Επιλέξτε κατηγορία
Επιλέξτε κατηγορία
Τα δίκτυα διανομής ηλεκτρικής ενέργειας που υπάρχουν σήμερα χρησιμοποιούν τριφασικό εναλλασσόμενο ρεύμα. Το τριφασικό ρεύμα ανακαλύφθηκε την δεκαετία του 1880 από τους Galileo Ferraris, Mikhail Dolivo-Dobrovolsky, Jonas Wenström, John Hopkinson και τον Nikola Tesla.
Πλεονεκτήματα των τριφασικών δικτύων σε σχέση με τα μονοφασικά είναι:
Ειδικά για το τελευταίο αξίζει να δούμε πως με την κατάλληλη συνδεσμολογία, στο τριφασικό σύστημα χρειαζόμαστε σχεδόν τους μισούς αγωγούς για την μεταφορά ενέργειας.
Κάθε κύκλωμα από την πηγή στο φορτίο χρειάζεται τουλάχιστον 2 αγωγούς. Έναν ο οποίος «στέλνει» το ρεύμα και έναν ο οποίος το «επιστρέφει»
Για την μεταφορά των τριών φάσεων κανονικά χρειάζονται 6 αγωγοί (2 για κάθε φάση).
Το εναλλασσόμενο ρεύμα ως γνωστό έχει συνάρτηση τάσης χρόνου ημιτονοειδή. Αυτό πρακτικά σημαίνει ότι τα ηλεκτρόνια δεν κινούνται προς μια κατεύθυνση αλλά «πηγαινοέρχονται» μέσα στο αγωγό ακολουθώντας την ημιτονοειδή καμπύλη της έντασης που δημιουργεί η ημιτονοειδής καμπύλη της τάσης.
Στο τριφασικό σύστημα εκμεταλλευόμαστε αυτή την εγγενή ιδιότητα του εναλλασσόμενου ρεύματος για να μειώσουμε το αριθμό των αγωγών στο μισό. Αυτό επιτυγχάνεται με την δημιουργία μιας διαφοράς 120 μοιρών στο διάνυσμα τάσεως κάθε φάσης. Για αυτό το λόγο οι γεννήτριες του τριφασικού ρεύματος έχουν 3 πηνία συνδεμένα μεταξύ τους στο ένα άκρο και τοποθετημένα κατά 120 μοίρες γύρω από τον ρότορα.
image from http://eeeinterviewtips.blogspot.com/2016/09/question-answer-in-generator-part-2.html
Το συνολικό διάνυσμα τάσεως σε αυτήν την περίπτωση είναι 0
Αυτό ποιο απλά σημαίνει ότι δεν χρειαζόμαστε αγωγούς επιστροφής του ρεύματος.
Οι ίδιοι οι 3 αγωγοί με αυτή την διαφορά φάσης εναλλάσσονται με τέτοιο τρόπο ώστε όταν ο ένας «στέλνει» ρεύμα ο άλλος το «επιστρέφει».
Έτσι η εγκατάσταση απλοποιείτε καθώς εξαλείφουμε τους αγωγούς για την «επιστροφή» του ρεύματος στην γεννήτρια.
Το παρακάτω διάγραμμα δείχνει τον τρόπο κίνησης του ρεύματος σε τριφασικό δίκτυο.
By BillC at the English language Wikipedia, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=12829816
Η παραπάνω συνδεσμολογία λέγεται συνδεσμολογία αστέρα (star configuration) και αρκετές φορές στο σημείο όπου ενώνονται
οι 3 φάσεις υπάρχει ένας ακόμα αγωγός ο οποίος ονομάζεται ουδέτερος.
Ο ουδέτερος διαρρέεται από ρεύμα μόνο όταν ο συγχρονισμός των τριών φάσεων δεν είναι τέλειος.
Υπάρχει και άλλη μια συνδεσμολογία η οποία λέγεται συνδεσμολογία τριγώνου (delta configuration) Σε αυτή την συνδεσμολογία δεν υπάρχει ουδέτερος αγωγός.
Συνδεσμολογία Αστέρα (Star)
Συνδεσμολογία Τριγώνου (Delta)
Στα σύγχρονα συστήματα διανομής ενέργειας οι 3 αγωγοί του τριφασικού ξεκινούν από το εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας (από τη γεννήτρια). Στη συνέχεια με τη χρήση μετασχηματιστή γίνεται αύξηση της τάσης έως και μερικές εκατοντάδες KloVolt. Αυτό γίνεται ώστε να ελαχιστοποιηθούν οι θερμικές απώλειες στους αγωγούς μεταφοράς. Οι απώλειες αυτές έχουν άμεση σχέση με την ένταση του ρεύματος. Αυξάνοντας την τάση μπορούμε να μεταφέρουμε ενέργεια με μικρή ένταση διατηρώντας σταθερή την συνολική ισχύ ,καθώς η ισχύς είναι γινόμενο τάσης επί ένταση (P=V*I).
Κοντά στις καταναλώσεις η τάση υποβαθμίζεται από εκατοντάδες χιλιάδες Volt σε μερικές χιλιάδες Volt, προκειμένου να καταστεί λιγότερο επικίνδυνη. Τέλος και ανάλογα με τον καταναλωτή η τάση υποβαθμίζεται περαιτέρω σε μερικές εκατοντάδες Volt (240V στην Ελλάδα). Η τελευταία υποβάθμιση για οικιακούς καταναλωτές γίνεται συνήθως από τους μετασχηματιστές που υπάρχουν στους στύλους του δικτύου μέσα στην πόλη.
Mehran University of Engineering & Technology© 2016 Department of Electrical Engineering 15EL Electrical Power System
Για την μεταφορά του ρεύματος χρησιμοποιείται η διάταξη τριγώνου. Οι τελικοί μετασχηματιστές μετατρέπουν την διάταξη τριγώνου σε αστέρα δημιουργώντας παράλληλα τον ουδέτερο αγωγό προτού διανείμουν το ρεύμα στα σπίτια.
