Понятие о трехфазном токе и его получении

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 позво­ляет 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. 1.10 показана система, состоящая из трех отдельных генераторов (рис. 1.10, б), и упрощенная схема генератора трех­фазного тока (рис. 1.10, а). 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 (U_ф). Нагрузка подключается к обмоткам ге­нератора линейными проводами и нулевым проходом, который в некоторых случаях может отсутствовать.

Рис. 1.10. Схема генератора и развернутая диаграмма трехфазного тока:

а — упрощенная схема генератора трехфазного тока; б — схема, состоящая

из трех генераторов; в — диаграмма напряжения генератора

Напряжение между линейными проводами называется линейным напряжением (Un). Ток в фазе генератора или нагрузки называется фазным током, а ток в линейном проводе — линейным током. Обмот­ки генератора и нагрузка могут включаться в «звезду» или в «треу­гольник». На рис. 1.11 показано соединение в «звезду»: начало 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.

а

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

Uл=√3Uф; Iл=Iф. (1.29)

Чтобы соединить обмотки генератора в «треугольник», необхо­димо конец первой обмотки соединить с началом второй; конец второй — с началом третьей; конец третьей — с началом первой. Линейные провода подключают к точкам соединения фаз (рис. 1.12).

Рис. 1.11. Схема соединения обмоток генератора и потребителей

в «звезду»

При соединении в «треугольник» линейные и фазные напряже­ния равны, а линейный ток в √3 раз больше фазного:

U_л=U_ф; I_л=√3I_А. (1.30)

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

Общая мощность может быть определена по формуле

P = √3I_Л U_Л cosφ, (1.31)

если нагрузка равномерная, т.е. если сопротивление и характер нагрузки всех трех фаз одинаковы.