Трехфазные электрические цепи. (лекция n 16)

Трехфазная цепь является частным случаем многофазных электрических систем,
представляющих собой совокупность электрических цепей, в которых действуют ЭДС
одинаковой частоты, сдвинутые по фазе относительно друг друга на определенный
угол. Отметим, что обычно эти ЭДС, в первую очередь в силовой энергетике, синусоидальны.
Однако, в современных электромеханических системах, где для управления исполнительными
двигателями используются преобразователи частоты, система напряжений в общем
случае является несинусоидальной. Каждую из частей многофазной системы, характеризующуюся
одинаковым током, называют фазой, т.е. фаза – это участок цепи, относящийся
к соответствующей обмотке генератора или трансформатора, линии и нагрузке.

Таким образом, понятие «фаза» имеет в электротехнике два различных значения:

  • фаза как аргумент синусоидально изменяющейся величины;
  • фаза как составная часть многофазной электрической системы.

Разработка многофазных систем была обусловлена исторически. Исследования в
данной области были вызваны требованиями развивающегося производства, а успехам
в развитии многофазных систем способствовали открытия в физике электрических
и магнитных явлений.

Важнейшей предпосылкой разработки многофазных электрических систем явилось
открытие явления вращающегося магнитного поля (Г.Феррарис и Н.Тесла, 1888 г.).
Первые электрические двигатели были двухфазными, но они имели невысокие рабочие
характеристики. Наиболее рациональной и перспективной оказалась трехфазная система,
основные преимущества которой будут рассмотрены далее. Большой вклад в разработку
трехфазных систем внес выдающийся русский ученый-электротехник М.О.Доливо-Добровольский,
создавший трехфазные асинхронные двигатели, трансформаторы, предложивший трех-
и четырехпроводные цепи, в связи с чем по праву считающийся основоположником
трехфазных систем.

Трехфазные электрические цепи. (лекция n 16)

Источником трехфазного напряжения является трехфазный генератор, на статоре
которого (см. рис. 1) размещена трехфазная обмотка. Фазы этой обмотки располагаются
таким образом, чтобы их магнитные оси были сдвинуты в пространстве друг относительно
друга на  эл. рад. На рис. 1 каждая фаза
статора условно показана в виде одного витка. Начала обмоток принято обозначать
заглавными буквами А,В,С, а концы- соответственно прописными x,y,z. ЭДС в
неподвижных обмотках статора индуцируются в результате пересечения их витков
магнитным полем, создаваемым током обмотки возбуждения вращающегося ротора
(на рис. 1 ротор условно изображен в виде постоянного магнита, что используется
на практике при относительно небольших мощностях). При вращении ротора с равномерной
скоростью в обмотках фаз статора индуцируются периодически изменяющиеся синусоидальные
ЭДС одинаковой частоты и амплитуды, но отличающиеся вследствие пространственного
сдвига друг от друга по фазе на  рад. (см. рис. 2).

Трехфазные системы в настоящее время получили наибольшее распространение. На
трехфазном токе работают все крупные электростанции и потребители, что связано
с рядом преимуществ трехфазных цепей перед однофазными, важнейшими из которых
являются: 

— экономичность передачи электроэнергии на большие расстояния;

— самым надежным и экономичным, удовлетворяющим требованиям промышленного
электропривода является асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором;

— возможность получения с помощью неподвижных обмоток вращающегося магнитного
поля, на чем основана работа синхронного и асинхронного двигателей, а также
ряда других электротехнических устройств;

— уравновешенность симметричных трехфазных систем.

Для рассмотрения важнейшего свойства уравновешенности трехфазной системы,
которое будет доказано далее, введем понятие симметрии многофазной системы.

Система ЭДС (напряжений, токов и т.д.) называется симметричной, если
она состоит из m одинаковых по модулю векторов ЭДС (напряжений, токов и т.д.),
сдвинутых по фазе друг относительно друга на одинаковый угол . В частности векторная диаграмма для симметричной
системы ЭДС, соответствующей трехфазной системе синусоид на рис. 2, представлена
на рис. 3.

Источник: //toehelp.ru/theory/toe/lecture16/lecture16.html

Оставить комментарий