Трехфазная система ЭДС.

Трехфазные электрические цепи представляют собой частный случай многофазных цепей.

Трехфазные цепи - это совокупность трех однофазных цепей, в которых действуют синусоидальные э. д. с. одной и той же частоты, сдвинутые по фазе друг относительно друга на угол 2π / 3. Передача электрической энергии на дальние расстояния по трехфазным цепям более выгодна, чем передача энергии по однофазным цепям; кроме того, трехфазные синхронные генераторы и двигатели, трехфазные асинхронные двигатели и трансформаторы более просты в производстве, экономичны и надежны в эксплуатации. В трехфазных системах достаточно просто получить вращающееся магнитное поле, воздействие которого на проводники с током положено в основу принципа работы асинхронных и синхронных электродвигателей.

Источником электрической энергии в трехфазной цепи является синхронный генератор, в трех обмотках которого, конструктивно сдвинутых друг относительно друга на угол 2π / 3 и называемых фазами, индуцируются три э. д. с., фазы которых, в свою очередь, также сдвинуты относительно друг друга на угол 2π / 3.

Мгновенные значения ЭДС трехфазного источника

e _A = E _m∙sin ωt, e _B = E _m∙sin(ωt - 120°), e _C = E _m∙sin(ωt + 120°),

где начальные фазы соответственно равны

ψ;_eA = 0; ψ;_eB = - 120°; ψ;_eC = 120°.

Такая система называется симметричной. Временная и векторная диаграммы показаны на рис. 4.2 а, б. Векторная диаграмма токов и напряжений строится на комплексной плоскости, оси которой +1, + j повернуты на 90° против направления часовой стрелки. Такое направление осей часто принимается при расчете трехфазных цепей (исключительно для удобства).

Часть трехфазной системы, в которой может протекать один из её токов, называется фазой (фазы А, В, С).

Обмотки трехфазного источника питания могут быть соединены в звезду или в треугольник. При соединении обмоток звездой концы обмоток всех фаз (X, Y, Z) объединяют в одну общую точку N, называемую нейтральной рис. 4.3, а. От начал обмоток (А, В, С) и нейтральной точки N выводят провода, по которым энергия подаётся потребителям (приёмникам). Провода, соединяющие начала обмоток источника и приёмника, называются линейными. Провод, соединяющий нейтральные точки источника и приёмника, называется нейтральным (нулевым).

Рис. 4.3 – Схемы соединения обмоток трехфазного источника:
а) звезда; б) треугольник

Напряжения между линейными проводами U _AB, U _BC, U _CA называют линейными напряжениями. Напряжения между нейтральным проводом и соответствующим линейным проводом U _A, U _B, U _C называют фазными напряжениями. Можно показать, что при соединении обмоток в звезду фазное напряжение меньше линейного в , а фазные токи равны линейным.

 

Временная и векторная диаграммы напряжений имеют тот же вид, что и диаграммы ЭДС.

За условное положительное направление токов в линейных проводах принято направление в сторону потребителей, а в нейтральном – в сторону источника.

При соединении обмоток источника (генератора, трансформатора) треугольником объединяют в одну общую точку начало и конец соответствующих фаз Х и В, У и С. Z и А (рис. 4.2, б). При таком соединении фазные напряжения равны линейным, а фазные токи меньше линейных в √3 (I_А, I_В, I_С – линейные токи; I_АВ, I_ВС, I_СА – фазные токи)

Широкое распространение в энергетике получили трехфазная четырехпроводная система и трехфазная трехпроводная система.

 

1. Схема «звезда». Векторные диаграммы для различных схем при неравномерной однородной нагрузке.

а). Четырёхпроводная схема. б). Трёхпроводная схема

 

 

2. Схема «треугольник». Векторная диаграмма при равномерной неоднородной нагрузке.