§ 10 Трехфазные электрические цепи.

В современных технологических установках применяются различные виды напряжений. Однако в большинстве случаев они получаются путем преобразования из напряжения промышленной частоты.
Практически все промышленные электрические системы являются трехфазными. Производством электроэнергии занимаются электростанции, на которых происходит преобразование тепловой (на ТЭС), ядерной (на АЭС), механической (на ГЭС) энергий в электрическую. Это происходит в устройствах, называемых генераторами. Чаще всего используют синхронные генераторы. Устройство такого преобразователя показано на рис. 79.

Рис. 79.
Синхронный генератор устроен следующим образом: Неподвижная часть машины, которая крепится к фундаменту, называется статором. По внутренней расточке статора сделаны пазы в которые уложены три статорные обмотки (обмотка А, обмотка В и обмотка С). Электрические оси этих обмоток сдвинуты в пространстве на углы 120º. Если принять, что ось А-x имеет нулевой сдвиг, то ось В-y будет сдвинута на угол -120º, а ось C-z на угол +120º. Внутри статора укреплен ротор (подвижная часть машины) на поверхности которого уложена обмотка возбуждения. К обмотке возбуждения подведено постоянное напряжение под действием которого по ней протекает постоянный ток. Таким образом ротор намагничивается и на нем образуются два явных полюса – южный S и северный N. Ротор приводится во вращение с угловой скоростью ω паровой или гидротурбинами.
Между полюсами ротора образуется магнитное поле, которое пересекает при вращении статорные обмотки с угловой частотой ω. В результате этого в обмотках статора наводится ЭДС согласно выражению:
.
Вследствие того, что обмотки имеют пространственный сдвиг ЭДС наводимые в них имеют временной сдвиг, численно соответствующий пространственному. Таким образом, трехфазная система ЭДС для мгновенных значений записывается в виде следующей системы уравнений:

Временные зависимости, соответствующие системе показаны на рис. 80.
 

Рис. 80.
Запись трехфазной системы ЭДС для комплексов действующих значений имеет вид:

Покажем представление системы в виде векторов на комплексной плоскости (см. рис. 81).

Рис. 81.
Принято ось вещественных чисел совмещать с фазой А.
Любую трехфазную систему можно разделить на генерирующую, потребляющую и на транспортную, в виде линии электропередач, части. Это деление показано на рис. 82.
 

Рис. 82.
На практике применяются следующие способы соединения генераторов и нагрузок.
Звезда – звезда с нейтралью, обозначается как:

Звезда – звезда без нейтрали, обозначается как:

Треугольник - треугольник, обозначается как:

Все эти соединения обязательны для изучения. Кроме того в данном разделе будут рассмотрены вопросы измерения мощности в трехфазных цепях.
 
<Назад.   Далее.>