Трифазний синусоїдний струм

Система трифазного струму при з’єднанні приймачів трикутником.

Система трифазного струму при з’єднанні приймачів зіркою.

Трифазний синусоїдний струм.

ЛІНІЙНІ ТРИФАЗНІ КОЛА СИНУСОЇДНОГО ЗМІННОГО СТРУМУ

Лекція 2.

Світовий ринок, його структура та ключові характеристики.

Трифазний ланцюг є частковим випадком багатофазних електричних систем, що є сукупністю електричних ланцюгів, в яких діють ЕРС однакової частоти, зрушені по фазі один відносно одного на певний кут. Відмітимо, що зазвичай ці ЕРС, в першу чергу в силовій енергетиці, синусоїдальні. Проте, в сучасних електромеханічних системах, де для управління виконавчими двигунами використовуються перетворювачі частоти, система напруги в загальному випадку є несинусоїдальною. Кожну з частин багатофазної системи, що характеризується однаковим струмом, називають фазою, тобто фаза - це ділянка ланцюга, що відноситься до відповідної обмотки генератора або трансформатора, лінії і навантаження.

Таким чином, поняття "фаза" має в електротехніці два різні значення:

- фаза як аргумент величини, що синусоїдально змінюється;

- фаза як складова частина багатофазної електричної системи.

Розробка багатофазних систем була обумовлена історично. Дослідження в цій області були викликані вимогами виробництва, що розвивається, а успіхам в розвитку багатофазних систем сприяли відкриття у фізиці електричних і магнітних явищ.

Найважливішою передумовою розробки багатофазних електричних систем стало відкриття явища обертового магнітного поля (Г. Феррарис і Н.Тесла, 1888 р.). Перші електричні двигуни були двофазними, але вони мали невисокі робочі характеристики. Найбільш раціональною і перспективною виявилася трифазна система, основні переваги якої будуть розглянуті далі. Великий вклад в розробку трифазних систем вніс видатний російський учений-електротехнік М. О. Доливо-Добровольский, що створив трифазні асинхронні двигуни, трансформатори, запропонував трьох- і чотирипровідні ланцюги, у зв'язку з чим по праву вважається основоположником трифазних систем.

Джерелом трифазної напруги є трифазний генератор, на статорі якого (див. рис. 1) розміщена трифазна обмотка. Фази цієї обмотки розташовуються так, щоб їх магнітні осі були зрушені в просторі один відносно одного на рад. На рис. 1 кожну фазу статора умовно показано у вигляді одного витка. Початок обмоток прийнято позначати заголовними буквами А, В, С, а кінці - відповідно прописними x, y, z.

ЕРС в нерухомих обмотках статора індукуються в результаті перетину їх витків магнітним полем, що створюється струмом обмотки збудження обертального ротора (на рис. 1 ротор умовно зображено у вигляді постійного магніта, що використовується на практиці при відносно невеликих потужностях). При обертанні ротора з рівномірною швидкістю в обмотках фаз статора індукуються синусоїдальні ЕРС, що періодично змінюються. ЕРС однакової частоти і амплітуди, але відрізняються внаслідок просторового зрушення один від одного по фазі на рад. (див. рис. 2).

Трифазні системи нині набули найбільшого поширення. На трифазному струмі працюють усі великі електростанції і споживачі, що пов'язано з рядом переваг трифазних ланцюгів перед однофазними, найважливішими з яких являються:

- економічність передачі електроенергії на великі відстані;

- найнадійнішим і економічнішим, задовольняючим вимогам промислового електроприводу являється асинхронний двигун з короткозамкнутим ротором;

- можливість отримання за допомогою нерухомих обмоток магнітного поля, що обертається, на чому заснована робота синхронного і асинхронного двигунів, а також ряду інших електротехнічних пристроїв;

- урівноваженість симетричних трифазних систем.

Для розгляду найважливішої властивості урівноваженості трифазної системи, яке буде доведено далі, введемо поняття симетрії багатофазної системи.

Система ЕРС (напруги, струмів і так далі) називається симетричною, якщо вона складається з m однакових по модулю векторів ЕРС (напруги, струмів і так далі), зрушених по фазі один відносно одного на однаковий кут . Зокрема векторна діаграма для симетричної системи ЕРС, що відповідає трифазній системі синусоїд на рис. 2, представлена на рис. 3.

Рис.3	Рис.4

З несиметричних систем найбільший практичний інтерес представляє двофазна система з 90-градусним зрушенням фаз (див. рис. 4).

Усі симетричні трьох- і m -фазні (m>3) системи, а також двофазна система є урівноваженими. Це означає, що хоча в окремих фазах миттєва потужність пульсує (див. рис. 5, а), змінюючи за час одного періоду не лише величину, але в загальному випадку і знак, сумарна миттєва потужність усіх фаз залишається величиною постійної впродовж усього періоду синусоїдальної ЕРС (див. рис. 5, б).

Урівноваженість має найважливіше практичне значення. Якби сумарна миттєва потужність пульсувала, то на валу між турбіною і генератором діяв би пульсуючий момент. Таке змінне механічне навантаження шкідливо відбивалося б на енергогенеруючій установці, скорочуючи термін її служби. Ці ж міркування відносяться і до багатофазних електродвигунів.

Якщо симетрія порушується (двофазна система Тесла через свою специфіку не враховується), то порушується і урівноваженість. Тому в енергетиці строго стежать за тим, щоб навантаження генератора залишалося симетричним.

Дата добавления: 2014-01-07