fysica 3-fasespanning/stroom

Voor al je vragen over het elektriciteitsnet, hoog- en middenspanningstechniek waarop je het antwoord maar niet kunt vinden. Wellicht kan iemand je helpen
Plaats reactie
Gebruikersavatar
prikkeling
Nieuw forumlid. Wees vriendelijk voor 'm ;-)
Berichten: 4
Lid geworden op: 22 nov 2013 15:44
Dichtstbijzijnde trafo: Dronten 150kV

fysica 3-fasespanning/stroom

Bericht door prikkeling » 25 nov 2013 09:41

Hooggespannen publiek!

Inmiddels werk ik alweer bijna een jaar in de hoogspanningstechniek en heb intussen een hoop geleerd, mede door hoogspanningsnet.com een paar keer door te lezen.. (en collega's raadplegen, wikipedia en google doorlezen, en zelfs lezingen van een slimme prof uit India gekeken op YT )
Er blijft echter 1 vraag onbeantwoord vooralsnog dus mijn laatste hoop in deze is op jullie:

Hoe zien de stroomkringen van de 3-fasen er fysiek uit?

Als toelichting op de vraag: alle bronnen komen gelijk met vectoren aanzetten en faseverschuivingen van 120graden e.d. maar dat is alleen maar een wiskundige onderbouwing van iets dat fysiek gebeurt, en niet een verklaring van het fenomeen opzich.
Ik heb vroeger op school altijd geleerd dat stroom in een kring moet 'lopen'. Dat geldt voor zowel DC als AC.
Nu is de wiskundige verklaring voor een 3-fase-net dat de 3 fasen gelijk belast zijn (normaal gesproken), waardoor de som van de retourstromen 0 is, en de retourgeleider dus niet nodig is.. WISKUNDIG GEZIEN..
Door deze geleider weg te halen werkt het blijkbaar, maar dat tart mijns inziens de basisregel van elektriciteit die ik al noemde.
Ik begrijp dat door een potentiaalverschil van de draden onderling een stroom zou kunnen lopen, maar ik begrijp niet hoe dan fysiek gezien de elektronen zich verplaatsen als er geen stroomkring is.

Mijn eigen conclusie was uiteindelijk dat vanwege de verschoven sinussen de fasedraden elkaars '0-draad' vormen, maar daarover kreeg ik op andere fora geen bevestiging. Noch lees ik in literatuur (zoals Phase-to-phase e.d.) dat dit zo werkt.

Wie weet raad?

Gebruikersavatar
Paullus
220 kV
Berichten: 346
Lid geworden op: 30 jun 2012 19:45
Dichtstbijzijnde trafo: 150/10 kV Haarlem Waarderpolder

Re: fysica 3-fasespanning/stroom

Bericht door Paullus » 25 nov 2013 11:32

De prof uit India is goed . Helaas in sommige afleveringen nogal verkouden, maar toch zeer leerzaam.

Wat de stroomkringen aangaan: die zijn er gewoon.

Alleen omdat er een koppeling is van 3 stroomkringen, zijn de stroomkringen met elkaar verweven.
Bij een enkelvoudige kring is het simpel. De stroom kan maar op 1 manier lopen in de kring. De electronen doorlopen het hele circuit en hebben nergens een "keuze" om een alternatieve weg te kiezen.

Bij complexere situaties waarbij stroomkringen met elkaar gekoppeld worden, zoals in de 3 fasetechniek, of juist gesplitst worden zoals verdeling over parallelle takken, zijn er meerdere wegen waarlangs de electronen kunnen bewegen.

Als je 2 weerstanden parallel aansluit op een spanningsbron, dan zullen de electronen uit de spanningsbron zich verdelen over de 2 takken om daarna weer samen te komen om naar de spanningsbron terug te stromen.

In de 3 fase techniek zijn er 3 spanningsbronnen en bijbehorende stroomkringen naar 3 belastingen aan elkaar gekoppeld. De electronen van de 3 stroomkringen komen elkaar nu tegen in de gemeenschappelijke geleiders. Voor 3 stroomkringen zou je immers 6 geleiders nodig hebben, terwijl we er maar 3 hebben in de 3 fasetechniek.

Het principe van een stroomkring is dan ook gewoon aanwezig, maar door de koppeling van spanningsbronnen, stroomkringen en belasting wordt het wat complexer.

De 120 graden faseverhouding is in dit licht bezien toch heel belangrijk. Dat gegeven zorgt er nu juist voor dat de 3 stroomkringen afkunnen met 3 in plaats van 6 geleiders. Tevens dat je bij een sterschakeling de nulleider niet nodig hebt omdat de 3 stroomkringen bij 120 gradenverschuiving zodanig in evenwicht zijn dat als er wel een nulleider zou zijn deze geen stroom voert.

Kortom: de 3 stroomkringen zijn er gewoon maar zijn wat moeilijker te volgen en in evenwicht compenseren ze elkaar.

Gebruikersavatar
Shrek
380 kV + Netkaartcrew
Berichten: 2492
Lid geworden op: 18 mei 2012 17:53
Dichtstbijzijnde trafo: Wespelaar

Re: fysica 3-fasespanning/stroom

Bericht door Shrek » 25 nov 2013 11:41

Het gaat om wisselstroom, als je dat in klassieke gelijkstroomkringen wil uitdrukken moet je dus goed in het achterhoofd houden dat elke situatie slechts een fractie van een seconde bestaat en iets later weer veranderd is.
Maar goed, het kan in theorie wel.

Neem een bepaald moment waarop fase 1 op +230V staat, fase 2 staat dan op -115, net als fase 3. De stroom gaat dan van fase 1 via een verbruiker naar de neuter. Vanop de neuter gaat hij dan via een tweede verbruiker naar fase 2 en tegelijk via een derde verbruiker naar fase 3.
Je hebt dus 230v voor verbruiker 1 en telkens 115v voor verbruikers 2 en 3. 2 en 3 staan parallel, 1 staat in serie met hen.

1/300 van een seconde ziet het er helemaal anders uit: dan heb je op fase 1 +150v, verbonden door verbruiker 1 met de neuter. Fase 2 staat dan op 0v en fase 3 op -150v. Op dat moment heb je in je schema verbruiker 1 en 3 in serie. Verbruiker 2 krijgt heel eventjes geen stroom.

En zo gaat het verder met steeds wisselende toestanden tot je, na 20 milliseconden, weer bij je originele toestand uitkomt
Laatst gewijzigd door Shrek op 28 nov 2013 10:04, 1 keer totaal gewijzigd.

Gebruikersavatar
Paullus
220 kV
Berichten: 346
Lid geworden op: 30 jun 2012 19:45
Dichtstbijzijnde trafo: 150/10 kV Haarlem Waarderpolder

Re: fysica 3-fasespanning/stroom

Bericht door Paullus » 25 nov 2013 15:50

Mooi om daar eens bij stil te staan, dat de elektronen bij je thuis ook bij de buren stromen als functie van de tijd. Soms gaan de meeste door jouw belasting en delen zich op naar de buren en een ander moment, bij de nuldoorgang van jouw fase, doet geen elektron jou aan, maar de buren des te meer.

En dat spel herhaalt zich met een frequentie van 50 Hz. Als je het polariteitneutraal bekijkt, zelfs 100 keer per seconde.

[offtopic]
Een leuke grap is ooit geweest dat een verbruiker stelde dat hij niets hoefde te betalen aan het energiebedrijf. Zijn motto was: ik geef alle elektronen die ik ontvang ook weer terug aan het net .
[/offtopic]

Gebruikersavatar
prikkeling
Nieuw forumlid. Wees vriendelijk voor 'm ;-)
Berichten: 4
Lid geworden op: 22 nov 2013 15:44
Dichtstbijzijnde trafo: Dronten 150kV

Re: fysica 3-fasespanning/stroom

Bericht door prikkeling » 27 nov 2013 09:18

bedankt voor uw reacties.
u betrekt het echter op de eindverbruiker, maar stel nu dat ik het inzichtelijk wil hebben in het HS-deel van het net.
Als ik een HS-lijnenstel heb tussen twee trafo's in Y-configuratie, (met sterpunt aan aarde): in de trafo worden fasen om een weekijzertje gedraaid, en de secundaire wikkeling bevat de helft vd wikkelingen om de spanning te halveren (ik zeg maar wat).
Er vindt in het HS-deel dus geen fysieke overdracht van elektronen plaats. Het HS-lijntje induceert eigenlijk alleen maar een stroom in het weekijzer van de trafo, maar geeft zelf niets af. Mijns inziens zouden de elektronen uit het HS-deel dus weer terug moeten stromen via de neuter naar de trafo aan de andere kant. Nu begrijp ik dat bij gelijke belastingen de neuter geen nettostroom voert, som I=0A, dus lekker weghalen dat ding. Maar dat de netto stroom 0A bedraagt wil m.i. nog niet zeggen dat dat betekent dat je geen stroomkring (nodig) hebt. Ofwel: fysiek zal er toch iets van een stroomkring moeten zijn...

Gebruikersavatar
Shrek
380 kV + Netkaartcrew
Berichten: 2492
Lid geworden op: 18 mei 2012 17:53
Dichtstbijzijnde trafo: Wespelaar

Re: fysica 3-fasespanning/stroom

Bericht door Shrek » 27 nov 2013 09:56

prikkeling schreef:bedankt voor uw reacties.
u betrekt het echter op de eindverbruiker, maar stel nu dat ik het inzichtelijk wil hebben in het HS-deel van het net.
Als ik een HS-lijnenstel heb tussen twee trafo's in Y-configuratie, (met sterpunt aan aarde): in de trafo worden fasen om een weekijzertje gedraaid, en de secundaire wikkeling bevat de helft vd wikkelingen om de spanning te halveren (ik zeg maar wat).
Er vindt in het HS-deel dus geen fysieke overdracht van elektronen plaats. Het HS-lijntje induceert eigenlijk alleen maar een stroom in het weekijzer van de trafo, maar geeft zelf niets af. Mijns inziens zouden de elektronen uit het HS-deel dus weer terug moeten stromen via de neuter naar de trafo aan de andere kant. Nu begrijp ik dat bij gelijke belastingen de neuter geen nettostroom voert, som I=0A, dus lekker weghalen dat ding. Maar dat de netto stroom 0A bedraagt wil m.i. nog niet zeggen dat dat betekent dat je geen stroomkring (nodig) hebt. Ofwel: fysiek zal er toch iets van een stroomkring moeten zijn...
Op het HS-gedeelte zijn de stromen in elke fase in principe samen 0. Dus op een gegeven moment in de tijd loopt er bijvoorbeeld 2000A door geleider 1, -200 op geleider 2 en -1800 op geleider 3. De "-" wil gewoon zeggen dat de stroom de andere richting uitgaat.
Dus ook hier kan je, als je het maar kort genoeg bekijkt, de stroomkringen voorstellen.

Gebruikersavatar
prikkeling
Nieuw forumlid. Wees vriendelijk voor 'm ;-)
Berichten: 4
Lid geworden op: 22 nov 2013 15:44
Dichtstbijzijnde trafo: Dronten 150kV

Re: fysica 3-fasespanning/stroom

Bericht door prikkeling » 28 nov 2013 09:43

Ja ok. In principe betekent dit dus dat de fase-draden elkaars "retour-draad" vormen?!

Gebruikersavatar
Shrek
380 kV + Netkaartcrew
Berichten: 2492
Lid geworden op: 18 mei 2012 17:53
Dichtstbijzijnde trafo: Wespelaar

Re: fysica 3-fasespanning/stroom

Bericht door Shrek » 28 nov 2013 10:04

prikkeling schreef:Ja ok. In principe betekent dit dus dat de fase-draden elkaars "retour-draad" vormen?!
Inderdaad. En elke 10 milliseconden wordt een andere draad de retour-draad.

Gebruikersavatar
prikkeling
Nieuw forumlid. Wees vriendelijk voor 'm ;-)
Berichten: 4
Lid geworden op: 22 nov 2013 15:44
Dichtstbijzijnde trafo: Dronten 150kV

Re: fysica 3-fasespanning/stroom

Bericht door prikkeling » 28 nov 2013 15:33

cool... mystery solved... thanx

slotje w.m.b. (behalve als er nog iemand zn zienswijze wil publiceren )

Plaats reactie