5.2. Принцип получения трехфазной эдс. Соединение обмоток генератора звездой и треугольником

Трехфазная система ЭДС создается трехфазным гене­ратором. В отличие от однофазного генератора (см. рис. 4.1) в простейшем трехфазном генераторе на якоре содер­жится не одна, а три одинаковые обмотки

обмотки (рис. 5.6), сдвинутые в пространстве друг относительно друга на угол 120°. Поэтому при вращении якоря в обмотках индуцируются ЭДС с одинаковыми амплитудами, сдвину­тые по фазе друг относительно друга на угол 120°. Такая система трех ЭДС

называется симметрично

Если е_A = Е_т sin ωt, то е_B = Е_т sin (ωt - 120°), а

е_c = Е_т sin (ωt— 240°) = E_m sin (ωt + 120°).

В реальном генераторе обмотки уложены в пазах ста­тора, а вращается магнитное поле (рис. 5.7,а).

Начала обмоток статора генератора маркируются A, B, С, концы— X, Y, Z. При соединении обмоток гене­ратора звездой (рис. 5.7,6) концы обмоток соединяют в узел, называемый нейтралью генератора N, к которому подключают нейтральный провод. К началам обмоток присоединяют линейные провода.

Напряжение между линейным и нейтральным провода­ми называется фазным напряжением.

В режиме холостого хода генератора фазное напря­жение равно ЭДС. Пренебрегая падением напряжения в обмотках генератора, можно считать фазные напря­жения равными ЭДС и при нагрузке генератора. Тогда U_A=E_A , U_B = E_B , Uc=Ec.

Напряжение между линейными проводами называ­ется линейным напряжением.

Если бы Еа и Ев совпадали по фазе, то линейное на­пряжение было бы равно нулю. Так как. E_д и Е_в сдви­нуты по фазе на 120°,

то вычитание этих величин следует проводить по векторной диаграмме. Учитывая, что Еа = U_A, E_B = Uв, имеем

Uab = U_a- Ub.

Построим векторную диаграмму напряжений (рис. 5.8). Сначала строим симметричную систему векторов фазных напряжений U_A, U_B, U_C. Затем откладываем вектор линейного напряжения U_ab как разность векторов U_A и U_B. Для этого к вектору U_A прибавляем равный по значению и обратный по знаку вектор —U_B.

Анало­гично строим U_BC = U_B — U_C и U_CA = U_C — U_A

Из векторной диаграммы видно, что: 1) при сим­метричной системе фазных напряжений система линейных напряжений также симметрична; 2) система линейных напряжений опережает фазные напряжения на 30°; 3) действующее значение линейного напряжения в √З раз больше действующего значения фазного напряжения. Последнее положение выводится из прямоугольного треугольника Опт (рис. 5.8):

U_A/2 = U+cos 30° = U_Ф √3/2;

U_Л = √3 U_Ф (5.1)

При соединении обмоток генератора треугольником, (рис. 5.9) необходимо так подключить обмотки (напра­вить ЭДС обмоток), чтобы при холостом ходе в контуре отсутствовал ток, т. е. чтобы сумма ЭДС обмоток была равна нулю.

Так как система ЭДС симметричная, то Е_А+ Е_В + Е_С=0, и схема (рис. 5.9) соединения обмоток гене­ратора в треугольник правильная: конец первой обмотки X соединяется с началом второй обмотки В, конец второй обмотки Y соединяется с началом третьей обмотки С, конец третьей обмотки Z соединяется с началом первой обмотки А и к началам обмоток присоединяются линейные провода. Очевидно, что линейные напряжения генератора в треугольник равны ЭДС, т.е. равны фазным напряжениям генератора.