Трехфазная система

1. Трехфазная система
Многофазной системой называется совокупность, состоящая из ”n” отдельных одинаковых электрических цепей или электрических схем, режимные параметры в которых (е, u, i) сдвинуты во времени на равные отрезки   или по фазе .
Отдельные части системы называются фазами. Термин ”фаза” в электротехнике имеет два смысловых значения: первое - как момент времени для синусоидальной функции тока или напряжения, второе - как часть многофазной системы. В технике нашли применение   2-х, 3-х, 6-и и более фазные системы. В электроэнергетике наибольшее распространение получила трехфазная система, обладающая рядом преимуществ перед системами с другим числом фаз.
Трехфазная система состоит из трех электрических цепей или электрических схем (фаз), параметры режима (u,i) в которых сдвинуты во времени на . Отдельные фазы трехфазной системы согласно ГОСТ  обозначаются (именуются) заглавными латинскими буквами А, В, С (основное обозначение), или цифрами 1, 2, 3 (допустимое обозначение), или заглавными латинскими буквами R, S, T (международное обозначение). 
 
Не имеет значения, какую из трех фаз именовать какой буквой А, В или С, существенным является их порядок следования друг за другом во времени. Прямым порядком следования фаз называется АВСА, при котором параметры режима (u, i) в фазе В отстают от аналогичных параметров в фазе А на 120o, а в  фазе С - опережают на 120 градусов. При обратном порядке следования фаз  АС ВА параметры режима в фазе С отстают  от аналогичных параметров в фазе А на 120 градусов, а в фазе В - опере­жают  на 120 градусов.
Если отдельные фазы системы работают изолировано и независимо друг от друга, то система называется несвязанной. Рассмотрим работу простейшей несвязанной трехфазной  системы  (рис. 85). Мгновенные значения фазных ЭДС генератора сдвинуты во времени на 120 градусов в порядке следования фаз  A-B-C-A:
;

Графические диаграммы этих функций показаны на рис. 86, а векторные - на рис. 87.

Основное свойство любых переменных функций (е, u, i) в симметричной трехфазной системе состоит в том, что сумма их мгновенных значений в любой момент времени равна нулю, например, еА + еВ + еС  = 0. Найдем эту сумму для разных моментов времени:


,

;

 

,

;

 

,

.


Как следует из векторной диаграммы рис. 87, геометрическая сумма век­торов фазных ЭДС также равна нулю:
.
Если нагрузка отдельных фаз равна между собой, т.е. , то фазные токи будут равны по модулю и сдвинуты по фазе относительно своих ЭДС (напряжений ) на один и тот же угол φ, а между собой, как и ЭДС, будут сдвинуты по фазе на 120 градусов. Следова­тельно, фазные токи iА, iВ, iС образуют симметричную трехфазную систему и для них будут справед­ливы полученные ранее выводы:  iА + iВ + iС = 0;     IА + IВ + IС = 0.
Преобразуем несвязанную трехфазную систему рис. 1 в связанную путем объединения трех обратных приводов в один общий привод. Согласно 1-ому закону Кирхгофа в об­щем проводе должен протекать суммарный ток iN = iА + iВ + iC = 0. Это означает, что потребность в обратном проводе вообще отпадает, благодаря чему достигается значительная эко­номия проводов при передаче энергии от трехфазного генератора к приемнику.
Достоинства трехфазной системы:

  • Передача энергии от генератора к потребителям трехфазным током  наиболее выгодна экономически, чем при любом другом числе фаз. Например, по сравнению с двухпроводной системой достигается экономия проводов в два раза (3 провода вместо 6), соответственно уменьшаются потери энергии в проводах линии.
  • Трехфазная система позволяет технически просто получить круговое вращающееся поле, которое лежит в основе работы всех трехфазных машин (генераторов и двигателей).
  • Элементы трехфазной системы (генераторы, трансформаторы, двигатели) просты по конструкции, надежны в работе, имеют хорошие массогабаритные показатели, сравнительно дешевы, долговечны.
  • На выходе трехфазных генераторов имеется два уровня выходного напряжения – линейное и фазное, отличающиеся в  раз (Uл /Uф = ), что позволяет подключать к такому генератору приемники с различными номинальными напряжениями.

Благодаря своим достоинствам трехфазная система применяется в электроэнергетике для производства, передачи, распределения и потребления электрической энергии.
Трехфазная система и ее основные звенья – генератор, трансформатор, линия электропередачи, двигатель – были разработаны в 1889 году инженером Доливо-Добровольским (фирма Сименс и Шукерт). Создание этой системы явилось важным событием в истории развития теоретической и прикладной электротехники.

 

Страница обновлена: 27.09.2016