Трехфазные цепи

Трехфазные цепи

Получение трехфазного тока
Соединение звездой
Соединение треугольником
Мощность трехфазной системы

Автор: Палагута Л.Г., преподаватель ГБПОУ «Докучаевский политехнический техникум», 2023 г.

Трехфазной системой переменного тока называется совокупность трех однофазных переменных токов одинаковой часты и амплитуды, сдвинутых друг относительно друга по фазе на 1/3 периода (120°).

Трехфазный генератор состоит из трех одинако-вых изолированных друг от друга обмоток, расположенных на статоре и разнесенных в пространстве на 120°. В центре статора вращается электромагнит.

e1 = Eo sinωt
e2 = Eo sin(ωt-120˚)
e3 = Eo sin(ωt-240˚)

Временная и векторная диаграммы трехфазной системы

Из векторной диаграммы видно, что сумма 3-х ЭДС равна 0

Устройство синхронного генератора

Неподвижная часть машины, которая крепится к станине, называется статором. По внутренней расточке статора сделаны пазы в которые уложены три статорные обмотки (обмотка А, обмотка В и обмотка С).

Внутри статора укреплен ротор (подвижная часть машины) на поверхности которого уложена обмотка возбуждения

Если в трехфазной системе действуют электродвижущие силы, равные по величине и сдвинутые по фазе на 120°, а полные сопротивления нагрузок всех трех фаз как по величине, так и по характеру (по величине и знаку фазового сдвига) одинаковы, то режим в ней называется симметричным. Невыполнение одного из этих условий или обоих вместе является причиной несимметричного режима.

К обмотке возбуждения подведено постоянное напряжение, под действием которого по ней протекает постоянный ток. Таким образом ротор намагничивается и на нем образуются два явных полюса – южный S и северный N. Ротор приводится во вращение с угловой скоростью ω паровой или гидротурбинами.
Электрические оси обмоток статора сдвинуты в простран-стве на углы 120º, вследствие чего ЭДС, наводимые в них вращающимся электромагнитным полем ротора имеют временной сдвиг, численно соответствующий также 120º

Любую трехфазную систему можно разделить части: генерирующую, потребляющую и на транспортную (в виде линии электропередач) части.

Способы соединения генераторов и нагрузок.

Отдельные фазы трехфазной системы принято обозначать латинскими буквами А, В и С. Этими же буквами обозначают начала обмоток генератора. Концы обмоток обозначают буквами X, Y и Z.

При соединении звездой все концы обмоток генератора соединяют в одной точке N (О), а к их началам присоединяют провода, идущие к приемникам электрической энергии (у которых концы также соединены в общей точке n (О'). Провода, соединяющие начала обмоток генератора с приемниками электроэнергии, называются линейными.
Точка соединения концов фаз генератора и нагрузок называется нейтральной точкой, обозначается буквами N и n , либо О и О'.

При анализе трехфазных цепей приняты следующие обозначения: токи, пересекающие по фазам источник и нагрузку, называются фазными токами и обозначаются Iф, а токи протекающие в линейных проводах (в линии) называются линейными токами и обозначаются Iл.
Как следует из рисунка при соединении звездой Iф = Iл

Если соединить нейтральные (нулевые) точки генератора и нагрузки, то получим так называемую четырехпроводную систему, которая наиболее часто применяется в технике.
Ток, протекающий по общему проводу, будет равен сумме токов трех фаз: I0=IA+ IB+IC.
Если все три фазы имеют одинаковые нагрузки, то фазные токи будут равны по модулю, отличаясь друг от друга по фазе на 120°:
IA=Im sinωt IB=Im sin(ωt-120˚) IC=Im sin(ωt-240˚)

При симметричной нагрузке ток в общем проводе равен нулю, поэтому провод ОО' называется нулевым. Точка соединения концов обмоток генератора или концов нагрузок называется нулевой.

При соединении треугольником обмотки генератора соединяют так, что конец первой обмотки соединяется с началом второй, конец второй с началом третьей, конец третьей с началом первой, а к общим точкам подключают линейные провода. При соединении треугольником существуют только линейные напряжения (UАВ ,Uвс ,UАС ), но появляются фазные (IAB, IBC, ICA) и линейные (IA,IB,IC) токи. Соотношения между линейными и фазными токами по первому закону Кирхгофа:
IA = IAB– ICA IB = IBC – IAB IC = ICA -IBC
Из векторной диаграммы можно вывести соотношение Iл = √3 Iф.
Таким образом, в трехфазной системе, соединенной треугольником, линейные токи больше фазных в √3 раз, а фазные напряжения совпадают с линейными.

1. Соединить генератор и нагрузку способом звезда-звезда с нейтралью.
2. Отметить линейные и фазные напряжения и токи.