Лінейнае напружанне ў электрычных сетках

У кожнай галіне тэхнікі можна заўсёды знайсці своеасаблівае рэха даўніх часоў, а менавіта назвы, якія адлюстроўваюць свайго роду гісторыю развіцця дадзенага кірунку. І мала хто ведае, што тое ці іншае тэхнічнае паняцце мае доўгі шлях станаўлення, прывыкання, а ў самым пачатку свайго нараджэння азначала чарговы, часцяком вельмі значны, крок тэхнічнага прагрэсу. Так, напрыклад, сярод электрычных тэрмінаў вельмі часта можна чуць выразы «трохфазныя напружанне», «лінейнае напружанне», «пастаяннае» або «пераменную напругу» і мноства іншых найменняў са словам «напружанне».

Першапачаткова як фізічная велічыня напружанне вызначаецца як рознасць патэнцыялаў электрычнага поля, здольная выканаць працу па перамяшчэнню электрычнага зарада з адной кропкі поля ў іншую. На перасоўванне зарада выдаткоўваецца энергія поля, таму яго велічыня, дакладней, рознасць патэнцыялаў, памяншаецца да нуля. У рэальным замкнёным ланцугу праца па перамяшчэнню электрычных зарадаў трактуецца як электрычны ток - вынік перамяшчэння электронаў з адной кропкі ланцугу ў іншую. Каб ён не змяняўся, неабходна падтрымліваць рознасць патэнцыялаў нязменнай. Як вядома, падтрыманнем току ў ланцугі «распавядае» крыніца харчавання. Ад яго і залежыць, ці будзе ток у ланцугу пастаянным, г.зн. ня змяняюць сваёй велічыні і кірункі, або пераменным, якія змяняюцца па некаторым закону. Тэрмін «лінейнае напружанне» мае сэнс толькі для сетак пераменнага току.

Найбольшае распаўсюджванне ў электратэхніцы атрымалі сеткі пераменнага напружання сінусоіднай формы. Максімальнае значэнне напружання пры яго ваганні называецца амплітудай Ua. Для такога напружання ўжываюць дадатковыя адзінкі вымярэння - частата F і фаза ψ. Частата вызначаецца колькасцю ваганняў у адзінку часу, а фаза - гэта часовай зрух аднолькавых кропак ваганні. Так ужо склалася гістарычна, што тэрмінам «фаза» сталі зваць і лінію электраперадачы пераменнага напружання, калі яна з'яўляецца часткай сістэмы з многіх фаз - звычайна трох. Трохфазныя сеткі былі чарговым дасягненнем электратэхнікі і маюць так шмат добрых якасцяў, што прайсці міма проста немагчыма. І самае галоўнае з іх - гэта магчымасць вельмі проста, фактычна без усялякіх намаганняў, атрымліваць верціцца магнітнае поле - асноўны прынцып працы любога электрарухавіка. У трохфазнай ланцуга адрозніваюць фазнае і лінейнае напружанне, а яе асаблівасць заключаецца ў тым, што кожная з фаз мае зрух у адносінах да астатніх двум +/- 120 град. Генератар трохфазнага напружання мае выходныя абмоткі, у якіх канструктыўна зададзены зрух фаз. Кожная з абмотак мае канец і пачатак: Н1-К1, Н2-К2, Н3-К3. У трохфазнай сістэме магчымыя два варыянты злучэння фаз - «зорка» і «трохкутнік».

Пры злучэнні «зорка» ўсе канцы злучаюцца ў адну кропку - «выснову 0», а пачала служаць вываднымі канцамі для генератара і ўваходнымі для запитанного ім прылады. У такой сістэме лінейнае напружанне - гэта велічыня, вымераная паміж любой парай выходных рэшт Н1, Н2, Н3, і яго пазначаюць Ulin. Ёсць і яшчэ адна характарыстыка трохфазнай сеткі - фазнае напружанне. Яго пазначаюць Uf і вымераюць паміж кропкамі «выснову 0» і любым з выхадных рэшт К1, К2 і К3. Апускаючы падрабязнасці, варта адзначыць, што, зыходзячы з вектарнай дыяграмы для трохфазнай сеткі, суадносін паміж гэтымі высілкамі Ulin = Ѵ3 * Uf. Пры злучэнні «трохкутнік» канцы абмотак злучаюць па кольцы: К1-Н1-К2-Н2-К3-Н3-К1. Кожнае злучэнне «канец - пачатак» з'яўляецца высновай, і пры гэтым лінейнае напружанне не адрозніваецца ад фазнага, г.зн. Ulin = Uf. Цікава параўнаць паміж сабой пастаяннае напружанне Udir і амплітуду пераменнага напружання Ua, напрыклад, зыходзячы з аднолькавай энергіі, якая выдаткоўваецца ў нагрузцы. Для гэтага выпадку Udir = Ѵ2 * Ua.

Вось так на працягу дзесяцігоддзяў збіраліся веды пра сутнасць і прыродзе электрычнасці, і непрыкметна простае паняцце «напружанне» абрасло роднаснымі тэрмінамі, якія пашыраюць нашы магчымасці ў выкарыстанні прыродных з'яў для патрэб чалавека.