Трехфазные электрические цепи. Трехфазная система состоит из источника электрической энергии, линии электропередачи и приемников электрической энергии

Трехфазная система состоит из источника электрической энергии, линии электропередачи и приемников электрической энергии. Она представляет совокупность трех однофазных цепей, в которых действуют синусоидальные ЭДС одной и той же частоты, сдвинутые по фазе друг относительно друга на угол 2π/3. При этом трехфазные цепи являются разновидностью цепей синусоидального тока, и, следовательно, все рассмотренные ранее методы расчета и анализа в полной мере распространяются и на них. Для наглядности анализ трехфазных систем удобно осуществлять с использованием векторных диаграмм, позволяющих достаточно просто определять фазовые сдвиги между переменными.

Источником электрической энергии в трехфазной цепи является генератор (Рис. 2.11), в трех обмотках которого, конструктивно сдвинутых друг относительно друга на угол 2π/3 и называемых фазами, индуцируются три ЭДС, начальные фазы которых, в свою очередь, также сдвинуты относительно друг друга на угол 2π/3 (2.34). Если к симметричной трехфазной цепи приложена симметричная трехфазная система напряжений генератора, то в ней будет иметь место симметричная система токов. Такой режим работы трехфазной цепи называется симметричным. В этом режиме токи и напряжения соответствующих фаз равны по модулю и сдвинуты по фазе друг по отношению к другу на угол 2π/3, то есть

(2.34)

Рис. 2.11 – Генератор трехфазного тока: 1 - статор; 2 - обмотки статора; 3 - ротор; 4 - обмотка ротора

Кроме трехфазных генераторов на электростанциях в качестве источников, формирующих трехфазную ЭДС (2.34), выступают также трехфазные трансформаторы на электрических подстанциях.

Электрические приемники, то есть устройства, потребляющие электрическую энергию, могут быть однофазными и трехфазными. Однофазными приемниками являются: бытовые осветительные и нагревательные приборы, однофазные электро-двигатели, сварочные трансформаторы, холодильники и другие устройства. К трехфазным электроприемникам относятся: трехфазные электродвигатели, электрокалориферы, электроводонагреватели, мощные выпрямители и другие потребители электроэнергии.

Рис. 2.12 – Волновые диаграммы ЭДС в трехфазной цепи

Рис. 2.13 – Трехфазная система ЭДС: а) комплексная диаграмма; б) комплексы ЭДС

Передача электрической энергии на дальние расстояния по трехфазным цепям более выгодна, чем передача энергии по однофазным цепям. Кроме того, трехфазные синхронные генераторы, трехфазные асинхронные двигатели и трансформаторы более просты в производстве, экономичны и надежны в эксплуатации. В трехфазных системах достаточно просто получить вращающееся магнитное поле, воздействие которого на проводники с током положено в основу принципа работы асинхронных и синхронных электродвигателей.

Важным преимуществом трехфазной цепи является также то, что от нее возможно питать как трехфазные, так и однофазные потребители электрической энергии.