Трехфазная симметричная система ЭДС

Производство, передача и распределение электроэнергии в на­стоящее время осуществляются в основном посредством трех­фазных систем. В разработку трехфазных систем большой вклад внесли ученые и инженеры разных стран. Наибольшая заслуга среди них принадлежит русскому электротехнику М. О. Доливо- Добровольскому, которым разработаны трехфазные генератор, трансформатор, асинхронный двигатель, четырехпроводные и трехпроводные цепи. Простое устройство, относительная деше­визна, высокая надежность в эксплуатации трехфазных генерато­ров, трансформаторов и двигателей, более экономичная передача энергии на расстояние по сравнению с однофазной системой спо­собствовали широкому промышленному внедрению трехфазной системы переменного тока. Трехфазный генератор (рис. 15.1) со­стоит из двух основных частей: статора и ротора. На статоре расположены три одинаковые обмотки, смещенные одна относи­тельно другой на 120°. Начала обмоток обозначают А, В, С а концы — X, У, Z.Подвижная часть генератора — ротор — явля­ется электромагнитом. При вращении ротора будет вращаться и его магнитный поток. В результате этого в каждой обмотке ста­тора наведется синусоидальная ЭДС амплитуды и частоты f, сдвинутая по фазе относительно ЭДС соседней обмотки на 120°. Если ЭДС первой обмотки , а третьей . Система трех переменных ЭДС одной амплитуды и частоты, сдвинутых по фазе на 120°, называется трехфазной симметричной системой ЭДС.

На рис. 15.2, а показаны графики, а на рис. 15.2, б — векторная диаграмма трехфаз­ной симметричной системы ЭДС. Если вектор ЭДС совместить с положительным направлением оси веществен­ных чисел (рис. 15.3), то мож­но записать комплексы дейст­вующих значений ЭДС:

ЭДС трехфазного генератора принимают амплитудные (или нулевые) значения в опреде­ленной последовательности.

Рассмотренную последователь­ность  принято называть прямой последовательностью фаз ЭДС. К обмоткам генератора присоединим нагрузки сопро­тивлением (см. рис. 15.1). В результате образуются три самостоятельные электрические цепи с токами Каждую из них называют фазой. Систему трех однофазных це­пей, в которых действуют ЭДС одной частоты, сдвинутые по фазе на 120°, называют трехфазной электрической цепью. Раз­личают симметричный и несимметричный режимы работы трех­фазной цепи. При симметричном режиме комплексные сопротив­ления трех фаз одинаковы и ЭДС образуют трехфазную симмет­ричную систему. В этом случае токи фаз будут равны по величине и сдвинуты относительно одноименных ЭДС на одина­ковые углы (рис. 15.4). При этом образуется трехфазная симметричная система токов. При несимметричном режиме комп­лексные сопротивления фаз не равны друг другу, при этом токи и их фазные сдвиги будут различными.

Основное свойство симметричных трехфазных систем синусо­идальных величин заключается в том, что алгебраическая сумма их мгновенных значений в любой момент времени равна нулю. Также равна нулю и сумма комплексов, изображающих эти вели­чины. Значит, при симметричной трехфазной системе ЭДC и,  а при симметричной

На рис. 15.2, а показаны графики, а на рис. 15.2, б — векторная диаграмма трехфаз­ной симметричной системы ЭДС. Если вектор ЭДС совместить с положительным направлением оси веществен­ных чисел (рис. 15.3), то мож­но записать комплексы дейст­вующих значений ЭДС:

ЭДС трехфазного генератора принимают амплитудные (или нулевые) значения в опреде­ленной последовательности.

Рассмотренную последователь­ность  принято называть прямой последовательностью фаз ЭДС. К обмоткам генератора присоединим нагрузки сопро­тивлением (см. рис. 15.1). В результате образуются три самостоятельные электрические цепи с токами Каждую из них называют фазой. Систему трех однофазных це­пей, в которых действуют ЭДС одной частоты, сдвинутые по фазе на 120°, называют трехфазной электрической цепью. Раз­личают симметричный и несимметричный режимы работы трех­фазной цепи. При симметричном режиме комплексные сопротив­ления трех фаз одинаковы и ЭДС образуют трехфазную симмет­ричную систему. В этом случае токи фаз будут равны по величине и сдвинуты относительно одноименных ЭДС на одина­ковые углы (рис. 15.4). При этом образуется трехфазная симметричная система токов. При несимметричном режиме комп­лексные сопротивления фаз не равны друг другу, при этом токи и их фазные сдвиги будут различными.

Основное свойство симметричных трехфазных систем синусо­идальных величин заключается в том, что алгебраическая сумма их мгновенных значений в любой момент времени равна нулю. Также равна нулю и сумма комплексов, изображающих эти вели­чины. Значит, при симметричной трехфазной системе ЭДC и,  а при симметричной трехфаз-

ной системы токов и . Трехфазная система, схематически изображенная на рис. 15.1, электрически не связана, так как ее отдельные фазы изолированы. Такая трехфазная система *      не имеет преимуществ перед одно­

фазной и на практике не применяет­ся. Для сокращения количества проводов между генератором и пот­реблением энергии применяют Элект­ру 154 рически связанные трехфазные сис­

темы. Для этого обмотки трехфаз­ного генератора соединяют звездой или треугольником.