Лабораторна робота № 6
ТРИФАЗНІ КОЛА.
СХЕМИ З'ЄДНАННЯ ДЖЕРЕЛ
Мета роботи:
дослідити різні способи з'єднання джерел трифазних кіл та їх властивості.
Теоретичні положення
Трифазне коло є окремим випадком багатофазних систем електричних кіл, що представляють собою сукупність електричних кіл, в яких діють синусоїдальні ЕРС однакової частоти, що відрізняються по фазі одна від іншої і створювані спільним джерелом енергії.
Кожну з частин багатофазної системи, що характеризується однаковим струмом, прийнято називати фазою. Таким чином, поняття «фаза» має в електротехніці два значення: перше – аргумент синусоїдальних величини, другий – частина багатофазної системи електричних кіл. Кола залежно від кількості фаз називають двофазними, трифазними, шестифазними і тоще.
Трифазні кола – найбільш поширені в сучасній електроенергетиці. Це пояснюється рядом їх переваг порівняно як з однофазними, так і з іншими багатофазними колами:
• економічність виробництва і передачі енергії в порівнянні з однофазними колами;
• можливість порівняно простого отримання кругового обертового магнітного поля, необхідного для трифазних двигунів;
• можливість отримання в одній установці двох експлуатаційних напруг – фазної та лінійної.
Трифазне коло складається з трьох основних елементів: трифазного генератора (див. рис. 6.1.), в якому механічна енергія перетворюється в електричну за трифазною системою ЕРС; (або трифазного трансформатора), лінії передачі з усім необхідним обладнанням; приймачів (споживачів), які можуть бути як трифазними (наприклад, трифазні двигуни), так і однофазними (наприклад, лампи освітлення).
Рис. 6.1 – Трифазна система ЕРС.
За умовний позитивний напрямок ЕРС в кожній фазі приймають напрям від кінця до початку фази. ЕРС, які індуковані в обмотках статора, мають однакові амплітуди і зсунуті по фазі відносно одна одної на один і той же кут 120°. Така система ЕРС називається симетричною.
Трифазна система ЕРС може зображуватися графіками, тригонометричними функціями, векторами і функціями комплексного змінного. Графіки миттєвих значень трифазної симетричної системи ЕРС показані на рис. 6.2.
ЕРС фази A має початкову фазу рівною нулю. Вирази миттєвих значень ЕРС можна записати у вигляді:
Рис. 6.2 – Графіки трифазної симетричної системи ЕРС
Для
миттєвих значень ЕРС
(див. рис. 6.2)
Рівняння для комплексних діючих ЕРС:
,
,
.
Векторна діаграма трифазної симетричної системи ЕРС показана на рис. 6.3.
Рис. 6.3 – Трифазна система ЕРС:
а) пряма послідовність; б) зворотна послідовність
На діаграмі рис. 6.3,а вектор ĖA спрямований вертикально, оскільки при розрахунку трифазних кіл прийнято направляти вертикально вгору вісь дійсних величин. З векторних діаграм рис 6.3 випливає, що для симетричної трифазної системи геометрична сума векторів ЕРС всіх фаз дорівнює нулю:
ĖA+ĖB+ĖC=0.
Систему ЕРС, в якій ЕРС фази B відстає по фазі від ЕРС фази A, а ЕРС фази C по фазі – від ЕРС фази B, називають системою прямої послідовності. Якщо змінити напрямок обертання ротора генератора, то послідовність фаз зміниться (рис. 6.3,б) і називатиметься зворотною.