ત્રણ તબક્કાના વૈકલ્પિક પ્રવાહ

આજકાલ, તે વિશ્વભરમાં સૌથી સામાન્ય ત્રણ તબક્કાની વૈકલ્પિક વર્તમાન સિસ્ટમ છે.

ત્રણ તબક્કાના ઇલેક્ટ્રિક સર્કિટને ત્રણ સર્કિટનો સમાવેશ કરતી સિસ્ટમ કહેવામાં આવે છે જેમાં વૈકલ્પિક પ્રવાહો કાર્ય કરે છે, સમાન આવર્તનનો EMF, સમયગાળાના 1/3 (φ=2π/ 3) દ્વારા એકબીજા સાથે તબક્કાની બહાર. આવી સિસ્ટમના દરેક વ્યક્તિગત સર્કિટને સંક્ષિપ્તમાં તેનો તબક્કો કહેવામાં આવે છે, અને આવા સર્કિટમાં ત્રણ તબક્કા-શિફ્ટ કરેલા વૈકલ્પિક પ્રવાહોની સિસ્ટમને ફક્ત થ્રી-ફેઝ કરંટ કહેવામાં આવે છે.

અમારા પાવર પ્લાન્ટમાં સ્થાપિત લગભગ તમામ જનરેટર ત્રણ તબક્કાના વર્તમાન જનરેટર છે... સારમાં, આવા દરેક જનરેટર ત્રણ વૈકલ્પિક યંત્રોના એક ઇલેક્ટ્રિક મશીનમાં જોડાણ છે, જે એવી રીતે ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યું છે કે તેમાં પ્રેરિત EMF અંજીરમાં બતાવ્યા પ્રમાણે સમયગાળાના એક તૃતીયાંશ દ્વારા એકબીજા સાથે સંબંધિત સ્થાનાંતરિત. 1.

ચોખા. 1. ત્રણ તબક્કાના વર્તમાન જનરેટરના આર્મેચર વિન્ડિંગ્સમાં પ્રેરિત EMF ની સમય અવલંબનનો આલેખ

આવા જનરેટરને કેવી રીતે લાગુ કરવામાં આવે છે તે ફિગમાં સર્કિટમાંથી સમજવું સરળ છે. 2.

ચોખા. 2. ત્રણ તબક્કાના વર્તમાન જનરેટરના ત્રણ આર્મેચર સાથે જોડાયેલા સ્વતંત્ર વાયરના ત્રણ જોડી લાઇટિંગ નેટવર્કને ફીડ કરે છે

ઇલેક્ટ્રિક મશીનના સ્ટેટર પર ત્રણ સ્વતંત્ર આર્મેચર્સ સ્થિત છે અને વર્તુળ (120O) ના 1/3 દ્વારા સરભર કરવામાં આવે છે. ફોર્મમાં આકૃતિમાં બતાવેલ વિદ્યુત મશીનની મધ્યમાં તમામ આર્મેચર માટે સામાન્ય ઇન્ડક્ટર ફરે છે કાયમી ચુંબક.

દરેક કોઇલમાં વૈકલ્પિક EMF પ્રેરિત છે સમાન આવર્તન, પરંતુ જ્યારે આ emfs દરેક કોઇલમાં શૂન્ય (અથવા મહત્તમ દ્વારા) પસાર થાય છે તે સમય એકબીજાની સાપેક્ષ સમયગાળાના 1/3 દ્વારા ખસેડવામાં આવશે કારણ કે ઇન્ડક્ટર દરેક કોઇલમાંથી 1/3 સમયગાળા પછી પસાર થાય છે. પાછલા એક થી.

ત્રણ તબક્કાના જનરેટરનું દરેક વિન્ડિંગ એક સ્વતંત્ર વર્તમાન જનરેટર અને વિદ્યુત ઊર્જાનો સ્ત્રોત છે. અંજીરમાં બતાવ્યા પ્રમાણે વાયરને દરેકના છેડા સાથે જોડીને. 2, અમને ત્રણ સ્વતંત્ર સર્કિટ મળશે, જેમાંથી દરેક ચોક્કસ વિદ્યુત રીસીવરોને પાવર કરી શકે છે, ઉદાહરણ તરીકે ઇલેક્ટ્રિક લેમ્પ્સ.

આ કિસ્સામાં, બધી ઊર્જાને સ્થાનાંતરિત કરવા માટે કે જે શોષાય છે ઇલેક્ટ્રિકલ રીસીવરો, છ વાયરની જરૂર પડશે. જો કે, ત્રણ-તબક્કાના વર્તમાન જનરેટરના વિન્ડિંગ્સને એવી રીતે કનેક્ટ કરવું શક્ય છે કે તેઓ ચાર અથવા તો ત્રણ વાયરને હેન્ડલ કરે છે, એટલે કે, વાયરિંગને નોંધપાત્ર રીતે બચાવે છે.

આમાંની પ્રથમ રીતને સ્ટાર કનેક્શન કહેવામાં આવે છે (ફિગ. 3).

ચોખા. 3. ત્રણ-તબક્કાના જનરેટરને સ્ટાર સાથે કનેક્ટ કરતી વખતે ચાર-વાયર વાયરિંગ સિસ્ટમ. લોડ (ઇલેક્ટ્રિક લેમ્પ I, II, III ના જૂથો) તબક્કાના વોલ્ટેજ સાથે પૂરા પાડવામાં આવે છે.

અમે કોઇલ 1, 2, 3 ના ટર્મિનલ્સને શરૂઆત કહીશું અને ટર્મિનલ 1′, 2′, 3′ ને સંબંધિત તબક્કાઓના છેડા કહીશું.

તારાઓનું જોડાણ એ છે કે આપણે તમામ વિન્ડિંગ્સના છેડાને જનરેટરના એક બિંદુ સાથે જોડીએ છીએ, જેને શૂન્ય બિંદુ અથવા તટસ્થ કહેવામાં આવે છે, અને અમે જનરેટરને ચાર વાયર વડે વીજળીના રીસીવર સાથે જોડીએ છીએ: ત્રણ કહેવાતા રેખીય વિન્ડિંગ્સ 1, 2, 3 ની શરૂઆતથી આવતા વાયર અને જનરેટરના શૂન્ય બિંદુથી તટસ્થ અથવા તટસ્થ વાયર. આ વાયરિંગ સિસ્ટમને ફોર-વાયર કહેવામાં આવે છે.

શૂન્ય બિંદુ અને દરેક તબક્કાના મૂળ વચ્ચેના વોલ્ટેજને તબક્કો વોલ્ટેજ કહેવામાં આવે છે, અને વિન્ડિંગ્સના ઉદ્ભવ વચ્ચેના વોલ્ટેજ, એટલે કે, બિંદુ 1 અને 2, 2 અને 3, 3 અને 1, કહેવામાં આવે છે રેખા... તબક્કો વોલ્ટેજનો સામાન્ય રીતે અર્થ U1, U2, U3 અથવા સામાન્ય સ્વરૂપમાં Uf અને રેખા વોલ્ટેજ — U12, U23, U31 અથવા સામાન્ય સ્વરૂપમાં Ul થાય છે.

કંપનવિસ્તાર અથવા સરેરાશ મૂલ્યો વચ્ચે તબક્કો અને રેખા વોલ્ટેજ જનરેટરના વિન્ડિંગ્સને તારા સાથે જોડતી વખતે, ગુણોત્તર Ul = √3Uf ≈ 1.73Ue હોય છે.

તેથી, ઉદાહરણ તરીકે, જો જનરેટરનું ફેઝ વોલ્ટેજ Uf = 220 V છે, તો જ્યારે જનરેટરના વિન્ડિંગ્સને તારામાં જોડતી વખતે, રેખા વોલ્ટેજ Ul — 380 V.

જનરેટરના ત્રણ તબક્કાઓના એકસમાન લોડિંગના કિસ્સામાં, એટલે કે, તેમાંના દરેકમાં લગભગ સમાન પ્રવાહો સાથે, તટસ્થ વાયરમાં વર્તમાન શૂન્ય છે... તેથી, આ કિસ્સામાં, તમે તટસ્થ વાયરને દૂર કરી શકો છો અને વધુ આર્થિક થ્રી-વાયર સિસ્ટમ પર સ્વિચ કરો. આ કિસ્સામાં, બધા લોડ લાઇન કંડક્ટરના અનુરૂપ જોડી વચ્ચે જોડાયેલા છે.

અસંતુલિત લોડમાં, તટસ્થ વાહકમાં પ્રવાહ શૂન્ય હોતો નથી, પરંતુ સામાન્ય રીતે કહીએ તો તે રેખા વાહકમાં પ્રવાહ કરતા ઓછો હોય છે. તેથી, તટસ્થ વાયર લાઇન વાયર કરતાં પાતળો હોઈ શકે છે.

ત્રણ-તબક્કાના વૈકલ્પિક પ્રવાહનું સંચાલન કરતી વખતે, તેઓ વિવિધ તબક્કાઓ પરના ભારને શક્ય તેટલું સમાન બનાવવાનો પ્રયત્ન કરે છે.તેથી જ, ઉદાહરણ તરીકે, ચાર-વાયર સિસ્ટમવાળા મોટા ઘરના લાઇટિંગ નેટવર્કને ગોઠવતી વખતે, દરેક એપાર્ટમેન્ટમાં એક તટસ્થ વાયર અને એક રેખીય એવી રીતે દાખલ કરવામાં આવે છે કે સરેરાશ દરેક તબક્કામાં લગભગ સમાન હોય છે. ભાર

જનરેટર વિન્ડિંગ્સને કનેક્ટ કરવાની બીજી રીત, જે ત્રણ-વાયર વાયરિંગને પણ મંજૂરી આપે છે, તે ફિગમાં બતાવેલ ડેલ્ટા કનેક્શન છે. 4.

ચોખા. 4. ત્રિકોણ સાથે ત્રણ-તબક્કાના જનરેટરના વિન્ડિંગ્સનો કનેક્શન ડાયાગ્રામ

અહીં, દરેક કોઇલનો છેડો આગામી એકની શરૂઆત સાથે જોડાયેલ છે, તેથી તેઓ એક બંધ ત્રિકોણ બનાવે છે, અને રેખાના વાયરો આ ત્રિકોણના શિરોબિંદુઓ સાથે જોડાયેલા છે - બિંદુઓ 1, 2 અને 3. જ્યારે ત્રિકોણ સાથે જોડાયેલ હોય ત્યારે, જનરેટરનું લાઇન વોલ્ટેજ તેના તબક્કાના વોલ્ટેજ જેટલું છે: Ul = Ue.

તેથી, જનરેટરના વિન્ડિંગ્સને સ્ટારથી ડેલ્ટામાં ફેરવવાથી નેટવર્ક વોલ્ટેજમાં √3 ≈ 1.73 ગણો ઘટાડો થાય છે... ડેલ્ટા કનેક્શન પણ માત્ર સમાન અથવા લગભગ સમાન તબક્કાના લોડ સાથે જ માન્ય છે. નહિંતર, વિન્ડિંગ્સના બંધ લૂપમાં વર્તમાન ખૂબ મજબૂત હશે, જે જનરેટર માટે જોખમી છે.

થ્રી-ફેઝ કરંટનો ઉપયોગ કરતી વખતે, વાયરની અલગ જોડી દ્વારા આપવામાં આવતા અલગ રીસીવરો (લોડ) ને પણ તારામાં જોડી શકાય છે, એટલે કે, તેનો એક છેડો એક સામાન્ય બિંદુ સાથે જોડાયેલ છે, અને અન્ય ત્રણ મુક્ત છેડા છે. નેટવર્કના લાઇન વાયર સાથે અથવા ત્રિકોણ સાથે જોડાયેલ છે, એટલે કે, જેથી બધા લોડ્સ શ્રેણીમાં જોડાયેલા હોય અને એક સામાન્ય સર્કિટ બનાવે, પોઇન્ટ 1, 2, 3 જેમાંથી નેટવર્કના રેખીય વાયર જોડાયેલા હોય.

અંજીરમાં. 5 ત્રણ-વાયર વાયરિંગ સિસ્ટમ સાથે લોડનું સ્ટાર કનેક્શન બતાવે છે, અને ફિગમાં.6 — ચાર-વાયર વાયરિંગ સિસ્ટમ સાથે (આ કિસ્સામાં, તમામ લોડનો સામાન્ય બિંદુ તટસ્થ વાયર સાથે જોડાયેલ છે).

અંજીરમાં. 7 ત્રણ-વાયર વાયરિંગ સિસ્ટમ માટે ડેલ્ટા લોડ કનેક્શન ડાયાગ્રામ બતાવે છે.

ચોખા. 5. ત્રણ-વાયર વાયરિંગ સિસ્ટમ સાથે લોડ્સનું સ્ટાર કનેક્શન

ચોખા. 6. ચાર-વાયર વાયરિંગ સિસ્ટમ સાથે લોડ્સનું સ્ટાર કનેક્શન

ચોખા. 7. ત્રણ-વાયર વાયરિંગ સિસ્ટમ સાથે લોડ્સનું ડેલ્ટા કનેક્શન

વ્યવહારમાં, નીચેનાને ધ્યાનમાં લેવું મહત્વપૂર્ણ છે. જ્યારે લોડ્સ ડેલ્ટા સાથે જોડાયેલા હોય છે, ત્યારે દરેક લોડ લાઇન વોલ્ટેજ હેઠળ હોય છે, અને જ્યારે સ્ટાર કનેક્ટ થાય છે, ત્યારે વોલ્ટેજ √3 ગણો ઓછો હોય છે. ચાર-વાયર સિસ્ટમના કેસ માટે, આ ફિગમાંથી સ્પષ્ટ છે. 6. પરંતુ ત્રણ-વાયર સિસ્ટમ (ફિગ. 5) સાથે પણ એવું જ છે.

અહીં લાઇન વોલ્ટેજની દરેક જોડી વચ્ચે, શ્રેણીમાં બે લોડ જોડાયેલા છે, જેમાં પ્રવાહો 2π/ 3 દ્વારા તબક્કો-શિફ્ટ થાય છે. દરેક લોડમાંનો વોલ્ટેજ √3 વડે વિભાજિત સંબંધિત નેટવર્ક વોલ્ટેજ જેટલો હોય છે.

આમ, જ્યારે લોડને સ્ટારથી ડેલ્ટા પર સ્વિચ કરવામાં આવે છે, ત્યારે દરેક લોડ પરના વોલ્ટેજ, અને તેથી તેમાં વર્તમાન, √3 ≈ 1.73 ગણો વધે છે. જો, ઉદાહરણ તરીકે, ત્રણ-વાયર નેટવર્કનું લાઇન વોલ્ટેજ 380 V છે, તો પછી જ્યારે તે સ્ટાર (અંજીર 5) માં જોડાયેલ હોય ત્યારે દરેક લોડનું વોલ્ટેજ 220 V ની બરાબર હશે, અને જ્યારે તે સાથે જોડાયેલ હોય ત્યારે ત્રિકોણ (અંજીર 7) તે 380 V ની બરાબર હશે.

જી.એસ. લેન્ડસબર્ગ દ્વારા સંપાદિત ભૌતિકશાસ્ત્રની પાઠયપુસ્તકમાંથી માહિતીનો ઉપયોગ લેખની તૈયારીમાં કરવામાં આવ્યો હતો.