sono chiamate tensioni di fase, sono indicate con Ua, Ub e Uc, ma poiché la rete è simmetrica, puoi semplicemente scrivere Uph — tensione di fase .
Nelle reti a corrente alternata trifase nella maggior parte dei paesi, la tensione di fase standard è di circa 220 volt - la tensione tra il conduttore di fase e il punto neutro, che di solito è collegato a terra, e si presume che il suo potenziale sia zero, motivo per cui è detto anche punto neutro.
Tensione di linea di una rete trifase
Le tensioni tra il terminale A e il terminale B, tra il terminale B e il terminale C, tra il terminale C e il terminale A sono chiamate tensioni di linea, cioè sono le tensioni tra i conduttori di linea di una rete trifase. Sono etichettati come Uab, Ubc, Uca o puoi semplicemente scrivere Ul.
La tensione di rete standard nella maggior parte dei paesi è di circa 380 volt.In questo caso è facile vedere che 380 è 1,727 volte maggiore di 220 e, trascurando le perdite, è chiaro che questa è la radice quadrata di 3, cioè 1,732. Naturalmente, la tensione di rete fluttua continuamente in una direzione o nell'altra a seconda del carico di rete corrente, ma la relazione tra le tensioni di linea e di fase è esattamente la stessa.
Da dove viene la radice di 3?
Il metodo dell'immagine vettoriale viene spesso utilizzato nell'ingegneria elettrica. tensioni e correnti sinusoidali variabili nel tempo.
Il grafico della dipendenza della grandezza della proiezione dal tempo è una sinusoide. E se l'ampiezza della tensione è la lunghezza del vettore U, allora la proiezione che cambia nel tempo è il valore corrente della tensione e la sinusoide riflette la dinamica della tensione.
Quindi, se ora disegniamo un diagramma vettoriale delle tensioni trifase, risulta che ci sono angoli uguali di 120 ° tra i vettori delle tre fasi, e quindi se le lunghezze del vettore sono i valori effettivi \u200b\u200bdelle tensioni di fase Uph, quindi per trovare le tensioni di linea Ul, è necessario calcolare la DIFFERENZA di ciascuna coppia di vettori con due tensioni di fase. Ad esempio, Ua — Ub.
Completata la costruzione con il metodo del parallelogramma, vedremo che il vettore Ul = Ua + (-Ub) e come risultato Ul = 1.732Uf. Da qui risulta che se le tensioni di fase standard sono 220 volt, quelle lineari corrispondenti saranno pari a 380 volt.