Трифазний змінний струм . Школа для електрика: пристрій, проектування

23.07.2015

Трифазний змінний струм

Трифазний змінний струм . Школа для електрика: пристрій, проектування
В даний час в усьому світі отримала найбільше поширення трифазна система змінного струму .

Трифазною системою електричних ланцюгів називають систему, що складається з трьох кіл, в яких діють змінні, ЕРС однієї і тієї ж частоти, зсунуті по фазі відносно один одного на 1/3 періоду( φ =2 π /3). Кожну окрему ланцюг такої системи коротко називають її фазою, а систему трьох зрушених по фазі змінних струмів в таких колах називають просто трифазним струмом .

Майже всі генератори, встановлені на наших електростанціях, є генераторами трифазного струму. По суті, кожен такий генератор являє собою з’єднання в одній електричній машині трьох генераторів змінного струму, сконструйованих таким чином, що індуковані в них ЕРС зсунуті один відносно одного на одну третину періоду, як це показано на рис. 1.

Трифазний змінний струм . Школа для електрика: пристрій, проектування

Рис. 1. Графіки залежності від часу ЕРС, індукованих в обмотках якоря генератора трифазного струму

Як здійснюється подібний генератор легко зрозуміти з схеми на рис. 2.

Трифазний змінний струм . Школа для електрика: пристрій, проектування

Рис. 2. Три пари незалежних проводів, приєднаних до трьох якорів генератора трифазного струму, що живлять освітлювальну мережу

Тут є три самостійних якоря, розташованих на статорі електричної машини і зміщених на 1/3 кола (120 ). У центрі електричної машини обертається загальний для всіх якорів індуктор, зображений на схемі у вигляді постійного магніту .

Трифазний змінний струм . Школа для електрика: пристрій, проектування
У кожній котушці індукується змінна ЕРС однієї і тієї ж частоти, але моменти проходження цих ЕРС через нуль (або через максимум) у кожної з котушок виявляться зсунутими на 1/3 періоду один відносно одного, бо індуктор проходить повз кожної котушки на 1/3 періоду пізніше, ніж повз попередньої.

Кожна обмотка трифазного генератора є самостійним генератором струму і джерелом електричної енергії. Приєднавши дроти до кінців кожної з них, як це показано на рис. 2, ми отримали б три незалежні ланцюги, кожна з яких могла б живити ті чи інші електроприймачі, наприклад електричні лампи .

В цьому випадку для передачі всієї енергії, яку поглинають електроприймачі. було б шість проводів. Можна однак, так з’єднати між собою обмотки генератора трифазного струму, щоб обійтися чотирма і навіть трьома проводами, тобто значно заощадити проводку.

Перший з цих способів, називається з’єднанням зіркою (рис. 3).

Трифазний змінний струм . Школа для електрика: пристрій, проектування

Рис. 3. Чотирипровідна система проводки при з’єднанні трифазного генератора зіркою. Навантаження (групи електричних ламп I, II, III) харчуються фазними напругами.

Будемо називати затиски обмоток 1, 2, 3 началами, а затискачі 1 ‘. 2 ‘. 3 ‘ — кінцями відповідних фаз.

З’єднання зірок полягає в тому, що ми з’єднуємо кінці всіх обмоток в одну точку генератора, яка називається нульовою точкою або нейтраллю. і з’єднуємо генератор з приймачами електроенергії чотирма проводами: трьома так званими лінійними проводами. йдуть від початку обмоток 1, 2, 3, і нульовим або нейтральним проводом. йде від нульової точки генератора. Така система проведення називається чьотирьох .

Трифазний змінний струм . Школа для електрика: пристрій, проектування
Напруги між нульовою точкою та початком кожної фази називають фазними напругами. а напруги між початками обмоток, т, е. точками 1 і 2, 2 і 3, 3 і 1, називають лінійними. Фазні напруги зазвичай позначають U1. U 2. U 3. або в загальному вигляді U ф, а лінійні напруги — U12, U23. U 31. або в загальному вигляді U л.

Між амплітудами або діючими значеннями фазних і лінійних напруг при з’єднанні обмоток генератора зіркою існує співвідношення U л = √ 3 U ф ≈ 1,73 U ф

Таким чином, наприклад, якщо фазна напруга генератора U ф = 220 В, то при з’єднанні обмоток генератора зіркою лінійна напруга U л — 380 Ст.

У випадку рівномірного навантаження всіх трьох фаз генератора, тобто при приблизно однакових струмах в кожній з них, струм в нульовому проводі дорівнює нулю. Тому в цьому випадку можна нульовий провід скасувати й перейти до ще більш економною трипровідною системою. Всі навантаження включаються при цьому між відповідними парами лінійних проводів.

При несиметричною навантаженні струм в нульовому проводі не дорівнює нулю, але, взагалі кажучи, він слабший, ніж струм у лінійних проводах. Тому нульовий провід може бути тонше, ніж лінійні.

При експлуатації трифазного змінного струму прагнуть зробити навантаження різних фаз по можливості однаковою. Тому, наприклад, при влаштуванні освітлювальної мережі великого будинку при чотирипровідної системи вводять в кожну квартиру нульовий провід і один із лінійних з таким розрахунком, щоб у середньому на кожну фазу припадала приблизно однакове навантаження.

Інший спосіб з’єднання обмоток генератора, також допускає трехпроводную проводку — це з’єднання трикутником, зображене на рис. 4.

Трифазний змінний струм . Школа для електрика: пристрій, проектування

Рис. 4. Схема з’єднання обмоток трифазного генератора трикутником

Тут кінець кожної обмотки з’єднаний з початком наступної, так що вони утворюють замкнутий трикутник, а лінійні проводи приєднані до вершин цього трикутника — точках 1, 2 і 3. При з’єднанні трикутником лінійне напруга генератора одно його фазному напрузі. U л = U ф.

Таким чином, перемикання обмоток генератора з зірки на трикутник призводить до зниження лінійної напруги в√ 3 ≈ 1,73 рази. З’єднання трикутником також допустимо лише при однакової або майже однакової навантаженні фаз. Інакше струм у замкнутому контурі обмоток буде занадто сильний, що небезпечно для генератора.

При застосуванні трифазного струму окремі приймачі (навантаження), що живляться від окремих пар проводів, також можуть бути з’єднані або зіркою, тобто так, що один кінець їх приєднаний до загальної точки, а решту три вільних кінця приєднуються до лінійних проводів мережі, або трикутником, тобто так, що все навантаження з’єднуються послідовно й утворюють загальний контур, до точок 1, 2, 3 якого приєднуються лінійні дроти мережі.

На рис. 5 показано з’єднання навантажень зіркою при трипровідною системою проводки, а на рис. 6 — при чотирипровідної системи проводки (в цьому випадку загальна точка всіх навантажень з’єднується з нульовим проводом).

На рис. 7 показана схема з’єднання навантажень трикутником при трипровідною системою проводки.

Трифазний змінний струм . Школа для електрика: пристрій, проектування

Рис. 5. З’єднання навантажень зіркою при трипровідною системою проводки

Рис. 6. З’єднання навантажень зіркою при чотирипровідної системи проводок

Трифазний змінний струм . Школа для електрика: пристрій, проектування

Рис. 7. З’єднання навантажень трикутником при трипровідною системою проводки

Практично важливо мати на увазі наступне. При з’єднанні навантаження трикутником кожна навантаження знаходиться під лінійною напругою, а при з’єднанні зіркою — під напругою, в √ 3 разів меншим. Для випадку чотирипровідної системи це зрозуміло з рис. 6. Але те ж має місце у разі трипровідною системи (рис. 5).

Між кожною парою лінійних напруг тут включені послідовно дві навантаження, струми в яких зсунуті по фазі на 2 π /3. Напруга на кожній навантаженні дорівнює відповідному лінійному напрузі, поділеній на √ 3 .

Таким чином, при перемиканні навантажень з зірки на трикутник напруги на кожній навантаженні, а отже, і струм в ній підвищуються в√ 3 ≈ 1,73 рази. Якщо, наприклад, лінійне напруга трипровідній мережі дорівнювало 380 В, то при з’єднанні зіркою (рис. 5) напруга на кожній з навантажень буде дорівнює 220 В, а при включенні трикутником (рис. 7) буде дорівнює 380 Ст.

При підготовці матеріалу використовувалася інформація з підручника фізики під редакцією Р. С. Ландсберга.

Короткий опис статті: генератори змінного струму Трифазної системою електричних ланцюгів називають систему, що складається з трьох кіл, в яких діють змінні, ЕРС однієї і тієї ж частоти, зсунуті по фазі відносно один одного на 13 генератора, кожної, трифазного, зіркою, обмоток, навантажень, називають трикутником, системі, трипровідною, з’єднанні, нульовий, у разі, чотирипровідної, напруга, лінійних, проводки, навантаження, напруги, періоду

Джерело: Трифазний змінний струм » Школа для електрика: пристрій, проектування, монтаж, наладка, експлуатація і ремонт електрообладнання

Також ви можете прочитати