Получение трехфазной системы ЭДС. Основные понятия и определения

В современных условиях электрическая энергия вырабатывается преимущественно источниками энергии с трехфазной системой напряжений. Такие источники широко применяют в технике. Объясняется это тем, что трехфазная система переменного тока является наиболее экономичной. Источником электрической энергии в трехфазных цепях являются синхронные генераторы. Простейший синхронный генератор имеет на статоре три одинаковые обмотки, сдвинутые в пространстве на относительно друг друга. Начала обмоток обозначают буквами А,В,С – концы обмоток – Х,Y,Z. При вращении ротора, выполненного в виде электромагнита, в обмотках статора индуцируются три синусоидальные ЭДС одинаковой частоты и амплитуды, сдвинутые по фазе на .

Если начальную фазу принять равной нулю, то мгновенные значения ЭДС будут иметь вид:

Трехфазную систему ЭДС можно изобразить в виде трех векторов, сдвинутых на :

 

Основные понятия и определения

Совокупность 3-х однофазных цепей, имеющих 3 источника ЭДС с одинаковой амплитудой и частотой, но сдвинутых относительно друг друга на называют трехфазной цепью.

Напряжение между началом и концом обмотки, называют фазным напряжением

Напряжение между началом одной обмотки и началом другой обмотки, называют линейным.

Фазное напряжение – это напряжение между линейным и нейтральным проводом.

Линейные напряжения – это напряжения между линейными проводами

Фазные и линейные напряжения связаны между собой уравнениями:

следовательно:

Им соответствует векторная диаграмма линейных и фазных напряжений. Из векторной диаграммы видно, что

 

 

или

20.СХЕМА СОЕДИНЕНИЙ ОБМОТОК ГЕНЕРАТОРА «ЗВЕЗДА» И «ТРЕУГОЛЬНИК»

Если концы всех обмоток генератора (точки Х,Y,Z) соединить в один узел, который называют нейтральной точкой –N, то получим схему соединения обмоток генератора звездой.

Если обмотки генератора соединить последовательно друг за другом, то получим схему соединения обмоток генератора треугольником.

21 .РАСЧЕТ СХЕМЫ «ЗВЕЗДА-ЗВЕЗДА» С СИММЕТРИЧНОЙ НАГРУЗКОЙ

Нагрузку называют симметричной, если комплексы сопротивлений на всех фазах равны, т.е.:

При симметричной нагрузке расчет токов значительно упрощается и сводится к расчету тока в одной фазе. Ток в нейтральном проводе равен нулю. Это означает, что ток в нейтральном проводе отсутствует.

Так как в случае симметричной нагрузки тока в нейтральном проводе нет, то его можно убрать. В этом случае система становится трехпроводной (т.е. генератор соединяется с потребителем с помощью трех проводов).

При симметричной нагрузке расчет токов в трехпроводной системе ничем не отличается от расчета токов в четырехпроводной системе. Расчет идет на одну фазу:

22. РАСЧЕТ СХЕМЫ «ЗВЕЗДА-ЗВЕЗДА» С НЕСИММЕТРИЧНОЙ НАГРУЗКОЙ

В случае несимметричной нагрузки, когда

симметрия фазных напряжений и токов нарушается, т.е. при изменении нагрузки в одной из фаз фазное напряжение изменяется не только в этой фазе, но и в других фазах. Это происходит вследствие наличия напряжения между нейтральными точками и (смещение нейтрали. Смещение нейтрали можно найти по формуле узлового напряжения:

23.РАСЧЕТ ТРЕХФАЗНОГО ПОТРЕБИТЕЛЯ ПО СХЕМЕ «ТРЕУГОЛЬНИК»

При соединении трехфазного потребителя по схеме «треугольник» начало одной фазы потребителя соединяют с концом другой.

При соединении приемника треугольником фазные напряжения равны линейным , а линейные токи определяют по первому закону Кирхгофа:

Фазные токи рассчитывают по за закону Ома:

Топографическая диаграмма фазных и линейных напряжений представляет собой замкнутый треугольник. Векторную диаграмму токов совмещают с топографической диаграммой напряжений.

При симметричной нагрузке токи во всех фазах одинаковы и связаны с линейными токами по формуле: