ТРЕХФАЗНАЯ СИСТЕМА ТОКА

Аннотация. На сегодняшний день трехфазная система тока применяется повсюду, таким образом, равно как во все без исключения в высотные здания подаётся трехфазное напряжение. А по этажам идёт равномерная нагрузка на каждую фазу и в отдельную квартиру подаётся 220 Вольт. Исключение — это подключение электроплит (там прокладывается силовой кабель (три фазы 380 Вольт)). В частных домовладениях трёхфазное напряжение идёт по столбам, а с каждой фазы, опять-таки равномерной нагрузки в каждый дом заводится 220 Вольт. В этой статье рассматривается, что такое система трехфазного тока и пример задачи с соединением в виде треугольника.

Ключевые слова: трехфазная система тока; 220 Вольт; нагрузка; ЭДС; фаза; генератор; потребитель; ротор.

Цель: Рассчитать трехфазную цепь при симметричной нагрузке.

Методы исследования:

1) Теоретический.

2) Аналитический.

Актуальность: На сегодняшний день трехфазная система тока применяется повсюду, таким образом, равно как во все без исключения в высотные здания подаётся трехфазное напряжение. А по этажам идёт равномерная нагрузка на каждую фазу и в отдельную квартиру подаётся 220 Вольт. Исключение — это подключение электроплит (там прокладывается силовой кабель (три фазы 380 Вольт)). В частных домовладениях трёхфазное напряжение идёт по столбам, а с каждой фазы, опять-таки равномерной нагрузки в каждый дом заводится 220 Вольт.

Трёхфазная система электрических цепей — это совокупность трех электрических цепей, в которых действуют три синусоидальные ЭДС одной и той же частоты, создаваемые общим источником энергии и сдвинутые по фазе одна относительно другой на угол 120.

В наше время период изготовление, предоставление и разделение электрической энергии используется в основном согласно трехфазным цепям. Это разъясняется вблизи их преимуществ согласно сопоставлению с однофазными цепями переменного тока:

1) экономичность изготовление и передачи энергии;

2) возможность извлечения в одной установке двух эксплуатационных напряжений, но кроме того

3) они дают возможность извлекать вращающееся магнитное поле, нужное для трех фазных асинхронных двигателей. Возможность извлекать вращающееся магнитное поле, нужное для трехфазных асинхронных двигателей.

Трехфазная система ЭДС формируется с поддержкой трехфазного генератора с 3-мя обмотками, сдвинутыми сравнительно, друг друга в месте в угол 120°. На рисунке 1 схематически представлен генератор с одной парой полюсов на статоре и 3-мя обмотками в роторе.

Рисунок 1. Генератор с одной парой полюсов на статоре и 3-мя обмотками в роторе

В реальных генераторах трехфазная обмотка находится в статоре, а полюса — на роторе, таким образом подобная конструкция генератора переменного тока экономичнее и проще, а принцип работы генератора никак не изменяется. В соответствии с явлением электромагнитной индукции при вращении ротора в 3-х обмотках, пересекаемых магнитным полем с частотой со, наводятся ЭДС Ем Ев> Ес. В случае если амплитуды 3-х ЭДС равны, а сдвиг фаз между ними 120°, то трехфазная система ЭДС называется симметричной.

Таким образом, свойствами несимметрии считаются:

• неравенство амплитуд;
• неравенство углов сдвига фаз.

Однако нас интересует непосредственно симметричная нагрузка. В случае если в трехфазной цепи действует симметричная система ЭДС, то токи в фазах равны согласно величине и сдвинуты на угол 120°, т.е. выходит симметричная трехфазная система токов.

Каждая обмотка трехфазного генератора способна служить источником энергии для отдельного приемника, как представлено на рис. 2. Также трехфазная система называется несвязанной и состоит из 3-х отдельных электрических цепей.

Рисунок 2. Источник энергии для отдельного приемника

Положительное направление ЭДС в каждой фазе выбирают от ее конца к началу. С целью передачи энергии в несвязанной системе необходимо шесть проводов. Для умещения количества соединительных проводов М.О. Доливо-Добровольский порекомендовал две схемы соединения: звезда и треугольник, которые используются в современных трехфазных цепях.

В случае если каждую обмотку трехфазного генератора соединить с отдельным потребителем электрической энергии, в таком случае приобретем несвязанную трехфазную систему с 3-мя самостоятельными цепями, для работы которых необходимы шесть проводов. Уменьшить количество проводов, соединяющих генератор с потребителем (потребителями) до четырех или до трех, не нарушая режим работы потребителей, можно путем соединения обмоток генератора между собой, и тогда трехфазная система становится связанной. Одним из способов такого соединения является соединение «звездой», которое образуется путем Соединения концов обмоток генератора в одну точку. Эта точка называется нулевой или нейтральной и обозначается буквой N (реже — буквой О).

Рассмотрим трехфазный ток на примере при помощи задачи.

Дано: U=380В; R=24Ом; X_L=32Ом.

Найти: U_ф=220В; Z_ф=40; I_ф=5А; φ_ф=53ᵒ; P=2383Вт; Q=3163Вт; S=3960В*а; cosφ=0,75.

Решение:

1) U_ф= = U_A=U_B=U_C=219,65== 220В

2)  Z_ф==>40

3) I_ф=I_A=I_B=I_C==5А

4) P=3I_ф*U_ф*cosφ=2383 Вт

5) Q=3I_ф*U_ф*cosφ=3163 Вт

6) S=3I_ф*U_ф==3960 В*а

7) cosφ=0,75

Рисунок 3. Векторная диаграмма токов и напряжений в трехфазной системе соединение «звездой»

Заключение: Я научилась рассчитывать трехфазную цепь при симметричной нагрузке.