19. Трехфазные электрические цепи. Основные преимущества трехфазной электрической цепи. Трехфазная эдс и ее векторная диаграмма. Получение трехфазной эдс. Трехфазный генератор.
Трехфазной – электрическая цепь, в ветвях которой действуют три одинаковые по амплитуде синусоидальные ЭДС, имеющие одну и ту же частоту, сдвинутые по фазе одна относительно другой на угол 2π/3.
Трехфазные цепи – наиболее распространенные в современной электроэнергетике.
Преимущества:
экономичность производства и передачи энергии по сравнению с однофазными цепями;
возможность простого получения кругового вращающегося магнитного поля;
возможность получения в одной установке двух напряжений – фазного и линейного.
Трехфазная цепь состоит из трех основных элементов: трехфазного генератора, в котором механическая энергия преобразуется в электрическую с трехфазной системой ЭДС; линии передачи со всем необходимым оборудованием; приемников, которые могут быть как трехфазными, так и однофазными.
Под трехфазной симметричной системой ЭДС понимают совокупность трех синусоидальных ЭДС одинаковой частоты и амплитуды, сдвинутых по фазе на 120°.
Принцип получения трехфазной ЭДС: берутся три прямоугольные рамки, повернутые друг относительно друга на углы в 1200 и жестко скрепленные между собой. Эти рамки приводятся во вращение с угловой частотой в магнитном поле с постоянной индукцией В.
При этом в каждой из трех рамок будет наводиться переменная ЭДС.
Модель трехфазного генератора состоит из статора, изготовленного в виде стального кольца, и ротора - постоянного магнита. На кольце статора расположена трехфазная обмотка с одинаковым числом витков в каждой фазе. Фазы обмотки смещены в пространстве одна относительно другой на 120°.
Шестипроводная схема используется в случае необходимости подключения удаленного моста. При использовании моста появляется проблема зависимости сопротивления резисторов включенных в мост от его нагревания. Трехфазный генератор (трансформатор) имеет три выходные обмотки, одинаковые по числу витков, но развивающие ЭДС, сдвинутые по фазе на 120°. Можно было бы использовать систему, в которой фазы обмотки генератора не были бы гальванически соединены друг с другом. Это так называемая несвязная система.
Четырехпроводный метод подключения, позволяет измерять сопротивление удаленного резистора без учета сопротивления соединительных проводов. Измеряемое сопротивление подключается к интерфейсной схеме при помощи четырех проводов. Два провода подсоединяются к источнику тока, а два оставшихся провода - к вольтметру. Источник постоянного тока имеет очень высокое выходное сопротивление, поэтому ток в цепи практически не зависит от сопротивлений r в контуре.
20. Соединения фаз генератора по схеме звезда. Трехпроводная линия передачи электрической энергии. Трехфазная электрическая цепь с соединением фаз нагрузки по схеме звезда. Соотношение между фазными и линейными напряжениями и токами. Симметричная нагрузка. Трехпроводная линия передачи. Векторные диаграммы для напряжений и токов.
Если концы всех фаз генератора соединить в общий узел, а начала фаз соединить с нагрузкойполучитсятрехфазная цепь, соединенная звездой (условное обозначение Y). При этом три обратных провода сливаются в один, называемый нулевым или нейтральным.
Направления ЭДС указывают от конца фазы обмотки генератора к ее началу.
Напряжения между началами фаз или между линейными проводами называют линейными напряжениями. Напряжения между началом и концом фазы называются фазными напряжениями.
Токи в фазах приемника или источника называют фазными токами, токи в линейных проводах - линейными токами.
При соединении в звезду фазные и линейные токи равны: IФ = IЛ.
Ток, протекающий в нейтральном проводе, обозначают IN.
По первому закону Кирхгофа для нейтральной точки n(N) имеем в комплексной форме:İN = İA + İB + İС.
По второму закону Кирхгофа:
ÚAB = ÚA - ÚB; ÚBС = ÚB - ÚС; ÚСA = ÚС - ÚA.
Согласно этим выражениям построена векторная диаграмма, из которой видно, что при симметричной системе фазных напряжений система линейных напряжений тоже симметрична:
Действующие значения линейных напряжений можно определить графически по векторной диаграмме или по формуле: UЛ = 2 UФcos 30° = √3 UФ.
Передача электрической энергии от источника, может осуществляться посредством трехпроводной системы.
В трехфазной трехпроводной системе начала фаз источника А, В, С соединяются с помощью трех проводов линии электропередачи с началами фаз a, b, c трехфазного приемника. Нейтраль источника N и нейтраль приемника n при этом между собой непосредственно не соединены.