Im Gegensatz zu einem Gleichstromkreis, der nur einen Schaltungstyp hat, kann ein Wechselstromkreis in einphasige und dreiphasige Wechselstromkreise unterschieden werden. Die Grundprinzipien bleiben bei beiden gleich, aber dreiphasige Wechselstromkreise müssen unterschiedlich aufgebaut und analysiert werden.
Der Vergleich dieser beiden Schaltungen hat Vor- und Nachteile. Ein einphasiger Wechselstromkreis ist einfach aufzubauen und zu analysieren, hat aber einen geringeren Wirkungsgrad als ein dreiphasiger. Ein dreiphasiger Wechselstromkreis hingegen hat bekanntermaßen eine hohe Leistungsübertragung Effizienz, ist aber teuer in der Herstellung und schwieriger zu analysieren.
Was sind Drei Phasen Wechselstromkreise?
Eine einfache Antwort auf die Frage „Was ist ein Dreiphasen-Wechselstromkreis?“ ist ein Stromkreis mit drei oszillierenden einphasigen Spannungs- und Stromwellen Formen. Im Idealfall haben alle drei oszillierenden Wellenformen die gleiche Größe und Frequenz, nur ihre Phasen sind gegeneinander verschoben.
Die Erklärung, warum ein Dreiphasenwechselstrom Kreis eine bessere Leistungsübertragung bietet, lässt sich anhand der obigen Wellenformen erkennen. Wenn Phase 1 0 ist, sind die anderen beiden nicht 0. Das bedeutet, dass die Leistung zu keinem Zeitpunkt Null erreicht. Wir erhalten eine kontinuierliche Stromversorgung.
Da wir drei elektrische Spannungen und Stromstärken haben, benötigen wir drei oder vier Leitungen, um elektrische Energie aus der Versorgung zu beziehen. Warum sind es nicht drei, sondern vier Leitungen? Das hängt von der Konfiguration unseres Dreiphasenwechselstrom Kreises ab. Es gibt Dreieck- und Sternschaltungen.
Um dies besser zu verstehen, werden wir dies genauer betrachten.
Ein Dreiphasen Stromkreis gehört zum Mehrphasensystem.
Ein Mehrphasensystem ist ein Stromkreis oder System, in dem Wechselstromquellen mit gleicher Frequenz, aber unterschiedlicher Phase arbeiten. Es kann zwei- oder dreiphasig sein. Wie bereits erwähnt, haben sowohl Zwei Phasen- als auch Dreiphasen Stromkreise für jede Leitung den gleichen Betrag und die gleiche Frequenz, während eine oder zwei Leitungen unterschiedliche Phasen haben.
Dabei gilt:
VP = Effektivwert der Quellenspannung
∠𝝓 = Phasenwinkel
ZL = Lastimpedanz
Die folgende Abbildung zeigt den Schaltkreis eines einphasigen Zweileitersystems.
Und dies ist ein zweiphasiger Wechselstromkreis mit zwei identischen Quellen (beide Betragsfrequenz).
Und unser Hauptthema, ein Dreiphasen-Wechselstromkreis
Wir überspringen die einphasige Schaltung, da sie bereits in einem anderen Beitrag behandelt wird. Auch die zweiphasige Schaltung werden wir nicht näher betrachten, da sie im Vergleich zur dreiphasigen Schaltung weniger verbreitet ist.
Wir werden eine dreiphasige Schaltung betrachten.
Das folgende Diagramm zeigt das dreiphasige Wechselstrom Versorgungsnetz. Der Wechselstromkreis wird von drei Quellen mit identischer Amplitude und Frequenz, jedoch um 120° phasenverschoben, gespeist.
Bedeutung des Dreiphasen-Wechselstromkreises
Wir müssen die Überlegenheit des Dreiphasen Systems akzeptieren, um es in unserem Leben, insbesondere im industriellen Maßstab und bei Elektromotoren, umfassend nutzen zu können. Dafür gibt es drei wichtige Gründe:
Erstens nutzt fast die gesamte Stromerzeugung und -verteilung ein Dreiphasensystem mit einer Frequenz von 50 Hz oder 60 Hz.
Wenn ein- oder zweiphasige Quellen benötigt werden, können wir diese aus einem Dreiphasensystem beziehen, anstatt sie selbst zu erzeugen.
Zweitens kann die Momentanleistung in einem Dreiphasensystem konstant sein (nicht pulsierend).
Dies führt zu einer gleichmäßigen Leistungsübertragung und geringeren Vibrationen der Dreiphasen Maschinen.
Drittens ist das Dreiphasensystem bei gleicher Leistung wirtschaftlicher als das Einphasensystem.
Konfiguration eines Dreiphasen Systems
Da wir es mit drei Quellen statt mit einer zu tun haben, kann es vorkommen, dass die drei Spannungen nicht identisch sind. Sie können unterschiedliche Beträge oder Phasenwinkel aufweisen. Dies nennt man ein unsymmetrisches Dreiphasensystem.
Wir werden nun über eine symmetrische Dreiphasenspannung und einen symmetrischen Dreiphasenstrom sprechen, um alle vier Konfigurationen von Einphasen-Wechselstromkreisen kennenzulernen
Wie bereits erwähnt, hängt die Verwendung von drei oder vier Leitern von unserer Konfiguration ab. Wir werden hier nicht näher darauf eingehen, da diese in den jeweiligen Beiträgen behandelt werden.
Ein symmetrischer Dreiphasenstrom Kreis liegt vor, wenn alle Quellen den gleichen Betrag und Phasenwinkel aufweisen. In diesem Fall beträgt der Abstand 120°.
Wir fassen die drei Phasen hier jedoch zusammen.
Eine symmetrische Sternschaltung ist ein Dreiphasensystem mit symmetrischen Quellen und symmetrischen Lasten in Sternschaltung.
Bei der symmetrischen Stern-Dreieck-Schaltung handelt es sich um ein Dreiphasensystem mit symmetrisch in Sternschaltung angeschlossenen Quellen und symmetrisch in Dreieckschaltung angeschlossenen Lasten.
Bei der symmetrischen Dreieckschaltung handelt es sich um ein Dreiphasensystem mit symmetrisch in Dreieckschaltung angeschlossenen Quellen und symmetrisch in Dreieckschaltung angeschlossenen Lasten.
Bei der symmetrischen Dreieck-Stern-Schaltung handelt es sich um ein Dreiphasensystem mit symmetrischen Quellen in Dreieckschaltung und symmetrischen Lasten in Sternschaltung.
Die dreiphasige Leistungsmessung hängt von unserer Konfiguration ab, und jede Konfiguration hat ihre eigenen Gleichungen. Stellen Sie sicher, dass Sie sie alle verstehen.
Abschluss
Drei Phasen-Wechselstromkreise nutzen drei um 120 Grad zueinander versetzte Einphasen-Wechselströme. Dies ermöglicht eine kontinuierliche Leistungsübertragung und einen höheren Wirkungsgrad im Vergleich zu Einphasen-Wechselstromkreisen.
Ein Dreiphasen-Wechselstromkreis nutzt drei unabhängige Einphasen Quellen mit identischer Stromstärke und Frequenz, jedoch gleicher Phasenverschiebung zueinander.
Er wird hauptsächlich zur Bereitstellung konstanterer Leistung in der Industrie eingesetzt.
Die Vorteile von Einphasen-Wechselstromkreisen sind:
- Liefert konstante Leistung und eine höhere Effizienz bei der Leistungsübertragung.
- Minimaler Leistungsverlust bei der Übertragung über große Entfernungen.
- Benötigt weniger Platz im Vergleich zu drei Einphasen Kreisen bei gleicher Leistung.
- Da es an keinem Punkt eine Null Leistung gibt, ist auch das Rauschen im Vergleich zu einem Einphasensystem minimal.
- Ein Einphasensystem kann aus einem Dreiphasensystem abgeleitet werden und muss nicht separat aufgebaut werden.
- Fast jeder Elektromotor im industriellen Maßstab wird in einem Dreiphasensystem betrieben, insbesondere der Induktionsmotor.
Die Konfiguration des Dreiphasen Systems besteht aus Stern oder Dreieck für Quellen und Lasten.
Häufig gestellte Fragen
Was sind Drehstromkreise?
Ein Wechselstromkreis weist drei oszillierende einphasige Spannungs- und Stromwellen Formen auf. Im Idealfall haben alle drei oszillierenden Wellenformen den gleichen Betrag und die gleiche Frequenz, nur ihre Phasen sind um 120 Grad gegeneinander verschoben.
Was ist der Unterschied zwischen einem Drehstrom- und einem Einphasen-Wechselstromkreis?
Ein Einphasen-Wechselstromkreis weist nur eine sinusförmige Wellenform auf, die zwischen Maximum und Minimum oszilliert und zweimal pro Zyklus den Nullpunkt überschreitet. Ein Drehstromkreis hingegen weist drei sinusförmige Wellenformen auf, die den gleichen Betrag und die gleiche Frequenz haben, aber gleichmäßig um 120 Grad gegeneinander verschoben sind.