Краткие сведения из теории. Трёхфазной цепью называется совокупность трёх однофазных цепей, в которых действует симметричная трёхфазная система электродвижущих сил (ЭДС)

Трёхфазной цепью называется совокупность трёх однофазных цепей, в которых действует симметричная трёхфазная система электродвижущих сил (ЭДС). Симметричной называется система трёх синусоидальных ЭДС одинаковой частоты и амплитуды, сдвинутых по фазе на одну треть временного периода. Векторная диаграмма для амплитудных значений ЭДС в этом случае представляет симметричную трёхлучевую звезду векторов.

На рис. 1а представлена такая диаграмма для момента времени t=0. Если вращать векторы диаграммы против часовой стрелки с постоянной угловой скоростью w, проецируя векторы на вертикальную ось мгновенных значений "0 m" с одновременной развёрткой по горизонтальной оси, то получатся графические зависимости трёх синусоидальных ЭДС (рис. 1б), построенных в функции времени t или фазового угла w t (w = =2p f, где w - угловая частота, T – период, f - частота). Поскольку амплитуды ЭДС равны по величине (E_mA = E_mB = E_mC = E_m), то мгновенные значения ЭДС (в соответствии с расположением векторов на рис. 1а в момент времени t=0) записывается в виде:

e_A =E_m sinw t; e_B =E_m sin ; e_C =E_m sin .

Нетрудно убедиться, что геометрическая сумма векторов, изображающих синусоидальные ЭДС, а следовательно и, алгебраическая сумма мгновенных значений синусоид равны нулю:

+ + =0, e_A+ e_B+ e_C =0

Если представить векторы в виде комплексных чисел (см. прил. 2), то алгебраическая сумма:

+ + =0.

Простейший генератор трёхфазного тока (рис. 2) представляет собой неподвижный пустотелый цилиндр, набранный из листовой электротехнической стали (статор), внутри которого вращается с постоянной скоростью w постоянный электромагнит N-S (ротор). На внутренней поверхности статора расположены три витка A-X, B-Y, C-Z, стороны которых расположены в двух диаметрально противоположных канавках (пазах). Магнитные оси этих витков сдвинуты относительно друг друга на треть пространственного периода (в показанном на рис. 2 двухполюсном генераторе - на 120 геометрических градусов). При вращении ротора его магнитная ось N-S поочерёдно набегает на начала фаз обмотки статора A, B, C, в результате чего амплитуды ЭДС E_mA, E_mB, E_mC будут сдвинуты по фазе на одну треть временного периода T (рис. 1).

Три витка, расположенные на статоре (рис. 2), представляют собой три простейших источника (генератора) однофазного синусоидального тока, каждый из которых может быть подключён двумя проводами к "своему" однофазному приёмнику. В этом случае получается шестипроводная, электрически разобщённая трёхфазная цепь.

На практике получили применение электрически связанные трёхфазные цепи, соединённые звездой или треугольником. Генератор и приёмник могут быть соединены одинаково, или один из них соединён звездой, а другой – треугольником.

Три витка A-X, B-Y, C-Z на статоре генератора (рис. 2) называются фазами генератора. Начала фаз генератора обозначаются большими буквами A, B, C, а концы фаз - большими буквами X, Y, Z латинского алфавита. Соответственно зажимы фаз приёмника обозначаются малыми буквами (a-x, b-y, c-z).

За положительные направления ЭДС, токов и напряжений в фазах генератора принимаются направления от конца фазы к её началу, а в фазах приёмника – от начала к концу фазы.