Stjerneforbindelse

Stjerneforbindelsen er en hyppigt anvendt forbindelsestype inden for elektroteknik, især til trefasede applikationer. Den er kendetegnet ved et stjerneformet arrangement af faserne, hvor belastningerne er forbundet til et fælles punkt, den såkaldte nulleder. Dette elektriske kredsløb muliggør en stabil fordeling af spænding, strøm og effekt og bruges ofte i strømfordeling og transformere.

Stjerneforbindelsens struktur og funktion

I stjerneforbindelsen er tre faseledere hver især forbundet til den ene ende af en belastning. De andre ender af alle tre belastninger samles ved den fælles nulleder, også kendt som stjernepunktet. Dette resulterer i en stjerneformet topologi. Hver belastning er placeret mellem en faseleder og nullederen. De spændinger, der tilføres disse belastninger, kaldes fasespændinger.

Mellem to yderledere er der den såkaldte lederspænding, som er større end fasespændingen. Følgende forhold gælder:

UL=3⋅USU_L = sqrt{3} cdot U_SUL=3⋅US

ULU_LUL står for lederspændingen og USU_SUS for fasespændingen. Symbolet”cdot” står for multiplikationen. I en symmetrisk stjerneforbindelse er fasespændingerne og fasestrømmene ens, hvis modstandene i de enkelte belastninger er identiske.

Stjerneforbindelse vs. deltaforbindelse

Ud over stjerneforbindelsen er der også deltaforbindelsen, hvor belastningerne er forbundet i form af en lukket trekant. I modsætning til stjerneforbindelsen er belastningernes forbindelsespunkter forbundet direkte med hinanden, så der dannes en trekant. Begge typer forbindelser bruges i elektriske kredsløb som f.eks. elmotorer eller transformatorer.

En vigtig forskel ligger i de anvendte spændinger og strømme. I deltaforbindelsen svarer fasespændingen til spændingen ved belastningen, mens fasespændingen i stjerneforbindelsen tilføres belastningen. Med identisk modstand pr. fase er fasestrømmene i stjerneforbindelsen lig med faselederstrømmene.

Strøm, spænding og modstande

Spændinger, strømme og modstande i stjerneforbindelsen kan nemt beregnes. Med den samme belastning – dvs. de samme modstande i alle faser – er strømmene de samme. I dette tilfælde taler vi om en symmetrisk belastning. Strømmen i nullederen er da nul, da strømmene ophæver hinanden.

Strømmens niveau afhænger af den respektive modstand, som den flyder igennem. Jo lavere modstand, jo højere strøm. Værdien af modstandene i de enkelte strenge er afgørende for strømfordelingen i nettet.

Transformation og anvendelse

Stjerneforbindelsen spiller en central rolle i omdannelsen af elektrisk energi. I energiforsyningen bruges den ofte sammen med transformatorer til at transportere elektrisk energi effektivt over lange afstande. Stjerneforbindelsen er særlig fordelagtig, da den samme spænding kan realiseres for forbrugerne, og der kan leveres forskellige spændingsniveauer.

Kombinationen af stjerne- og trekantforbindelse gør det muligt at køre motorer i stjerne (lavere strømforbrug) og senere i trekant (fuldt drejningsmoment) ved opstart. Sådanne løsninger er typiske for industrielle anvendelser med trefaset strøm.

Indhold og resumé

Det vigtigste indhold i forbindelse med stjerneforbindelsen omfatter strukturen med faseledere, nulledere, modstande og beregning af spændinger og strømme. Stjerneforbindelsen giver en stabil og sikker måde at distribuere energi på under de samme forbindelsesforhold.

På grund af sin alsidighed bruges det i både industrielle og private netværk og udgør et af de vigtigste fundamenter inden for elektroteknik. Anvendelserne spænder fra simple elektriske kredsløb til komplekse transformationssystemer.