Вы здесь

Переменный трехфазный ток

Переменный трехфазный ток широко распространен благодаря важным преимуществам по сравнению с постоянным и переменным однофазными токами, а именно:

  • 1) получается значительная экономия металла на провода;
  • 2) легко получается вращающееся магнитное поле, используемое в трехфазных асинхронных электродвигателях.

Генератор трехфазного тока состоит из двух основных частей: неподвижной — статора Ст и вращающейся — ротора (Р) (рис. 17, а).

рис.17. Трехфазный генератор.

Для уменьшения потерь от вихревых токов статор набран из отдельных кольцеобразных изолированных друг от друга специальным лаком листов электротехнической стали толщиной 0,3—-0,5 мм. Три обмотки АХ, ВУ и CZ укладываются в специально выштампованные по внутренней поверхности статора пазы. Оси обмоток сдвинуты одна относительно другой на 120°.

Ротор трехфазного генератора представляет собой постоянный магнит с полюсами N и S, расположенный на валу. В мощных генераторах ротор набирается так же, как и статор, из отдельных изолированных листов электротехнической стали и имеет обмотку возбуждения, которая питается от источника постоянного тока.

Ротор генератора приводится во вращение первичным двигателем (водяной, паровой или газовой турбиной, двигателем внутреннего сгорания и т. п.). Так как силовые линии магнитного поля вращающегося ротора не одновременно пересекают фазные обмотки генератора, то э.д.с. обмоток сдвинуты относительно друг друга по фазе на одну треть периода.

В любой момент времени сумма мгновенных значений э.д.с. в обмотках трехфазного генератора равняется нулю, т. е. еА + ев + ес = 0.

Каждая из обмоток может явиться самостоятельным источником энергии и питать отдельный электроприемник. При этом получается так называемая несвязанная трехфазная система.

Обмотки статора называются также и фазами генератора. У каждой фазы генератора различают конец (X, Y, Z) и начало (А, В, С). Если все три конца или три начала обмоток соединить в одну точку, получится соединение, которое называется звездой (рис. 18).

рис.18. Схема соединения фаз трехфазного генератора и нагрузок потребителя звездой.

Если же соединить конец первой фазы с началом второй, конец второй — с началом третьей и конец третьей — с началом первой фазы, то получится соединение, которое называется треугольником (рис. 19).

рис.19. Схема соединения без генератора треугольником.

При соединении фаз генератора в звезду точка, в которой соединяются все фазы (точка N), называется нулевой, а провод, идущий от нее к потребителям (Nп) электрической энергии, — нулевым.

Провода Аа, ВЬ и Сс, соединяющие фазы генератора и фазы потребителей, называются линейными. Между линейными проводами действует линейное напряжение Uab, U ас, Ubc, а между нулевым проводом и каждым из линейных действует фазное напряжение— Ua, Uв, Uc-

Соотношение между величинами линейных и фазных напряжений в трехфазной системе при соединении обмоток генератора звездой легко устанавливается по векторной диаграмме (рис.20).



рис.20. Векторная диаграмма трехфазной четырехпроводной системы.

При этом линейные токи равны фазным, а линейные напряжения больше фазных в √3 раз.

Если генератор и потребитель соединены по схеме треугольник, то линейные напряжения UAb, Ubc, Uca одновременно являются и фазными. Фазные токи у потребителя определяются из соотношений: ,

где ZAB, ZBC, ZCA -опротивления фаз потребителя.

Линейные токи в этом случае равны геометрической (векторной) разности фазных токов. Линейные токи в √ 3 раз больше фазных.

Активная мощность трехфазной системы при соединении потребителей звездой и треугольником определяется как сумма мощностей отдельных фаз: Р=РА + Рв+Рс

При равномерной нагрузке фаз Р=ЗРф.

Мощность, потребляемая электроприемниками в соответствии с формулой ( P=√3UлIл cosφ.

 

В сельскохозяйственном производстве распространена трехфазная четырехпроводная система. К трехфазной четырехпроводной системе можно присоединять однофазные и трехфазные электроприемники. На практике применяют трехфазные системы с напряжениями 220/127, 380/220, 660/380.

Трехфазные электроприемники подразделяются на симметричные и несимметричные. Симметричными электроприемниками называются, такие, у которых все фазы имеют одинаковые активные и реактивные составляющие сопротивлений. Если это требование не выполняется, то электроприемники называются несимметричными.

Фазы трехфазных электроприемников могут соединяться в звезду или треугольник в зависимости от номинального напряжения, на которое рассчитан электроприемник. На рис.21 показана схема включения однофазных и трехфазных электроприемников в трехфазную четырехпроводную систему с напряжением 280/220 В.

рис.21. Схема включения однофазных и трехфазных электроприемников в трехфазную сеть.

Группа ламп накаливания Л включена звездой, однофазный электродвигатель M1 включен на линейное напряжение UBc — 380 В, нагревательный элемент НЭ также включен на линейное напряжение Uас, трехфазный электродвигатель М2 включен звездой, батарея конденсаторов БК включена треугольником,