Введение. Электрические машины, потребляющие или генерирующие электрическую энергию, напряжение которой изменяется по гармоническому закону

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Электрические машины, потребляющие или генерирующие электрическую энергию, напряжение которой изменяется по гармоническому закону, называются машинами переменного тока.

Первоначально практически любой источник электрической энергии переменного тока является трехфазным. Такие источники имеют три рабочих контакта и один «нулевой» (рис. В.1). Нулевой провод по возможности заземляется. Напряжение на рабочих контактах смещено по фазе на 120 град.:

(В.1)

где ω₀ – круговая частота; U_max – амплитуда.

Рис. В.1. Схематическое изображение источника питания переменного тока

Потребители электрической энергии бывают как трехфазные, так и однофазные. При трехфазном потреблении электрическая машина подсоединяется к фазным контактам A, B, C, а нулевой провод обычно соединяется с корпусом прибора для обеспечения безопасности персонала от поражения электрическим током (рис. В.2, а). При однофазном потреблении электрическая машина подсоединяется к одному из фазных контактов и нулевому проводу, а корпус прибора заземляется через отдельный провод (рис. 8.2, б).

Рис. В.2 Схемы подключения потребителей

При анализе машин переменного тока удобно использовать векторное представление токов и напряжений. Так векторная диаграмма напряжений трехфазного источника будет иметь вид рис. В.3.

Рис. В.3. Векторная диаграмма напряжений трехфазного источника

Из векторной диаграммы рис. В.3 легко видеть, что амплитуда межфазного напряжения (например, ) будет в раз больше амплитуды фазного напряжения (например, ):

. (В.2)

В инженерной практике источники переменного тока принято характеризовать технической частотой:

[Гц] (В.3)

и эффективным (действующим) значением напряжения:

(В.4)

при этом слово эффективное обычно опускают.

В основном в промышленности используются источники частотой
50 Гц, фазным напряжением 220 В, межфазным напряжением 380 В. В движущихся объектах используются специальные источники повышенной частотой 400 Гц, 1000 Гц и межфазным напряжением 36 В.

Мощность, потребляемая электрической машиной переменного тока, подсчитывается по формуле:

, (В.5)

где U, I – соответственно эффективные (действующие) значения тока и напряжения, φ сдвиг по фазе между током и напряжением. Множитель cosφ принято называть коэффициентом мощности.