Интегрирование элементарных дробей Курсовые
Лабораторные работы Примеры расчета типовых задач Расчетно-графическая работа Электрические цепи постоянного и переменного тока

Лабораторные работы, примеры расчета типовых задач по электротехнике

Трехфазные электрические цепи

Основные понятия. Элементы трехфазных цепей.

Трехфазные цепи представляют собой частный случай многофазных систем переменного тока. Многофазными системами называется совокупность электрических цепей, в которых действуют синусоидальные ЭДС одинаковой частоты, отличающиеся по фазе одна от другой и индуктированные в одном источнике энергии. Каждую из однофазных цепей, входящую в многофазную систему, принято называть фазой (в электротехнике термин «фаза» имеет два значения: понятие, характеризующую стадию периодического процесса, и наименование однофазных цепей, образующих многофазную систему). Цепи в зависимости от числа фаз называются двухфазными, трехфазными, шестифазными и т. п.

Наибольшее распространение в современной электроэнергетике получили трехфазные цепи. Это объясняется рядом их преимуществ, как перед другими многофазными цепями, так и перед однофазными цепями переменного тока. Среди этих преимуществ можно отметить:

экономичность производства и передачи энергии по сравнению с однофазными цепями;

возможность сравнительно простого получения вращающегося магнитного поля, необходимого для трехфазного асинхронного двигателя – одного из самых распространенных двигателей переменного тока; возможность получения в одной установке двух эксплуатационных напряжений фазного и линейного.

Трехфазная цепь состоит из трех основных частей или элементов: трехфазного генератора, в котором механическая энергия преобразуется в электрическую энергию с трехфазной системой ЭДС, линии передачи со всем необходимым оборудованием, приемников (потребителей), которые могут быть как трехфазными (например, электродвигатели), так и однофазными (например, лампы накаливания).

Трехфазный генератор представляет собой синхронную машину двух типов: турбогенератор или гидрогенератор (схематическое изображение модели трехфазного генератора дано на рис. 2.11). На статоре генератора размещается обмотка, состоящая из трех частей или, как их принято называть, фаз. Обмотки фаз располагаются на статоре таким образом, чтобы их магнитные оси были сдвинуты в пространстве относительно друг друга на угол радиан. Начала обмоток обозначаются буквами A, B, C, а концы – X, Y, Z.

ЭДС в неподвижных витках обмотки статора индуктируются в результате пересечения этих витков магнитным полем, возбуждаемым током обмотки вращающегося ротора (на рис. 2.11 ротор с обмоткой условно изображен в виде постоянного магнита с полюсами N и S). Расположенная на роторе обмотка возбуждения питается от источника постоянного напряжения (возбудителя). При вращении ротора с равномерной скоростью в обмотках фаз статора индуктируются периодически изменяющиеся синусоидальные ЭДС одинаковой частоты, но отличающиеся друг от друга по фазе вследствие их пространственного смещения.

На схемах обмотку (или фазу) источника питания изображают, как показано на рис. 2.12. За условное положительное направление ЭДС в каждой фазе принимают направление от конца к началу. Обычно индуктированные в катушках ЭДС имеют одинаковые амплитуды и сдвинуты по фазе относительно друг друга на один и тот же угол . Такая система ЭДС называется симметричной.

2.4.2. Способы изображения симметричной трехфазной системы ЭДС

Симметричная трехфазная система ЭДС может изображаться графиками, тригонометрическими функциями, векторами и функциями комплексного переменного.

Графики изменения ЭДС симметричной системы показаны на рис. 2.13. Важно обратить внимание на то, что для симметричной трехфазной системы ЭДС справедливо равенство: eA + eB + eC = 0. Если ЭДС какой-либо отдельной фазы трехфазной обмотки, например фазы A, принять за исходную и считать ее начальную фазу равной нулю, то выражения для мгновенных значений ЭДС можно записать в следующем виде:

,

,

.

Соответственно для комплексных значений ЭДС получим уравнения:

, , .

Векторная диаграмма симметричной трехфазной системы ЭДС показана на рис. 2.14. (Следует обратить внимание на то, что при рассмотрении трехфазных цепей комплексную плоскость обычно поворачивают на угол  против часовой стрелки.) Из векторных диаграмм рис. 2.14 следует, что для симметричной трехфазной системы геометрическая сумма векторов ЭДС всех фаз равна нулю: . Систему ЭДС, в которой ЭДС фазы В отстает по фазе от ЭДС фазы А, а ЭДС фазы С по фазе – от ЭДС, фазы В, называют системой прямой последовательности. Если изменить направление вращения ротора генератора, то последовательность фаз изменится и будет она называться обратной.

Последовательность фаз определяет направление вращения трехфазных двигателей, ее нужно учитывать также при включении трехфазных генераторов на параллельную работу. Для определения последовательности фаз имеются специальные приборы – фазоуказатели.

Поскольку на практике применяется прямая последовательность фаз, в данной главе будут рассматриваться трехфазные цепи только с прямой последовательностью фаз.


Лабораторные работы, примеры расчета типовых задач по электротехнике