Трёхфазные цепи

                                      ТРЁХФАЗНЫЕ ЦЕПИ

1. Общие понятия трехфазной цепи.

   Трёхфазная цепь состоит из трёх элементов:

- трёхфазный генератор, с помощью которого механическая энергия преобразуется в электрическую с трёхфазной системой Э.Д.С.

- нагрузка, потребляющая вырабатываемую электрическую энергию;

- линия электропередач, соединяющая трёхфазный генератор с нагрузкой.

   Трёхфазный генератор представляет собой электромеханическое устройство. Он состоит из не подвижной части, представляющую собой полый цилиндр, который называется статор. В стенке статора размещены катушки, которые сдвинуты в пространстве друг относительно друга на 120⁰ (рис.1). Начала катушек принято обозначать буквами А, В, С. Концы их обозначаются соответственно через X, Y, Z. Внутри полой части статора расположена вращающаяся магнитная система, которая называется ротор. Ротор приводится во вращение внешней механической силой. На рис.2 показано условное изображение обмоток статора трёхфазного генератора.

Рис. 1 Условное изображение        Рис.2 Условное изображение обмоток статора …

трёхфазного генератора  

     Ротор представляет собой постоянный магнит с полюсами, создающими магнитное поле. При вращении ротора происходит пересечение обмоток магнитными силовыми линиями, что приводит к наведению Э.Д.С. в катушках статора. Так как катушки в статоре смещены друг относительно друга на 120⁰, то и Э.Д.С., наводимые в этих катушках будут сдвинуты во времени на 120⁰. За положительное направление Э,Д.С. в каждой фазе принимают направление от конца катушки к началу.

    Вращение ротора происходит по часовой стрелке, поэтому вначале Э.Д.С. наводится в обмотке A-X потом в обмотке B-Y и затем в обмотке C-Z.

Исходя из расположения векторов на комплексной плоскости, видим, что Э.Д.С.  отстаёт на 120⁰ от Э.Д.С. , а Э.Д.С.  опережает Э.Д.С.  на 120⁰. Учитывая сказанное, значения Э.Д.С. каждой фазы можно записать в следующем виде:

   На рис.3 представлена осциллограмма Э.Д.С. генератора, а на рис.4 их векторная диаграмма. При изображении векторной диаграммы для Э.Д.С. трёхфазной системы принято вещественную ось направлять вертикально. Это приводит к совпадению положения векторной диаграммы с положением обмоток генератора (рис. 2).

 Рис. 3 Кривые мгновенных значений Э.Д.С.    Рис. 4 Векторная диаграмма Э.Д.С. 

     Эта система Э.Д.С. обладает следующим свойством:

  Справедливость этого соотношения легко проверяется с помощью векторной диаграммы.

      Частота переменного напряжения вырабатываемого генератором определяется скоростью вращения ротора и числом полюсов ротора. Очевидно, что с увеличением скорости вращения ротора увеличивается частота вырабатываемого напряжения. В нашей стране (и в большинстве стран Европы) используется напряжение с частотой 50 Гц, т.е. с частотой 50-и колебаний в секунду. Для получения переменного напряжения с частотой 50 Гц  ротор генератора должен иметь определённое число оборотов, которое обозначается как число оборотов в минуту (n об/мин) и соответствующее число пар полюсов, которое обозначается через р (р пар полюсов).Эти величины – частота напряжения (), число оборотов ротора в минуту (n) и число пар полюсов (р), с учётом того что в минуте 60 секунд, связаны соотношением: