Electriciteit
Draaistroom, triphasé of krachtsrroom
Triphasé
Draaistroom wordt toegepast daar waar er een groot electrisch verbruik is. Oorspronkelijk werd het ontworpen om zware motoren aan te drijven, vandaar de (verkeerde) naam “krachtstroom”. In onze contreien is driefasenspanning vooral bekend als "triphasé".
-

-

Driefasenspanning


Driefasenspanning: het geleverd vermogen blijft constant in de tijd:
als de spanning op één fase stijgt, dan daalt de spanning op de andere fasen, en nooit zijn de drie spanningen nul.


De stroomloop van generator naar gebruiker


De “neutre” (niet te verwarren met de massa of randaarde) zorgt voor een retourleiding voor niet-evenwichtige belastingen (bijvoorbeeld monofasige gebruikers die tussen fase en neutre aangesloten worden).


Reken eens uit...


De neutre wordt aan de aarde gelegd aan de generator, maar de gebruiker heeft een aparte gescheiden randaarde nodig.

We hebben in de vorige pagina's kennis gemaakt met gelijkspanning (geleverd door batterijen en zonnepanelen). De meeste toestellen werken op gelijkspanning: radio's, computers,... Ook bepaalde industrieele processen hebben gelijkspanning nodig, zoals electrolyse en galvanoplastie. Een aantal toestellen werken evengoed op gelijkspanning of wisselspanning zoals verwarmingsapparaten (waaronder gloeilampen).

Maar gelijkspanning heeft één groot nadeel: het kan niet getransformeerd worden naar een hogere of lagere spanning. De verdeling van electriciteit gebeurt het liefst op een zo hoog mogelijke spanning om verliezen te vermijden, terwijl de eindgebruikers liever met een lagere, veiligere spanning werken. Maar een transformator werkt enkel met wisselspanning, en daarom gebeurt de stroomverdeling nu uitsluitend met wisselspanning.

De klassieke wisselspanning heeft ook zijn nadelen: twee keer per periode wordt de spanning nul (daarom flikkeren bepaalde lampen). Daarbij is gewone wisselspanning niet echt ideaal voor grote motoren omdat er een speciale schakeling nodig is om de motor te doen aanlopen. Hoe zwaarder de motor, hoe complexer deze installatie.

Driefasenspanning heeft deze nadelen niet. Omdat er een draaiend veld ontstaat kunnen de startschakelingen vervallen (of eenvoudiger gemaakt worden). Omdat triphasé ontworpen werd voor motoren, werd het ook draaistroom en krachtstroom genoemd.

Hoe vreemd het ook mag lijken, het vermogen blijft constant gedurende de ganse periode. Immers, als de spanning op één fase stijgt, dan daalt de spanning op de andere fasen, en nooit zijn de drie spanningen nul. Triphasé heeft zo een kenmerk gemeen met gelijkspanning. Een gloeilamp of een TL-lamp met drie aansluitingen en gevoed met driefasenspanning zou een constante lichtoutput leveren. Daarom draaien de motoren ook gelijkmatiger op triphasé.

Draaistroom kan eenvoudig omgezet worden in gewone wisselspanning (monophasé) door slechts één fase te gebruiken.

De stroomverdeling gebeurt altijd met driefasenspanning. Kleine verbruikers gebruiken slechts één fase en een retourleiding of "neutre".

Zuivere triphasé heeft in theorie genoeg met drie geleiders: de retourleidingen zijn immers de twee andere leidingen. In de praktijk wordt triphasé echter ook gebruikt voor kleine gebruikers en is de belasting niet meer in evenwicht. Er is een vierde retourleiding nodig om de verschillen op te vangen.

Monofasige apparaten worden tussen een fase en de nulgeleider of neutre aangesloten (blauwe kabel): hier hebben we een werkspanning van 230V (fasespanning genaamd). Er kan een overspanning gebeuren als de nulgeleider onderbroken wordt (werken in de straat, onvoorzichtige electricien, ...)

In de praktijk probeert men altijd de belasting evenwichtig te verdelen over de drie fasen, zodat iedere fase ongeveer evenveel belast wordt en evenveel stroom levert. In het extreem geval (één fase of twee fasen 100% belast) loopt er dezelfde stroom in de nulgeleider als in de fasegeleider.

De schakeling zoals hier uitgelegd, tussen een fase en nulgeleider is een zogenaamde "sterschakeling". Maar men kan ook een belasting aansluiten tussen twee fasen. Hoeveel bedraagt dan de spanning (lijnspanning genaamd)?

c2 = a2 + b2 - 2.ab.cosα

Met deze formule kunnen we de lengte van de derde zijde van een driehoek bepalen als men de lengte van de twee andere zijden en de hoek kent.

Onze formule wordt dan:

c2 = 2302 + 2302 - 2 × 230 × 230 × cos(120)

De hoek bedraagt 120°, aangezien we met driefasige spanning werken (360° : 3 = 120°), de cosinus ervan is -0.5. Het resultaat is wat onze voltmeter aangeeft: ongereer 400V.

De lijnspanning is √3 de fasespanning.

Driehoek en delta

Tussen twee fasen hebben we de lijnspanning van 400V. Bepaalde toestellen kunnen zowel “in driehoek” (aansluiting tussen fasen) als “in ster” aangesloten worden (tussen een fase en de nulgeleider). De ster-aansluiting maakt het mogelijk het apparaat op een lagere spanning te laten werken. Dit wordt bijvoorbeeld toegepast bij zware motoren om de aanloopstroom op een gemakkelijke manier te beperken. De motor wordt automatisch omgeschakeld naar driehoekbedrijf bij het bereiken van een bepaald toerental.

Voor andere toepassingen zoals electrische verwarming geeft de sterschakeling drie keer minder vermogen dan een driehoekschakeling. Het verbruik is natuurlijk ook driemaal lager. Het voordeel van deze omschakeling is dat de belasting evenwichtig verdeeld blijft over de fasen, wat niet het geval is indien men gewoon twee weerstanden zou uitschakelen.

Nulgeleider (neutre) en massa (randaarde)

De nulgeleider is niet te vergelijken met de randaarde of "massa". Deze twee kabels mogen elkaar niet raken in een installatie.
  • De nulgeleider dient om retourstromen terug te voeren bij ongelijke belasting van de fasen en is één van de stroomvoerende draden bij monophasé of sterschakaling. Het is dus een vierde stroomgeleider naast de 3 fasen.
    De kleur van de geleider moet BLAUW zijn, de klem op het toestel is gemarkeerd N.

  • De randaarde dient om de toestellen met de lokate aarde te verbinden en zo de gebruikers en de apparaten te beschermen. De metalen kast van een toestel voert dus geen spanning en is daardoor volkomen veilig. Een massa is altijd lokaal om de gebruikers effektief te beschermen.
    De kleur van de geleider moet GROEN/WIT zijn, de klem op het toestel is gemarkeerd PE (Protective Earth).
De nulgeleider wordt aan de massa gelegd in het transformatorhuisje, maar dit geeft geen zekerheid dat er ook geen spanning ten opzichte van de massa is bij de gebruiker zelf (de nulgeleider kan onderbroken zijn). De nulgeleider mag echter niet geaard worden bij de gebruiker om kruipstromen te vermijden.

De nulgeleider of "neutre" wordt als stroomdraad gebruikt bij het aansluiten van monofasige apparaten: het is een stroomgeleider zoals de fase.

Het electriciteitsnet is volkomen gestandardiseerd in Europa. De stroomverdeling is altijd driefasig, zelfs op straatniveau. Een gebruiker kan gevoed worden uit een fase en de massa, maar men schakelt vaak over op driefasenspanning indien de electrische installatie verzwaard moet worden.

Het aansluiten van apparaten op triphasé wordt hier verder besproken. De eigen situatie in de Verenigde Staten staat hier.

Links to relevant pages - Liens vers d'autres pages au contenu similaire - Links naar gelijkaardige pagina's