Трехфазный ток. Синхронный генератор.

Состоит из:

1.Статор

2.Ротор

3.Обмотки (фазы)

Начало фаз обозначают A,B,C (или С₁,С₂,С₃). Концы фаз обозначают X,Y,Z (или С₄,С₅,С₆).

При вращении ротора его поле пересекает обмотки статора, и в них индуцируется одинаковая по величине, но сдвинутая по фазе на 1/3 периода (120º) ЭДС, поэтому их сумма в любой момент времени равна «0», (е₁+е₂+е₃=0).

Фазы генераторы могут соединяться двумя способами, по схеме: звездаилитреугольник.

5.5. Соединение фаз генератора (источника тока) и потребителя по схеме «звезда»/«звезда» (с нулевым проводом).

При соединении «звезда» все концы фаз генератора соединяют в один узел (точку), который называется нулевым, а начала фаз генератора соединяют с началами фаз потребителя при помощи линейных проводов. Фазы потребителя в данной схеме также соединены по схеме « звезда» и имеют нулевую точку. Провод, соединяющий нулевые точки фаз генератора и потребителя, называется нулевым.

Напряжение между началом и концом одной фазы называется фазовым напряжением. Обозначается – Uф. В данном случае - это напряжение между линейным и нулевым проводами.

Прим. В бытовых трехфазных цепях Uф=220В, а Uл=380В.

Напряжение между началами фаз называется линейным напряжением. Обозначается – Uл. В данном случае – это напряжение между линейными проводами.

Прим. В бытовых трехфазных цепях Uф=220В, а Uл=380В.

Для данного соединения справедливы следующие соотношения:

Iл =Iф Uл = √3×Uф

При равномерной нагрузке фаз (т.е. потребители, включенные в каждую фазу, имеют одинаковые сопротивления - к примеру, асинхронный двигатель) ток в нулевом проводе будет равен 0. Потому что, токи в фазах потребителей будут одинаковы по величине, но сдвинуты по фазе относительно друг друга на 120 эл. градусов. Соответственно, в данном случае нулевой провод не нужен.

При неравномерной нагрузке фаз ток в нулевом проводе будет не равен 0, но его величина, как правило, значительно меньше величин токов в линейных проводах. Поэтому, в 4-х жильных кабелях нулевой провод может быть выполнен меньшего сечения (Примечание: «ноль» как правило, в темной (черной) оплетке).

При рассмотрении схемы «звезда»/ «звезда» видно, что при помощи линейного и нулевого проводов каждая фаза генератора присоединяется к своей фазе потребителя. И получается, что нулевой провод служит для равномерного распределения напряжениямежду фазами потребителя независимо от нагрузки каждой фазы. Поэтому, обрыв нулевого провода недопустим. Соответственно, в нулевой провод никаких предохранителей и выключателей не ставятся.

По данной схеме осуществляется энергоснабжение как бытовых потребителей (многоквартирные дома), так и промышленных предприятий. Но при этом, нулевые точки фаз генератора и потребителей заземляют. Поэтому, «земля» будет выполнять функцию защитного нулевого провода. Соответственно, в современных квартирах энергоснабжение выполняется по 3-х проводной системе. 1-й провод называется фазным, его потенциал равен 220В. 2-й провод называется рабочим нулевым проводом, его потенциал равен нулю. 3-й провод – защитный ноль, как правило, должен быть электрически связан с металлическими корпусами и деталями бытовых электроприборов.

Примечание:

При обрыве рабочего нулевого провода (не в квартире, а в доме), происходит так называемый перекос по фазам. При этом напряжение в квартирах может меняться практически от нуля Вольт до 380В, что приводит к выходу из строя бытовой техники.

5.6. Схема соединения фаз генератора и потребителя «треугольник»/ «треугольник».

В схеме соединения «тре-угольник» к концу 1-й фазы генератора подсоединяется начало 2-й фазы, к концу 2-й фазы начало 3-й, и конец 3-й фазы подсоединяется к началу 1-й фазы. Начала фаз генератора при помощи линейных проводов соединяются с началами фаз потребителей. Фазы потребителей также соединены по схеме «треугольник».

В данной схеме напряжение между началами фаз (Uл) и напряжение между началом и концом одной фазы (Uф) это одно и тоже понятие. Поэтому, для этой схемы справедливо следующее соотношение:

Uл = Uф

Ток, протекающий по линейному проводу, называется линейным током. Обозначается – Iл.

Ток, протекающий по фазе, называется фазным током. Обозначается – Iф.

В схеме соединения «треугольник»:

Iл = √3Iф

Прим. Присоединение к бытовой трехфазной сети по схеме «треугольник» позволяет получить напряжение в √3 раз больше (380В), а т.к. при таком подключении ток через потребители тоже возрастает в √3, то потребляемая мощность увеличивается в 3 раза (Pтреуг=√3Uф*√3Iф=3Pзвездой)

При рассмотрении схемы «треугольник»/ «треугольник» видно, что каждая фаза генератора, при помощи линейных проводов, соединяется со своей фазой потребителя. Поэтому, данная схема сама равномерно распределяет напряжение на фазах потребителя независимо от их нагрузки.

Различные способы соединения фаз генератора и потребителя.

 

Существуют 4 способа соединения фаз генератора и потребителя:

Схема соединения	Обозначение схемы соединения символами	Uф (генератора)	Uф (потребителя)
Звезда /звезда		220 В	220В
Треугольник /треугольник	∆ /∆	220 В	220 В
Звезда / треугольник	∆	220 В	380 В
Треугольник /звезда	∆ /	220 В	127 В

 

Вывод: используя различные схемы соединения фаз генератора и потребителя на фазу потребителя можно подать 3 номинала напряжения, соответственно: 127В ; 220В; 380В.