(0)

Трёхфазный переменный ток

   Однофазный переменный ток, т. е. ток с одним исходным напряжением, требует много цветного металла на устройство линий передачи. Кроме того, электродвигатели однофазного тока больших мощностей сложны и неудобны в эксплуатации. Поэтому в технике широко применяется трёхфазный переменный ток.

   Трёхфазным током называется многофазная система, состоящая из трёх однофазных токов одинаковой частоты, сдвинутых по фазе относительно другого на 1/3 периода, или 1200.

   Трёхфазный переменный ток получают от трёхфазного генератора. На рисунке показана схема простейшего двухполюсного генератора трёхфазного тока. Неподвижная часть 1 такого генератора называется статором, а вращающаяся 2 - ротором. В пазах статора уложены три катушки, плоскости которых сдвинуты в пространстве одна относительно другой на 1/3 окружности (на 1200).

   Начала выводов обмоток принято обозначать буквами A, B, C, а концы соответственно - X, Y, Z.

   Внутри статора расположен ротор, который имеет обмотку, питаемую потоянным током. Она называется обмоткой возбуждения. Постоянный ток в обмотке возбуждения намагничивает ротор, и последний становится электромагнитом с южным и северным полюсами. Ротор приводится во вращательное движение от постороннего двигателя. При этом полюсы ротора поочерёдно проходят под обмотками статора, силовые линии которых пересекают проводники катушек и индуктируют в них ЭДС. Максимальные значения этих ЭДС возникают неодновременно; сначала наибольшее значение ЭДС возникает в первой по порядку вращения ротора обмотке, затем через 1/3 периода - во второй и, наконец, ещё через 1/3 периода - в третьей. Эти ЭДС изменяются по синусоидальному закону.

Устройство простейшего генератора трёхфазного тока

Главная / Справочник электрика / Трёхфазный переменный ток

   Трёхфазные цепи переменного тока

   В настоящее время в электротехнике широко применяются многофазные сети и системы переменного тока, так как промышленные установки однофазной системы неэкономичны из-за несовершенства однофазных электродвигателей и большего расхода проводов для передачи одинаковой мощности, например, мощность однофазного электродвигателя при одинаковых габаритах и всех активных материалах (тали и меди) в 1,5 раза меньше мощности трёхфазного двигателя.

   Многофазной системой называется цепь переменного тока, в которой одновременно действуют несколько цепей с переменными токами одинаковой частоты и сдвинутых одна относительно другой по фазе. Отдельные цепи, составляющие многофазную ситстему, называются фазами.

   Многофазная система, в которой максимальные значения ЭДС каждой фазы равны по величине и сдвинуты по фазе на один и тот же угол, называется симметричной многофазной системой. Наиболее простой и практически удобной является симметричная система трёхфазного переменного тока.

   Обмотки генератора соединяют в "звезду" или "трегольник"

   При соединении "звездой" концы фаз генератора или фазных нагрузок соединяют в одну общую точку. Эта точка называется нейтральной, или нулевой, а провод, подключённый к нулевой точке - нулевым, или уравнительным.

   Провода, соединяющие начала обмоток генератора с началами фазных нагрузок потребителя, называются линейными, а напряжения между двумя любыми линейными проводами - линейными напряжениями и обозначаются Uл . Напряжения между любыми из трёх линейных проводов и нулевым проводом называются фазными напряжениями и обозначаются Uф . Между линейным и фазным напряжениями существует следующая зависимость:

   В трёхфазных цепях принято также различать линейные и фазные токи. Токи, протекающие в линейных проводах, называются линейными токами и обозначаются Iл , а токи , протекающие в обмотках генератора или фазных нагрузках, называются фазными токами и обозначаются Iф .

   При соединении трёхфазной системы в звезду каждая фазная обмотка генератора и подводящие к ним линейные провода соединены между собой последовательно. Следовательно, линейный ток будет равен соответствуещему фазному току: Iл = Iф .

   В нулевом проводе протекает ток, равный разности фазных токов. Величина тока в нулевом проводе обозначается Iо . Её можно определить на основании первого закона Киргрофа для точки разветвления О. Ток в нулевом проводе определяется геометрической суммой линейных токов в трёхфазной системе.

   Если все фазы трёхфазной системы нагружены равномерно, т. е. фазные нагрузки одинаковы, то говорят, что система симметрична, а линейные токи равны по величине между собой. В этом случае ток в нулевом проводе равен нулю. При равномерной нагрузке фаз отпадает надобность в нулевом проводе и передачу электрической энергии потребителю можно осуществлять по трём проводам. К таким потребителям можно отнести асинронные электродвигатели.

   Электрические сети для питания осветительной нагрузки или смешанной при соединении ламп в звезду должны выполняться четырёхпроводной системой, так как в этом случае равномерность нагрузки всех фаз осуществить почти невозможно. В нулевом проводе будет протекать ток, величина которого может быть значительно меньше каждого из линейных токов. Исходя из этого сечение нулевого провода выбирается равным примерно половине сечения линейного провода. Следует отметить, что установка предохранителей и выключателей на нулевом проводе недопустима.

   Мощность трёхфазной системы при равномерной нагрузке фаз, соединенной звездой, определяется по формуле:

   Если в этой формуле фазный ток и фазное напряжение заменить линейными, то формула примет вид:

   Соединением в треугольник называется такое соединение, при котором конец первой фазы генератора или фазной нагрузки соединяется с началом второй. Конец второй - с началом третьей и конец третьей - с началом первой. К узлам соединения фаз подключаются линейные провода.

   При включении в сеть трёхфазного тока в треугольник фазные нагрузки подключаются между линейными проводами, т. е. под линейные напряжения. Как видно из рисунка, в такой схеме нет различия между линейными и фазными напряжениями. Следовательно, при соединении в треугольник линейное напряжение равно фазному: Uл = Uф .

Соединение трёхфазной системы в "треугольник"

   Это соотношение справедливо в том случае, когда все три фазы нагружены равномерно.

   Зависимость между действующими значениями линейных и фазных токов при соединении системы трёхфазного тока в треугольник определяется по первому закону Киргрофа, на основании которого величина линейного тока равняется геометрической сумме двух фазных токов. При равномерной нагрузке фазные токи равны по величине между собой, но сдвинуты по фазе на 1/3 периода (1200). Поэтому, произведя вычитание векторов фазных токов, получим зависимость между линейным и фазным токами:

   Таким образом, при соединении трёхфазной системы в трегольник линейный ток в каждом линейном проводе в корень из 3 раз больше фазного. Мощность трёхфазного тока при равномерной нагрузке фаз, соединенных в треугольник, можно определить по формуле:

Измененние трёхфазного тока по синусоидальному закону

Зависимость тока от мощности источника трёхфазного переменного тока

Соединение трёхфазной системы в "звезду"