Síťové a fázové napětí – rozdíl a vztah
Fázové napětí je napětí specifické fáze měřené mezi fází a nulovým vodičem generátoru. Síťové napětí je napětí mezi dvěma různými fázemi generátoru (sítě).
V tomto krátkém článku se, aniž bychom zacházeli do historie střídavých sítí, podíváme na vztahy mezi fázovým a síťovým napětím. Odpovíme na otázky, co je fázové napětí a co je síťové napětí, jak spolu souvisí a proč jsou tyto vztahy přesně takové, jaké jsou.
Není žádným tajemstvím, že dnes je elektřina z elektráren dodávána spotřebitelům prostřednictvím vedení vysokého napětí s frekvencí 50 Hz. V transformátorových rozvodnách se vysoké sinusové napětí snižuje a distribuuje spotřebitelům na úrovni 220 nebo 380 voltů. Někde je síť jednofázová, někde třífázová, ale pojďme si to rozebrat.
Efektivní hodnota a špičková hodnota napětí
Nejprve si všimněme, že když se říká 220 nebo 380 voltů, myslí se tím efektivní hodnoty napětí, neboli matematicky řečeno střední kvadratické hodnoty napětí. Co to znamená?
To znamená, že ve skutečnosti je amplituda Um (maximum) sinusového napětí, fázového Umф nebo lineárního Umл, vždy větší než tato efektivní hodnota. U sinusového napětí je jeho amplituda dvojnásobně větší než efektivní hodnota, tj. 2krát.
Takže pro fázové napětí 220 voltů je amplituda 310 voltů a pro síťové napětí 380 voltů bude amplituda 537 voltů. A pokud vezmeme v úvahu, že napětí v síti není nikdy stabilní, mohou být tyto hodnoty nižší i vyšší. Tuto okolnost je třeba vždy zohlednit například při výběru kondenzátorů pro třífázový asynchronní elektromotor.
Vinutí generátoru jsou zapojena do hvězdy a jsou spojena konci X, Y a Z v jednom bodě (ve středu hvězdy), který se nazývá neutrální nebo nulový bod generátoru. Jedná se o čtyřvodičový třífázový obvod. Síťové vodiče L1, L2 a L3 jsou připojeny ke svorkám vinutí A, B a C a neutrální vodič N je připojen k nulovému bodu.
Napětí mezi svorkou A a nulovým bodem, B a nulovým bodem, C a nulovým bodem se nazývají fázová napětí, označují se Ua, Ub a Uc, a protože síť je symetrická, lze jednoduše napsat Uph – fázové napětí.
V třífázových střídavých sítích ve většině zemí je standardní fázové napětí přibližně 220 voltů – napětí mezi fázovým vodičem a neutrálním bodem, který je obvykle uzemněn, a jeho potenciál se považuje za nulový, proto se mu také říká neutrální bod.
Lineární napětí třífázové sítě
Napětí mezi svorkou A a svorkou B, mezi svorkou B a svorkou C, mezi svorkou C a svorkou A se nazývá síťové napětí, tj. jedná se o napětí mezi lineárními vodiči třífázové sítě. Označují se Uab, Ubc, Uca nebo jednoduše Uл.
Standardní síťové napětí ve většině zemí je přibližně 380 voltů. V tomto případě je snadné vidět, že 380 je 220krát větší než 1,727 a při zanedbání ztrát je zřejmé, že se jedná o druhou odmocninu ze 3, tedy 1,732. Napětí v síti samozřejmě neustále kolísá jedním nebo druhým směrem v závislosti na aktuálním zatížení sítě, ale vztah mezi síťovým a fázovým napětím je přesně takový.
Odkud se vzal kořen čísla 3?
V elektrotechnice se často používá vektorová metoda znázornění sinusově se měnících hodnot napětí a proudu v čase.
Graf projekce hodnoty v čase je sinusoid. A pokud je amplituda napětí délkou vektoru U, pak projekce, která se v čase mění, je aktuální hodnota napětí a sinusoid odráží dynamiku napětí.
Takže pokud nyní znázorníme vektorový diagram třífázových napětí, ukáže se, že mezi vektory tří fází jsou stejné úhly 120°, a pokud jsou délky vektorů efektivními hodnotami fázových napětí Uph, pak pro nalezení lineárních napětí Uл je nutné vypočítat ROZDÍL libovolné dvojice vektorů dvou fázových napětí. Například Ua – Ub.
Po sestrojení pomocí metody rovnoběžníku vidíme, že vektor Uл = Uа + (-Ub), a v důsledku toho Uл = 1,732Uф. Z toho vyplývá, že pokud jsou standardní fázová napětí rovna 220 voltům, pak odpovídající lineární napětí budou rovna 380 voltům.
Telegramový kanál pro ty, kteří se chtějí každý den učit nové a zajímavé věci: Škola pro elektrikáře
Zjednodušte si výpočty elektrických obvodů, parametrů zařízení a dalších elektrotechnických úkolů s touto praktickou aplikací: Online kalkulačka elektrotechniky
Rozvíjejte své profesní dovednosti s katalogem specializovaných kurzů pro technické profesionály – vyberte si vhodný formát a témata.
Pokud se vám tento článek líbil, sdílejte odkaz na něj na sociálních sítích. Velmi to pomůže rozvoji našeho webu!
Nenechte si ujít aktualizace, přihlaste se k odběru našich sociálních sítí: