25

4. Трехфазные цепи. Трехфазная система эдс.

Под трехфазной симметричной системой эдс понимают совокупность трех синусоидальных эдс одинаковой частоты и амплитуды, сдвинутых по фазе на 120. Графики их мгновенных значений представлены на рис. 4.1, а на рис. 4.2 – векторная диаграмма.

e_a e_b e_c

wt

Рис. 4.1

I_m

RC

Рис. 4.2

ЭДС трехфазного генератора обозначают следующим образом: одну из эдс обозначают , отстающую от нее на 120 –

, а опережающую на 120 – .

Последовательность чередования фаз в трехфазной системе эдс, при которой E фазы А достигает максимального значения на 1/3 периода раньше, чем E фазы В и на 2/3 периода раньше, чем E фазы С называется нормальной или прямой. От последовательности фаз зависит направление вращения трехфазных двигателей. При такой последовательности мгновенные значения эдс трехфазных обмоток равны

E_А = E_m sin w₀t ;

E_B = E_m sin (w₀t – 2/3) ;

E_C = E_m sin (w₀t – 4/3) = E_m sin (w₀t + 2/3) .

Принцип получения трехфазной системы эдс иллюстрирует рис. 4.3

B

w

Рис. 4.3

В равномерном магнитном поле с постоянной угловой скоростью w вращаются три одинаковых жестко скрепленных друг с другом катушки (закон Ленца).

Трехфазная система была изобретена и разработана во всех деталях, включая трехфазный трансформатор и асинхронный двигатель, выдающимся русским инженером Доливо-Добровольским М.О. в 1891 году. В настоящее время для передачи и распределения электрической энергии в подавляющем большинстве случаев применяются трехфазные системы.

Два основных достоинства трехфазной системы:

• они обеспечивают значительную экономию цветных металлов (меди) до 25%, по сравнению с передачей одной и той же мощности цепями однофазного тока(см. рис. 4.4).

“звезда” “треугольник”

A A

B

C или B

C

X

Рис. 4.4

• позволяют просто получать вращающиеся магнитные поля и создавать, таким образом, самый простой и дешевый асинхронный двигатель. Элементы системы трехфазного асинхронного двигателя и трехфазного трансформатора просты в производстве и надежны в работе.

ТРЕХФАЗНАЯ ЦЕПЬ.

Совокупность трехфазной системы эдс, трехфазной нагрузки и соединительных проводов называют трехфазной цепью.

Под фазой трехфазной цепи понимают каждую из трех обмоток генератора. Также под фазой понимают аргумент синусоидально меняющейся функции.

ОСНОВНЫЕ СХЕМЫ СОЕДИНЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫХ ЦЕПЕЙ.

Существуют различные способы соединения обмоток генератора с нагрузкой. Если каждую обмотку генератора соединять с нагрузкой двумя проводами, потребовалось бы шесть соединительных проводов. В целях экономии обмотки трехфазного генератора соединяют в звезду или треугольник. При этом число соединительных проводов от генератора к нагрузке уменьшается от шести до трех или четырех.