Лекции / Лекция 3. Трехфазные цепи редач

Лекция 3. Трехфазные цепи

Принцип получения трехфазной э.д.с.

Преимущества трехфазных электрических цепей по сравнению с однофазными:

– возможность получения вращающегося магнитного поля и возможность применения наиболее простых, надежных и дешевых асинхронных двигателей;

– меньший расход проводниковых материалов на сооружение линий электропередач и электрических сетей;

– лучшие экономические показатели трехфазных генераторов и трансформаторов;

– возможность подключения к трехфазному источнику или трехфазной цепи потребителей, рассчитанных на два различных по уровню напряжения.

Трехфазной электрической цепью или трехфазной системой цепей называют такую систему, в которой действуют три синусоидальные э.д.с., одинаковой частоты и амплитуды, сдвинутые друг относительно друга по фазе на угол (или 120°) и создаваемые общим источником энергии.

Трехфазный синхронный генератор состоит из неподвижной части статора и подвижной части – ротора. Статор представляет собой пустотелый цилиндр, собранный из листов электротехнической стали, изолированных друг от друга. На внутренней поверхности цилиндра выштампованы канавки – пазы. В пазы статора укладываются три одинаковых обмотки, оси которых смещены относительно друг друга на треть окружности статора, т.е. на 120º.

Ротор представляет собой электромагнит, обмотка которого питается постоянным током. Этот ток называется током возбуждения. Постоянный ток возбуждения подводится к обмоткам электромагнитов через два изолированных друг от друга и от вала машины кольца и через щетки, скользящие по кольцам. Если ротор генератора двухполюсный, то оси фазных обмоток генератора повернуты в пространстве относительно друг друга на угол

Соединение фаз источника и приемника звездой и треугольником

Соединение фаз источника и приемника звездой

Для соединения фаз приемника звездой их концы (x, y, z) соединяют в одну общую точку n, называемую нулевой или нейтральной точкой (рис. 1.3). Начала фаз (а,b,с) присоединяют к проводам, идущим к соответствующим фазам сети. Эти провода являются линейными. Провод, соединяющий нейтральные точки нагрузки n и сети N, называется нейтральным. Трехфазная цепь с тремя линейными и нейтральными проводами называется четырехпроводной, а при отсутствии нейтрального провода – трехпроводной. Нагрузку называют симметричной, когда комплексы сопротивлений фаз одинаковы.

При соединении фаз нагрузки звездой линейные токи одновременно являются и фазными.

Напряжение между нейтральными точками нагрузки и источника (сети) называется напряжением смещения нейтрали и обозначается U_nN

У симметричной трехфазной системы действующие значения фазных напряжений одинаковы: Фазными токами называются токи в фазных обмотках генератора или в фазах приемника. Напряжения между линейными проводами называются линейными, и линейными называются токи в линейных проводах.

Для соединения фаз нагрузки треугольником конец первой фазы (х) соединяют с началом второй (b), конец второй

(y) – с началом третьей (с) и конец третьей (z) – с началом первой (a) (рис. 13). Начала фаз присоединяют к проводам, идущим к соответствующим фазам питающей сети. Эти провода называются линейными, а токи в них I , I , I – линейными токами. Токи I_ab , I_bc , I_ca в сопротивлениях b нагрузки называются фазными.

При соединении треугольником линейные напряжения U_ab , U_bc , U_ca , т.е. напряжения между началами двух фаз или между двумя линейными проводами одновременно являются и фазными, поэтому U_Л=U_Ф . Электрическое состояние цепи описывается законами Ома и Кирхгофа:

В соответствии с приведенными уравнениями строится векторная диаграмма. Построение векторной диаграммы начинают с симметричной системы напряжений. С учетом характера нагрузки относительно векторов напряжений откладывают векторы соответствующих фазных токов. Линейные токи получают графически по первому закону Кирхгофа.

Рисунок 1

Метод одного ваттметра

Применяется только при равномерной нагрузке, при любом типе соединения. Его можно реализовать, непосредственно включая ваттметр в фазу приемника. В данном методе ваттметром измеряется активная мощность на одной фазе.

Метод двух ваттметров

Применяется только в трехпроводных цепях при любой нагрузке.

Суммарная мощность находится как алгебраическая сумма показаний ваттметров по формуле:

где и соответственно показания первого и второго ваттметра. Примечание: при активно-реактивной нагрузке возможно, что показания одного из ваттметров будут иметь отрицательное значение.

Метод трех ваттметров Применяется только в четырехпроводных цепях при любой нагрузке.

Суммарная мощность находится как сумма показаний ваттметров по формуле: