Основні положення

Стор.

ТРИФАЗНІ ЕЛЕКТРИЧНІ КОЛА

ЗМІСТ

3.1 3.2 3.2.1 3.2.1.1 3.2.1.2 3.3 3.3.1 3.3.1.1 3.3.1.2 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.8.1 3.8.2 3.8.3 3.8.4 3.9 Основні положення………………..…………………………………………………. З'єднання фаз джерела та споживачів зіркою …………..………………………… Режими роботи трифазної системи при з'єднанні споживачів зіркою …………… Симетричне навантаження фаз споживачів …………………………………… Несиметричне навантаження фаз споживачів ………………………………..… З'єднання трикутником …. …………………………………………………………… Режими роботи трифазної системи при з'єднанні споживачів трикутником ……….. Симетричне навантаження фаз споживачів … …………………………………… Несиметричне навантаження фаз споживачів …………………………………… Потужність трифазної системи …………………………………………………… Розрахунок симетричних трифазних систем ………………………………………. Розрахунок несиметричних трифазних систем ………………………………… Приклади розв'язування задач …………………………………………………… Тестові завдання …..………………………………………………………………… Рівень А ……………………………………………………………………………… Рівень В ……………………………………………………………………………… Рівень С ……………………………………………………………………………… Відповіді ……………………………………………………………………………… Контрольні запитання ………………………………………….………………………

 

З метою економії електричної енергії під час її транс­портування та ефективності її використання об'єднують низку кіл із незалежними джерелами живлення в одну систему. Широко використовуються трифазні та шестифазні кола.

Трифазну систему вперше розробив та впровадив наприкінці XIX ст. М. О. Доліво-Добровольський. Джерелом енергії у трифазних систе­мах є три обмотки генератора. Обмотки укладаються таким чином, що вони індукують змінні ЕРС, які зміщені на третину періоду – 120°.

Трифазне електричне коло – це сукупність трьох однофазних елек­тричних кіл в яких діють синусоїдні ЕРС однакової амплітуди, час­тоти та зміщені за фазою на одну третину періоду – 120°.Ці ЕРС генеруються спільним джерелом енергії.

Частину трифазної системи, в якій діє одна ЕРС, називають фазою. Але не можна це поняття порівнювати з фазою синусоїдної величини (ωt + ψ). Фазами називають обмотки генераторів, трансформаторів, приймачів електричної енергії трифазного струму та проводи ліній електропересилання.

Якщо взяти три однакові котушки А – Х, B – Y, C – Z, осі яких зміщені одна відносно другої на кут 120° (рисунок 3.1,а) та їх обертати в рівномірному магнітному полі з кутовою швидкістю ω, то в котушках буде виникати система трифазних ЕРС. А в окремо взятій котушці, наприклад, котушці А – Х (отримаємо однофазний генератор) виникатиме однофазна синусоїдна ЕРС, миттєве значення якої дорівнює:

еА = Em sin ωt.

Синусоїдні ЕРС, які виникають в котушках А – Х і В – Y при переміщенні їх в рівномірному магнітному полі, відрізняється тільки тим, що ЕРС котушки В – Y буде зміщена по відношенню до ЕРС котушки А – Х на кут мінус 120°. А котушки С – на кут мінус 240°.

 

 

Відповідно миттєві значення фазних ЕРС:

еА = Em sin ωt;

еВ = Em sin (ωt – 120°);

еС = Em sin (ωt – 240°) або еС =Em sin (ωt + 120°),

а їхні комплексні відображення:

ĖА = E е j 0 °;

ĖВ = E е – j 120 °;

ĖС = E е – j 240 °.

На рисунку 3.1,б,в наведено часову та векторну діаграми трифазної системи ЕРС.

Трифазна система, яка має однакові параметри в усіх фазах (комплексні опори фаз ZА = ZВ = ZC та амплітуди ЕРС) називається симет­ричною (рисунок 3.2). Особливістю симетричної трифазної системи ЕРС (струмів, напруг, магнітних потоків) є те, що сума їх миттєвих значень в будь-який момент часу дорівнює нулеві, як і сума їх комплексних значень:

еА + еВ + еС = 0;

ĖА + ĖВ + ĖС = 0.

Споживачі електричної енергії одержують живлення безпосередньо від генератора дуже рідко. В більшості випадків вони живляться від трьох вторинних обмоток трифазних трансформаторів, які аналогічно до генераторів мають симетричну трифазну ЕРС.

На електричних схемах трифазних мереж початки фаз генератора (чи трансформатора) позначають літерами A,B,C, а їх кінці – X, Y, Z. Початки фаз споживачів – а, b, с, а їх кінці – x, y, z (рисунок 3.2).

Якщо послідовність чергування фаз (А-В-С) спрямована за годинниковою стрілкою, то її називають прямою послідовністю чергування фаз, якщо проти годинникової стрілки – зворотною послідовністю.

Аналіз і розрахунок трифазних кіл буде проводитися надалі для прямої послідовності. Умовно додатний напрям ЕРС приймають від кінця обмотки до її початку.

Для зменшення кількості проводів ліній електропередач електричної енергії і економії провідникових матеріалів застосовують два способи з’єднання окремих фаз джерел та приймачів: з’єднання зіркою (Y) та – трикутником (∆).