30.Общие сведения о трехфазных цепях

В настоящее время основная доля электроэнер­гии на электростанциях вырабатывается трехфазными генераторами и направ­ляется потребителям электроэнергии по трехфазным линиям передачи. Многие энергетические электроустройства, электродвигатели, трансформаторы являют­ся трехфазными приемниками электроэнергии. Системы электросетей жилых и производственных помещений также построены как трехфазные цепи. И хотя трехфазные цепи являются, по сути, обычными цепями гармонического тока, при описании работы данных цепей используют некоторые особые понятия и термины.

Трехфазные цепи представляют собой совокупность электрических цепей, в кото­рых действуют три гармонические ЭДС одинаковой частоты, создаваемые еди­ным источником энергии – трехфазным генератором. Трехфазным током называется система переменных токов, состоящая из трех цепей, в которых действуют 3 одинаковых по частоте и величине ЭДС, сдвинутые по отношению к другому на угол и созданные одним и тем же источником (трехфазным генератором). Трехфазный ток является наиболее распространенным видом многофазного переменного тока и основным для передачи и распределения электрической энергии частоты 50 Гц. начиная с 1891 года. Каждая отдельная цепь трехфазной системы называется фазой и ее можно рассматривать как однофазную. Зажимы фаз цепи обозначают А, В, С в направлении отставания фаз колебаний. Источником трехфазного тока служит трехфазный генератор переменного тока, имеющий три фазные обмотки, в которых при работе генератора индуктируются фазные ЭДС с мгновенными значениями:

Комплексные амплитуды соответственно выглядят так , , Порядок, в котором ЭДС обмоток генератора трехфазного тока проходят через ноль от отрицательного значения к положительному называется последовательностью фаз трехфазного тока. Временная диаграмма ЭДС (рис 1, б):

а) б) в) г)

– напряжения на фазах источника (фазные напряжения источника).

Заметим, что в случае трехфазных цепей при начертании комплексных диаграмм напряжений и токов веществен­ную ось обычно ориентируют вертикально – так, как показано на рисунке 1. Последовательность фаз А-В-С будет называться прямой схемой замещения источника питания. В каждой из трех фаз генератора следует различать начало и конец. Считая, что все катушки намотаны в одном направлении (по часовой стрелке), можно принять за начало начальный зажим катушки или, наоборот, конечный, но принятое условие должно быть одинаковым для всех фаз. Трехфазные генераторы и приемники энергии соединяются между собой в несвязанную трехфазную систему и в связанную.

31. Подключение трехфазного генератора к цепи потребителя звезда-звезда

Каждая фаза трехфазного генератора может являться источником питания для обычного однофазного приемника. На рис. 1 показана трехфазная система связанных цепей по­средством соединения фаз генератора и нагрузки с нулевым или нейтральным проводом, которым со­единяют центры звезд (точки N и n). Нейтральный провод необходим только тогда, когда фазы нагружены неодинаково, так как в этом случае амплитуды фазных токов нагрузки неодинаковы и .

Точки соединения фаз генератора (N) и нагрузки (n) тоже называют нулевыми, или нейтральными. Описывая трехфазные системы электрических цепей, используют общеприня­тую терминологию для именования напряжений и токов разных участков цепи. Провода, связывающие на рис. 1 точки А и а, В и в, С и с, называют линей­ными. Напряжения между линейными проводами ( , , ) называют линей­ными напряжениями, а токи в линейных проводах ( , , ) называют линей­ными токами. Напряжения между началом и концом фазы ( , , ), a также напряжения на фазах нагрузки и токи в них называют фазными напряжениями и фазными токами. Фазные напряжения – это напряжения

– между линейным и нулевым проводом. Так как линейные провода соединены последовательно с фазами генератора и проводника, линейные токи в б равны соответственным фазным I_ф=I_л.

В трех­фазной системе “звезда-звезда” фазные и линейные токи совпадают, а линейные напряжения являются суперпозицией фазных: ; ; .

.

Поэтому к приемникам с заведомо симметричной нагрузкой (например, трехфазный двигатель) нулевой провод не подводится. Практические схемы включения потребителей электрической энергии по 4-х проводниковой или 3-х проводниковой цепям имеют вид: