§ 26. Генератор трифазного струму

Поряд з простим синусоїдальним змінним струмом у техніці для одержання, передавання й розподілу електро­енергії широко використовується трифазний струм.

Уявимо собі прямокутну дротяну рамку з кількома витками, яка рівномірно обертається в однорідному маг­нітному полі. ЕРС індукції в цій рамці змінюється за сину­соїдальним законом. Якщо навколо спільної осі обертає­ться не одна, а три однакові рамки, площини яких повер­нуті одна відносно одної на 120° (мал. 51), то ЕРС в них

будуть зміщені за фазою на:

(26.1)

Обмотку кожної з цих рамок можна замкнути на своє на­вантаження (мал. 52), і дістати три синусоїдальні змінні

струми, між якими буде стала різниця фаз. Такі три узго­джені змінні струми називають трифазним струмом. Три­фазна система змінного струму має, як побачимо далі, ряд переваг перед однофазною.

Трифазну систему змінного струму принципово можна дістати від трьох однакових генераторів змінного однофаз­ного струму, ротори яких, знаходячись в одному і тому ж положенні, жорстко зв'язані між собою і не змінюють свого відносного положення під час обертання. Статорні обмотки генераторів повернуті одна відносно одної на 120° у бік обертання ротора, як це показано на малюнку 53 (кінці їх позначені буквами 77 і К). У цих умовах цілком очевидно, що ЕРС другого генератора є? запізнюватиметься у своїх змінах відносно ЕРС першого генератора е\ на 120°,

тобто максимальне значення ЕРС того самого напряму в другому генераторі настане після того, коли всі ротори генераторів повернуться на 120°. ЕРС третього генератора ез також буде запізнюватися відносно ЕРС другого генера­тора на 120°.

Але такий спосіб одержання трифазного струму тех­нічно складний і економічно невигідний. Набагато прості­ше всі три статорні обмотки об'єднати в одному корпусі статора (мал. 54). Такий генератор називають генератором трифазного струму.

Якщо генератор двополюсний, як на малюнку 54, то обмотки фази зсунуті одна відносно одної на одну третину кола статора. Під час обертання ротора його постійне маг­нітне поле перетинає провідники обмоток не одночасно. ЕРС обмоткидосягає свого максимального значення,

коли повз неї проходить середина полюса ротора. ЕРС в на­ступній обмотцідосягає максимуму пізніше, коли

ротор повернеться наоберту. В двополюсному генераторі

повороту наоберту відповідавперіоду індукованої ЕРС. Отже, ЕРС в обмотцівідстає за фазою від ЕРС

в обмотцінаперіоду. В свою чергу, ЕРС в обмотці

відстає за фазою від ЕРС обмоткинаперіоду

і від ЕРС обмоткинаперіоду. При такій симетрії

будови генератора максимальні значення цих ЕРС одна-

кові. Конструкція генератора повинна забезпечувати їх синусоїдальність. Рівняння миттєвих значень ЕРС вира­жаються формулами (26.1). Криві миттєвих значень ЕРС показані на малюнку 55; на малюнку 56 подана векторна діаграма для їх діючих значень

Сума цих векторів утворює замкнутий трикутник: — це трифазна симетрична система ЕРС. Алгебраїчна сума миттєвих значень ЕРС ,

що легко перевірити, підставивши вирази цих значень для синусоїдальних функцій часу.

Від послідовності фаз системи залежить, як ми в цьому переконаємося далі, напрям обертання трифазних двигу­нів, тому в трифазних установках вона перевіряється спе­ціальними покажчиками послідовності фаз і позначається забарвленням шин на розподільних пристроях; у нашій країні прийняті такі кольори: фаза А — жовтий; фа­за В — зелений і фаза С — червоний; незаземлена ней-траль — білий, заземлена нейтраль — чорний. Затискачі обмоток генератора розрізняють так: початки А, В, С; кінці АГ, У, Z.