Производство переменного тока

Как же переменный ток производится?

Начнем с того, что переменное магнитное поле способно создавать электрическое поле. То есть, если взять катушку с проводником (например, катушку из медного провода) и рядом с ней «махать» магнитом, то будет создаваться электрическое поле и ток побежит по этому проводнику. По этому принципу и работает генератор переменного тока. То есть большой магнит вращается рядом с тремя большими катушками.

В простой и понятной форме генератор можно описать так: представим окружность, внутри которой вращается огромный магнит (с двумя полюсами), вокруг магнита к этой окружности присоединены 3 катушки расположенные на одинаковом расстоянии друг от друга и делящие эту окружность на три равные секции. То есть, если из центра этой окружности (центра вращения магнита) провести радиусы к этим катушкам, то окружность поделится на три равные части (эмблема Мерседеса) и угол между этими радиусами будет 120 градусов.

Таким образом, магнит вращается, а переменное магнитное поле порождает электрическое поле, то есть ток. Каждая обмотка трехфазного генератора является самостоятельным генератором тока и источником электрической энергии. Присоединив провода к концам каждой из них, как это показано на рисунке, изображенном ниже, мы получили бы три независимые цепи, каждая из которых могла бы питать те или иные электроприемники, например электрические лампы.

Ток будет бежать то в одну сторону, то в другую и постоянно менять свое значение, то достигая максимума, то падая до нуля. Это будет зависеть от расположения полюсов магнита относительно катушки во время его вращения. Графически изменение напряжения тока можно описать в виде синусоиды.

В России магнит вращается со скоростью 50 оборотов в секунду. Каждый оборот соответствует одному периоду. Один период это тоже что и полное колебание (описывал чуть выше). Но так как катушки расположены на расстоянии друг от друга на угол 120 градусов (одна треть периода), то и колебания будут происходить в этих катушках с запаздыванием друг относительно друга на одну треть периода.

Каждую отдельную цепь такой системы коротко называют ее фазой, а систему трех сдвинутых по фазе переменных токов в таких цепях называют просто трехфазным током.

Почти все генераторы, установленные на наших электростанциях, являются генераторами трехфазного тока.

В таком случае, для передачи электричества от трехфазного генератора нам необходимо 6 проводов. По 2 от каждой катушки. Однако, можно так соединить между собой обмотки генератора трехфазного тока, чтобы обойтись четырьмя и даже тремя проводами, т. е. значительно сэкономить проводку.

Основной из этих способов, называется соединением звездой.

.

Будем называть зажимы обмоток 1, 2, 3 началами, а зажимы 1', 2', 3' - концами соответствующих фаз.

Соединение звездой заключается в том, что мы соединяем концы всех обмоток в одну точку генератора, которая называется нулевой точкой или нейтралью, и соединяем генератор с приемниками электроэнергии четырьмя проводами: тремя так называемыми линейными проводами, идущими от начала обмоток 1, 2, 3, и нулевым или нейтральным проводом, идущим от нулевой точки генератора. В случае равномерной нагрузки всех трех фаз генератора, т. е. при приблизительно одинаковых токах в каждой из них, ток в нулевом проводе равен нулю. Такая система проводки называется четырехпроводной.

Напряжения между нулевой точкой и началом каждой фазы называют фазными напряжениями (это по сути напряжение которое создается в каждой конкретной катушке), а напряжения между началами обмоток, т, е. точками 1 и 2, 2 и 3, 3 и 1, называют линейными.

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

Таким образом, например, если фазное напряжение генератора Uф = 220 В, то при соединении обмоток генератора звездой линейное напряжение Uл - 380 В.

При применении трехфазного тока все приемники питаются от различных фаз, но соединены они все в общей точке (с общим нулевым проводом). Смотри картинку ниже.

То есть нагрузка также соединена звездой.

Дата добавления: 2015-06-04