1.5.5 Понятие о трехфазном токе и получение его

Трехфазной системой называется совокупность трех однофаз­ных цепей, в которых действуют три ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые по фазе одна относительно другой на 120°. Такая система получила наиболее широкое распространение, ибо она по­ зволяет при передаче

одной и той же мощности получить эконо­мию металла в проводах, уменьшить потери энергии и создать простые и удобные в эксплуатации трехфазные двигатели пере­менного тока.

На рис. 1.26 показана система, состоящая из трех отдельных генераторов, и упрощенная схема генератора трехфазного тока. Трехфазный генератор имеет три обмотки, в которых индуктиру­ются три ЭДС, сдвинутые по фазе на 120°. Каждая обмотка назы­вается фазой, а напряжение на фазе — фазным напряжением. На­грузка подключается к обмоткам генератора линейными прово­дами и нулевым проводом, который в некоторых случаях может отсутствовать.

Напряжение между линейными проводами называется линей­ным напряжением. Ток в фазе генератора или нагрузке назы­вается фазным током, а ток в линейном проводе — линейным током.

Обмотки генератора и нагрузка могут включаться «звездой» или «треугольником». На рис. 1.27 показано соединение «звездой».

При соединении «звездой» начала или концы обмоток генератора соединяют в одну точку. К оставшимся концам обмоток подклю­чают линейные провода, а к общей точке — нулевой провод. Если нагрузка равномерная, то нулевой провод не нужен, ибо он обес­печивает независимость работы фаз при неравномерной нагрузке, когда по нему текут уравнительные токи.

Линейное напряжение при соединении в «звезду» в корень из 3 раз больше фазного, а линейные и фазные токи одинаковы:

Чтобы соединить обмотки генератора в «треугольник», необ­ходимо конец первой соединить с началом второй. Конец второй — с началом третьей и конец третьей — с началом первой. Линей­ные провода подключают к точкам соединения фаз. Соединение в «треугольник» показано на рис. 1.28.

При соединении в «треугольник» линейные и фазные напряже­ния равны, а линейный ток в корень из 3 раз больше фазного;

Мощность трехфазной системы складывается из мощностей каждой фазы. Чтобы найти общую мощность, надо по формуле P=I_ф­U_фcos(φ) определить мощность в каждой фазе и все три мощ­ности сложить. Так поступают при любых нагрузках.

Если нагрузка равномерная, т. е. если сопротивление и харак­тер нагрузки всех трех фаз одинаковы, общая мощность может быть определена по формуле

где U_л — линейное напряжение;

I_л — линейный ток;

cos(φ) — коэффициент мощности.

1.5.6 Вращающееся магнитное поле и его получение

Вращающееся магнитное поле широко применяется в асин­хронных двигателях. Чтобы получить вращающееся магнитное поле, необходимо три обмотки, сдвинутые по окружности на 120°, питать трехфазным током. Комбинация трех таких обмоток с проходящим по ним током

питать трехфазным током. Комбинация трех таких обмоток с проходящим по ним током образует одну пару магнитных полюсов (N - S).

На рис. 1.29 показан принцип получения вращающегося маг­нитного поля. На рисунке начала обмоток обозначены буквами А, В, С, а концы — X, Y, Z. За положительное направление тока при­нимаем направление от начала к концу обмотки.

В нулевой момент времени ток первой фазы равен нулю, ток во второй фазе отрицательный, а в третьей фазе — положитель­ный. Результирующий магнитный поток для этого момента по­казан на рис. 1.29, б.

Точно таким же образом определяется положение результиру­ющего магнитного потока для остальных рассматриваемых мо­ментов.

Сравнивая положение магнитного потока в различные момен­ты времени, видим, что магнитный поток вращается и за один пе­риод изменения тока делает один оборот. Если результирующее магнитное поле имеет две пары полюсов, то частота вращения магнитного потока уменьшится в два раза.

Таким образом, частота вращения магнитного потока прямо пропорциональна ' частоте питающего тока и обратно пропорцио­нальна числу пар полюсов:

где f — частота тока;

р — число пар полюсов.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Как можно получить синусоидальную ЭДС?

2. Что такое параметры переменного тока? Дать определе­ние их.

3. Что называется действующим значением переменного тока?

4. Каковы фазовые соотношения в цепях: с R, с R и L; с R и С; с R, L и С?

5. Как складываются переменные напряжения и токи?

6. Каково выражение закона Ома для цепи переменного тока?

7. Что такое линейные и фазные токи и напряжения и каковы соотношения между ними?