10. Трёхфазные цепи

Многофазная система электрических цепей представляет собой совокупность электрических цепей, в которых действуют синусоидальные ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые друг относительно друга по фазе и создаваемые одним источником. Число таких цепей, входящих в многофазную систему, называется числом фаз. Каждая из таких цепей называется фазой.

Система ЭДС или напряжений, действующая в многофазной цепи, называется симметричной, если эти ЭДС синусоидальны, их частота и амплитуда одинаковые, а сами ЭДС сдвинуты друг относительно друга на один и тот же угол.

Наибольшее распространение получила трёхфазная система, которая была предложена в 1891 г. русским инженером Доливо-Добровольским. Трёхфазные цепи имеет существенные преимущества по сравнению с однофазными:

1. Экономия цветных металлов за счёт уменьшения расхода проводниковых материалов на сооружение ЛЭП и электрических сетей.

2. С помощью трёхфазной системы легко получить вращающееся магнитное поле, на основе которого создан наиболее простой надёжный и экономичный асинхронный двигатель.

3. Трёхфазные системы допускают питание как однофазных, так и трёхфазных приёмников.

1. Получение эдс в трёхфазной системе

Источником электрической энергии в трёхфазных цепях является синхронный генератор. Он имеет три обмотки, оси которых сдвинуты друг относительно друга на 120 ⁰, в результате на обмотках наводятся синусоидальные ЭДС, сдвинутые во времени на 1/3 периода.

Уравнения синусоидальных ЭДС по фазам.

Рис. 29

5.11.2012

Приёмники электроэнергии сравнительно редко получают питание непосредственно от 3-хфазных генераторов, так как целесообразнее передавать на расстояние электроэнергию более высокого напряжения, чем вырабатывают генераторы, то на ЭС напряжение с помощью трансформаторов повышают, а в местах потребления – снижают до значения, необходимого для питания приёмника.

Таким образом, приёмники получают питание от 3-х вторичных обмоток трансформатороы, которые, подобно генераторам, имеют практически симметричную систему ЭДС.

Далее, говоря о 3-хфазных источниках, мы не будем учитывать, чем создаётся ЭДС – генераторами или трансформаторами.

2. Способы соединения обмоток 3-хфазного источника питания

3 обмотки 3-хфазного генератора могут быть соединены с приёмниками различными способами. Доливо – Добровольский предложил 2 способа соединения обмоток источника: «звезда» и «треугольник».

При соединении в «звезду» все концы обмоток соединяются вместе, полученная точка называется нейтралью.

Начало обмоток присоединяется к линейным проводам. Если цепь имеет только 3 линейных провода – 3-хпровдная, иногда используют 4-й провод (нейтраль) – 4-хпроводная.

Напряжение между началами и концами обмоток называют фазными или его ещё можно измерить между началом обмотки и нейтральным проводом.

Напряжения между началами обмоток называют линейными.

Рис. 30.

Соединение обмоток «звездой»:

Рис. 31.

При монтаже и эксплуатации линейные провода и шины окрашивают в соответствующие цвета:

1. Жёлтый

2. Зелёный

3. Красный

Нейтральный провод – жёлто-зелёный с полосками.

При соединении обмоток генератора «треугольником» начало одной обмотки соединяется с концом другой.

Рис. 32

От мест соединения отходят провода, система может быть только трёхпроводной.

Обмотки генератора соединяют «звездой», так как при соединении «треугольником» при искажении формы ЭДС их сумма не равна 0 ( ), и в обмотках появляются уравнительные токи, что приводит к дополнительным потерям и снижению КПД.

Обмотки трансформаторов соединяют всеми тремя способами: звезда, звезда с нулём, треугольник.