ТРЕХФАЗНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Основные понятия трехфазной цепи
В настоящее время широкое распространение получили трехфазные цепи, что объясняется следующими причинами:
–при одинаковых напряжениях, мощностях потребителей питание от трехфазной сети позволяет получить значительную экономию материала проводов по сравнению с тремя однофазными линиями;
–трехфазный генератор дешевле, легче и экономичнее, чем три однофазных генератора такой же общей мощности;
–трехфазная система токов позволяет получить вращающееся магнитное поле, которое заложено в принципе действия асинхронных двигателей.
Трехфазной цепью называется совокупность трех цепей, в которых ЭДС источников энергии имеют одинаковую частоту, но сдвинуты между собой по фазе на 120º.
Трехфазная система электрических цепей представляет собой совокупность электрических цепей, в которых действуют три синусоидальные ЭДС одной и той же частоты, сдвинутые относительно друг друга по фазе и создаваемые общим источником питания.
Система трех ЭДС, равных по величине и сдвинутых по фазе на 120º по отношению друг к другу, называется симметричной.
Часть трехфазной электрической цепи, в которой протекает один из токов трехфазной системы, называется фазой. Фазой являются обмотка генератора, в которой индуцируется ЭДС, и приемник, подключенный к этой обмотке.
Таким образом, однофазная цепь, входящая в состав трехфазной цепи, называется фазой.
Получение трехфазной системы ЭДС
Трехфазная система ЭДС создается трехфазными генераторами. В неподвижной части генератора (статоре) размещают три обмотки, сдвинутые в пространстве на 120º. Это фазные обмотки, или фазы, начала которых обозначают буквами А, B, С; концы обмоток обозначают буквами X, Y, Z. На вращающейся части генератора (роторе) располагают обмотку возбуждения, которая питается от источника постоянного тока. Ток обмотки возбуждения создает магнитный поток Ф0, постоянный (неподвижный) относительно ротора, но вращающийся вместе с ротором с частотой n. При вращении ротора вращающийся вместе с ним магнитный поток пересекает проводники обмоток статора (А–Х, В–Y, C–Z) и индуцирует в них синусоидальные ЭДС (рис. 38). Мгновенные значения этих ЭДС:
(122)
где Em – амплитудное значение ЭДС каждой фазы. Рис. 38. График мгновенных значений и векторная диаграмма
трехфазной системы ЭДС
Трехфазный генератор, соединенный проводами с трехфазным потребителем, образует трехфазную цепь. В трехфазной цепи протекает трехфазная система токов, т.е. синусоидальные токи с тремя различными фазами.
В трехфазных цепях различают прямую и обратную последовательности фаз подводимого к нагрузке напряжения. При прямой последовательности фаз (рис. 39) напряжение каждой последующей фазы отстает от напряжения предыдущей на угол 120º:
(123)
где Um – амплитудное значение напряжения каждой фазы.
При обратной последовательности фаз (рис. 40) напряжение каждой последующей фазы опережает напряжение предыдущей на угол 120º:
(124)
 |
Рис. 39. Векторная диаграмма трехфазных напряжений
и токов при прямой последовательности фаз питающего
напряжения и активно-индуктивной нагрузке
 |
Рис. 40. Векторная диаграмма трехфазных напряжений
и токов при обратной последовательности фаз питающего
напряжения и активно-индуктивной нагрузке
От последовательности фаз системы напряжений зависит, например, направление вращения ротора асинхронного двигателя.
Отдельные фазы трехфазной цепи принято обозначать буквами A, B, C, а шины на станциях и подстанциях окрашивать соответственно: А – в желтый, В – в зеленый, С – в красный цвет.
Возможны различные способы соединения обмотки генератора с нагрузкой.