Справочник строителя | Основы электротехники

ТРЕХФАЗНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ

Основные определения и термины

Трехфазной системой называют совокупность электрических цепей, в которых действуют три синусоидальные ЭДС ?_А, ?_B, ?_C одной и той же частоты, сдвинутые по фазе друг относительно друга (рис. 1а).

Отдельные цепи, входящие в состав системы, называют фазами (фаза А, фаза В, фаза С).

Рис. 1. Трехфазная система

Следует подчеркнуть многозначность понятия «фаза»:

1. Фаза синусоидального тока или напряжения — величина (cot + t), определяющая мгновенное значение тока или напряжения в момент времени t.

2. Фаза трехфазной системы — отдельная ее цепь (фаза А, фаза В, фаза С).

3. В термодинамике — состояние системы. Например, вода может находиться в трех фазах: твердая (лед), жидкая (вода), газообразная (пар).

Если соединить зажимы X, Y, Z источника питания (например, концы обмоток трехфазного трансформатора на стороне низшего напряжения), то получим схему соединения источника в звезду (Y). Точка соединения зажимов X, Y, Z называется нейтралью. Питание трехфазных приемников производится с помощью проводов фаз А, В, С, называемых линейными проводами. Нейтраль источника питания при необходимости соединяют с нейтралями приемников нулевым проводом N. При отсутствии провода N получается трехпроводная цепь, а при наличии — четырехпроводная. Иногда, подсчитав число проводов на линии, говорят: «пятипроводная сеть». Это неверно, т. к. дополнительный пятый провод дублирует для каких-либо целей провод одной из фаз. В последнее время получает распространение пятипроводная сеть с двумя нулевыми проводами — рабочим (N) и защитным (РЕ).

Токи в линейных проводах называют линейными токами и обозначают I_л. Напряжения между линейными проводами называют междуфазными (линейными) напряжениями и обозначают U_л. Трехфазное оборудование обычно характеризуют линейным номинальным напряжением и обозначают его U_hom без указания индекса «л».

Токи в отдельных фазах источника называют его фазными токами и обозначают I_ф. При соединении источника в звезду, у него I_ф = I_л.

Напряжения между зажимами источника и нейтралью называют его фазными напряжениями и обозначают U_ф.

При соединении источника в звезду U_л = √3 U_ф , а при соединении в треугольник U_л = U .

Трехфазная система имеет несколько специфических характеристик, приведенных ниже.

Уравновешенной называют систему, в которой мгновенная мощность р = const, т. е. отсутствует переменная ее составляющая.

Симметричной называют систему, в которой ЭДС равны по величине Е_д = Е_в = Е_с, сдвинуты по фазе относительно друг друга на 2π/3 (на электрический угол, равный 120°), и одинаковы сопротивления в фазах приемника.

Преимущества трехфазных систем

Основной причиной распространения трехфазных систем является то, что в них достаточно просто создать вращающееся магнитное поле.

На рис. 2 показано упрощенное устройство неподвижной части (статор) трехфазной электрической машины. Обмотки фаз соединены в звезду, причем в каждой фазе имеется только по одному витку.

При прохождении по обмотке токов создается такое же магнитное поле, как будто оно было создано вращением постоянного магнита (рис. 3).

Для получения вращающегося магнитного поля необходимо выполнить следующие условия.

1. ЭДС в фазах равны по величине и сдвинуты по фазе друг относительно друга на электрический угол, равный 120°.

2. Токи в фазах равны и также сдвинуты по фазе друг относительно друга на электрический угол, равный 120°.

3. Обмотки отдельных фаз сдвинуты в пространстве друг относительно друга на 120°. Здесь имеется в виду не электрический, а геометрический угол.

Рис. 2. Упрощенное устройство статора трехфазной электрической машины

Рис. 3. Вращающееся магнитное поле

Эти три условия выполняются в электрических машинах трехфазного переменного тока — генераторах и электродвигателях. Благодаря указанному явлению машины получаются простыми по конструкции и надежными.

Вращающуюся часть электрической машины называют ротором.

Скорость вращения магнитного поля статора определяется по формуле:

где р — число пар полюсов обмотки статора (для рис. 2 - р = 1); n — скорость вращения магнитного поля, измеряемая в оборотах в минуту.

обсудить на форуме

объявления: стройка и ремонт

Поделитесь ссылкой в социальных сетях