Лінійна напруга в електричних мережах

У кожній галузі техніки можна завжди знайти своєрідне відлуння давніх часів, а саме назви, що відображають свого роду історію розвитку даного напрямку. І мало хто знає, що те чи інше технічне поняття має довгий шлях становлення, звикання, а на самому початку свого народження знаменувало черговий, найчастіше досить значний, крок технічного прогресу. Так, наприклад, серед електричних термінів дуже часто можна чути висловлювання «трифазну напругу», «лінійна напруга», «постійне» або «змінна напруга» і безліч інших найменувань зі словом «напруга».

Спочатку як фізична величина напруга визначається як різниця потенціалів електричного поля, здатна виконати роботу з переміщення електричного заряду з однієї точки поля в іншу. На переміщення заряду витрачається енергія поля, тому його величина, точніше, різниця потенціалів, зменшується до нуля. У реальному замкнутої ланцюга робота з переміщення електричних зарядів трактується як електричний струм - результат переміщення електронів з однієї точки ланцюга в іншу. Щоб він не змінювався, необхідно підтримувати різницю потенціалів незмінною. Як відомо, підтриманням струму в ланцюзі «відає» джерело живлення. Від нього і залежить, чи буде струм в ланцюзі постійним, тобто Не міняйте своєї величини і напряму, або змінним, мінливим по деякому закону. Термін «лінійне напруга» має сенс тільки для мереж змінного струму.

Найбільшого поширення в електротехніці отримали мережі змінної напруги синусоїдальної форми. Максимальне значення напруги при його коливанні називається амплітудою Ua. Для такої напруги застосовують додаткові одиниці виміру - частота F і фаза psi-. Частота визначається кількістю коливань в одиницю часу, а фаза - це часове зрушення однакових точок коливання. Так вже склалося історично, що терміном «фаза» стали називати і лінію електропередачі змінної напруги, якщо вона є частиною системи з багатьох фаз - звичайно трьох. Трифазні мережі були черговим досягненням електротехніки і мають так багато достоїнств, що пройти повз просто неможливо. І найголовніше з них - це можливість вкрай просто, фактично без жодних зусиль, отримувати обертове магнітне поле - основний принцип роботи будь-якого електродвигуна. В трифазного ланцюга розрізняють фазну і лінійну напругу, а її особливість полягає в тому, що кожна з фаз має зсув по відношенню до решти двом +/- 120 град. Генератор трифазного напруги має вихідні обмотки, в яких конструктивно заданий зсув фаз. Кожна з обмоток має кінець і початок: Н1-К1, Н2-К2, Н3-К3. У трифазній системі можливі два варіанти з'єднання фаз - «зірка» та «трикутник».

При з'єднанні «зірка» всі кінці з'єднуються в одну точку - «висновок 0», а почала служать вивідними кінцями для генератора і вхідними для живиться ним пристрою. У такій системі лінійна напруга - це величина, виміряна між будь-якою парою вихідних кінців Н1, Н2, Н3, і його позначають Ulin. Є і ще одна характеристика трифазної мережі - фазна напруга. Його позначають Uf і вимірюють між точками «висновок 0» і будь-яким з вихідних кінців К1, К2 і К3. Опускаючи подробиці, слід зазначити, що, виходячи з векторної діаграми для трифазної мережі, співвідношення між цими напругами Ulin =? 3 * Uf. При з'єднанні «трикутник» кінці обмоток з'єднують по кільцю: К1-Н1-К2-Н2-К3-Н3-К1. Кожне з'єднання «кінець - початок» є висновком, і при цьому лінійна напруга не відрізняється від фазного, тобто Ulin = Uf. Цікаво порівняти між собою постійну напругу Udir і амплітуду змінної напруги Ua, наприклад, виходячи з однаковою енергії, що виділяється в навантаженні. Для цього випадку Udir =? 2 * Ua.

Ось так протягом десятиліть накопичувалися знання про сутність і природу електрики, і непомітно просте поняття «напруга» обросло спорідненими термінами, які розширюють наші можливості у використанні природних явищ для потреб людини.