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3상 Y 및 델타 구성

3상 Wye(Y) 연결

처음에 우리는 일반적으로 "Y"(또는 "별") 구성으로 알려진 3개의 전압 소스를 함께 연결하여 3상 전원 시스템에 대한 아이디어를 탐구했습니다.

이러한 전압 소스 구성은 각 소스의 한쪽 면을 연결하는 공통 연결 지점이 특징입니다. (아래 그림)

3상 "Y" 연결에는 공통 지점에 연결된 3개의 전압 소스가 있습니다.

각 전압 소스를 와이어 코일(교류기 또는 변압기 권선)로 표시하는 회로를 그리고 약간의 재배열을 수행하면 아래 그림에서 "Y" 구성이 더 명확해집니다.

3상, 4선 "Y" 연결은 "공통" 4선을 사용합니다.

전압 소스(권선)에서 부하 쪽으로 이어지는 3개의 도체를 일반적으로 라인이라고 합니다. , 권선 자체는 일반적으로 위상이라고 합니다. .

Y 연결 시스템에서는 중간의 접합 지점에 중성선이 연결되어 있을 수도 있고 없을 수도 있습니다(아래 그림). 논의한 대로 3상 부하의 한 요소가 페일오픈(fail open)되는 경우 잠재적인 문제를 완화하는 데 확실히 도움이 됩니다. 더 일찍.

3상, 3선 "Y" 연결은 중성선을 사용하지 않습니다.

3상 시스템의 전압 및 전류 값

3상 시스템에서 전압과 전류를 측정할 때 어디 측정하고 있습니다.

라인 전압 평형 3상 시스템에서 두 선로 도체 사이에서 측정된 전압의 양을 나타냅니다. 위의 회로에서 라인 전압은 대략 208볼트입니다.

상 전압 균형 3상 소스 또는 부하의 한 구성요소(소스 권선 또는 부하 임피던스)에서 측정된 전압을 나타냅니다.

위에 표시된 회로의 경우 위상 전압은 120볼트입니다. 용어 줄 현재상 전류 동일한 논리를 따릅니다. 전자는 한 라인 도체를 통과하는 전류를 나타내고 후자는 한 구성 요소를 통과하는 전류를 나타냅니다.

Y 연결 소스 및 부하는 항상 위상 전압보다 큰 라인 전압을 가지며 라인 전류는 위상 전류와 동일합니다. Y 연결 소스 또는 부하가 균형을 이루는 경우 라인 전압은 위상 전압 곱하기 3의 제곱근과 같습니다.

그러나 "Y" 구성은 3상 전압 소스 또는 부하 요소를 함께 연결하는 유일한 유효한 구성이 아닙니다.

3상 델타(Δ) 구성

또 다른 구성은 같은 이름의 그리스 문자(Δ)와 기하학적 유사성 때문에 "델타"로 알려져 있습니다. 아래 그림에서 각 권선의 극성에 주의하십시오.

3상, 3선 Δ 연결에는 공통점이 없습니다.

언뜻 보기에 이와 같은 3개의 전압 소스가 단락을 생성하는 것처럼 보입니다. 전자는 권선의 내부 임피던스만 없이 삼각형 주위를 흐릅니다.

그러나 이 세 가지 전압원의 위상각으로 인해 그렇지 않습니다.

델타 연결에서 Kirchhoff의 전압 법칙

이에 대한 한 가지 빠른 확인은 Kirchhoff의 전압 법칙을 사용하여 루프 주변의 세 전압이 합이 0이 되는지 확인하는 것입니다. 그렇게 하면 해당 루프 주위에 전류를 공급하는 데 사용할 수 있는 전압이 없으므로 결과적으로 순환 전류가 발생하지 않습니다.

위쪽 감기에서 시작하여 시계 반대 방향으로 진행하면 KVL 표현식은 다음과 같습니다.

실제로 이 세 벡터 양을 더하면 0이 됩니다. 이 세 가지 전압 소스가 순환 전류를 발생시키지 않고 루프에서 함께 연결될 수 있다는 사실을 확인하는 또 다른 방법은 한 접합점에서 루프를 열고 차단기 양단의 전압을 계산하는 것입니다. (아래 그림)

개방 Δ의 전압은 0이어야 합니다.

오른쪽 권선(120V ∠ 120°)에서 시작하여 시계 반대 방향으로 진행하면 KVL 방정식은 다음과 같습니다.

물론 연결이 완료될 때 권선의 삼각형 루프 내에서 전류가 순환하지 않을 것임을 알려 주는 차단기에 전압이 0이 됩니다.

Δ-연결된 3상 전압 소스가 순환 전류로 인해 자체적으로 연소되지 않음을 확인한 후 3상 회로에서 전원으로 실제 사용으로 전환합니다.

각 쌍의 선로 도체가 Δ 회로의 단일 권선에 직접 연결되어 있으므로 선간 전압은 위상 전압과 같습니다.

반대로, 각 선로 도체는 두 권선 사이의 노드에 부착되기 때문에 선로 전류는 두 결합 위상 전류의 벡터 합이 됩니다.

당연히 Δ 구성에 대한 결과 방정식은 다음과 같습니다.

<강한>

델타 연결 예 회로 분석

예제 회로에서 이것이 어떻게 작동하는지 봅시다:(아래 그림)

Δ 소스의 부하는 Δ로 연결됩니다.

소스에서 각 위상 권선에서 120볼트를 받는 각 부하 저항으로 이 회로의 각 위상의 전류는 83.33암페어가 됩니다.

<강한>

델타 3상 시스템의 장점

따라서 이 3상 전원 시스템의 각 라인 전류는 144.34암페어와 같으며, 이는 앞서 살펴본 Y 연결 시스템의 라인 전류보다 훨씬 많습니다.

3상 전력의 장점을 모두 상실한 것은 아닌지 의아해 할 수 있습니다. 도체 전류가 더 커서 더 두껍고 값비싼 전선이 필요하다는 사실을 감안할 때입니다.

대답은 '아니오. 이 회로에는 3개의 1 게이지 구리 도체가 필요하지만(소스와 부하 사이의 1000피트 거리에서 이는 전체 시스템에 대해 750파운드를 약간 넘는 구리와 동일함) 동일한 전압(도체 간 120볼트)에서 동일한 전력(30kW)을 제공하는 단상 시스템.

Δ 연결 시스템의 한 가지 뚜렷한 이점은 중성선이 없다는 것입니다. Y 연결 시스템에서는 위상 부하 중 하나가 페일오픈(또는 차단)되는 경우 부하의 위상 전압이 변경되는 것을 방지하기 위해 중성선이 필요했습니다.

이것은 Δ 연결 회로에서 필요하지 않습니다(또는 심지어 가능합니다!).

각 부하 위상 요소가 각 소스 위상 권선에 직접 연결되면 위상 전압은 부하 요소의 개방 고장에 관계없이 일정합니다.

Δ 연결 소스의 가장 큰 장점은 아마도 내결함성일 것입니다.

Δ 연결된 3상 소스의 권선 중 하나가 부하 전압이나 전류에 영향을 미치지 않고 페일오픈(아래 그림)할 수 있습니다!

소스 권선 오류가 있는 경우에도 라인 전압은 여전히 ​​120V이고 부하 위상 전압은 여전히 ​​120V입니다. 유일한 차이점은 나머지 기능의 추가 전류입니다. 소스 와인딩.

Δ 연결 소스에 대해 소스 권선이 개방되지 않는 유일한 결과는 나머지 권선에서 위상 전류가 증가한다는 것입니다. 이 내결함성을 아래 그림에서 오픈 소스 권선이 있는 Y 연결 시스템과 비교하십시오.

열린 "Y" 소스 권선은 부하에 연결된 Δ의 두 부하에서 전압을 절반으로 줄입니다.

Δ 연결 부하의 경우 저항 중 2개는 전압이 감소하고 하나는 원래 라인 전압, 208로 유지됩니다. Y 연결 부하는 Y 연결 소스에서 동일한 권선 오류로 더 나쁜 운명을 겪습니다(아래 그림). .

"Y-Y" 시스템의 오픈 소스 권선은 2개의 부하에서 전압을 절반으로 줄이고 1개의 부하를 완전히 잃습니다.

이 경우 두 개의 부하 저항은 전압이 감소하고 세 번째는 공급 전압이 완전히 손실됩니다! 이러한 이유로 Δ 연결 소스가 신뢰성을 위해 선호됩니다.

그러나 이중 전압(예:120/208)이 필요하거나 더 낮은 라인 전류에 선호되는 경우 Y-연결 시스템이 선택되는 구성입니다.

검토:

<울>
  • 3상 소스 또는 부하의 세 지점에 연결된 도체를 이라고 합니다. .
  • 3상 소스 또는 부하를 구성하는 세 가지 구성요소를 이라고 합니다. .
  • 라인 전압 는 3상 회로의 두 라인 사이에서 측정된 전압입니다.
  • 상 전압 3상 소스 또는 부하의 단일 구성요소에서 측정된 전압입니다.
  • 라인 전류 는 3상 소스와 부하 사이의 한 라인을 통과하는 전류입니다.
  • 상 전류 3상 소스 또는 부하를 구성하는 한 구성요소를 통과하는 전류입니다.
  • 밸런스드 "Y" 회로에서 라인 전압은 위상 전압 곱하기 3의 제곱근과 같지만 라인 전류는 위상 전류와 같습니다.
  • <울>
  • 균형 Δ 회로에서 라인 전압은 위상 전압과 같고 라인 전류는 위상 전류 곱하기 3의 제곱근과 같습니다.
  • <울>
  • Δ 연결 3상 전압 소스는 Y 연결 소스보다 권선 고장 시 더 큰 신뢰성을 제공합니다. 그러나 Y 연결 소스는 Δ 연결 소스보다 더 적은 라인 전류로 동일한 양의 전력을 전달할 수 있습니다.
  • 관련 워크시트:

    <울>
  • Delta 및 Wye 3상 회로 워크시트

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