InfoNu.nl > Wetenschap > Techniek > Driefasenspanning

Driefasenspanning

Driefasenspanning De elektrische energie die via ons hoogspanningsnet naar de gebruikers wordt geleid, bestaat uit 3 wisselspanningen die elk 120° verschoven zijn ten opzichte van elkaar. Via transformatoren wordt elektrische energie (afkomstig van generatoren) op het net aangeboden. De spanning van het hoogspanningsnet bedraagt in Nederland 220 of 380 kV. Om de energie bij de eindgebruiker aan te bieden wordt de hoogspanning weer omlaag getransformeerd; voor huishoudens in Nederland is dit bijvoorbeeld naar 230 V.
-fig 1- (klik)<BR>
 / Bron: JMesserly, Wikimedia Commons (Publiek domein)-fig 1- (klik)
/ Bron: JMesserly, Wikimedia Commons (Publiek domein)

Driefasenspanning

Een driefasenspanning bestaat uit drie verschillende 50 Hz wisselspanningen, elk 120° fasegedraaid. De bijbehorende 3 wisselstromen lopen eveneens 120° achter op elkaar, zij het dat de belasting van elk van de fasen bepaalt hoeveel extra faseverschuiving optreedt. De 3 wisselspanningen worden ook wel R, S, en T genoemd, of L1, L2, en L3.

De meeste fabrieken, instellingen, en bedrijven hebben een aansluiting op de 3 fasen. Het voltage is dan omlaag getransformeerd naar bijvoorbeeld 400 [V]. In de transformator worden de 3 spanningen ook doorverbonden met aarde, wat betekent dat de spanning ten opzichte van aarde 400/√3 = 230 [V] bedraagt.

De meeste huishoudens hebben een aansluiting op 1 fase van 230 [V], het is echter ook mogelijk om in uw huis een driefasige aansluiting te hebben.

-fig 2-<BR>
lijnspanning = √3 * fasespanning<BR>
 / Bron: Tronic-fig 2-
lijnspanning = √3 * fasespanning
/ Bron: Tronic
Lijn- en fasespanning
De 3 fasen kunnen worden weergegeven in een vectordiagram (figuur 2). Een vector is een wiskundige pijl -met lengte en een richting-. De lengte van een pijl is de grootte van de spanning, de richting van de pijl geeft de fasehoek φ aan.

Een driefasensysteem wordt weergegeven met 3 vectoren die elk 120º fase-gedraaid zijn. De 3 vectoren draaien rond met frequentie 50 [Hz]. Het punt waar de 3 vectoren samenkomen is de referentie-spanning, wanneer dit punt aan aarde gelegd wordt zal de spanning daar nul [V] bedragen.

Lijnspanning is het potentiaalverschil tussen 2 fasespanningen. Deze vector is √3 (= 2 * 1/2√3) keer groter dan een vector van de fasespanning.

In een distributienetwerk wordt bijvoorbeeld een 10 [kV] lijnspanning in een transformator omlaag getransformeerd naar een lijnspanning van 400 [V]; met secundaire fasespanning 400/√3 = 230 [V].

Wisselspanning

Een gelijkspanning is constant voltage (U) als functie van de tijd, wanneer belasting aansloten wordt gaat er een (gelijk)stroom lopen. Een wisselspanning is een periodiek signaal met een zekere periode T of frequentie f (=1/T). De amplitude is de sterkte of grootte van het signaal:

-fig 3-<BR>
capacitief (boven), en inductief<BR>
 / Bron: Tronic-fig 3-
capacitief (boven), en inductief
/ Bron: Tronic
  • f(t) = U0*sin (2π*t / T),

met U0 = amplitude, t = tijd, T = periode

Wanneer men een belasting aansluit op een wisselspanning, zal er een wisselstroom ontstaan. De belasting kan zuiver ohms, capacitief of inductief zijn; de wisselstroom die ontstaat heeft de volgende vorm:

  • Ohms -------- i = U(t) / R --------- de stroom is in fase met de spanning
  • Capacitief -- i = C dU(t)/dt ----- de stroom loopt voor op de spanning
  • Inductief ---- U = - L d i(t)/ dt --- de stroom loopt achter op de spanning

In werkelijkheid is een belasting meestal een combinatie van ohms (R), inductief (L), en capacitief (C). Omdat de meeste stroom-verbruikende apparaten spoelen bevatten, zoals elektromotoren en transformatoren, zal de belasting van huishoudens, fabrieken, en bedrijven in hoofdzaak inductief zal zijn.

Wisselspanning versus gelijkspanning

Aan het einde van de 19-de eeuw was er een concurrentiestrijd aan de gang tussen systemen met gelijkspanning en systemen met wisselspanning. De pleitbezorger van de wisselspanning was de uitvinder Nikola Tesla, de promotor van gelijkspanning was Thomas Edison. Deze strijd is de geschiedenis ingegaan als 'the war of the currents'.

De wedloop werd gewonnen door Tesla met zijn wisselspanning. Het eerste elektriciteit-transporterende systeem overbrugde maar liefst 40 km (voor die tijd erg ver). Wisselspanning is eenvoudig omhoog (en omlaag) te transformeren met behulp van transformatoren. Het elektrische vermogen van een transformator (U * I) is aan beide kanten gelijk. Wanneer een spanning met een factor c omhoog getransformeerd wordt, zal de stroom met dezelfde factor omlaag getransformeerd worden. Deze eigenschap komt het transport van energie ten goede, want: een hoogspanningsdraad bezit een zekere weerstand R, die een spanningsval zal veroorzaken wanneer er een stroom i doorheen loopt > ΔU = I * R

Dit spanningsverlies is energieverlies (E = P * t = i ² R t); het kan beperkt worden gehouden door de stroom I te beperken. Edison's systemen waren gebaseerd op lage spanningen en relatief hoge stromen, wat inherent is aan meer energieverlies.
De meerfasige inductiemotor is de hoofdreden voor het gebruik van driefasenspanning. De driefasige inductiemotor van Tesla maakt gebruik van een magnetisch draaiveld (veroorzaakt door 3 wisselstromen met 120° faseverschil). Inductiemotoren zijn efficiënt; tegelijkertijd kost de bouw ervan niet veel. De motor is zeer robuust, vanwege het geringe aantal bewegende delen zal de slijtage beperkt blijven.
© 2009 - 2018 Tronic, het auteursrecht (tenzij anders vermeld) van dit artikel ligt bij de infoteur. Zonder toestemming van de infoteur is vermenigvuldiging verboden.
Gerelateerde artikelen
Klussen: elektronica gelijkspanning en wisselspanningBij elektronica gaat het erom om de elektronen stroom goed onder controle te hebben. Pas dan kan je er allerlei dingen m…
Elektrische schok en statische electriciteitElektrische schok en statische electriciteitEen elektrische schok is een zenuwprikkeling die wordt ervaren wanneer elektrische spanning via het lichaam wordt ontlad…
Energietechniek de generatorEnergietechniek de generatorDe wisselstroomgenerator is het hart van onze energievoorziening. Door kolen of gassen te verbranden en van de vrijkomen…
Gelijkrichter (diodes)Gelijkrichter (diodes)Vermogenselektronica wordt vaak gebruikt om wisselspanning van het spanningsnet (AC) om te zetten naar een gewenste DC-s…
Elektromotoren (gelijkstroom-, synchroon- & universeelmotor)Elektromotoren (gelijkstroom-, synchroon- & universeelmotor)Elektromotoren zijn motoren die elektrische energie omzet in mechanische energie, hoe dit precies werkt zal in dit artik…
Bronnen en referenties
  • Inleidingsfoto: tronic
  • Afbeelding bron 1: JMesserly, Wikimedia Commons (Publiek domein)
  • Afbeelding bron 2: Tronic
  • Afbeelding bron 3: Tronic

Reageer op het artikel "Driefasenspanning"

Plaats een reactie, vraag of opmerking bij dit artikel. Reacties moeten voldoen aan de huisregels van InfoNu.
Meld mij aan voor de tweewekelijkse InfoNu nieuwsbrief
Ik ga akkoord met de privacyverklaring en ben bekend met de inhoud hiervan
Reacties

J. Willems, 08-09-2016 13:28 #5
Naar aanleiding van het ongeluk met de tesla auto, ben ik naarstig op zoek naar welke spanning er wordt gebruikt in de tesla auto. Dit omdat er wordt gesproken dat er een hoogspanning wordt gebruikt in de nieuws uitzendingen. Wat naar mijn idee niet klopt, zoals ze in nieuwsuitzendingen het ook hebben over het uitvallen van stroom i.p.v. elektriciteit. Reactie infoteur, 08-09-2016
Goede vraag, de voeding van de motoren van een Tesla S model kan een vermogen van 300kW leveren (en dat is vooral een hoge stroom).
U moet denken aan een batterij met een invertor die dit hoge vermogen levert. Ik kan het antwoord zo snel niet vinden, maar de spanning zal denk ik in de ordegrootte honderdtallen Volt zijn.
De officiële definitie van hoogspanning is alles boven de 1000 Volt.

Jan, 12-08-2016 06:47 #4
Vraag: Heb een oude aansluiting. Wil er een kracht aansluiting maken. Er is nu een phase gebruikt voor de binnen installatie, als er drie phases gebruikt gaan worden heeft dat consequenties voor de meter? Reactie infoteur, 13-08-2016
In dat geval moet u een driefasige meter aansluiten.
mvg Tronic

Jan-Willem I., 11-10-2014 21:02 #3
Wij hebben thuis 400V / 32A krachtstroom met ouderwetse 4-polige HH-stekkers, dus drie fasen en een aarde, maar geen nul-draad. Nu wil ik de boel ombouwen naar CEE-stekkers. Ik kan hiervoor gewoon de rode 4-polige CEE-stekkers nemen, maar sommige apparaten hebben een 5-polige stekker, dus wel met een nul-draad.

Wat ik heb gelezen is: Een 4-polige apparaat mag wel op een 5-polige stekker, dan wordt de nul-draad gewoon niet gebruikt. Andersom schijnt echter niet goed of veilig te zijn maar ik weet niet waarom.

Vraag 1: Wat is het verschil tussen krachtstroom-apparaten die wel en geen nul-draad nodig hebben?
Vraag 2: Mag je om een nul-draad te creeëren voor een 400V stopcontact deze verbinden met een nul-draad van een hele andere meterkastgroep?
Vraag 3: Mag je om een nul-draad te creeëren voor een 400V stopcontact deze verbinden met de aarde? Reactie infoteur, 15-10-2014
Hallo Jan-Willem

Even snel nadenken:

1. Als de nul niet aangesloten is in een krachtstroomapparaat, is het interne referentiepunt (nul) zwevend. Alleen als de interne belasting symmetrisch is (even groot voor alle 3 fasen) zal dit punt ongeveer nul zijn en netto geen retourstroom leveren (de nul-draad niet aangesloten kan). Als de belasting niet symmetrisch zal de referentiespanning ongelijk nul zijn (maar zonder retourstroom zou het apparaat wel moeten werken). Ik denk dat u in de norm NEN1010 moet kijken.
2. Als de algemene nul-draad door de aardlekschakelaar gaat, zou dit moeten kunnen werken.
3. Nee, de aarde is niet bedoeld om stroom af te voeren.

Schade, 04-08-2012 00:34 #2
Toni er staat bij de aansluitingen op de contactdoos wat er op aangesloten moet worden.
en hoe dik de kabel moet zijn is afhankelijk van hoeveel je stroom je er doorheen wilt laten lopen.

Toni van Hoijweghen, 03-05-2012 08:31 #1
Vraag 1 : Een driefasen contactdoos heeft maar 4 polen om aan te sluiten. Ik veronder-stel dat het de drie fasen zijn en een aarding. Is er dan geen Nul leiding nodig? Waar blijft men met de retour van de stroom? Of gaat die om beurten over de twee andere stroom polen terwijl de derde de stroom levert tijdens de rotatie?
Vraag 2 : Ik heb zulk een stopcontact in de kelder staan, en wil van daar de leiding doortrekken naar de garage (afstand ong. 10m). Hoe dik moet die kabel zijn?

Infoteur: Tronic
Laatste update: 21-02-2018
Rubriek: Wetenschap
Subrubriek: Techniek
Bronnen en referenties: 4
Reacties: 5
Schrijf mee!