17. Трехфазный источник напряжения. Общая характеристика трехфазных цепей.

Трехфазные цепи – это сложные цепи синусоидального тока. Они рассчитываются комплексным методом. Минимально необходимое и вместе с тем достаточное число фаз для работы синхронных машин и асинхронных двигателей равно трем. Поэтому в промышленности используются в основном трехфазные цепи.

Рис. 17.1. Схема источника трехфазного напряжения.

Прочие причины широкого применения трехфазных цепей совпадают с причинами широкого применения синусоидальных напряжений и токов. В специальных случаях применяются также цепи с другим числом фаз.

Трехфазный источник напряжения – это три источника синусоидального напряжения одинаковой амплитуды, начальные фазы которых отличаются на (рис. 17.1, рис. 17.2):

Поставим в соответствие мгновенным значениям напряжений их комплексы и нарисуем их на векторной диаграмме (рис. 17.3):

, здесь – действующее значение напряжений.

На векторных диаграммах, изображающих трехфазные напряжения и токи, действительную ось направляют вверх, а мнимую – влево (рис. 17.3).

Рис. 17.2. Графики трехфазного напряжения.

Рис. 17.3. Векторная диаграмма трехфазного напряжения.

Рис. 17.4. Генератор трехфазного напряжения.

Трехфазный генератор - это синхронная электрическая машина (рис. 17.4, см. также п. 4 конспекта лекций по трансформаторам и электрическим машинам). Ее статор имеет три обмотки, сдвинутые в пространстве на угол . Ротором служит электромагнит, в обмотках которого течет постоянный ток от отдельного источника. Когда этот магнит вращается в пространстве между обмотками, на их выводах по закону электромагнитной индукции наводятся синусоидальные напряжения, сдвинутые относительно друг друга по фазе на тот же угол .

Замечание. Обмотки статора часто имеют более сложную конструкцию, и в общем случае сдвинуты на угол , где р - число пар полюсов машины. Однако принцип действия от этого не меняется.

Трехфазный генератор, трансформатор и асинхронный электродвигатель были изобретены русским инженером Михаилом Осиповичем Доливо-Добровольским в последнем десятилетии 19 века. Они составляют основу мировой электроэнергетики.

Каждая из трех составляющих трехфазной цепи называется фазой. Токи и напряжения фазы источника или фазы нагрузки называются фазными токами и фазными напряжениями.

Провода линии электропередач, соединяющие фазы источника и нагрузки, называются линейными. Токи в линейных проводах называются линейными токами, напряжения между линейными проводами называются линейными напряжениями.

Напряжения, токи и мощности фаз источника трехфазного напряжения обозначаются буквами с большими индексами, например: . Напряжения, токи и мощности фаз нагрузки обозначаются буквами с маленькими индексами, например: .

У фаз источника и нагрузки различают начала и концы, которые обозначают соответственно буквами A, B, C, и X, Y, Z, причем для источника напряжения используют большие буквы (рис. 17.1), а для фаз нагрузки - маленькие.