В текущее время в мире получила наибольшее распространение трехфазная система переменного тока.

Трехфазной системой электронных цепей именуют систему, состоящую из 3-х цепей, в каких действуют переменные, ЭДС одной и той же частоты, сдвинутые по фазе друг относительно друга на 1/3 периода (φ=2π/3). Каждую отдельную цепь таковой системы кратко именуют ее фазой, а систему 3-х сдвинутых по фазе переменных токов в таких цепях именуют просто трехфазным током.

Практически все генераторы, установленные на наших электрических станциях, являются генераторами трехфазного тока. По существу, каждый таковой генератор представляет собой соединение в одной электронной машине 3-х генераторов переменного тока, сконструированных таким макаром, что индуцированные в их ЭДС смещены друг относительно друга на одну третья часть периода, как это показано на рис. 1.

Рис. 1. Графики зависимости от времени ЭДС, индуцированных в обмотках якоря генератора трехфазного тока

Как осуществляется схожий генератор просто осознать из схемы на рис. 2.

Рис. 2. Три пары независящих проводов, присоединенных к трем якорям генератора трехфазного тока, питают осветительную сеть

Тут имеются три самостоятельных якоря, расположенных на статоре электронной машины и смещенных на 1/3 окружности (120^о). В центре электронной машины крутится общий для всех якорей индуктор, изображенный на схеме в виде неизменного магнита.

В каждой катушке индуцируется переменная ЭДС одной и той же частоты, но моменты прохождения этих ЭДС через нуль (либо через максимум) в каждой из катушек окажутся сдвинутыми на 1/3 периода друг относительно друга, ибо индуктор проходит мимо каждой катушки на 1/3 периода позднее, чем мимо предшествующей.

Любая обмотка трехфазного генератора является самостоятельным генератором тока и источником электронной энергии. Присоединив провода к концам каждой из их, как это показано на рис. 2, мы получили бы три независящие цепи, любая из которых могла бы питать те либо другие электроприемники, к примеру электронные лампы.

В данном случае для передачи всей энергии, которую поглощают электроприемники, требовалось бы 6 проводов. Можно но, так соединить меж собой обмотки генератора трехфазного тока, чтоб обойтись 4-мя и даже 3-мя проводами, т. е. существенно сберечь проводку.

1-ый из этих методов, именуется соединением звездой (рис. 3).

Рис. 3. Четырехпроводная система проводки при соединении трехфазного генератора звездой. Нагрузки (группы электронных ламп I, II, III) питаются фазными напряжениями.

Будем именовать зажимы обмоток 1, 2, 3 началами, а зажимы 1‘, 2‘, 3‘ — концами соответственных фаз.

Соединение звезд состоит в том, что мы соединяем концы всех обмоток в одну точку генератора, которая именуется нулевой точкой либо нейтралью, и соединяем генератор с приемниками электроэнергии 4-мя проводами: 3-мя так именуемыми линейными проводами, идущими от начала обмоток 1, 2, 3, и нулевым либо нейтральным проводом, идущим от нулевой точки генератора. Такая система проводки именуется четырехпроводной.

Напряжения меж нулевой точкой и началом каждой фазы именуют фазными напряжениями, а напряжения меж началами обмоток, т, е. точками 1 и 2, 2 и 3, 3 и 1, именуют линейными. Фазные напряжения обычно обозначают U1, U2, U3, либо в общем виде Uф, а линейные напряжения — U12, U23, U31, либо в общем виде Uл.

Меж амплитудами либо действующими значениями фазных и линейных напряжений при соединении обмоток генератора звездой существует соотношение Uл = √3Uф ≈ 1,73Uф

Таким макаром, к примеру, если фазное напряжение генератора Uф = 220 В, то при соединении обмоток генератора звездой линейное напряжение Uл — 380 В.

В случае равномерной нагрузки всех 3-х фаз генератора, т. е. при примерно схожих токах в каждой из их, ток в нулевом проводе равен нулю. Потому в данном случае можно нулевой провод упразднить и перейти к еще больше экономичной трехпроводной системе. Все нагрузки врубаются при всем этом меж надлежащими парами линейных проводов.

При несимметричной нагрузке ток в нулевом проводе не равен нулю, но, вообщем говоря, он слабее, чем ток в линейных проводах. Потому нулевой провод может быть тоньше, чем линейные.

При эксплуатации трехфазного переменного тока стремятся сделать нагрузку разных фаз по способности схожей. Потому, к примеру, при устройстве осветительной сети огромного дома при четырехпроводной системе вводят в каждую квартиру нулевой провод и один из линейных с таким расчетом, чтоб в среднем на каждую фазу приходилась приблизительно однообразная нагрузка.

Другой метод соединения обмоток генератора, также допускающий трехпроводную проводку — это соединение треугольником, изображенное на рис. 4.

Рис. 4. Схема соединения обмоток трехфазного генератора треугольником

Тут конец каждой обмотки соединен с началом последующей, так что они образуют замкнутый треугольник, а линейные провода присоединены к верхушкам этого треугольника — точкам 1, 2 и 3. При соединении треугольником линейное напряжение генератора равно его фазному напряжению: Uл = Uф.

Таким макаром, переключение обмоток генератора со звезды на треугольник приводит к понижению линейного напряжения в √3 ≈ 1,73 раза. Соединение треугольником также допустимо только при схожей либо практически схожей нагрузке фаз. По другому ток в замкнутом контуре обмоток будет очень силен, что небезопасно для генератора.

При применении трехфазного тока отдельные приемники (нагрузки), питающиеся от отдельных пар проводов, также могут быть соединены или звездой, т. е. так, что один конец их присоединен к общей точке, а оставшиеся три свободных конца присоединяются к линейным проводам сети, или треугольником, т. е. так, что все нагрузки соединяются поочередно и образуют общий контур, к точкам 1, 2, 3 которого присоединяются линейные провода сети.

На рис. 5 показано соединение нагрузок звездой при трехпроводной системе проводки, а на рис. 6 — при четырехпроводной системе проводки (в данном случае общая точка всех нагрузок соединяется с нулевым проводом).

На рис. 7 показана схема соединения нагрузок треугольником при трехпроводной системе проводки.

Рис. 5. Соединение нагрузок звездой при трехпроводной системе проводки

Рис. 6. Соединение нагрузок звездой при четырехпроводной системе проводок

Рис. 7. Соединение нагрузок треугольником при трехпроводной системе проводки

Фактически принципиально подразумевать последующее. При соединении нагрузок треугольником любая нагрузка находится под линейным напряжением, а при соединении звездой — под напряжением, в √3раз наименьшим. Для варианта четырехпроводной системы это ясно из рис. 6. Но то же имеет место в случае трехпроводной системы (рис. 5).

Меж каждой парой линейных напряжений тут включены поочередно две нагрузки, токи в каких смещены по фазе на 2π/3. Напряжение на каждой нагрузке равно соответственному линейному напряжению, деленному на √3.

Таким макаром, при переключении нагрузок со звезды на треугольник напряжения на каждой нагрузке, а как следует, и ток в ней увеличиваются в √3 ≈ 1,73 раза. Если, к примеру, линейное напряжение трехпроводной сети приравнивалось 380 В, то при соединении звездой (рис. 5) напряжение на каждой из нагрузок будет равно 220 В, а при включении треугольником (рис. 7) будет равно 380 В.

Школа для электрика

При подготовке статьи использовалась информация из учебника физики под редакцией Г. С. Ландсберга.

Генератор трехфазного переменного тока