Эффективность применения трехфазного переменного тока

В современной энергетике наибольшее распространение получили трехфазные цепи переменного тока. Это объясняется рядом их преимуществ перед однофазными цепями:

1. Экономичность производства и передачи электроэнергии. Так как трехфазные генераторы имеют более высокий КПД по сравнению с однофазными, а для передачи трехфазного напряжения требуется три провода.

2. Возможность сравнительно простого получения вращающегося магнитного поля, с помощью системы неподвижных обмоток. Этот принцип используется в наиболее надежном и распространенном асинхронном электродвигателе.

3. Возможность получения в одной установке двух эксплуатационных напряжений – фазного и линейного.

В трехфазных цепях действуют три синусоидальных ЭДС имеющих одинаковую амплитуду и сдвинутых друг относительно друга на 120°:

, , .

, , .

График трехфазной системы ЭДС показан на рисунке 4.1, а, векторная диаграмма на рисунке 4.1 б. Для симметричной трехфазной системы ЭДС справедливо выражение: .

Для получения трехфазной системы ЭДС используется трехфазный синхронный генератор (рисунок 4.2). На статоре генератора размещается обмотка, состоящая из трех частей или фаз. Фазные обмотки располагаются на статоре таким образом, чтобы их магнитные оси были сдвинуты в пространстве относительно друг друга на угол 120°. Начало обмоток обозначаются А, В, С, а концы – Х, Y, Z. ЭДС в неподвижных витках обмотки статора наводятся в результате пересечения этих витков магнитным полем вращающегося ротора. Ротор представляет собой двух (или многополюсный) электромагнит, питающийся от источника постоянного напряжения, через контактные кольца. Ротор показан на рисунке 3.2 в виде постоянного магнита имеющего полюса N-S. При вращении ротора с постоянной угловой скоростью в обмотках фаз статора наводятся периодически изменяющиеся синусоидальные ЭДС одинаковой частоты и амплитуды, но отличающиеся друг от друга по фазе вследствие пространственного смещения их магнитных осей.

Рисунок 4.1 - График трехфазной системы ЭДС (а)

и векторная диаграмма (б)

Рисунок 4.2 - Схема расположения обмоток

трехфазного синхронного генератора