Глава 1

Глава 2. Электрические цепи трехфазного электрического тока

2.1Основные определения

Определение: Трехфазная электрическая цепь – совокупность трех однофазных цепей переменного тока, сдвинутых по фазе относительно друг друга на 120⁰.

При вращении ротора, представляющего собой двухполюсный магнит, в каждой фазной обмотке статора индуктируется ЭДС:

Графически ЭДС можно изобразить тремя синусоидами, сдвинутыми на 1/3 периода, или тремя векторами, находящимися под углом 120⁰ друг к другу.

Схема трехфазной системы изображена на рис. 2.1.2.

Слева на рисунке – обмотки генератора, в которых индуктируются три сдвинутых по фазе ЭДС: Е₁, Е₂, Е₃; справа – подключенные к генератору приемники энергии: z₁, z₂, z₃. Трехфазная шестипроводная система, получившаяся на рисунке весьма не экономична из-за значительного количества требующихся проводов. Поэтому на практике применяются системы, как правило, четырех – или трехпроводные (рис 2.1.3).

Провод 00’ называется нулевым или нейтральным, остальные линейными.

Ток, протекающий по линейному проводу – линейный (Iл).

Напряжение между двумя линейными проводами (фазами) – линейное(Uл).

Ток, протекающий по одному из линейных проводов (фазе) относительно земли – фазный.

Напряжение фазное – напряжение одной из фаз относительно земли.

При симметричной нагрузке нулевой провод практически не нужен, т.к. ток I₀ в нем равен нулю. Поэтому, в этих случаях применяют трехпроводные системы. При несимметричной трехфазной нагрузке нулевой провод обеспечивает постоянство напряжений на фазах.

2.2 Соединение источников и приемников энергии звездой.

Соединение обмоток генератора и приемников энергии звездой представляет собой схему, когда концы фаз соединяются в общий узел; а их начала присоединяются к линейным проводам (см. рис. 2.1.3).

Для того чтобы получить вектор линейного напряжения, например Uл (АВ), нужно к концу вектора UфА подстроить вектор UфВ с обратным знаком. Вектор, соединяющий начало координат с концом вектора UфВ, и будет вектором линейного напряжения Uл (АВ). Аналогично ведется построение векторов линейных напряжений Uл (ВС) и Uл (АС) (рис. 2.2.1).

В результате построений образовалась трехлучевая звезда линейных напряжений, повернутых относительно звезды фазных напряжений на угол 30° против часовой стрелки.

Из полученных таким образом треугольников с тупым углом в 120° и несложных вычислений в итоге получаем:

Если линейное напряжение, например, равно 380 В, то фазное будет:

Если же фазное напряжение Uф = 127В, то линейное будет:

В промышленности пользуются напряжением 127, 220 и 380 В.

В высоковольтных линиях электропередачи применяют напряжение 6 кВ, 10 кВ, 35 кВ, 110 кВ, 220 кВ, 400 кВ, 500 кВ и более.

В низковольтных установках применяются, как правило, четырехпроводные линии электропередачи, а в высоковольтных - трехпроводные.

Четырехпроводные линии удобны при совместном электропитании силовых и осветительных потребителей.

Электродвигатели, например, подключаются к трем линейным проводам, а осветительные приборы - к одному линейному и нулевому проводам.

При электроснабжении жилых домов в них вводят четырехпроводный кабель. В квартиры же подается один нулевой провод и один линейный. При этом линейные провода чередуются от квартиры к квартире. Это необходимо для того, чтобы наиболее равномерно загрузить сеть по фазам.

На рис. 2.2.2. показана схема электроснабжения жилого дома.

2.3. СОЕДИНЕНИЕ ИСТОЧНИКОВ И ПРИЕМНИКОВ ЭНЕРГИИ ТРЕУГОЛЬНИКОМ

При соединении обмоток генератора и приемников энергии треугольником конец предыдущей фазы соединяется с началом последующей, образуя замкнутую систему. К линейным проводам в этом случае подключаются узловые точки (рис. 2.3.1).

Вектор фазного тока располагается рядом с вектором соответствующего фазного напряжения под углом j. Последний определяется характером нагрузки. Если, например, нагрузка активная, то при индуктивной нагрузке и т.д.