Дельта с высокой ногой

Тип электрического соединения

Поставлять

Дельта с высокой ножкой (также известная как wild-leg, stinger leg, bastard leg, high-leg, orange-leg, red-leg, dog-leg delta) — это тип подключения к электросети для трехфазных электроустановок . Он используется, когда от трехфазного трансформатора (или трансформаторной батареи) требуется подача как однофазного, так и трехфазного питания. Трехфазное питание подключается в конфигурации треугольника, а центральная точка одной фазы заземляется. Это создает как однофазное питание с разделенной фазой (L1 или L2 к нейтрали на схеме справа), так и трехфазное (L1–L2–L3 справа). Иногда его называют оранжевой ножкой , поскольку в Соединенных Штатах провод L3 должен иметь оранжевую цветовую кодировку. ^[1] По соглашению, высокая ножка обычно устанавливается в центральном (фаза B) наконечнике на соответствующей панели, независимо от обозначения L1–L2–L3 на трансформаторе.

Поставлять

Трансформатор с отводом от средней точки

Напряжение дельта-трансформатора со средним выводом

Высоковольтная дельта-обмотка обеспечивается одним из двух способов. Один из них — трехфазный трансформатор (или три однофазных трансформатора), имеющий четыре провода, выходящих из вторичной обмотки, три фазы, плюс нейтраль, подключенная как центральный отвод на одной из обмоток. Другой метод (конфигурация открытого треугольника) требует двух трансформаторов. Один трансформатор подключен к одной фазе первичной распределительной цепи воздушной линии для обеспечения стороны освещения цепи (это будет больший из двух трансформаторов), а второй трансформатор подключен к другой фазе в цепи, и его вторичная обмотка подключена к одной стороне вторичной обмотки трансформатора освещения , а другая сторона этого трансформатора выведена как высокая ветвь . Напряжения между тремя фазами одинаковы по величине, однако величины напряжений между конкретной фазой и нейтралью различаются. Фазное напряжение двух фаз будет составлять половину фазного напряжения. Оставшееся фазное напряжение будет составлять √ 3 /2 фазного напряжения. Таким образом, если напряжение на A–B, B–C и C–A составляет 240 вольт, то напряжение на A–N и C–N будет составлять 120 вольт, а на B–N — 208 вольт.

Другие типы трехфазных источников питания — это соединения звездой, незаземленные соединения треугольником или соединения треугольником с заземлением в углу ^[2] ( конфигурация призрачной ножки). Эти соединения не подают разделенную однофазную мощность и не имеют высокой ножки.

Объяснение

Векторная диаграмма, показывающая треугольник 240 В и фазу с отводом от средней точки ( a – c ), создающую две пары 120 В

Рассмотрим сторону низкого напряжения 120/240  В высоковольтного трансформатора с треугольником, где фаза b является высоковольтным стержнем. Величины линейного напряжения все одинаковы:

${\displaystyle V_{ab}=V_{bc}=V_{ca}=240\,{\text{V}}.}$

Поскольку обмотка между фазами a и c имеет средний отвод, напряжения между фазой и нейтралью для этих фаз следующие:

${\displaystyle V_{an}=V_{cn}={\frac {V_{ac}}{2}}=120\,{\text{V}}.}$

Но напряжение фаза-нейтраль для фазы b отличается:

${\displaystyle V_{bn}={\sqrt {{V_{ab}}^{2}-{V_{an}}^{2}}}\approx 208\,{\text{V}}.}$

Это можно доказать, записав уравнение KVL , используя обозначение углов , начиная с заземленной нейтрали:

${\displaystyle {\begin{aligned}&0+120\angle 0^{\circ }+240\angle 120^{\circ }\\={}&0+120\angle 0^{\circ }+240(-0.5)\angle 0^{\circ }+240{\frac {\sqrt {3}}{2}}\angle 90^{\circ }\\={}&0+120\angle 0^{\circ }-120\angle 0^{\circ }+240{\frac {\sqrt {3}}{2}}\angle 90^{\circ }\\={}&240{\frac {\sqrt {3}}{2}}\angle 90^{\circ }=120{\sqrt {3}}\angle 90^{\circ },\end{aligned}}}$

или:

${\displaystyle 0+120\sin(0^{\circ })+240\sin(120^{\circ })=0+0+240{\frac {\sqrt {3}}{2}}\approx 207.8.}$

Преимущества

Если верхняя ветвь не используется, система действует как разделенная однофазная система, которая является распространенной конфигурацией электроснабжения в Соединенных Штатах.

От одного трансформаторного блока может подаваться как трехфазное, так и однофазное питание.

Если трехфазная нагрузка мала по сравнению с общей нагрузкой, вместо трех для полной дельты или трехфазного трансформатора можно использовать два отдельных трансформатора, тем самым обеспечивая различные напряжения по сниженной стоимости. Это называется открытой дельтой с высокой ножкой и имеет сниженную мощность по сравнению с полной дельтой. ^{[3] [4] [5]}

Недостатки

В случаях, когда однофазная нагрузка намного больше трехфазной, балансировка нагрузки будет плохой. Обычно эти случаи определяются тремя трансформаторами, обеспечивающими обслуживание, два из которых имеют значительно меньшие размеры, чем третий, а третий, больший трансформатор, будет иметь заземленный средний отвод.

Одно из напряжений фаза-нейтраль (обычно фаза B ) выше двух других. Опасность этого заключается в том, что если однофазные нагрузки подключены к высокой ветви (при этом подключающий не знает, что ветвь имеет более высокое напряжение), избыточное напряжение подается на эту нагрузку. Это может легко привести к выходу нагрузки из строя.

Обычно существует ограничение нагрузки от верхней ветви к нейтрали, когда используются только два трансформатора. ^[6] Один из производителей трансформаторов предполагает, что нагрузка от верхней ветви к нейтрали не должна превышать 5% от мощности трансформатора. ^[3]

Приложения

Часто встречается в старых и сельских установках. Этот тип обслуживания обычно обеспечивается с использованием 240 В между фазами и 120 В между фазой и нейтралью. В некотором смысле обслуживание с высоким дельта-напряжением обеспечивает лучшее из обоих миров: напряжение между фазами выше обычных 208 В, которые есть у большинства трехфазных услуг, и напряжение между фазой и нейтралью (на двух фазах), достаточное для подключения приборов и освещения. Таким образом, крупное оборудование будет потреблять меньше тока, чем при 208 В, требуя меньших размеров проводов и выключателей. Освещение и приборы, требующие 120 В, можно подключать к фазам A и C без необходимости использования дополнительного понижающего трансформатора.

Он также широко используется в установках в Японии. Выходное напряжение распределительного трансформатора составляет 200 В между фазами и 100 В между фазой и нейтралью, в то время как напряжение между верхней ветвью и нейтралью составляет 173 В. Это обеспечивает 200 В как для трехфазных, так и для расщепленных фаз приборов.

Даже если нет маркировки, такой тип системы обычно легко идентифицировать, поскольку фаза B (цепи № 3 и № 4) и каждая третья цепь после нее будут либо трехполюсным выключателем, либо пустым.

Текущая практика заключается в предоставлении отдельных услуг для однофазных и трехфазных нагрузок, например, 120 В расщепленной фазы (освещение и т. д.) и 240 В до 600 В трехфазной (для больших двигателей). Однако многие юрисдикции запрещают более одного класса для обслуживания помещений, и выбор может сводиться к 120/240 В расщепленной фазе, 208 В однофазной или трехфазной (дельта), 120/208 В трехфазной (звезда) или 277/480 В трехфазной (звезда) (или 347/600 В трехфазной (звезда) в Канаде).

Смотрите также

• Трансформатор
• Трехфазное электропитание
• Распределение электроэнергии
• Электричество от сети
• Электроснабжение по странам
• Трансформатор Скотт-Т

Ссылки

Сноски

1. "Раздел 110.15". ANSI/NFPA 70: Национальный электротехнический кодекс (редакция 2017 г.). 2017.
2. "Системы с заземленным треугольником (заземленная фаза B)". Schneider Electric . 2010-08-21. Архивировано из оригинала 2022-02-28 . Получено 2012-07-30 .
3. "Transformer Basics Chapter 3". Federal Pacific Electric. Архивировано из оригинала 2012-05-30 . Получено 2012-07-30 .
4. Фаулер, Ник (2005). Руководство по расчетам электрика. ISBN 978-0-07-143654-0. Получено 30 июля 2012 г. .
5. Трейстер, Джон Э.; Махер, Брэдфорд (1999). Иллюстрированное руководство по Национальному электротехническому кодексу 1999 года. С. 251–252. ISBN 978-1-57218-075-8. Получено 30 июля 2012 г. .
6. Фаулер, Ник (2011). Руководство по расчетам электрика, 2-е издание. McGraw-Hill. С. 3–5. ISBN 978-0-07-177017-0.

Цитируемые работы

• ANSI/NFPA 70: Национальный электротехнический кодекс (редакция 2005 г.). 2005.
• ANSI/NFPA 70: Национальный электротехнический кодекс (редакция 2015 г.). 2015.
• sea.siemens.com