Многофазные электрические цепи. Трехфазные электрические цепи
Многофазная электрическая цепь (многофазная электрическая система) – это совокупность электрических цепей, в которых действуют источники электродвижущей силы с одинаковой частотой, смещенные по фазе относительно друг друга. Каждая цепь такой системы называется фазой, а их количество числом фаз.
Совокупность электродвижущих сил, которые действуют в многофазной цепи, называется многофазным источником электродвижущей силы или многофазной системой электродвижущей силы, а совокупность электрических токов - многофазной системой токов. Необходимо учитывать, что токи и электродвижущие силы могут отличаться друг от друга по фазе и величине, но иметь одинаковые частоты. Многофазные системы делятся на:
- Несвязанные системы, в которых между фазами отсутствует электрическое соединение.
- Связанные системы, в которых фазы электрически соединены между собой.
Многофазные системы также делятся на симметричные и несимметричные. В симметричной цепи электродвижущие силы в отдельных фазах равны по амплитуда, но отличны друг от на друга на углы:
$q*(2п/m)$
где q - любое целое число; п = 3,14; m - количество фаз.
Симметричные системы в свою очередь делятся на системы обратной и прямой последовательности. Несимметричной многофазной системой является то система, которая не соответствует всем условиям симметричности. Еще один важный признак для классификации многофазных цепей - независимость или зависимость мощности системы от времени. Согласно ему различают:
- Уравновешенные системы, в которых мгновенное значение мощности никак не зависит от времени.
- Неуравновешенные системы, в которых мгновенное значение мощности представляет собой функцию времени.
Самым распространенными примером многофазной системы является трехфазная электрическая цепь (m=3).
Трехфазная электрическая цепь – это совокупность трех электрических цепей, где действуют синусоидальные электрические силы, которые одинаковы по частоте и амплитуде и сдвинуты по фазе относительно друг друга на 120 градусов.
Трехфазные цепи более распространены на практике по сравнению с однофазными и многофазными благодаря своим преимуществам, к которым относятся:
- Возможность получения в одной электрической установке фазного и линейного напряжений.
- Экономичность производства и передачи электрической энергии.
- Возможность относительно простого получения кругового вращающегося магнитного поля, которое необходимо для работы трехфазного асинхронного двигателя.
Фазное напряжение – это напряжение между нейтралью и линейным проводом.
Линейное напряжение – это напряжение между линейными проводами или между началами фаз, в данном случае за положительное направление напряжения условно принимается направление от точки цепи с более высоким потенциалом к точке цепи с более низким потенциалом.
Подключение трехфазной нагрузки
Чтобы питать нагрузку через три провода трехфазной сети, к каждой из фаз присоединяется по потребителю. Трехфазный источник может быть изображен схемой замещения из трех идеальных источников симметричных гармонических электродвижущих сил. На схеме ниже идеальные источники представлены тремя полными комплексными сопротивлениями Z, каждое из которых питается от соответствующей фазы источника.
Рисунок 1. Схема. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Фазы трехфазных потребителей и источников могут быть соединены между собой различными способами, но самыми распространенными являются соединения схемой треугольник или звезда. В некоторых случаях фазы потребителей и источников сопряжены различными сочетаниями: источник и приемник соединены звездой; источник соединен звездой, а приемник треугольником. Схема звезда предполагает наличие одной общей точки у всех фаз трансформатора или генератора, которая называется нейтралью.
Рисунок 2. Схема звезда. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Линейные провода соединяют приемник и источник - связывают выводы обмоток фаз приемника и генератора. Каждой фазой образуется индивидуальная электрическая цепь, в которой каждый источник приемник присоединен к своему источнику двумя проводами: нейтральным и линейным.
Рисунок 3. Схема треугольник. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Если конец одной фазы источника соединяется с началом его второй фазы, конец второй с началом третьей, а конец третьей с началом второй, то такое соединение называется треугольником. Три провода приемника, которые соединяются аналогичным образом также образуют треугольник, вершины получившихся треугольников соединяются между собой. Каждая фаза источника в представленной выше схеме образует собственную электрическую цепь с приемником, в которое соединение образовано двумя проводами. Для осуществления такого подключения фазы приемников принято записывать двумя буквами, соответствующими проводам: ab, ac, ca.
