Трехфазный ток.

Зависит от количества рамок, которые вращаются в магнитном поле. Самым экономичным по передаче электроэнергии, как по мощности, так и на большие расстояния оказался трехфазный ток. Во всем мире используется трехфазная система электропередач.

Получение трехфазного тока.

Принципиальная схема трехфазного генератора :

AX; BY; CZ – представляют собой рамки трехфазного генератора.

График напряжений, снимаемых с рамок:

Напряжение, которое снимаем с рамок, вращающихся в магнитном поле, является ЭДС. Начальную фазу рамки А принимают за ноль, тогда фаза рамки В сдвинута на 120 , фаза рамки С – на 240 .

В комплексной форме ЭДС записывается: , где .

Для трехфазного напряжения комплексная система координат смещена на +90 .

Векторная диаграмма ЭДС трехфазного генератора:

Несвязанная трехфазная система.

Если количество рамок в одной плоскости большое ( это зависит от мощности генератора) , то это называется обмоткой фазы А;В;С. Если к каждой обмотке генератора подключить отдельный приемник ( нагрузку), то получим трехфазную несвязанную систему.

Схематическое изображение трехфазного генератора.

С трелки у ЭДС всегда направлены от центра. Нельзя путать порядок расстановки букв на трехфазном генераторе, она определяется моровым ГОСТ’ом : А – В – С; X – Y – Z. Если каждую ЭДС трехфазного генератора подключить к нагрузке, то получаем несвязанную систему:

В трехфазной системе токи направлены от генератора к нагрузке. Такая система экономически не выгодна, так как требует 6 проводов. Обычно выводы X, Y, Z объединяют в один узел. Этот узел называется нейтральной точкой (N).

Т акое соединение еще называется соединением звездой. Провода, идущие от начала фаз АВС к приемнику, называются линейными проводами, а ток, который по ним течет, называют линейным током. Провод, соединяющий нейтральную точку с системой нагрузки, называется нейтральным проводом или нейтралью. Потенциал нейтральной точки принято считать нулю.

Напряжение между начальными фазами А, В, С и нейтральной точкой соответственно равна ЭДС.

Векторная диаграмма напряжений между фазами: :

, где - фазные напряжения. Линейное напряжение – напряжение между линиями или проводами передач.

выносятся отдельно на комплексную плоскость и образуют топографическую диаграмму напряжений.

Получаем равносторонний треугольник, так как напряжения в генераторах одинаковы. Чаще всего топографическую диаграмму линейных напряжений совмещают с векторной диаграммой фазных напряжений.

Соединение звезда-звезда с нейтральным проводом.

Фазные напряжения на потребителях: в данной схеме равны фазным напряжениям на источниках благодаря нейтральному проводу. Токи в фазах потребителя и источника равны линейным токам, так как источники, потребители и соединяющий их провод образуют одну ветвь.

. По 1 закону Кирхгофа ток в узле .

Ток в нейтрали равен алгебраической сумме токов в фазах. Если нагрузка симметрична, то решение упрощается.

П ри равномерной нагрузке векторная сумма токов в фазах равна нулю и ток в нейтрали будет тоже равен нулю.

Связь линейного напряжения с фазным.

- длины фазных векторов.

- длины линейных векторов.

, то есть линейное напряжение в раз больше фазного напряжения.

Запись линейного напряжения через комплексные числа.

, , .

Соединение звезда-звезда без нейтрального провода.

Ранее было выяснено, что при симметричной нагрузке тока в нейтрали нет. Поэтому в экономичных целях можно использовать соединение без нейтрали. Все двигатели трехфазного тока подключаются к трехфазной системе без нейтрали. Ток в фазах : .

Если нагрузка несимметрична, то необходимо вычислить напряжения между N и n. Оно вычисляется по методу 2 узлов для постоянного тока.

,

, где - комплексные проводимости фаз приемника, а - напряжения на фазах приемника.

Фазы напряжения на приемниках не равны фазным напряжениям генератора из-за смещения нейтрали.

, , .

В этом случае векторная диаграмма токов смещается из центра координат на вектор , но вектора , , в сумме должны давать ноль.

Соединение звезда-треугольник.

Линейные напряжения равны фазным напряжениям приемников, значит есть возможность определить линейные токи. .

Чтобы определить фазные токи для каждого узла, применяем 1 закон Кирхгофа.

Решая систему, найдем неизвестные токи.

Построение векторной диаграммы: из вершин топографической диаграммы напряжений откладывают вектора в соответствии с написанными уравнениями, соблюдая масштаб и стандартные оси координат для трехфазной системы.