Тема 2.5 трифазний струм

План лекції

2.5.1 Загальні відомості про трифазний струм

2.5.2 З'єднання трифазної системи зіркою

2.5.3 3'єднання трифазної системи трикутником

2.5.4 Потужність у трифазному колі

2.5.1 ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО ТРИФАЗНИЙ СТРУМ

Багатофазною системою називається сукупність електричних кіл, у яких діють синусоїдні ЕРС одної частоти, створювані загальним джерелом і зсунуті за фазою одна відносно одної.

Проведемо розгляд найбільш поширених трифазних систем. Три фази, які складають трифазну систему, мають однакову амплітуду і зсунуті між собою за фазою на кут 120⁰.

Вперше трифазну систему практично здійснив М.О. Доливо-Добровольський. Одна з особливостей трифазної системи – це здатність створювати поле, що обертається, тобто найбільш просто і надійно виконувати електродвигуни для приводу різних механізмів.

Трифазний струм виробляється на електричних станціях різних типів (теплові, атомні, гідравлічні) так званими синхронними генераторами трифазного струму.

Фази трифазної системи позначають А, В, С.

Трифазна система миттєвих значень напруги:

, (2.102)

, (2.103)

. (2.104)

Комплексні значення напруги:

, (2.105)

, (2.106)

(2.107)

На комплексній площині цю трифазну систему напруги можна подати у вигляді трьох векторів (рис. 2.37), які рівні за модулем і зсунуті за фазою на кут 120⁰.

Рис. 2.37 Трифазна система напруги на комплексній площині

Трифазні системи найчастіше з’єднують у зірку чи трикутник.

2.5.2 З'єднання трифазної системи зіркою

У синхронних генераторів, трансформаторів, двигунів між фазами існує взаємний індуктивний зв'язок, тому для виконання потрібної схеми з'єднання фаз необхідно знати початки та кінці фаз.

Початки фаз трифазної системи позначають А, В, С, а кінці відповідно X, Y, Z. Для з'єднання у зірку трьох фазних обмоток необхідно з'єднати у загальну точку кінці фаз, ця точка називається нульовою або нейтраллю. На схемах початки фаз позначають капкою (рис.2.38).

Рис. 2.38 З'єднання трифазної системи зіркою

Нейтраль джерела (генератора, трансформатора) позначена “0”, а нейтраль споживача або навантаження позначена “0'”, повід, який їх з’єднує, називається нульовим. Проводи, які з’єднують фази, називають фазними проводами, відповідно фаз А, В, С.

Напругу між фазним проводом і нейтраллю називають фазною наругою; вольтметр V₁ вимірює U_A – напругу фази А. І

Напруга між фазами називається міжфазною або лінійною напругою; вольтметр V₂ вимірює U_АВ – напругу між фазами А та В.

Як видно із схеми рис. 2.38, струм І_А, що протікає по проводу лінії, який з'єднує джерело і споживача, також протікає по фазі навантаження. Таким чином для з'єднання зіркою:

(2.108)

Фазні та лінійні напруги відрізняються як за модулем, так і за фазою. При з’єднані зіркою:

. (2.109)

За фазою лінійні та фазні напруги не співпадають, що видно з векторної діаграми (рис. 2.39), наприклад випереджає U_A на 30⁰.

Рис. 2.39 Векторна діаграма напруги при з'єднанні зіркою

По нульовому проводу протікає нульовий струм:

. (2.110)

При симетричному режимі, коли , нульовий струм , як сума трьох рівних за модулем векторів., зсунутих а 120⁰.

Тому при симетричному трифазному навантаженні трифазні системи виконують три провідними, тобто нульовий провід взагалі не встановлюється. Доволі часто рол нульового проводу виконує земля, тобто нейтралі заземлюють.