🎖️ Licentie: CC BY-NC-SA 4.0 📅 Aangemaakt: 19-06-2024
Inleiding
- Boek 1: 3de graad deel 1 - Elektriciteit & lab, Eenfasige en driefasige wisselstroomnetten en verbruikers
- Boek 3: 3de graad deel 3 - Elektriciteit & lab, Actuatoren (motoren)
Hoofdstuk 2: Drie- en viergeleidernetten (Boek 1)
Belang driefasenet
Voordelen driefasennet
Bij een driefasig net kan men de energie verdelen over meerdere geleiders, waardoor de doorsnede van de geleiders kleiner kan worden genomen. Je zult nog leren dat krachtige motoren een driefasige spanning nodig hebben om te werken. 2.1.1 Inleiding: belang van een driefasenet (p. 132)
Toepassingen driefasenet
De energieverdeling van de elektrische centrales naar woningen, fabrieken, grote gebouwen gebeurt niet met een eenfasig net maar met een driefasig net. De verdeling of distributie van de elektrische energie gebeurt via bovengrondse of ondergrondse leidingen. Je kent ongetwijfeld de hoogspanningsluchtleidingen door akkers en velden. Daar zie je niet twee maar meerdere geleiders die de energie transporteren. 2.1.1 Inleiding: belang van een driefasenet (p. 132)
Driefasenspanning
Definitie
Een driefasespanning is een stelsel van 3 eenfasige sinusvormige wisselspanningen met dezelfde amplitude en frequentie die 120° t.o.v. elkaar verschoven zijn. 2.1.5 Definitie van een driefasige spanning (p. 134)
Sinusoïdale voorstelling
2.1.5 Definitie van een driefasige spanning (p. 134)
Hoofdeigenschap van driefasespanning
De algebraïsche som van de momentele waarden van de drie sinusdoïdale spanningen is op ieder ogenblik gelijk aan nul. e1 + e2 + e3 = 0 V 2.1.10 Hoofdeigenschap van een driefasige spanning (p. 140)
Voorwaarden voor een evenwichtige belasting
Fig. 2.3 Elektrisch schema van de drie spoelen (p. 133)
Als je op elke fase eenzelfde belasting aansluit, dan zijn de fasestromen even groot. De faseverschuiving tussen stroom en spanning is dan ook telkens even groot. Zo een belasting noem je een evenwichtige belasting.
IF1 = IF2 = IF3 EN φ1 = φ2 = φ3 2.1.8 Evenwichtige en niet-evenwichtige belasting (p. 136)
Formule ogenblikkelijke waarde (Driefasennet)
Sterschakeling (p. 142)
Definitie
De Y-schakeling of sterschakeling is een schakeling waarbij de eindpunten van de drie fasewikkelingen met elkaar verbonden zijn. Fig. 2.2.1 (p. 143)
Kunnen tekenen met de lijnstromen, -spanningen en fasespanningen
Fig. 2.11 (p. 144)
Verband tussen lijnspanning en fasespanning; lijnstroom en fasestroom
Verband fasestroom en lijnstroom
Fasestroom en lijnstromen zijn even groot.
Fig. 2.13 (p. 151)
Verband fase- en lijnspanningen
De lijnspanning is 30° verschoven tegenover haar begrenzende fasespanningen.
Fig 2.15 (p. 152)
De lijnspanning tussen UF2 en UF1 kan je uitrekenen door ‘UL1-2 = 2 · cos 30° · UF1’, herleidt wordt dit de formule
UL = √3 · UF (of 1,73) 5 (p. 152)
Driehoekschakeling (p. 157)
Definitie
De Δ-schakeling is een schakeling waarbij het einde van de ene wikkeling verbonden is met het begin van de volgende wikkeling. 2.3.1 (p. 158)
Kunnen tekenen met de lijnstromen, – spanningen en fasestromen
Fig. 2.22 (p. 158)
Verband tussen lijnspanning en fasespanning; lijnstroom en fasestroom
Verband tussen fasestroom en lijnstroom
Fig. 2.24 (p. 163)
Zoals het verband tussen de fase- en lijnspanning bij de stromen van de sterschakeling. Zal de fasestroom en lijnstroom 30° van elkaar verwijdert zijn, we herleiden dit weer naar
IL = √3 ∙ IF 2.3.3 (p. 163)
Verband tussen fasespanning en lijnspanning
De fasespanning en lijnspanning zijn gelijk bij de driehoekschakeling.
UL = UF 2.3.4 (p. 164)
Hoofdstuk 3: Driefasige wisselstroomketens (Boek 1)
Belang van de nul geleider
Grotendeels enkel van belang bij niet evenwichtige belastingen. Deze zorgen voor incongruente spanning- en stroomval.
Bij een niet-evenwichtige belasting is de som van de ogenblikkelijke stromen niet nul; de nulgeleider moet aangebracht worden. Zonder nulgeleider zullen er circulatiestromen in de belasting optreden, waardoor de spanning over de verbruikers hoger of lager zal zijn dan de fasespanning. Over sommige verbruikers zal een te hoge spanning staan, waardoor ze stuk kunnen gaan. Over andere verbruikers zal een te lage spanning staan, waardoor ze niet of slecht zullen functioneren. 3.1.1 (p. 179)
Verbruikers geschakeld op een viergeleidersnet
Wat is een viergeleidernet
Een viergeleidernet bestaat uit drie lijndraden L1, L2, L3 en de nulgeleider N. 2.2.5 (p. 154)
Twee verschillende spanningen
Door een viergeleidernet toe te passen krijgen we tussen de lijnspanningen 400V (3 x 400V) maar als men aftakt van één lijnspanning en de nuleider kan je eenfasige 230V krijgen.
Fig. 2.18. (p. 155)
Evenwichtige belasting (in ster)
De fasestroom, de lijnstroom en de stroom door de belasting zijn gelijk. De spanning over de verbruiker (UZ)is gelijk aan de fasespanning (UF) van de generator of 1,73 kleiner dan de lijnspanning (eigenschap sterschakeling). 3.2.2 (p. 180)
Conclusie: De eigenschappen blijven hetzelfde.
3.2.1 (p.180)
Niet-evenwichtige belasting in ster
Je berekent per fase je stroom door de spanning van je belasting te delen door de impedantie van je belasting. (Dit kennen we al van eenfasige wisselstroom)
De stromen door de drie impedanties zijn nu niet aan elkaar gelijk.
De stroom door de nulgeleider is daardoor niet nul. 3.2.2 (p. 181)
Fig. 3.6. (p. 182)
Verbruikers geschakeld op een driegeleidersnet
Belasting in ster op een driegeleidersnet in ster
Evenwichtig
We hebben een spiegeling van ster - ster. Geen bijgevoegde voorwaarden.
Deze schakeling mag enkel toegepast worden bij een volkomen evenwichtige belasting, zoals bij 3f-motoren en 3f-industriële ovens. 3.3.1 (p. 183)
Fig. 3.7. (p. 182)
Niet evenwichtig
Op dit net mag geen niet-evenwichtige belasting in ster aangesloten worden omdat de spanningen over de afzonderlijke impedanties groter kunnen zijn dan de nominale spanning van de verbruikers. 3.3.1 (p. 183)
Belasting in driehoek op een driegeleidersnet in ster
Evenwichtig
We hebben een ster t.o.v. driehoekschakeling, bijgevoegde voorwaarden worden toegepast.
Fig. 3.8 (p. 183)
Niet evenwichtig
Een beperkte niet-evenwichtige belasting is toegelaten. Bij een dergelijk net zal men toch proberen de belasting zo evenwichtig mogelijk te verdelen. **3.3.2 (p. 184) **
Belasting in ster op een driegeleidersnet in driehoek
Evenwichtige belasting
We hebben een driehoek t.o.v. sterschakeling, bijgevoegde voorwaarden worden toegepast.
Fig. 3.9 (p. 184)
Niet evenwichtig
In de secundaire wikkelingen van de distributietransformator zullen circulatiestromen optreden die de transformator onnodig opwarmen (joule-effect). 3.3.3 (p. 184)
Belasting in driehoek op een driegeleidersnet in driehoek
Evenwichtig
We hebben een spiegelschakeling driehoek - driehoek, geen bijgevoegde voorwaarden.
Fig. 3.10 (p. 185)
Niet evenwichtig
Beperkte niet-evenwichtige belastingen zijn mogelijk.
Toepassingen: bij oudere netten waar zelfs gebruikgemaakt wordt van een geaarde fasegeleider. Circulatiestromen in de secundaire van de transformator zullen dag en nacht stromen. 3.3.4 (p. 185)
Distributienetten
Soorten distributienetten
De eerste letter geeft de toestand aan van het verdeelnet ten opzichte van de aarde. T: een punt van het verdeelnet is rechtstreeks verbonden met de aarde (T – terre); I: het verdeelnet is geïsoleerd ten opzichte van de aarde ofwel is een punt van het net via een impedantie met de aarde verbonden (I: isolatie).
De tweede letter geeft de toestand aan van de massa’s van de elektrische toestellen ten opzichte van de aarde. T: de massa’s zijn rechtstreeks met de aarde verbonden (T – terre); N: de massa’s zijn verbonden met de geaarde geleider van het verdeelnet (N – nulgeleider).
Als de tweede letter N is, geeft een derde en eventueel vierde letter S (S – separation) of C (C – combiné) de uitvoering aan van de nulgeleider en de beschermingsgeleider. 3.4.1 (p. 196)
Kort samengevat: Er bestaan een aantal verschillende distributienetten gekenmerkt door een lettercombinatie van twee elementen, met een toevoeging van één of twee letters bij -N netten voor de specificatie van een nul- en/of beschermingsgeleider.
Netten kort samengevat
TT
Nulpunt van energieleveraar rechtstreeks geaard, massa van toestellen (consumenten) geaard met eigen aardelektrode of aarding lus
Fig. 3.21 (p. 197)
IT
Nulpunt van energieleveraar geaard met hoge impedantie. Als één aardingpunt wegvalt dan zal er een sein worden gegeven vooraleer er een tweede fout gebeurt en ze spanningsloos gezet wordt. (Zorgt ervoor dat er een backup is als energieleverancier vooraleer je installatie in beveiliging gaat, er kan tijdens de eerste fout nog aan gewerkt worden.)
Fig. 3.22 (p. 197)
De massa van de verbruiker of consument blijft nog altijd gewoon geaard met een eigen aardelektrode of aarding lus.
Fig. 3.22 (p. 197)
TN
Een TN-net is een net waarvan de energieleveraar zijn nul geleider en/of beschermingsgeleider gedeeld is met de gebruikers.
TN-C
De functies v/d nul geleider en beschermingsgeleider worden door dezelfde geleider vervuld. De C komt van ‘gecombineerd’
Fig. 3.23 (p. 198)
TN-S
Beschermingsgeleider en nul geleider zijn afzonderlijke geleiders. De S komt van ‘seperation’ of uit elkaar in het Nederlands.
Fig. 3.24 (p. 198)
TN-C-S
Wanneer het net overgaat van een gecombineerde nul geleider en beschermingsgeleider naar elk een geleider noemt men het net een TN-C-S-net.
Vermogen bij een driefasennet
Als je het vermogen beschouwt dat door de driefasige verbruikers wordt opgenomen, dan is dat gelijk aan de som van de vermogens die door elk van de drie samenstellende verbruikers wordt opgenomen.
Zoals bij een eenfasig net kun je ook bij een driefasenet het actieve vermogen P, het reactieve vermogen Q en het schijnbare vermogen S onderscheiden. 3.5.1 (p.199)
Algemeen gelden voor driefasige netten dan volgende formules: P = P1 + P2 + P3 in watt (1), Q = Q1 + Q2 + Q3 in var (2), S = S1 + S2 + S3 in VA (3) 3.5.1 (p.199)
Berekenen van het effectief driefasig vermogen bij een niet-evenwichtige belasting
Bij een niet-evenwichtige belasting is elk fasevermogen anders. We moeten ze dus allemaal apart gaan berekenen.
PF1 = UF1 · IF1 · cos φ1, PF2 = UF2 · IF2 · cos φ2, PF 3 = UF3 · IF3 · cos φ3 3.5.2 (p. 200)
Om onze volledige vermogen te bekomen moeten we nog onze individuele fasen optellen.
P = UF1 · IF1 · cos φ1 + UF2 · IF2 · cos φ2 + UF3 · IF3 · cos φ3 3.5.2 (p. 200)
Afgeleide formules voor lijnspanning
3.5.2 (p. 201)
Meten van het effectief driefasig vermogen bij een niet-evenwichtige belasting
Door op elke lijn een spanning te meten en die op te tellen kan je tot je effectief driefasen vermogen komen.
Fig. 3.25 (p. 201)
Driewattmetermethode
In het geval van geen nul geleider maken we er zelf één door de uitgaande spanning van alle wattmeters aan elkaar te hangen.
Fig. 3.26 (p. 202)
Aronschakeling
Je kan ook een combinatie van twee vermogensmeters gebruiken verbonden met i.p.v. aan elkaar zoals in ‘Driewattmetermethode’, aan een enkele fase.
**Fig. 3.27 (p.202) **
Berekenen van het effectief driefasig vermogen bij een evenwichtige belasting
Aangezien de drie fasespanningen gelijk zijn kunnen we gewoon één fasespanning berekenen (indien we die niet gekregen hebben) en maal drie doen.
P = 3 · PF 3.5.3 (p. 211)
Omgevormde formule lijnspanning
P = √3 · UL · IL · cos φ 3.5.3 (p. 211)
Meten van het effectief driefasig vermogen bij een evenwichtige belasting
We meten één keer en doen het maal drie. Net zoals bij het berekenen
Fig. 3.30 (p. 211)
Meten zonder nulgeleider
Om te meten zonder nulgeleider moeten we er zelf één maken door éénzelfde waarde weerstand met de verschillende fasen verbinden en aan de uitgang van de spanningsmeting hangen.
Fig. 3.31 (p. 212)
Berekenen van het reactief vermogen bij een evenwichtige belasting
Hetzelfde principe als ervoren.
3.5.4 (p.213)
Berekenen van het reactief vermogen bij een niet evenwichtige belasting
Q = √3 · UL · IL · sinφ 3.5.5 (p. 214)
Berekenen van het schijnbaar vermogen bij een evenwichtige belasting
3.5.6 (p. 214)
Berekenen van schijnbaar reactief vermogen bij een niet evenwichtige belasting
S = √3 · UL · IL 3.5.7 (p. 214)
Hoofdstuk 8: De driefasige asynchrone motor (Boek 3)
Magnetisch draaiveld
Op het ogenblik t3 (figuur 8.11) vloeit een maximale stroom de tweede fasewikkeling binnen via klem V1 (kruisje in figuur 8.12 b).
Een stroom van halve maximale waarde vloeit de eerste en de derde fasewikkeling in via respectievelijk U2 en W2.
Op het ogenblik t 3 , 120° na ogenblik t 1 , is het magnetisch veld 120° verdraaid in rechtse zin.
Voor het ogenblik t5 , 120° na ogenblik t3 , is het magnetisch veld weer 120° verder verdraaid in rechtse zin (figuur 8.12 c). 8.2.1 (p. 21)
8.2.1 (p. 21)
Werking driefasige asynchrone motor
Het is eenvoudig: uit de naam zelf kunnen we opmaken dat hier het inductieproces betrokken is. Wanneer we de statorwikkeling van stroom voorzien, wordt er een magnetische flux in de stator geproduceerd als gevolg van de stroom die door de spoel stroomt. De rotorwikkeling is zo ingericht dat elke spoel kortgesloten raakt.
De flux van de stator snijdt de kortgesloten spoel in de rotor door. Als de rotorspoelen worden kortgesloten, zal er, volgens de wet van Faraday van elektromagnetische inductie, stroom door de spoel van de rotor gaan stromen. Wanneer de stroom door de rotorspoelen vloeit, wordt er een andere flux in de rotor gegenereerd.
Nu zijn er twee fluxen: de ene is de statorflux en de andere is de rotorflux. De rotorflux zal achterblijven ten opzichte van de statorflux. Hierdoor zal de rotor een koppel voelen waardoor de rotor in de richting van het roterende magnetische veld gaat draaien. Dit is het werkingsprincipe van zowel eenfasige als driefasige inductiemotoren. Vertaald van https://www.electrical4u.com/induction-motor-types-of-induction-motor/
Omdat de rotor niet synchroon loopt met het statordraaiveld, spreken we van een asynchrone motor. 8.3.1 (p.29)
Aansluiten driefasige asynchrone motor
Figuur a: Driehoek; Figuur b: Ster
Fig 3.14 (p. 187)
Hoofdstuk 9: De eenfasige synchrone motor (Boek 3)
Algemene samenstelling
Bestaat uit een rotor en een stator.
Eenfasige inductiemotor met fasesplitsing
Een eenfasige inductiemotor heeft niet genoeg faseverschuiving t.o.v. de nulleider om zelf te starten zoals een driefasige motor.fase Door een condensator toe te voegen aan de eenfasige motor introduceert men een faseverschuiving. Vanaf wanneer de motor een kick heeft gekregen en in beweging is zet de centrifugaalschakelaar de parallel geschakelde spoel uit en zal de motor beginnen met draaien op de enkele fase.
Fig 9.5 (p. 134)
Aanlooprelais
Zelfde principe als de capacitieve aanloopfase maar dan met een ingebouwde tijdrelais die na een bepaalde tijd afslaat.
Fig 9.7 (p. 134)
Driefasige motor op éénfasig net
Door een condensator toe te passen kan men een fasverschuiving introduceren op het eenfasennet waardoor men een driefasige motor kan aansturen.
Fig 1.14 (p. 143)
Deze kan gewisseld worden tussen de L en de N lijn voor de richting te veranderen.
Fig. 9.15 (p. 143)