Главная страница Случайная страница
Разделы сайта
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Трехфазный ток
|
|
Схема устройства генератора трехфазного тока показана на рис.12. Генератор
имеет три обмотки, смещенные относительно друг друга на 1/3 окружности. При вращении ротора мы получим в каждой из обмоток, обозначаемые в дальнейшем через О1, О2 и О3, переменные э.д.с. e1, e2 и e3, между которыми будет разность фаз 120° и 240°. Поэтому, если колебания э.д.с. в обмотке О1 выражаются формулой
e1 = e0 sin w t,
то для э.д.с. в других обмотках мы имеем
e2 = e0 sin (w t- 120°),
e3 = e0 sin (w t 240°).
Изменение во времени э.д.с. в трех обмотках графически представлено на рис.13.
 |
рис.12
Каждую из обмоток мы можем замкнуть на нагрузочные сопротивления r 1, r2, r3 (рис. 14) и получить три однофазных переменных тока, между которыми будет строго постоянная разность фаз, равная соответственно 120° и 240°. Такие три согласованных переменных тока и называются системой трехфазных токов или, коротко, трехфазным током.
 |
Рис.13 Рис.14
Число проводов, соединяющих генератор с нагрузкой, так же как и при двухфазном токе, можно уменьшить, если объединить по одному проводу в каждой цепи. Тогда мы получим соединение генератора, показанное на рис.15, называемое соединением звездой. Оно подобно соединению трех одинаковых источников тока, показанному на рис.16.
 |
Рис.15 Рис.16
 |
Предположим, что генератор разомкнут (r1 = r2 = r3 = ¥), и найти связь между фазным напряжением (существующим в каждой из обмоток О1, О2, О3) и линейными напряжениями (между проводами 1, 2, 3). Очевидно, что линейное напряжение между проводом 0 и любым из других проводов равно фазному напряжению и его амплитуда есть e 0. Линейное напряжение между любой парой проводов 1, 2 и 3 будет другим. Вычислим, например, напряжение между проводами 1 и 3. Оно равно разности потенциалов между свободными концами обмоток О1 и О2:
e = e0 sin w t - e0 sin (w t –120 °) = 2 e0 sin 60° cos (w t- 60°).
Но sin 60° = Ö 3/2, cos (w t - 60°) = sin (w t + 30°), и поэтому
e = e 0 Ö 3 sin (w t + 30°).
Мы имеем, следовательно, линейное напряжение, изменяющееся с той же частотой w, что и фазное. Но с амплитудой в Ö 3 раз больше фазного. Таким образом, при соединении генератора звездой мы можем получить в линии два напряжения, а именно фазное e0 и e0 Ö 3.
Допустим теперь, что генератор нагружен на сопротивления, также соединенные звездой (рис.15), причем r1 = r2 = r3 (симметричная нагрузка). В этом случае в каждом из проводов 1, 2 и 3 амплитуда токов i 0 будет одинакова и токи в них будут изменяться по закону
i1 = i0 sin w t, i2 = i0 sin (w t - 120°), i3 = i0 sin (w t - 240°)
В проводе 0, являющемся общим, сила тока i будетравна сумме всех линейных токов:
i = i1 + i2 + i3 = i0 sin w t + i0 sin (w t - 120°)+ i0 sin (w t - 240°).
Но sin (w t - 120°) + sin (w t - 240°) = 2 sin (w t - 180°) cos 60° =
= sin (w t - 180°) = - sin w t.
Поэтому i = i1 + i2 + i3 = 0.
Таким образом, при симметричной нагрузке сила тока в проводе 0 равна нулю, отчего этот провод называют нулевым. В случае симметричной нагрузки (или даже приблизительно симметричной) нулевой провод можно удалить вовсе линия будет работать исправно.
Возможно и другое соединение обмоток генератора, показанное на рис. 17 (соединение треугольником). Ему соответствует соединение трех источников тока, изображенное на рис.18.
На первый взгляд может показаться, что в этом случае обмотки замкнуты сами на себя (накоротко). Это действительно так и было бы, если бы мы имели три источника постоянного тока. На самом же деле мы имеем переменные э.д.с., обладающие разностью фаз, что существенно изменяет дело. Действительно, полная э.д.с. треугольника равна
e = e1 + e2 + e3 = e0 sin w t + e0 sin (w t-120°) + e0 sin (w t- 240°).
Но мы уже вычислили выше эту сумму и видели, что она равна нулю. Таким образом, полная э.д.с. треугольника равна нулю, и если генератор не нагружен, то не только не получается короткого замыкания, но в его обмотках вовсе нет тока.
Из рис.17 ясно без расчетов, что при соединении треугольником линейные напряжения равны фазными напряжениями; при разомкнутом генераторе амплитуда линейных напряжений равна амплитуде э.д.с. в одной обмотке e0.
Необходимо отметить, что на рис.15 и рис.17 предполагалось, что и генератор и нагрузки соединены одинаково- либо звездой, либо треугольником. Разумеется, можно употреблять и комбинированные схемы, соединяя, например, генератор вездой, а потребителей энергии – треугольником или, наоборот, генератор - треугольником, а потребителей – звездой.
 |  | ||
рис.17 рис.18
|
|