Schemi di collegamento dei circuiti trifase nelle reti elettriche

I vantaggi delle reti trifase, garantendo la loro ampia distribuzione, sono evidenti:

• l'energia viene trasmessa su tre fili su lunghe distanze in modo più economico che se ci fossero meno fasi;

• generatori sincroni, motori asincroni, trasformatori trifase — facili da fabbricare, economici e affidabili nel funzionamento;

• Infine, un sistema CA trifase ha la capacità di fornire (e prelevare) potenza istantanea costante per un periodo di corrente sinusoidale se il carico del generatore trifase è lo stesso in tutte le fasi.

Diamo un'occhiata a quali circuiti trifase di base esistono nelle reti elettriche.

Gli avvolgimenti di un alternatore trifase possono generalmente essere collegati ai carichi in vari modi. Quindi, il modo più economico sarebbe collegare direttamente un carico separato a ciascuna fase del generatore, estendendo due fili per ciascun carico. Ma con questo approccio, saranno necessari sei fili per connettersi.

Questo è molto dispendioso in termini di consumo di materiale e scomodo.Per ottenere un risparmio di materiale, gli avvolgimenti di un generatore trifase vengono semplicemente combinati in un circuito «stella» o «triangolo». Con questa soluzione di cablaggio si ottengono un massimo di 4 ("stella con punto zero" o "triangolo") o un minimo di 3.

Un generatore trifase è raffigurato su diagrammi sotto forma di tre avvolgimenti situati ad angoli di 120 ° l'uno rispetto all'altro. Se il collegamento degli avvolgimenti del generatore viene eseguito secondo lo schema "a stella", i terminali con lo stesso nome degli avvolgimenti sono collegati tra loro in un punto (il cosiddetto "punto zero" del generatore ). Il punto zero è contrassegnato dalla lettera «O» e i terminali liberi (terminali di fase) degli avvolgimenti sono contrassegnati dalle lettere «A», «B» e «C».

Se gli avvolgimenti del generatore sono collegati tra loro in uno schema "triangolare", la fine del primo avvolgimento è collegata all'inizio del secondo avvolgimento, la fine del secondo avvolgimento - all'inizio del terzo, il fine del terzo - all'inizio del primo - il triangolo è chiuso. Geometricamente, la somma dell'EMF in un tale triangolo sarà zero. E se il carico non è affatto collegato ai terminali «A», «B» e «C», la corrente non scorrerà attraverso gli avvolgimenti del generatore.

Di conseguenza, otteniamo cinque schemi di base per il collegamento di un generatore trifase con un carico trifase (vedi figure). Solo in tre di queste figure è possibile vedere un carico trifase collegato a stella, in cui le tre estremità del carico sono combinate in un unico punto. Questo punto al centro della stella di carico è chiamato «punto zero di carico» ed è contrassegnato con «O'».

Il conduttore che collega i punti neutri del carico e il generatore è chiamato conduttore neutro in tali circuiti. La corrente del filo neutro è indicata come «Io».Per la direzione positiva della corrente si prende solitamente la direzione dal carico al generatore, cioè dal punto «O'» al punto «O».

I fili che collegano i punti "A", "B" e "C" dei morsetti del generatore con il carico sono detti fili di linea, e rispettivamente i circuiti: stella-stella con neutro, stella-stella, stella-triangolo, triangolo- delta, delta-star: solo cinque schemi di base per il collegamento di circuiti trifase nelle reti elettriche.

Le correnti che scorrono attraverso conduttori lineari sono chiamate correnti lineari e indicate con Ia, Ib, Ic. Per la direzione positiva della corrente di linea, di solito viene presa la direzione dal generatore al carico I valori del modulo delle correnti di linea significano Il, di regola, senza indici aggiuntivi, poiché spesso accade che tutte le correnti di linea del circuito sono uguali in grandezza. La tensione tra due conduttori lineari è la tensione lineare, indicata con Uab, Ubc, Uca o, se si parla di modulo, si scrive semplicemente Ul.

Ciascuno degli avvolgimenti del generatore è chiamato fase del generatore e ciascuna delle tre parti di un carico trifase è chiamata fase di carico. Le correnti delle fasi del generatore e, di conseguenza, dei carichi sono chiamate correnti di fase, indicate con If. Le tensioni interne delle fasi del generatore e delle fasi di carico sono chiamate tensioni di fase, sono indicate con Uf.

Se gli avvolgimenti del generatore sono collegati a «stella», allora le tensioni di linea sono 3 volte la radice (1,73 volte) superiori in valore assoluto rispetto alle tensioni di fase. Questo perché le tensioni di linea diventeranno geometricamente le basi di triangoli isosceli con angoli acuti alla base di 30°, dove le gambe sono le tensioni di fase.Si noti che una serie di basse tensioni trifase: 127, 220, 380, 660 — si forma semplicemente moltiplicando il valore precedente per 1,73.

Quando gli avvolgimenti del generatore sono collegati a "stella", ovviamente la corrente di linea è uguale alla corrente di fase. Ma cosa succede alle tensioni quando gli avvolgimenti del generatore sono collegati a triangolo? In questo caso la tensione di rete sarà pari alla tensione di fase per ogni fase e per ogni parte del carico: Ul = Uf. Quando il carico è collegato a stella, la corrente di linea sarà uguale alla corrente di fase: Il = If.

Quando il carico è collegato secondo lo schema "delta", per la direzione positiva delle correnti, selezionare la direzione oraria del delta bypass. La determinazione viene effettuata dagli indici pertinenti: da quale punto scorre la corrente e verso quale punto scorre, ad esempio Iab è la designazione della corrente dal punto "A" al punto "B".

Se un carico trifase è collegato a triangolo, le correnti di linea e le correnti di fase non saranno uguali tra loro. Le correnti di linea vengono quindi rilevate dalle correnti di fase secondo la prima legge di Kirchhoff: Ia = Iab-Ica, Ib = Ibc-Iab, Ic = Ica-Ibc.