ТРИФАЗНІ КОЛА ЕЛЕКТРИЧНОГО СТРУМУ
Ключові поняття: фаза трифазної мережі, трифазна система ЕРС, симетрична трифазна система ЕРС, пряма (зворотна) послідовність фаз, нейтраль, фазні ЕРС, лінійні ЕРС, з'єднання «зіркою» («трикутником»), симетричне навантаження, трифазне чотирипровідне коло, активна (реактивна, повна, комплексна) потужність трифазної системи.
6.1. Основні поняття і визначення
Об'єднання в одне коло декількох подібних за структурою кіл синусоїдального струму однієї частоти з незалежними джерелами енергії широко застосовується в техніці. Об’єднувані кола синусоїдального струму прийнято називати фазами, а всю об'єднану систему кіл - багатофазною системою. Таким чином, в електротехніці термін "фаза" застосовується у двох різних значеннях: по-перше, це параметр періодичного процесу, а по-друге - найменування складової частини багатофазної системи кіл синусоїдального струму. Найбільше розповсюдження дістала трифазна система. Остання була винайдена й розроблена у всіх деталях, включаючи трифазні трансформатор і асинхронний двигун, відомим російським інженером М. О.Доліво-Добровольським (1862 - 1919) в 1891 р. У даний час для передачі й розподілу енергії в переважній більшості випадків застосовуються трифазні системи. Важливою перевагою трифазної системи є також простота й дешевизна трифазних асинхронних двигунів. Крім трифазної системи практичне значення має шестифазна система, наприклад у пристроях випрямлення змінного струму, а в деяких пристроях автоматики застосовують двофазну систему.
|
9A |
|
© |
|
X |
|
Z |
|
Рис.6.1 |
|
B |
|
|
|
C |
Для позначення фаз трифазної системи застосовують літери латинського алфавіту. Перша фаза має позначення А або а - початок фази, Х або х - кінець фази (прописні букви відносяться до джерела, а рядкові - до навантаження. Всю фазу називають фазою А, дві інші - фаза В і фаза С. Позначення трифазного генератора показане на рис. 6.1.
|
Позначення трифазного генератора Кінці фаз джерела можна з'єднати один з одним, тоді в зовнішньому колі буде діяти сумарна ЕРС. Така система називається зв'язаною. Трифазну систему ЕРС називають симетричною, якщо частоти й амплітуди ЕРС кожної з фаз однакові, синусоїдальні й зміщені відносно одна одної на кут 2п/3, тобто на 120° (рис. 6.2). В аналітичній формі миттєві й діючі значення ЕРС, що наводяться у фазах, записують в наступному вигляді: |
За початок фази приймають затискач, через який струм надходить у зовнішнє коло при позитивному його значенні.
|
|
|
б |
Рис.6.2 - Графічне (а) і векторне (б) подання трифазної симетричної системи ЕРС
еА = EmA sin cot; Ea = E;
|
2ж, |
|
(6.1) |
|
j 2n /3 |
|
E • e |
|
ЄВ = EmB Sin(0t - —У; EB = E • Є 4u * ЄС = EmC Sin(0t - —У; EC = E • e |
|
-j2n/3. |
|
-j4n/3 _______ |
Як видно з рис. 6.2,а, у симетричній трифазній системі сума миттєвих значень фазних ЕРС у будь-який момент часу дорівнює нулю:
Єа + ев + ес = 0. (6.2)
За аналогією можна записати й для діючих значень векторів:
• • •
Еа + Ев + Ес = 0. (6.3)
На векторній діаграмі (рис. 6.2,б) фаза B відстає від фази А, а фаза C - від
фази В. Таке чергування фаз АВС називають прямою послідовністю, а чергу
вання фаз АСВ - зворотною послідовністю. Послідовність фаз визначають спеціальним приладом - фазопокажчиком.
Як трифазне джерело електричної енергії в основному використовують трифазні синхронні генератори, що перетворюють механічну енергію на електричну, кожна з трьох обмоток якоря якого є джерелом однофазної синусоїдальної ЕРС.
До трифазних споживачів електричної енергії належать трифазні синхронні й асинхронні двигуни й трансформатори (з навантаженням), електричні печі, прилади електричного освітлення та ін.
Існують різні способи з'єднання фаз трифазних джерел живлення й трифазних споживачів електроенергії. Найпоширенішими є з'єднання «зірка» і «трикутник». При цьому способи з'єднання фаз джерел і фаз споживачів у трифазних системах можуть бути різними. Фази джерела звичайно з'єднані «зіркою», фази споживачів з'єднують або «зіркою», або «трикутником».
