Téma Trojfázová sústava sa zaoberá princípom činnosti, technickou realizáciou, výhodami, základnými možnosťami zapojenia(hviezda, trojuholník), výkonom(činný, jalový, zdanlivý) a kontrolnými otázkami. Objasní, prečo je napriek používaniu jednofázovej sústavy v bytovom priemysle výroba a prenos elektrickej energie realizovaný prostredníctvom troch fáz.

1.2. Zapojenie do hviezdy

 

Základné možnosti spájania cievok - ako zdrojov striedavého napätia:

- konce všetkých cievok spojíme do spoločného uzla - zapojenie do hviezdy:

Zapojenie do hviezdy


- začiatok jednej cievky spojíme s koncom druhej cievky - zapojenie do trojuholníka:

Zapojenie do trojuholníka


Zapojenie do hviezdy:

Zapojenie do hviezdy

Technická realizácia:

Principiálna trojfázová sústava

O chvíľu si ukážeme, že v skutočnosti tieto tri neutrálne vodiče nahradíme jedným.

Z teoretických poznatkov však vieme, že ak by sme zabezpečili symetrické zaťaženie fáz (čo je v bytovom rozvode nemožné), tri vodiče (fázy) by boli dostačujúce a obvod by sa uzatváral medzi fázami. To znamená, že neutrálny vodič by sme vôbec nepotrebovali.
Keďže záťaž bude zaručene nesymetrická, uzol sekundárnej strany napájacieho transformátora uzemníme (v spomínanej transformovni) a vyvedieme z neho vodič N, čo je neutrálny vodič s potenciálom zeme. Mohli by sme ich vyviesť aj tri, ale je to zbytočné, lebo má nulový potenciál a môžeme si ich z nejakého umelovytvoreného spoločného miesta (v bytovom rozvádzači) vyviesť koľko budeme potrebovať.

Treba si uvedomiť, že z transformovne prvýkrát vyvádzame štyri vodiče s nasledovnými potenciálmi:

Vyvedené napätia z transformovne

Tieto štyri vodiče privedieme do bytového rozvádzača na jednotlivé "zbernice" a odtiaľ rozvádzame podľa potreby. Na takúto trojfázovú sústavu (zapojenie do hviezdy) môžeme pripojiť tri druhy spotrebičov:
Medzi jednotlivé fázy a vodič N pripojíme toľko jednofázových spotrebičov, koľko potrebujeme.

Náš zdroj fázového napätia bude vyzerať nasledovne:

Reálna trojfázová sústava

Spotrebiče, ktoré majú väčšie výkony - to znamená, že napätie fáz rovné 230 V je pre ich výkon nedostačujúce, môžeme pripojiť dvomi spôsobmi:
Trojfázový spotrebič zapojíme na všetky tri fázy a nulový vodič a tým získame výkon akoby troch jednofázových spotrebičov, kde každý z nich je privedený na napätie 230V.
Budeme využívať fázové napätie, čo je rozdiel potenciálu jednej fázy a nulového vodiča.

Použitý neutrálny vodič

 

Spotrebič zapojíme medzi dve fázy a obvod sa bude uzatvárať medzi fázami.
Budeme využívať združené napätie, čo je vektorový súčet resp. rozdiel dvoch fázových napätí.

Pri pripojení spotrebiča na združené napätie sa bude prúd uzatvárať medzi fázami (nie cez nulový vodič):

Nepoužitý neutrálny vodič

 


Vzťah medzi združeným a fázovým napätím:

Zdroj napätí:

Zdroj napätí

 

Vektorový súčet napätí:

Vektorový súčet napätí

 

Z obrázkov vyplýva:

Združené napätie

 

analogicky dostaneme aj vzťahy pre napätia:

Združené napätie

 

Združené napätie

 

Z uvedeného vyplýva, že vzťah medzi združeným napätím Uz a fázovým napätím Uf je:

Vzťah medzi združeným a fázovým napätím

 

Zhrnutie:

Spojenie vinutí trojfázového generátora (zdroja) do hviezdy nám umožňuje využívať dva druhy napätia (fázové a združené). To znamená, že toto zapojenie nám umožňuje získanie väčšieho napätia. V konečnom dôsledku spájaním zdroja trojfázového napätia či už do hviezdy alebo do trojuholníka, umožňuje získanie väčších napätí alebo prúdov, čiže výkonu.

Kontrolné otázky:

1. Aké spotrebiče nám umožňuje pripojiť zdroj zapojený do hviezdy?
2. Napíšte vzťah medzi fázovým a združeným napätím a svoje tvrdenie odvoďte graficky aj matematicky.
3. Nakreslite ľubovoľný spotrebič pripojený na zdroj pripojený do hviezdy. Popíšte patričné smery prúdov a napätí.

Na začiatok