Трёхфазные электрические цепи переменного тока

Основные понятия и определения.

Трехфазные электрические цепи представляют собой частный случай многофазных цепей.

Трёхфазные цепи - это совокупность трёх однофазных цепей, в которых действуют три синусоидальные ЭДС одинаковые по частоте и амплитуде, сдвинутые между собой по фазе на угол 120⁰ и создаваемые в одном источнике энергии. Такая трёхфазная система называется симметричной.

Трёхфазная система была разработана русским учёным М. О. Доливо – Добровольским.

Передача электрической энергии на дальние расстояния по трехфазным цепям более выгодна, чем передача энергии по однофазным цепям; кроме того, трехфазные синхронные генераторы и двигатели, трехфазные асинхронные двигатели и трансформаторы более просты в производстве, экономичны и надежны в эксплуатации. В трехфазных системах достаточно просто получить вращающееся магнитное поле, воздействие асинхронных и синхронных двигателей.

Источником электрической энергии в трехфазной цепи является синхронный генератор, в трех обмотках которого, конструктивно сдвинутых относительно друг друга на 120⁰ и называемых фазами, индуцируются три ЭДС, фазы которых также сдвинуты относительно друг друга на угол 120⁰ (рисунок 4.1).

Рис.4.1

Начала обмоток обозначаются буквами А, В, и С, концы – X, Y, Z. При равномерной частоте вращения ротора в обмотках статора индуцируются ЭДС одинаковой частоты и амплитуды, но сдвинутые друг относительно друга на угол 120⁰. За условное положительное направление эдс в каждой фазе принимают направление от конца к началу.

Способы изображения трёхфазной системы ЭДС.

Если фазу фазной ЭДС A принять за исходную, равную 0, то мгновенные значения ЭДС можно выразить аналитически:

или в комплексном виде:

Для трёхфазной системы ЭДС справедливо равенство: . Алгебраическая сумма мгновенных значений ЭДС симметричной трехфазной системы равна 0. 

Рис 4.2

Из векторных диаграмм на рис.4.2 а и б следует, что для симметричной трёхфазной системы геометрическая сумма векторов ЭДС всех фаз равна нулю: .

Для трёхфазных цепей систему координат обычно поворачивают на угол 90⁰ против часовой стрелки

Последовательность, с которой ЭДС в фазных обмотках генератора принимает одинаковые значения, называют порядком чередования фаз или последовательностью фаз. От последовательности чередования фаз зависит направление вращения трехфазных синхронных и асинхронных двигателей.

На практике применяется прямая последовательность чередования фаз