Trefassystem

Från Rilpedia

Hoppa till: navigering, sök
Wikipedia_letter_w.pngTexten från svenska WikipediaWikipedialogo_12pt.gif
rpsv.header.diskuteraikon2.gif
icon_anmal.gif
rp-wp-sv.gif
3-fasspänningar. Faserna är inbördes förskjutna 120 grader. Notera att summan av spänningarna i varje punkt är = 0. De tre faserna kallas ofta L1, L2 och L3.
Aktiv och reaktiv effekt
Trefaseffekt. Summan av effekterna från de tre faserna är konstant
De grundläggande 3-faskopplingarna. Vid D-koppling finns endast huvudspänningar tillgängliga

Trefassystem är ett system av tre sinusformade växelspänningar med samma amplitud och som är inbördes fasförskjutna med 120 grader (360°/3 = 120°).

Innehåll

Historik

Uppfinnare sägs vara Jonas Wenström medan somliga påstår att uppfinningen gjordes tidigare, men Wenström fick svenskt patent år 1891. Bland annat skall den ryskfödde ingenjören Michail Dolivo-Dobrovolskij ha arbetat med tre fasförskjutna växelströmmar redan 1888 och året senare tillverkat en trefasig induktionsmotor. 1959 fastslogs att Dolivo-Dobrovolskij var trefassystemets uppfinnare.[1] Nikola Tesla var dock den som beskrev funktionen för den roterande magnetfältsteorin(växelström) redan 1882, samma år som han konstruerade den första kommutatorlösa växelströmsmotorn. Tesla fick sina amerikanska patent på bland annat en- och flerfasiga system 1888 och det fanns då flera distributionsnät uppbyggda i New York.

Användning

I Sverige kan man på förbrukarsidan i det allmänna nätet mäta 400 volt mellan faserna (huvudspänning) och 230 volt mellan fas och neutralledare (fasspänning).

Trefassystemet används mestadels till elmotorer och då i första hand inom industrin. I hushållen kan trefassystemet förekomma i spisar, tvättmaskiner m.m.. Man kan dela upp faserna i ett trefassystem och få ut tvåfassystem eller enfassystem där det senare är det för hushållen vanliga systemet.

Effekt i trefassystem

I system med växelspänning benämns effekten skenbar effekt och har enheten VA, volt-ampere. Den är sammansatt av aktiv- och reaktiv effekt vilka bildar kateterna i en rätvinklig triangel där den skenbara effekten utgör hypotenusan.

Effekten beräknas som

S=\sqrt{3} \cdot U_h \cdot I_f^* = \sqrt{P^2 + Q^2}

där

\ U_h = Huvudspänningens effektivvärde [V]
\ I_f^* = Fasströmmens effektivvärde komplexkonjugerat [A]
\ P = Aktiv effekt [W]
\ Q = Reaktiv effekt [VAr]

Den aktiva respektive reaktiva effekten beräknas som

P=\sqrt{3} \cdot U \cdot I \cdot \cos \varphi
Q=\sqrt{3} \cdot U \cdot I \cdot \sin \varphi

där

\varphi = fasskillnaden mellan ström och spänning

Den sammanlagda effekten från de tre faserna i ett trefassystem är konstant (vid symmetrisk belastning av de tre faserna) vilket innebär att när effekt dras från ett trefassystem fås alltid samma totala effektuttag, oberoende av var i en period spänningar och strömmar befinner sig vid tillfället. Detta gör att elmotorer får en jämnare gång.

Trefassystemets kopplingar

En fördel med trefassystem är att de tre strängarna i en spänningskälla eller de tre lindningarna i en belastning kan förbindas med varandra så att antalet ledare reduceras. Det finns två grundläggande slag av trefaskopplingar: Y-koppling och D-koppling.

Y-koppling

Tre av ledarnas eller lindningarnas sex uttagsändar är förbundna till en så kallad neutralpunkt (nollpunkt enligt äldre benämning).

Enligt Kirchhoffs första lag är summan av strömmarna i en grenpunkt noll. Neutralpunkten i ett trefassystem är ett exempel på denna lag - därav benämningen. Från neutralpunkten går det att ta ut en fjärde ledare, den så kallade neutralledaren (nolledare enligt äldre benämning). Neutralledaren har ett antal viktiga uppgifter, bland annat att begränsa risken för fara vid ett fel. Neutralledaren gör det också möjligt att ansluta belastningar enfasigt i ett trefassystem. Y-koppling kallas även stjärnkoppling.

D-koppling

D kan utläsas som delta (den grekiska bokstaven Δ) och en alternativ beteckning är Δ-koppling.

Vid D-koppling är ledarnas eller lindningarnas alla sex uttagsändar förbundna enligt bilden till höger. Som förbindningssätt för en spänningskälla är D-kopplingen den mest använda för högspänningar då en fjärde ledare inte kan tas ut från systemet. För belastningar är kopplingssättet vanligt även vid lågspänning. D-koppling kallas även triangelkoppling.

Osymmetriska trefassystem

I det allmänna fallet har inte alla tre faserna samma belastning. Trefasiga elektriska kraftsystem är dock i allmänhet så utnyttjade och uppbyggda att matningsspänningarna i olika belastningspunkter håller sig tämligen konstanta under normala driftsförhållanden. Förklaringen är bland annat att spänningsreglering äger rum. Vidare är näten även utan spänningsstyrning ganska styva vilket innebär att de har små inre spänningsförluster fram till belastningspunkterna. Man kan därför anse att matningsspänningarna i de olika belastningspunkterna bildar en symmetrisk styv (konstant) trefasspänning. Däremot är ofta anslutna belastningar osymmetriska varvid vi talar om snedbelastning.

Källor

  1. ↑ ”Trefas växelström”. Tekniska Museet. http://www.tekniskamuseet.se/elkraft/snilleblixtar/trefas.htm. Läst 2007-04-16. 
Hämtad från "https://sv.rilpedia.org/wiki/Trefassystem"
Personliga verktyg