Основні поняття про трифазну систему електричних кіл

Виробництво, передача, розподіл електричної енергії зараз відбувається за допомогою трифазних систем. Великий внесок у розробку трифазних систем належить російському інженеру М.О. Доліво-Добровольському, який розробив трифазні: генератор, трансформатор, асинхронний двигун, чотири- та трипровідні кола.

Трифазні системи електричних кіл - це сукупність електричних кіл, в яких діють три синусоїдні ЕРС однієї частоти та амплітуди, зсунуті по фазі на 120⁰.

Трифазну систему ЕРС можна отримати за допомогою трифазного генератора, який складається з двох частин: статора та ротора. На статорі розташовані три однакові обмотки, які зсунуті в просторі одна відносно одної на 120⁰. Початки обмоток позначають А, В, С, а кінці - x, y, z.

Рухома частина генератора – це ротор - є електромагнітом. При обертанні ротора в кожній обмотці статора наводиться синусоїдна ЕРС амплітуди Е_m та частоти f, зсунута по фазі відносно ЕРС сусідньої обмотки на 120⁰.

Рівняння миттєвих значень ЕРС кожної з обмоток:

е_А=Е_msinwt, е_В=Е_m sin(wt - 120⁰), е_С=Е_m sin(wt - 240⁰).

Графіки трифазних систем ЕРС зображені на рис. 58

Рис. 58

Вектори діючих значень ЕРС можна зобразити на комплексній площині рис.59

Рис. 59

При цьому Ė_А=Ė, Ė_В=Ėе^-j120, Ė_С=Ėе^-j240.

Якщо до обмоток генератора приєднати навантаження з опорами Z_А, Z_В, Z_С, то в результаті цього по провідникам будуть протікати струми İ_А, İ _В, İ _С.

Фаза - це частина трифазної системи електричних кіл, в якій може протікати один із струмів трифазної системи.

Систему трьох однофазних кіл, в якій діють ЕРС однієї частоти та зсунуті по фазі на 120⁰ називають трифазним електричним колом.

Трифазне електричне коло може працювати в симетричному та несиметричному режимі. При симетричному режимі комплекси опорів трьох фаз однакові Z_А=Z_В=Z_С та ЕРС утворюють трифазну електричну систему. При цьому струми фаз İ_А, İ_В, İ_С будуть рівні за величиною та зсунуті по фазі відносно однойменних ЕРС на однакові кути та утворюють симетричну систему струмів (рис.60).

Рис.60

Основна властивість симетричних трифазних систем синусоїдних величин: алгебраїчна сума їх миттєвих значень в будь - який момент часу дорівнює нулю.

При симетричній трифазній системі ЕРС:

Ė_А+Ė_В+Ė_С=0 , е_А+е_В+е_С=0

При симетричній трифазній системі струмів:

İ_А+ İ _В+ İ _С=0 , і_А+і_В+і_С=0

Кожну обмотку трифазного генератора можна з’єднати з окремим приймачем енергії (рис.1.4). В цьому випадку отримуємо незв’язану трифазну систему, яка складається з трьох окремих кіл та шести проводів. Зараз ця система не застосовується внаслідок її неекономічності .

Рис. 61

На практиці для зменшення кількості проводів між генератором та споживачем застосовують електрично зв’язані трифазні системи. Для цього обмотки генератора з’єднують трикутником або зіркою.

Контрольні питання

1. Яка система називається трифазною?

2. Що таке фаза трифазної системи?

3. Яке коло називається трифазним електричним колом ?

4. Що означає симетричний режим роботи трифазного електричного кола?

5. Яка основна властивість симетричної трифазної системи ?