Лекция 10. Трехфазные электрические цепи

Электрическая цепь, в которой действует одна ЭДС, называется однофазной.

Многофазные электрические цепи – это цепи, в которых имеются несколько ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые относительно друг друга по фазе.

В двухфазных цепях две ЭДС, в трехфазных – три.

Наибольшее распространение получили трехфазные электрические цепи. В этих цепях ЭДС определяются следующими уравнениями:

, (9.21)

где – мгновенное значение ЭДС первой фазы или фазы А;

– амплитудное значение ЭДС первой фазы или фазы А.

, (9.22)

, (9.23)

Если , то трехфазная система называется симметричной, такая система ЭДС создается трехфазным синхронным генератором (СГ) (рис. 9.2).

Синхронный генератор конструктивно состоит из ротора (вращающейся части) и статора (неподвижной части).

Ротор – источник магнитного поля и обычно представляет собой постоянный магнит или электромагнит (обмотка, по которой протекает постоянный ток).

 

Рис. 9.2. Синхронный генератор

Рис. 9.3. Статор синхронного генератора

 

В пазах статора находятся три обмотки (фазы) пространственно сдвинуты на 120° (рис. 9.3).

Начало фаз – А, В, С; а концы фаз – x, y, z.

Понятия начала и конца фаз – условные и имеют смысл только для индуктивно связанных обмоток, т.е. таких обмоток, которые пронизываются одним и тем же магнитным потоком.

Рассмотрим магнитопровод (т.е. сердечник), на котором находятся две обмотки (рис. 9.4).

Рис. 9.4. Магнитопровод

 

Пусть в сердечнике имеется магнитный поток Ф, и пусть в данный момент времени этот поток, создаваемый каким-либо внешним источником, увеличивается.

Определим направление тока в обмотках, который создается переменным потоком Ф. Направление тока определяется правилом буравчика.

По правилу Ленца, магнитное поле, создаваемое индукционным током, противодействует всяким изменениям магнитного поля, которое вызвало этот индукционный ток. Потоки Ф₁ и Ф₂ направлены навстречу потоку Ф.

Обмотки 1 и 2 индуктивно связаны, т.к. пронизываются одним и тем же магнитным потоком Ф. Определить начала и концы этих обмоток – это, значит, найти такие выводы обмоток, на которых потенциалы имеют одинаковый знак. Начала обмоток принято связывать с положительным потенциалом, концы – с отрицательным.

Таким образом, в результате электромагнитной индукции обмотки становятся источниками ЭДС (Е₁ и Е₂). Направления ЭДС зависят и от способа (направления) навивки обмотки (рис. 9.5, 9.6).

 

Рис. 9.5. Источники ЭДС

Рис. 9.6. Векторная диаграмма

 

Изобразим обмотки с различными направлениями навивки обмотки (рис. 9.7, 9.8).

 

Рис. 9.7. Магнитопровод

Рис. 9.8. Векторная диаграмма