Трёхфазная система электроснабжения — это… Что такое Трёхфазная система электроснабжения?

Трёхфазная система электроснабжения — частный случай многофазных систем электрических цепей, в которых действуют созданные общим источником синусоидальные ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые друг относительно друга во времени на определённый фазовый угол. В трёхфазной системе этот угол равен 2π/3 (120°).

Многопроводная (шестипроводная) трёхфазная система переменного тока изобретена Николой Теслой. Значительный вклад в развитие трёхфазных систем внёс М. О. Доливо-Добровольский, который впервые предложил трёх- и четырёхпроводную системы передачи переменного тока, выявил ряд преимуществ малопроводных трёхфазных систем по отношению к другим системам и провёл ряд экспериментов с асинхронным электродвигателем.

Описание

Каждая из действующих ЭДС находится в своей фазе периодического процесса, поэтому часто называется просто «фазой». Также «фазами» называют проводники — носители этих ЭДС.

В трёхфазных системах угол сдвига равен 120 градусам. Фазные проводники обозначаются в РФ латинскими буквами L с цифровым индексом 1…3, либо A, B и C^[1].

Распространённые обозначения фазных проводов:

Россия, EC (выше 1000 В)	Россия, ЕС (ниже 1000 В)	Германия	Дания
А	L1	L1	R
B	L2	L2	S
C	L3	L3	T

Анимированное изображение течения токов по симметричной трёхфазной цепи с соединением типа «звезда» Векторная диаграмма фазных токов. Симметричный режим. Графическое представление зависимости фазных токов от времени

Преимущества

Возможная схема разводки трёхфазной сети в многоквартирных жилых домах

• Экономичность.
  • Экономичность передачи электроэнергии на значительные расстояния.
  • Меньшая материалоёмкость 3-фазных трансформаторов.
  • Меньшая материалоёмкость силовых кабелей, так как при одинаковой потребляемой мощности снижаются токи в фазах (по сравнению с однофазными цепями).
• Уравновешенность системы. Это свойство является одним из важнейших, так как в неуравновешенной системе возникает неравномерная механическая нагрузка на энергогенерирующую установку, что значительно снижает срок её службы.
• Возможность простого получения кругового вращающегося магнитного поля, необходимого для работы электрического двигателя и ряда других электротехнических устройств. Двигатели 3-фазного тока (асинхронные и синхронные) устроены проще, чем двигатели постоянного тока, одно- или 2-фазные, и имеют высокие показатели экономичности.
• Возможность получения в одной установке двух рабочих напряжений — фазного и линейного, и двух уровней мощности при соединении на «звезду» или «треугольник».
• Возможность резкого уменьшения мерцания и стробоскопического эффекта светильников на люминесцентных лампах путём размещения в одном светильнике трёх ламп (или групп ламп), питающихся от разных фаз.

Благодаря этим преимуществам, трёхфазные системы наиболее распространены в современной электроэнергетике.

Схемы соединений трехфазных цепей

Звезда

Существующие виды защиты от линейного напряжения, которые можно найти в продаже в электротехнических магазинах. Как и требуют современные стандарты, монтаж происходит на DIN-рейку.

Звездой называется такое соединение, когда концы фаз обмоток генератора (G) соединяют в одну общую точку, называемую нейтральной точкой или

нейтралью. Концы фаз обмоток приёмника (M) также соединяют в общую точку. Провода, соединяющие начала фаз генератора и приёмника, называются линейными. Провод, соединяющий две нейтрали, называется нейтральным.

Шины для раздачи нулевых проводов и проводов заземления при подключении звездой. Одно из преимуществ подключения звездой — экономия на нулевом проводе, поскольку от генератора до точки разделения нулевых проводов вблизи потребителя, требуется только один провод.

Трёхфазная цепь, имеющая нейтральный провод, называется четырёхпроводной. Если нейтрального провода нет — трёхпроводной.

Если сопротивления Za, Zb, Zc приёмника равны между собой, то такую нагрузку называют симметричной.

Соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями.

Напряжение между линейным проводом и нейтралью (Ua, Ub, Uc) называется фазным. Напряжение между двумя линейными проводами (UAB, UBC, UCA) называется линейным. Для соединения обмоток звездой, при симметричной нагрузке, справедливо соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями:

Последствия отгорания (обрыва) нулевого провода в трехфазных сетях

При симметричной нагрузке в трёхфазной системе питание потребителя линейным напряжением возможно даже при отсутствии нейтрального провода. Однако, при питании нагрузки фазным напряжением, когда нагрузка на фазы не является строго симметричной, наличие нейтрального провода обязательно.

При его обрыве или значительном увеличении сопротивления (плохом контакте) происходит так называемый «перекос фаз», в результате которого подключенная нагрузка, рассчитанная на фазное напряжение, может оказаться под произвольным напряжением в диапазоне от нуля до линейного (конкретное значение зависит от распределения нагрузки по фазам в момент обрыва нулевого провода). Это зачастую является причиной вывода из строя бытовой электроники в квартирных домах. Так как сопротивление потребителя остаётся константой, то, согласно закону Ома, при возрастании напряжения сила тока, проходящего через потребительское устройство, окажется гораздо больше максимально допустимого значения, что и вызовет сгорание и/или выход из строя питаемого электрооборудования. Пониженное напряжение также может послужить причиной выхода из строя техники. Иногда отгорание (обрыв) нулевого провода на подстанции может явиться причиной пожара в квартирах.

Проблема гармоник, кратных третьей

Современная техника всё чаще оснащается импульсными сетевыми источниками питания.

Импульсный источник без корректора коэффициента мощности потребляет ток узкими импульсами вблизи пика синусоиды питающего напряжения, в момент заряда конденсатора входного выпрямителя. Большое количество таких источников питания в сети создаёт повышенный ток третьей гармоники питающего напряжения. Токи гармоник, кратных третьей, вместо взаимной компенсации, математически суммируются в нейтральном проводнике (даже при симметричном распределении нагрузки) и могут привести к его перегрузке даже без превышения допустимой мощности потребления по фазам. Такая проблема существует, в частности, в офисных зданиях с большим количеством одновременно работающей оргтехники.
Существующие установки компенсации реактивной мощности не способны решить данную проблему, так как снижение коэффициента мощности в сетях с преобладанием импульсных источников питания не связано с внесением реактивной составляющей, а обусловлено нелинейностью потребления тока. Решением проблемы третьей гармоники является применение корректора коэффициента мощности (пассивного или активного) в составе схемы производимых импульсных источников питания.
Требования стандарта IEC 1000-3-2 накладывают ограничения на гармонические составляющие тока нагрузки устройств мощностью от 50 Вт. В России количество гармонических составляющих тока нагрузки нормируется стандартами ГОСТ 13109-97, ОСТ 45.188-2001.

---

Треугольник

Треугольник — такое соединение, когда конец первой фазы соединяется с началом второй фазы, конец второй фазы с началом третьей, а конец третьей фазы соединяется с началом первой.

Соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями

Для соединения обмоток треугольником, при симметричной нагрузке, справедливо соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями:

Распространённые стандарты напряжений

	РФ и СНГ	Страны ЕС	Япония	США
Напряжение (фазное/линейное)	220/380	230/400	120/208	(140/240)/(230/400)
Частота	50 Гц	50 Гц	50/60Гц	60 Гц

Маркировка

Проводники, принадлежащие разным фазам, маркируют разными цветами. Разными цветами маркируют также нейтральный и защитный проводники. Это делается для обеспечения надлежащей защиты от поражения электрическим током, а также для удобства обслуживания, монтажа и ремонта электрических установок и электрического оборудования. В разных странах маркировка проводников имеет свои различия. Однако многие страны придерживаются общих принципов цветовой маркировки проводников, изложенных в стандарте Международной Электротехнической Комиссии МЭК 60445:2010.

Фазный проводник 1 Фазный проводник 2 Фазный проводник 3 Нейтральный проводник Защитный проводник США (120/208В)[2] Чёрный Красный Голубой Белый или серый Зелёный США (277/480В) Оранжевый Коричневый Жёлтый Белый или серый Зелёный Канада Красный Чёрный Голубой Белый Зелёный Канада (Изолированные трёхфазные установки) Оранжевый Коричневый Жёлтый Белый Зелёный Великобритания (с апреля 2006) Красный (Коричневый) Жёлтый (ранее Белый) (Чёрный) Голубой (Серый) Чёрный (Голубой) Зелёно-жёлтый Европа (с апреля 2004) Коричневый Чёрный Серый Голубой Зелёно-жёлтый Европа (до апреля 2004, в зависимости от страны) Коричневый или Чёрный Чёрный или Коричневый Чёрный или Коричневый Голубой Зелёно-жёлтый Европа (Обозначение шин) Жёлтый Коричневый Красный Россия (СССР)[3] Жёлтый Зелёный Красный Голубой Зелёно-жёлтый (на старых установках — Черный) Россия (с 1 января 2011 г. )[4] Коричневый Чёрный Серый Голубой Зелёно-жёлтый Австралия и Новая Зеландия Красный Жёлтый Голубой Чёрный Зелёно-жёлтый (на старых установках — Зелёный) Южная Африка Красный Жёлтый Голубой Чёрный Зелёно-жёлтый (на старых установках — Зелёный) Малайзия Красный Жёлтый Голубой Чёрный Зелёно-жёлтый (на старых установках — Зелёный) Индия Красный Жёлтый Голубой Чёрный Зелёный Трёхфазная двухцепная линия электропередачи См. также Примечания ↑ Действующий в РФ ГОСТ 2.709-89 предписывает обозначение цепей фазных проводников трёхфазного переменного тока: L1, L2, L3, и при этом допускает обозначения A, B, C. ↑ С 1975 года Национальный Электрический Кодекс (США) не регламентируют цветовое обозначение фазных проводов. Приведённые в таблице цвета являются общепринятыми в эксплуатации. ↑ Согласно ПУЭ при переменном трёхфазном токе: шины фазы А обозначают жёлтым цветом, фазы В — зелёным, фазы С — красным цветами (по алфавитному порядку начальных букв в названии цветов: Ж, З, К). ↑ Согласно ГОСТ Р 50462-2009: Базовые принципы и принципы безопасности для интерфейса «человек-машина», выполнение и идентификация. Идентификация проводников посредством цветов и буквенно-цифровых обозначений. Ссылки

Трехфазная система — это… Что такое Трехфазная система?

Трехфазная система

Wikimedia Foundation. 2010.

• Трехфазная
• Трехфазная система электроснабжения

Смотреть что такое «Трехфазная система» в других словарях:

• трехфазная система э. д.с. — Многофазная система э.д.с. при числе фаз, равном трем …   Политехнический терминологический толковый словарь

• трехфазная система электрических токов — Многофазная система электрических токов при числе фаз, равном трем. Примечание — Аналогично определяют трехфазные системы электрических напряжений, электродвижущих сил, магнитных потоков и т. д. [ГОСТ Р 52002 2003] Параллельные тексты EN RU …   Справочник технического переводчика

• трехфазная система бесперебойного питания — [Интент] Тематики источники и системы электропитания EN 3 phase UPS system …   Справочник технического переводчика

• трехфазная система электрических токов — 161 трехфазная система электрических токов Многофазная система электрических токов при числе фаз, равном трем. Примечание Аналогично определяют трехфазные системы электрических напряжений, электродвижущих сил, магнитных потоков и т.д. Источник:… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• Трехфазная система электрических токов — 1. Многофазная система электрических токов при числе фаз, равном трем Употребляется в документе: ГОСТ Р 52002 2003 Электротехника. Термины и определения основных понятий …   Телекоммуникационный словарь

• Трехфазная система электроснабжения — …   Википедия

• практически симметричная трехфазная система напряжений — Такая трехфазная система напряжений, для которой напряжение обратной последовательности не превышает 1% от напряжения прямой последовательности при разложении данной трехфазной системы напряжений на системы прямой и обратной последовательности.… …   Справочник технического переводчика

• практически симметричная трехфазная система токов — Такая трехфазная система токов, для которой ток обратной последовательности не превышает 5% от тока прямой последовательности при разложении данной трехфазной системы токов на системы прямой и обратной последовательности. [ГОСТ 183 74] Тематики… …   Справочник технического переводчика

• симметричная трехфазная система — 3. 7 симметричная трехфазная система: Система, подключаемая к трем фазным проводам системы электроснабжения, сконструированная таким образом, чтобы при номинальных условиях среднеквадратичные значения тока в каждой из трех фаз отличались не более… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• система TN-S переменного тока — система TN S Во всей системе используется отдельный защитный проводник [ГОСТ Р 50571.1 2009 (МЭК 60364 1:2005)] система TN S (расшифровка обозначения) Т непосредственное присоединение одной точки токоведущих частей источника питания к земле. N… …   Справочник технического переводчика

Трехфазные системы — Энциклопедия по машиностроению XXL

Однофазные потребители, рассчитанные на фазное напряжение в трехфазной системе с нулевым проводом, включают между нулевым проводом и любым из линейных проводов потребители, рассчитанные  [c. 113]

Мощность трехфазной системы (Вт) при равномерной нагрузке фаз независимо от способа соединения ( звезда или треугольник )  [c.114]

Рассмотрим теперь равновесие трех фаз чистого вещества. Так как рассматриваемая трехфазная система находится в равновесии, то давление и температура во всех фазах одинаковы  [c.29]

При анализе термодинамических свойств трехфазной системы следует, так же как и в случае двухфазной системы, рассмотренной ранее, различать свойства первой и второй группы. Свойства первой группы могут быть определены по уравнениям типа  [c.91]

За немногими исключениями (например, московских станций) электростанции были оборудованы устаревшими машинами. Например, в Петрограде для электроснабжения города существовало около 100 станций, причем их оборудование было совершенно разнородное. Так, на одной из центральных станций была принята однофазная система тока при напряжении 2000 в и частоте 42,5 гц, на другой — тоже однофазная, но с напряжением 3000 в и частотой 50 гц, а на третьей — трехфазная с напряжением сначала 2000 в, а затем 6000 в и частотой 50 гц. Такое разнообразие систем тока усложнялось наличием трамвайной станции с трехфазной системой тока 25 гц и других станций, которые имели неодинаковые системы тока, различные напряжения и частоты. Из-за этого кабельные сети различных станций отчасти накладывались одна на другую. По статистике 1913 г., из 80 наиболее мощных электростанций страны больше половины работало на устаревшем оборудовании.  [c.14]

Решение задачи (5.90) начнем с частного случая — трехфазной системы (N = 3). Тогда  [c.334]

Обобщим данный результат на случай многофазной системы. Для этого представим ее в виде эквивалентной трехфазной системы, вторую фазу которой образует устройство с накопителями на входе и выходе, имеющими соответственно запасы г,- и z,+i. Тогда оптимальный вектор приведенных запасов находится из системы уравнений  [c.335]

Электрификация на основе трехфазной системы токов  [c.63]

Трехфазная система впервые демонстрировалась на Международной электротехнической выставке 1891 г. во Франкфурте-на-Майне [33, с. 365—366]. По инициативе видного немецкого электроэнергетика  [c.63]

Одним из основных направлений в развитии электроэнергетики с введением в жизнь трехфазной системы токов становится применение все более мощных генераторов электрической энергии. На электрических станциях основным видом источника переменного тока делается синхронный генератор с приводом от паровой или гидравлической турбины [34].  [c.80]

В любой момент сумма токов (э. д. с. трехфазной системы равна нулю.  [c.342]

Симметричной трехфазной цепью называется совокупность трех отдельных цепей, имеющих одинаковые частоту и амплитуду э. д. с., которые сдвинуты по фазе на угол 120 . В любой момент времени сумма токов (э. д. с.) симметричной трехфазной системы равна нулю.  [c.225]

Включение однофазных потребителей (приемников) в трехфазной системе с нулевым проводом на фазное напряжение производится между нулевым и любым из линейных проводов потребители, рассчитанные на междуфазное напряжение, включаются между линейными проводами.  [c.225]

Трехфазная система называется симметричной, если амплитуды э. д. с. отдельных цепей равны между собой и. 2я  [c.461]

Трехфазная система с нулевым проводником 461 Трехфазные цепи 461 Триоды двойные 558  [c.734]

В трехфазной системе электроснабжения переменным током провода первой фазы должны быть желтого цвета, второй фазы — желтого цвета с красными полосами, третьей фазы — желтого цвета с голубыми полосами.  [c.235]

Известно, что электрическая мощность N трехфазной системы при симметричной нагрузке определяется выражением  [c.273]

Полная мощность S трехфазной системы при симметричной нагрузке определяется по формуле  [c.309]

Расчет индуктивности кабеля при симметричной нагрузке фаз в трехфазной системе при расположении токопроводящих жил по углам равностороннего треугольника можно выполнить по формуле  [c. 97]

Вагнер выполнил расчеты [58, 62], позволяющие найти коэффициент диффузии в двух- или трехфазной системе, если известны равновесные концентрации и положение границы растущей фазы (т. е. плоскости, где концентрация претерпевает скачок) в момент времени t, а также если коэффициент диффузии в пределах фазы не зависит от концентрации. Здесь будут рассмотрены два наиболее часто встречающихся случая.  [c.117]

Даже в простейшем случае двух исходных материалов — арматуры одного сорта и связующего — композит является по крайней мере трехфазной системой, так как в результате физико-химических реакций на границе раздела исходных элементов композиции образуется адгезионная прослойка, обладающая отличными от арматуры и связующего физико-механическими свойствами. При этом соображения общего характера, подтверждаемые результатами физико-химических исследований, в частности электронным микрофотографированием (см. [52, 55]), позволяют сделать вывод о том, что адгезионный слой также является весьма сложной, неоднородной и неупорядоченной многофазной системой.  [c.14]

Аппараты с трехфазной системой газ -жидкость — твердое тело имеют большие преимущества перед аппаратами с системой жидкость — твердое тело и механическим перемешиванием фаз отсутствует механическое дробление частиц, имеют интенсивное и полное перемешивание фаз, высокую удельную производительность, равнодоступность поверхности частиц для экстрагента и др.  [c.609]

Разрабатываются новые конструкции, позволяющие существенно повысить эффективность работы экстракторов. Для этой цели используется механическое воздействие на двух-и трехфазные системы с целью увеличения скорости массопередачи (вибрация, истирание, перемещивание), применяются интенсивные методы разделения фаз (центрифугирование, фильтрация), снижается продольное перемешивание (секционирование, промежуточный отжим) и др.  [c.610]

Рис. 9,4. Образование мениска в трехфазной системе металл — электролит—углеводород.

Трехфазный переменный toK. Принципиальная схема получения трехфазного переменного тока. Генератор трехфазного переменного Тока. Симметрия трехфазной системы. Соединение в звезду и треугольник. Линейные и фазные токи и напряжения и соотношения между ними.  [c.318]

Как было указано, каждая почва и грунт могут рассматриваться в общем случае как трехфазная система твердая минеральная фаза + жидкая фаза + газообразная фаза. В определенных случаях могут существовать двухфазные грунтовые системы.  [c.62]

Линии испарения, возгонки и плавления сходятся в точке А (см. рис. 2-1) —тройной точке, которая графически характеризует инвариантное равновесие трехфазной системы, в данном  [c.45]

Практический интерес представляют и трехфазные системы, состоящие пз пористого скелета, насыщенного смесью жидкости с газом, рассмотренные Г. М. Ляховым (см. ссылку [11] гл. 1), Брутсаертом [26] и др. Ирп этом Г. М. Ляховым фактически анализируется частный случай мягких сред, когда не только давления, по п температуры п скорости фаз совпадают р = р, = Рзл 0/ = 0, Ti = Т. , = Тз, = V-2 == Vo). Как уже указывалось в 5 гл. 1, такая смесь описывается как однофазная сжимаемая среда с усложненным, заранее определяемым уравнением состояния, зависящим от уравнении состояния фаз и их массовых содержаний.  [c.242]

Для трехфазной системы (чистое вещество) г==3 в состоянии равнсжесия из (7.31) следует, что г1з = 0, т. е. число степеней свободы равно нулю, следовательно, три фазы могут находиться в равновесии только при постоянных и конкретных для каждого. к вещества значениях давления и  [c.86]

Ингибиторы для систем сбора и транспортирования сероводородсодержащего газа должны обеспечивать защиту элементов трубопроводов и оборудования, кoнтaктиpyюш x с трехфазной системой углеводороды — вода — газ, обладая для этого способностью испаряться при давлении и температуре перекачки газа.  [c.185]

Изучавший вращающееся магнитное поле югославский ученый и изобретатель Н. Тесла установил, что с помощью двух или более переменных токов, сдвинутых по фазе, можно получить вращающееся магнитное поле и создать на этом принципе электродвигатель. Тесла также пришел к выводу о целесообразности получения необходимой разности фаз с помощью специального генератора. В 1887—1888 гг. он создал схемы и модели многофазных двигателей и генераторов и в их числе двухфазные генератор и асинхронный двигатель — вполне работоспособную систему. Она получила признание, но не нашла широкого распространения, так как оказалась менее совершенной по сравнению со связанной трехфазной системой тока, созданной в Европе. По проекту Теслы была сооружена крупнейшая для того времени Ниагарская гидроэлектростанция двухфазного тока и еще некоторые установки в Америке и Западной Европе.  [c.59]

К 1887—1889 гг. относятся попытки немецкого инженера Ф. А. Ха-зельвандера и американца Ч. Брэдли получить генераторы и двигатели, приближающиеся к связанной трехфазной системе [28, с. 43—45].  [c.59]

Широкий размах строительство районных электростанций получило в начале XX в. исключительно с использованием трехфазной системы токов. Основным техническим направлением в электростроительстве становится концентрация производства электроэнергии. В. И. Ленин, штудируя в 1905 г. литературу по этому вопросу, сделал интересную выписку … в ближайшее время значительную роль в деле развития наших промышленных сил должны сыграть, вероятно, те силовые компании, которые применят все возможные способы, чтобы удешевить электричество путем концентрации генераторных установок . Этот процесс особенно быстро протекал в Германии и США. В Германии происходил значительный количественный рост районных электростанций, сопровождаемый увеличением их мощности. Начиная с 1900 г., за 10—12 лет, мощность отдельных электростанций возросла с 200 до десятков тысяч киловатт. Например, станция Гольденберг перед первой мировой войной имела четыре генератора по 15 тыс. кВт.  [c. 72]

С введением трансформаторов в системе энергоснабжения образовалась так называемая система трехфазно-постоянного тока , или, иначе система постоянного тока с трехфазной передачей силы . Центральная электрическая станция вырабатывала трехфазный ток. Он трансформировался на высокое напряжение (от 5 до 15 тыс. В, а в 20-х годах — до 120.тыс. В), которое подавалось к соответствующим участкам линии. На каждом из них имелась своя понижающая подстанция, от которой переменный ток направлялся к электромотору переменного тока, насаженному на один вал с генератором постоянного тока. От него питался электроэнергией рабочий провод. В 1898 г. значительная по протяженности железная дорога с самостоятельным полотном и с трехфазной системой тока была сооружена в Швейцарии и соединяла Фрейбург—Муртен—Инс. Вслед за ней последовала электрификация и ряда других участков железнодорожных магистралей и метрополитенов.  [c.231]

Трехфазная система с нулевым проводом (фиг. 34 и 36). Нулевой провод применяется при соединении в звезду прпемннков н обмоток трехфазного источ-  [c.461]

Поскольку замыкание дуг в «звезду с нулевой точкой в плазме является приниипиальным для этого плазмотрона, то существование такого замыкания было подвергнуто жсперимотгальной пров же. причем двумя способами. Первый способ заключался в фотографировании области замыкания дуг с помощью скоростной киносъемки. Полученные фотографии подтверждают замыкание дуг между собой (рис. 1.24). Отметим, что на этой фотографии яркости дуговых разрядов неодинаковы. Это является отражение о его свойства симмет[ 1чной трехфазной системы, согласно которому мгновенные значения токов в каждой фазе не равны между собой ни в один из моменте времени.  [c.37]

Тот факт, что в величину константы равновесия в уравнении (49) входит только показывает, что в случае, когда Си и СпгО находятся в равновесии при данной температуре, парциальное давление кислорода однозначно определено. С точки зрения правила фаз число степеней свободы для трехфазной системы / = 1, а при заданной температуре / = 0.  [c.32]

Как известно, коррозия металлов в грунтах носит главным образом электрохимический характер, при котором грунтовая среда рассматривается как раствор электролита. В этом случае к коррозионным средам относятся только трехфазная система и грунтовая масса. Двухфазная система типа воздущно-сухого грунта практически коррозионной активностью не обладает.  [c.62]

---

7.1. Основные определения    Трехфазная  цепь  является совокупностью трех электрических цепей, в которых действуют синусоидальные ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые относительно друг друга по фазе на 120o, создаваемые общим источником. Участок трехфазной системы, по которому протекает одинаковый ток, называется фазой.    Трехфазная цепь состоит из трехфазного генератора, соединительных проводов и приемников или нагрузки, которые могут быть однофазными или трехфазными.      Трехфазный генератор представляет собой синхронную машину. На статоре генератора размещена обмотка, состоящая из трех частей или фаз, пространственно смещенных относительно друг друга на 120o. В фазах генератора индуктируется симметричная трехфазная система ЭДС, в которой электродвижущие силы одинаковы по амплитуде и различаются по фазе на 120o. Запишем мгновенные значения и комплексы действующих значений ЭДС.      Сумма электродвижущих сил симметричной трехфазной системы в любой момент времени равна нулю.        Соответственно                      На схемах трехфазных цепей начала фаз обозначают первыми буквами латинского алфавита ( А, В, С ), а концы — последними буквами ( X, Y, Z ). Направления ЭДС указывают от конца фазы обмотки генератора к ее началу.      Каждая фаза нагрузки соединяется с фазой генератора двумя проводами: прямым и обратным. Получается несвязанная трехфазная система, в которой имеется шесть соединительных проводов. Чтобы уменьшить количество соединительных проводов, используют трехфазные цепи, соединенные звездой или треугольником. 7.2. Соединение в звезду. Схема, определения      Если концы всех фаз генератора соединить в общий узел, а начала фаз соединить с нагрузкой, образующей трехлучевую звезду сопротивлений, получится трехфазная цепь, соединенная звездой. При этом три обратных провода сливаются в один, называемый нулевым или нейтральным. Трехфазная цепь, соединенная звездой, изображена на рис. 7. 1. Рис. 7.1      Провода, идущие от источника к нагрузке называют линейными проводами, провод, соединяющий нейтральные точки источника Nи приемника N’ называют нейтральным (нулевым) проводом.     Напряжения  между началами фаз  или между линейными проводами называют линейными напряжениями. Напряжения между началом и концом фазы или между линейным и нейтральным проводами называются фазными напряжениями.       Токи в фазах приемника или источника называют фазными токами, токи в линейных проводах — линейными токами. Так как линейные провода соединены последовательно с фазами источника и приемника, линейные токи при соединении звездой являются одновременно фазными токами. Iл = Iф. ZN — сопротивление нейтрального провода.      Линейные напряжения равны геометрическим разностям соответствующих фазных напряжений      (7.1)      На рис. 7.2 изображена векторная диаграмма фазных и линейных напряжений симметричного источника. Рис. 7.2        Из векторной диаграммы видно, что        При симметричной системе ЭДС источника линейное напряжение больше фазного в √3 раз. Uл = √3 Uф 7. 3. Соединение в треугольник. Схема, определения        Если конец каждой фазы обмотки генератора соединить с началом следующей фазы, образуется соединение в треугольник. К точкам соединений обмоток подключают три линейных провода, ведущие к нагрузке.         На рис. 7.3 изображена трехфазная цепь, соединенная треугольником. Как видно из рис. 7.3, в трехфазной цепи, соединенной треугольником, фазные и линейные напряжения одинаковы. Uл = Uф        IA, IB, IC — линейные токи;        Iab, Ibc, Ica— фазные токи.        Линейные и фазные токи нагрузки связаны между собой первым законом Кирхгофа для узлов а, b, с. Рис. 7.3        Линейный ток равен геометрической разности соответствующих фазных токов.     На рис. 7.4  изображена  векторная  диаграмма трехфазной цепи, соединенной треугольником при симметричной нагрузке. Нагрузка является симметричной, если сопротивления фаз одинаковы. Векторы фазных токов совпадают по направлению с векторами соответствующих фазных напряжений, так как нагрузка состоит из активных сопротивлений. Рис. 7.4        Из векторной диаграммы видно, что , Iл = √3 Iф при симметричной нагрузке.      Трехфазные цепи, соединенные звездой, получили большее распространение, чем трехфазные цепи, соединенные треугольником. Это объясняется тем, что, во-первых, в цепи, соединенной звездой, можно получить два напряжения: линейное и фазное. Во-вторых, если фазы обмотки электрической машины, соединенной треугольником, находятся в неодинаковых условиях, в обмотке появляются дополнительные токи, нагружающие ее. Такие токи отсутствуют в фазах электрической машины, соединенных по схеме «звезда». Поэтому на практике избегают соединять обмотки трехфазных электрических машин в треугольник. 7.4. Расчет трехфазной цепи, соединенной звездой        Трехфазную цепь,   соединенную звездой, удобнее всего рассчитать методом двух узлов.        На рис. 7.5 изображена трехфазная цепь при соединении звездой. В общем случае сопротивления фаз нагрузки неодинаковы (ZA ≠ ZB ≠ ZC )        Нейтральный провод имеет конечное сопротивление ZN .        В схеме между нейтральными точками источника и нагрузки возникает узловое напряжение или напряжение смещения нейтрали.        Это напряжение определяется по формуле (7.2).                 Рис.7.5      (7.2)        Фазные токи определяются по формулам (в соответствии с законом Ома для активной ветви):      (7.3)        Ток в нейтральном проводе                  (7.4)        Частные случаи.     1. Симметричная нагрузка.   Сопротивления фаз нагрузки   одинаковы и равны некоторому активному сопротивлению ZA = ZB = ZC = R.        Узловое напряжение , потому что трехфазная система ЭДС симметрична,     .         Напряжения фаз нагрузки и генератора одинаковы:      Фазные токи  одинаковы по  величине и совпадают по фазе со своими фазными напряжениями. Ток в нейтральном проводе отсутствует        В трехфазной системе, соединенной звездой, при симметричной нагрузке нейтральный провод не нужен.       На рис. 7.6 изображена векторная диаграмма трехфазной цепи для симметричной нагрузки.        2. Нагрузка несимметричная,   RAB = RC, но сопротивление нейтрального провода равно нулю:  ZN = 0. Напряжение смещения нейтрали рис. 7.6        Фазные напряжения нагрузки и генератора одинаковы        Фазные токи определяются по формулам       Вектор тока в нейтральном проводе равен геометрической сумме векторов фазных токов.        На  рис.  7.7  приведена  векторная  диаграмма    трехфазной    цепи,    соединенной    звездой,    с нейтральным    проводом,    имеющим     нулевое     сопротивление,    нагрузкой   которой      являются   неодинаковые   по    величине    активные  сопротивления.                     Рис. 7.7        3. Нагрузка несимметричная, RAB = RC, нейтральный провод отсутствует,        В схеме появляется напряжение смещения нейтрали, вычисляемое по формуле:       Система фазных напряжений генератора остается симметричной. Это объясняется тем, что источник трехфазных ЭДС имеет практически бесконечно большую мощность. Несимметрия нагрузки не влияет на систему напряжений генератора.     Из-за напряжения  смещения нейтрали фазные  напряжения нагрузки становятся неодинаковыми.       Фазные напряжения генератора и нагрузки отличаются друг от друга. При отсутствии нейтрального провода геометрическая сумма фазных токов равна нулю.        На рис. 7.8 изображена векторная диаграмма трехфазной цепи с несимметричной нагрузкой и оборванным нейтральным проводом. Векторы фазных токов совпадают по направлению с векторами соответствующих фазных напряжений нагрузки. Нейтральный провод с нулевым сопротивлением в схеме с несимметричной нагрузкой выравнивает несимметрию фазных напряжений нагрузки, т.е. с включением данного нейтрального провода фазные напряжения нагрузки становятся одинаковыми.                 Рис. 7.8 7.5. Мощность в трехфазных цепях      Трехфазная цепь является обычной цепью синусоидального тока с несколькими источниками.         Активная мощность трехфазной цепи равна сумме активных мощностей фаз    (7.5)        Формула (7.5) используется для расчета активной мощности в трехфазной цепи при несимметричной нагрузке.         При симметричной нагрузке:         При соединении в треугольник симметричной нагрузки        При соединении в звезду .        В обоих случаях .

Трехфазная симметричная нагрузка.  ТОЭ лекции

Трехфазные электрические цепи представляют собой частный случай многофазных цепей. Многофазная система электрических цепей есть совокупность нескольких однофазных электрических цепей, в каждой из которых действуют синусоидальные ЭДС одной и той же частоты, создаваемые общим источником энергии и сдвинутые друг относительно друга по фазе на один и тот же угол. Термин «фаза» применяется для обозначения угла, характеризующего стадию периодического процесса, а также для названия однофазной цепи, входящей в многофазную цепь.

Обычно применяют симметричные многофазные системы , у которых амплитудные значения ЭДС одинаковы, а фазы сдвинуты друг относительно друга на один и тот же угол 2π /m, где m — число фаз. Наиболее часто в электротехнике используют двухфазные, трехфазные, шестифазные цепи. В электроэнергетике наибольшее практическое значение имеют трехфазные системы.

Трехфазные цепи — это совокупность трех однофазных цепей, в которых действуют синусоидальные ЭДС одной и той же частоты, сдвинутые по фазе друг относительно друга на угол 2π /3. Источником электрической энергии в трехфазной цепи является синхронный генератор, в трех обмотках которого, конструктивно сдвинутых друг относительно друга на угол 2π /3 и называемых фазами, индуцируются три ЭДС в свою очередь, также сдвинуты относительно друг друга на угол 2π /3. Устройство трехфазного синхронного генератора схематически показано на рис. 1.

В пазах сердечника статора расположены три одинаковые обмотки. На переднем торце статора витки обмоток оканчиваются зажимами А, В, С (начало обмоток) и соответственно зажимами X, Y, Z (концы обмоток). Начала обмоток смещены относительно друг друга на угол 2π /3, и соответственно их концы также cдвинуты относительно друг друга на угол 2π/3 ЭДС в обмотках статора индуцируются в результате пересечения их витков магнитным полем, которое возбуждается постоянным током, проходящим по обмотке вращающегося ротора, которая называется обмоткой возбуждения. При равномерной частоте вращения ротора в обмотках статора индуцируются синусоидальные ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые по фазе относительно друг друга на угол 2π /3.

Трехфазная система ЭДС, индуцируемых в статоре синхронного генератора, обычно представляет собой симметричную систему.
На электрических схемах обмотки статора трехфазного генератора условно изображают так, как показано на рис. 2 (а). За условное положительное направление ЭДС в каждой фазе генератора принимают направление от конца к началу обмотки.

На рис. 2 (б) показано изменение мгновенных значений ЭДС трехфазного генератора, а на рис. 3 (а, б) даны его векторные диаграммы для прямой и обратной последовательности чередования фаз. Последовательность, с которой ЭДС в фазных обмотках генератора принимает одинаковые значения, называют порядком чередования фаз или последовательностью фаз. Если ротор генератора вращать в направлении, указанном на рис. 1, то получается последовательность чередования фаз ABC, т. е. ЭДС фазы В отстает по фазе от ЭДС фазы А, и ЭДС фазы С отстает по фазе от ЭДС фазы В.

Такую систему ЭДС называют системой прямой последовательности . Если изменить направление вращения ротора генератора на противоположное, то последовательность чередования фаз будет обратной. У генераторов роторы всегда вращаются в одном направлении, вследствие чего последовательность чередования фаз никогда не изменяется.

На практике у генераторов обычно применяется прямая последовательность чередования фаз. От последовательности чередования фаз зависит направление вращения трехфазных синхронных и асинхронных двигателей. Достаточно поменять местами две любые фазы двигателя, как возникает обратная последовательность чередования фаз и, следовательно, противоположное направление вращения двигателя.

Последовательность фаз необходимо также учитывать при параллельном включении трехфазных генераторов.

Трехфазные электрические цепи

Основные понятия и определения

Трехфазная цепь является частным случаем многофазных систем электрических цепей, представляющих собой совокупность электрических цепей, в которых действуют синусоидальные ЭДС одинаковой частоты, отличающиеся по фазе одна от другой и создаваемые общим источником энергии.

Каждую из частей многофазной системы, характеризующуюся одинаковым током, принято называть фазой. Таким образом, понятие «фаза» имеет в электротехнике два значения: первое – аргумент синусоидально изменяющейся величины, второе – часть многофазной системы электрических цепей. Цепи в зависимости от количества фаз называют двухфазными, трехфазными, шестифазными и т.п.

Трехфазные цепи – наиболее распространенные в современной электроэнергетике. Это объясняется рядом их преимуществ по сравнению как с однофазными, так и с другими многофазными цепями:

· экономичность производства и передачи энергии по сравнению с однофазными цепями;

· возможность сравнительно простого получения кругового вращающегося магнитного поля, необходимого для трехфазного асинхронного двигателя;

· возможность получения в одной установке двух эксплуатационных напряжений – фазного и линейного.

Трехфазная цепь состоит из трех основных элементов: трехфазного генератора, в котором механическая энергия преобразуется в электрическую с трехфазной системой ЭДС; линии передачи со всем необходимым оборудованием; приемников (потребителей), которые могут быть как трехфазными (например, трехфазные асинхронные двигатели), так и однофазными (например, лампы накаливания).

Трехфазный генератор представляет собой синхронную машину двух типов: турбогенератор и гидрогенератор. Модель трехфазного генератора схематически изображена на рис. 3.1.

На статоре 1 генератора размещается обмотка 2, состоящая из трех частей или, как их принято называть, фаз. Обмотки фаз располагаются на статоре таким образом, чтобы их магнитные оси были сдвинуты в пространстве относительно друг друга на угол 2π/3, т.е. на 120°. На рис. 3.1 каждая фаза обмотки статора условно показана состоящей из одного витка. Начала фаз обозначены буквами A , B и C , а концы – X , Y , Z . Ротор 3 представляет собой электромагнит, возбуждаемый постоянным током обмотки возбуждения 4, расположенной на роторе.

При вращении ротора турбиной с равномерной скоростью в обмотках фаз статора индуктируются периодически изменяющиеся синусоидальные ЭДС одинаковой частоты и амплитуды, но отличающиеся друг от друга по фазе на 120° вследствие их пространственного смещения.

На схеме обмотку (или фазу) источника питания изображают как показано на рис. 3.2.

За условное положительное направление ЭДС в каждой фазе принимают направление от конца к началу. Обычно индуктированные в обмотках статора ЭДС имеют одинаковые амплитуды и сдвинуты по фазе относительно друг друга на один и тот же угол 120°. Такая система ЭДС называется симметричной.

Трехфазная симметричная система ЭДС может изображаться графиками, тригонометрическими функциями, векторами и функциями комплексного переменного.

Графики мгновенных значений трехфазной симметричной системы ЭДС показаны на рис. 3.3.

Если ЭДС одной фазы (например, фазы A ) принять за исходную и считать её начальную фазу равной нулю, то выражения мгновенных значений ЭДС можно записать в виде

e A =E m sinωt ,
e B =E m sin(ωt −120°),
e C =E m sin(ωt −240°)=E m sin(ωt +120°).

Из графика мгновенных значений (рис 3.3) следует

e A +e B +e C =0

Комплексные действующие ЭДС будут иметь выражения:

Ė A =E m e j 0 ° =E m (1+j 0),
Ė B =E m e − j 120 ° =E m (−1/2−j /2),
Ė C =E m e + j 120 ° =E m (−1/2+j /2).

Векторная диаграмма трехфазной симметричной системы ЭДС показана на рис 3.4а.

На диаграмме рис. 3.4а вектор Ė A направлен вертикально, так как при расчете трехфазных цепей принято направлять вертикально вверх ось действительных величин. Из векторных диаграмм рис 3.4 следует, что для симметричной трехфазной системы геометрическая сумма векторов ЭДС всех фаз равна нулю:

Ė A +Ė B +Ė C =0.

Систему ЭДС, в которой ЭДС фазы B отстает по фазе от ЭДС фазы A , а ЭДС фазы C по фазе – от ЭДС фазы B , называют системой прямой последовательности. Если изменить направление вращения ротора генератора, то последовательность фаз изменится (рис. 3.4б) и будет называться обратной.

Последовательность фаз определяет направление вращения трехфазных двигателей. Для определения последовательности фаз имеются специальные приборы – фазоуказатели.

В период зарождения трехфазных систем имелись попытки использовать несвязанную систему, в которой фазы обмотки генератора не были электрически соединены между собой и каждая фаза соединялась со своим приемником двумя проводами (рис. 3.5). Такие системы не получили применения вследствие их неэкономичности: для соединения генератора с приемником требовалось шесть проводов (рис. 3.5)

Более совершенными и экономичными являются связанные цепи, в которых фазы обмотки электрически соединены между собой. Существуют различные способы соединения фаз трехфазных источников питания и трехфазных потребителей электроэнергии. Наиболее распространенными являются соединения «звезда» и «треугольник». При этом способ соединения фаз источников и фаз потребителей в трехфазных системах могут быть различными. Фазы источника обычно соединены «звездой», фазы потребителей соединяются либо «звездой», либо «треугольником».

Соединение фаз генератора и приемника звездой

При соединение фаз обмотки генератора (или трансформатора) звездой их концы X , Y и Z соединяют в одну общую точку N , называемую нейтральной точкой (или нейтралью) (рис. 3.6). Концы фаз приемников (Z a , Z b , Z c ) также соединяют в одну точку n . Такое соединение называется соединение звезда.

Провода A −a , B −b и C −c , соединяющие начала фаз генератора и приемника, называются линейными, провод N −n , соединяющий точку N генератора с точкой n приемника, – нейтральным.

Трехфазная цепь с нейтральным проводом будет четырехпроводной, без нейтрального провода – трехпроводной.

В трехфазных цепях различают фазные и линейные напряжения. Фазное напряжение U Ф – напряжение между началом и концом фазы или между линейным проводом и нейтралью (U A , U B , U C у источника; U a , U b , U c у приемника). Если сопротивлением проводов можно пренебречь, то фазное напряжение в приемнике считают таким же, как и в источнике. (U A =U a , U B =U b , U C =U c ). За условно положительные направления фазных напряжений принимают направления от начала к концу фаз.

Линейное напряжение (U Л) – напряжение между линейными проводами или между одноименными выводами разных фаз (U AB , U BC , U CA ). Условно положительные направления линейных напряжений приняты от точек, соответствующих первому индексу, к точкам соответствующим второму индексу (рис. 3.6).

По аналогии с фазными и линейными напряжениями различают также фазные и линейные токи:

· Фазные (I Ф) – это токи в фазах генератора и приемников.

· Линейные (I Л) – токи в линейных проводах.

При соединении в звезду фазные и линейные токи равны

I Ф =I Л.

Ток, протекающий в нейтральном проводе, обозначают I N .

По первому закону Кирхгофа для нейтральной точки n (N ) имеем в комплексной форме

İ N =İ A +İ B +İ C .

В соответствии с выбранными условными положительными направлениями фазных и линейных напряжений можно записать уравнения по второму закону Кирхгофа.

Ú AB =Ú A −Ú B ; Ú BC =Ú B −Ú C ; Ú CA =Ú C −Ú A .

Согласно этим выражениям на рис. 3.7а построена векторная диаграмма, из которой видно, что при симметричной системе фазных напряжений система линейных напряжений тоже симметрична: U AB , U BC , U CA равны по величине и сдвинуты по фазе относительно друг друга на 120° (общее обозначение U Л), и опережают, соответственно, векторы фазных напряжений U A , U B , U C , (U Ф) на угол 30°.

Действующие значения линейных напряжений можно определить графи-чески по векторной диаграмме или по формуле (3.8), которая следует из треугольника, образованного векторами двух фазных и одного линейного напряжений:

U Л =2U Ф cos30°

Предусмотренные ГОСТом линейные и фазные напряжения для цепей низкого напряжения связаны между собой соотношениями:

U Л =660В;U Ф =380В;
U Л =380В;U Ф =220В;
U Л =220В;U Ф =127В.

Векторную диаграмму удобно выполнить топографической (рис. 3.7б), тогда каждой точке цепи соответствует определенная точка на диаграмме. Вектор, проведенный между двумя точками топографической диаграммы, выражает по величине и фазе напряжения между одноименными точками цепи.

Классификация приемников в трехфазной цепи

Приемники, включаемые в трехфазную цепь, могут быть либо однофазными, либо трехфазными. К однофазным приемникам относятся электрические лампы накаливания и другие осветительные приборы, различные бытовые приборы, однофазные двигатели и т.д. К трехфазным приемникам относятся трехфазные асинхронные двигатели и индукционные печи. Обычно комплексные сопротивления фаз трехфазных приемников равны между собой:

Z a = Z b = Z c = Ze jφ .

Такие приемники называют симметричными. Если это условие не выполняется, то приемники называют несимметричными. При этом, если Z a = Z b = Z c , то трехфазный приемник называют равномерным, если φ a = φ b = φ c , то однородным.

Четырехпроводная цепь

Для расчета трехфазной цепи применимы все методы, используемые для расчета линейных цепей. Обычно сопротивления проводов и внутреннее сопротивление генератора меньше сопротивлений приемников, поэтому для упрощения расчетов таких цепей (если не требуется большая точность) сопротивления проводов можно не учитывать (Z Л = 0, Z N = 0). Тогда фазные напряжения приемника U a , U b и U c будут равны соответственно фазным напряжениям источника электрической энергии(генератора или вторичной обмотки трансформатора), т.е. U a = U A ; U b = U B ; U c = U C . Если полные комплексные сопротивления фаз приемника равны Z a = Z b = Z c , то токи в каждой фазе можно определить по формулам

İ a = Ú a / Z a ; İ b = Ú b / Z b ; İ c = Ú c / Z c .

В соответствии с первым законом Кирхгофа ток в нейтральном проводе

İ N = İ a + İ b + İ c = İ A + İ B + İ C .

При симметричной системе напряжений и симметричной нагрузке, когда Z a = Z b = Z c , т.е. когда R a = R b = R c = R ф и X a = X b = X c = X ф, фазные токи равны по значению и углы сдвига фаз одинаковы

I a = I b = I c = I ф = U ф / Z ф,

φ a = φ b = φ c = φ = arctg (X ф /R ф).

Построив векторную диаграмму токов для симметричного приемника (рис. 3.8), легко установить, что геометрическая сумма трех векторов тока равна нулю: İ a + İ b + İ c = 0. Следовательно, в случае симметричной нагрузки ток в нейтральном проводе I N = 0, поэтому необходимость в нейтральном проводе отпадает.

При симметричной системе напряжений и несимметричной нагрузке, когда Z a ≠ Z b ≠ Z c и φ a ≠ φ b ≠ φ c токи в фазах потребителя различны и определяются по закону Ома

İ a = Ú a / Z a ; İ b = Ú b / Z b ; İ c = Ú c / Z c .

Ток в нейтральном проводе İ N равен геометрической сумме фазных токов

İ N = İ a + İ b + İ c .

Напряжения будут U a = U A ; U b = U B ; U c = U C , U Ф = U Л / , благодаря нейтральному проводу при Z N = 0.

Следовательно, нейтральный провод обеспечивает симметрию фазных напряжений приемника при несимметричной нагрузке.

Поэтому в четырехпроводную сеть включают однофазные несимметричные нагрузки, например, электрические лампы накаливания. Режим работы каждой фазы нагрузки, находящейся под неизменным фазным напряжением генератора, не будет зависеть от режима работы других фаз.

Векторная диаграмма при несимметричной нагрузке приведена на рис. 3.9

Трехпроводная электрическая цепь

Схема соединения источника и приемника звездой без нейтрального провода приведена на рис. 3.10.

При симметричной нагрузке, когда Z a = Z b = Z c = Z φ , напряжение между нейтральной точкой источника N и нейтральной точкой приемника n равно нулю, U nN = 0.

Соотношение между фазными и линейными напряжениями приемника также равно , т.е. U Ф = U Л / , а токи в фазах определяются по тем же формулам (3.12, 3.13), что и для четырехпроводной цепи. В случае симметричного приемника достаточно определить ток только в одной из фаз. Сдвиг фаз между током и соответствующим напряжением φ = arctg (X / R).

При несимметричной нагрузке Z a ≠ Z b ≠ Z c между нейтральными точками приемника и источника электроэнергии возникает напряжение смещения нейтрали U nN .

Для определения напряжения смещения нейтрали можно воспользоваться формулой межузлового напряжения, так как схема рис 3.10 представляет собой схему с двумя узлами,

где: Y a = 1 / Z a ; Y b = 1 / Z b ; Y c = 1 / Z c – комплексы проводимостей фаз нагрузки.

Очевидно, что теперь напряжения на фазах приемника будут отличаться друг от друга. Из второго закона Кирхгофа следует, что

Ú a = Ú A – Ú nN ; Ú b = Ú B – Ú nN ; Ú c = Ú C – Ú nN .

Зная фазные напряжения приемника, можно определить фазные токи:

İ a = Ú a / Z a = Y a Ú a ; İ b = Ú b / Z b = Y b Ú b ; İ c = Ú c / Z c = Y c Ú c .

Векторы фазных напряжений можно определить графически, построив векторную (топографическую) диаграмму фазных напряжений источника питания и U nN (рис. 3.11).

При изменении величины (или характера) фазных сопротивлений напряжение смещений нейтрали U nN может изменяться в широких пределах. При этом нейтральная точка приемника n на диаграмме может занимать разные положения, а фазные напряжения приемника Ú a , Ú b и Ú c могут отличаться друг от друга весьма существенно.

Таким образом, при симметричной нагрузке нейтральный провод можно удалить и это не повлияет на фазные напряжения приемника. При несимметричной нагрузке и отсутствии нейтрального провода фазные напряжения нагрузки уже не связаны жестко с фазными напряжениями генератора, так как на нагрузку воздействуют только линейные напряжения генератора. Несимметричная нагрузка в таких условиях вызывает несимметрию ее фазных напряжений Ú a , Ú b , Ú c и смещение ее нейтральной точки n из центра треугольника напряжений (смещение нейтрали).

Направление смещения нейтрали зависит от последовательности фаз системы и характера нагрузки.

Поэтому нейтральный провод необходим для того, чтобы:

· выравнивать фазные напряжения приемника при несимметричной нагрузке;

· подключать к трехфазной цепи однофазные приемники с номинальным напряжением в раз меньше номинального линейного напряжения сети.

Следует иметь в виду, что в цепь нейтрального провода нельзя ставить предохранитель, так как перегорание предохранителя приведет к разрыву нейтрального провода и появлению значительных перенапряжений на фазах нагрузки.

Соединение фаз генератора и приемника треугольником

При соединении источника питания треугольником (рис. 3.12) конец X одной фазы соединяется с началом В второй фазы, конец Y второй фазы – с началом С третьей фазы, конец третьей фазы Z – c началом первой фазы А. Начала А, В и С фаз подключаются с помощью трех проводов к приемникам.

Соединение фаз источника в замкнутый треугольник возможно при симметричной системе ЭДС, так как

Ė A + Ė B + Ė C = 0.

Если соединение обмоток треугольником выполнено неправильно, т.е. в одну точку соединены концы или начала двух фаз, то суммарная ЭДС в контуре треугольника отличается от нуля и по обмоткам протекает большой ток. Это аварийный режим для источников питания, и поэтому недопустим.

Напряжение между концом и началом фазы при соединении треугольником – это напряжение между линейными проводами. Поэтому при соединении треугольником линейное напряжение равно фазному напряжению.

Пренебрегая сопротивлением линейных проводов, линейные напряжения потребителя можно приравнять линейным напряжениям источника питания: U ab = U AB , U bc = U BC , U ca = U CA . По фазам Z ab , Z bc , Z ca приемника протекают фазные токи İ ab , İ bc и İ ca . Условное положительное направление фазных напряжений Ú ab , Ú bc и Ú ca совпадает с положительным направлением фазных токов. Условное положительное направление линейных токов İ A , İ B и İ C принято от источников питания к приемнику.

В отличие от соединения звездой при соединении треугольником фазные токи не равны линейным. Токи в фазах приемника определяются по формулам

İ ab = Ú ab / Z ab ; İ bc = Ú bc / Z bc ; İ ca = Ú ca / Z ca .

Линейные токи можно определить по фазным, составив уравнения по первому закону Кирхгофа для узлов a, b и c (рис 3.12)

Сложив левые и правые части системы уравнений, (3.20), получим

İ A + İ B + İ C = 0,

т.е. сумма комплексов линейных токов равна нулю как при симметричной, так и при несимметричной нагрузке.

При симметричной нагрузке

Z ab = Z bc = Z ca = Z e jφ ,

т.е. Z ab = Z bc = Z ca = Z, φ ab = φ bc = φ ca = φ.

Так как линейные (они же фазные) напряжения U AB , U BC , U CA симметричны, то и фазные токи образуют симметричную систему

İ ab = Ú ab / Z ab ; İ bc = Ú bc / Z bc ; İ ca = Ú ca / Z ca .

Абсолютные значения их равны, а сдвиги по фазе относительно друг друга составляют 120°.

Линейные токи

İ A = İ ab – İ ca ; İ B = İ bc – İ ab ; İ C = İ ca – İ bc ;

образуют также симметричную систему токов (рис.3.13, 3.14).

На векторной диаграмме (рис. 3.14) фазные токи отстают от фазных напряжений на угол φ (полагаем, что фазы приемника являются индуктивными, т.е. φ > 0°). Здесь принято, что напряжение U AB имеет нулевую фазу. Из диаграммы следует, что любой линейный ток больше фазного в раз. Линейный ток İ A отстает по фазе от фазного тока İ ab на угол 30°, на этот же угол отстает İ B от İ bc , İ C от İ ca .

Таким образом, при соединении треугольником действующее значение линейного тока при симметричной нагрузке в раз больше действующего значения фазного тока и U Л = U Ф; I Л = I Ф.

При равномерной нагрузке фаз расчет трехфазной цепи соединенной треугольником, можно свести к расчету одной фазы.

Фазное напряжение U Ф = U Л. Фазный ток I Ф = U Ф / Z Ф, линейный ток I Л = I Ф, угол сдвига по фазе φ = arctg (X Ф / R Ф).

В общем случае при несимметричной нагрузке Z ab ≠ Z bc ≠ Z ca . Обычно она возникает при питании от трехфазной сети однофазных приемников. Например, для нагрузки, рис. 3.15, фазные токи, углы сдвига фаз и фазные мощности будут в общем случае различными.

Векторная диаграмма для случая, когда в фазе ab имеется активная нагрузка, в фазе bc – активно-индуктивная, а в фазе ca – активно-емкостная приведена на рис. 3.16, топографическая диаграмма – на рис. 3.17.

Построение векторов линейных токов произведено в соответствии с выражениями

İ A = İ ab – İ ca ; İ B = İ bc – İ ab ; İ C = İ ca – İ bc .

Таким образом, при несимметричной нагрузке симметрия фазных токов İ ab , İ bс, İ ca нарушается, поэтому линейные токи İ A , İ B , İ C можно определить только расчетом по вышеприведенным уравнениям (3.20) или найти графическим путем из векторных диаграмм (рис. 3.16, 3.17).

Важной особенностью соединения фаз приемника треугольником является то, что при изменении сопротивления одной из фаз режим работы других фаз остается неизменным, так как линейные напряжения генератора являются постоянными. Будет изменяться только ток данной фазы и линейные токи в проводах линии, соединенных с этой фазой. Поэтому схема соединения треугольником широко используется для включения несимметричной нагрузки.

При расчете для несимметричной нагрузки сначала определяют значения фазных токов İ ab , İ bc , İ ca и соответствующие им сдвиги фаз φ ab , φ bc , φ ca . Затем определяют линейные токи с помощью уравнений (3.20) в комплексной форме или с помощью векторных диаграмм (рис. 3.16, 3.17).

Общие замечания к расчету трехфазных цепей

1. При расчете трехфазных цепей исходят из предположения, что генератор дает симметричную систему напряжений. На практике несимметрия нагрузки практически не влияет на систему напряжений генератора в том случае, если мощность нагрузки мала по сравнению с мощностью генератора или сети электроснабжения.

2. Схема соединения обмоток трехфазного генератора не предопределяет схему соединения нагрузки. Так, при соединении фаз генератора в звезду нагрузка может быть соединена в звезду с нейтральным проводом, в звезду без нейтрального провода или, наконец, в треугольник.

Мощность трехфазной цепи, ее расчет и измерение

В трехфазных цепях, так же как и в однофазных, пользуются понятиями активной, реактивной и полной мощностей.

Соединение потребителей звездой

P = P a + P b + P c ,

P a = U a I a cos φ a ; P b = U b I b cos φ b ; P c = U c I c cos φ c ;
U a , U b , U c ; I a , I b , I c – фазные напряжения и токи;
φ a , φ b , φ c – углы сдвига фаз между напряжением и током.

Q = Q a + Q b + Q c ,

Q a = U a I a sin φ a ; Q b = U b I b sin φ b ; Q c = U c I c sin φ c .

Полная мощность отдельных фаз

S a = U a I a ; S b = U b I b ; S c = U c I c .

При симметричной системе напряжений (U a = U b = U c = U Ф) и симметричной нагрузке (I a = I b = I c = I Ф; φ a = φ b = φ c = φ) фазные мощности равны P a = P b = P c = P Ф = U Ф I Ф cos φ; Q a = Q b = Q c = Q Ф = U Ф I Ф sin φ.

P = 3 P Ф = 3 U Ф I Ф cos φ.

Q = 3 Q Ф = 3 U Ф I Ф sin φ.

Полная мощность

S = 3 S Ф = 3 U Ф I Ф.

Отсюда следует, что в трехфазной цепи при симметричной системе напряжений и симметричной нагрузке достаточно измерить мощность одной фазы и утроить результат.

Соединение потребителей треугольником

В общем случае несимметричной нагрузки активная мощность трехфазного приемника равна сумме активных мощностей отдельных фаз

P = P ab + P bc + P ca ,

P ab = U ab I ab cos φ ab ; P bc = U bc I bc cos φ bc ; P ca = U ca I ca cos φ ca ;
U ab , U bc , U ca ; I ab , I bc , I ca – фазные напряжения и токи;
φ ab , φ bc , φ ca – углы сдвига фаз между напряжением и током.

Реактивная мощность соответственно равна алгебраической сумме реактивных мощностей отдельных фаз

Q = Q ab + Q bc + Q ca ,

Q ab = U ab I ab sin φ ab ; Q bc = U bc I bc sin φ bc ; Q ca = U ca I ca sin φ ca .

Полная мощность отдельных фаз

S ab = U ab I ab ; S bc = U bc I bc ; S ca = U ca I ca .

Полная мощность трехфазного приемника

При симметричной системе напряжений (U ab = U bc = U ca = U Ф) и симметричной нагрузке (I ab = I bc = I ca = I Ф; φ ab = φ bc = φ ca = φ) фазные мощности равны P ab = P bc = P ca = P Ф = U Ф I Ф cos φ; Q ab = Q bc = Q ca = Q Ф = U Ф I Ф sin φ.

Активная мощность симметричного трехфазного приемника

P = 3 P Ф = 3 U Ф I Ф cos φ.

Аналогично выражается и реактивная мощность

Q = 3 Q Ф = 3 U Ф I Ф sin φ.

Полная мощность

S = 3 S Ф = 3 U Ф I Ф.

Так как за номинальные величины обычно принимают линейные напряжения и токи, то мощности удобней выражать через линейные величины U Л и I Л.

При соединении фаз симметричного приемника звездой U Ф = U Л / , I Ф = I Л, при соединении треугольником U Ф = U Л, I Ф = I Л / U I cos φ.Измерение активной мощности в трехфазных цепях производят с помощью трех, двух или одного ваттметров, используя различные схемы их включения. Схема включения ваттметров для измерения активной мощности определяется схемой сети (трех- или четырехпроводная), схемой соединения фаз приемника (звезда или треугольник), характером нагрузки (симметричная или несимметричная), доступностью нейтральной точки.

При несимметричной нагрузке в четырехпроводной цепи активную мощность измеряют тремя ваттметрами (рис. 3.18), каждый из которых измеряет мощность одной фазы – фазную мощность.

Активная мощность приемника определяют по сумме показаний трех ваттметров

P = P 1 + P 2 + P 3 ,

где P 1 = U A I A cos φ A ; P 2 = U B I B cos φ B ; P 3 = U C I C cos φ C .

Измерение мощности тремя ваттметрами возможно при любых условиях.

При симметричном приемнике и доступной нейтральной точке активную мощность приемника определяют с помощью одного ваттметра, измеряя активную мощность одной фазы P Ф по схеме рис. 3.19. Активная мощность всего трехфазного приемника равна при этом утроенному показанию ваттметра: P = 3 P Ф.

Измерение активной мощности двумя ваттметрами

В трехпроводных трехфазных цепях при симметричной и несимметричной нагрузках и любом способе соединения приемников широко распространена схема измерения активной мощности приемника двумя ваттметрами (рис. 3.21). Показания двух ваттметров при определенной схеме их включения позволяют определить активную мощность трехфазного приемника, включенного в цепь с симметричным напряжением источника питания.

На рис. 3.21 показана одна из возможных схем включения ваттметров: здесь токовые катушки включены в линейные провода с токами I A и I B , а катушки напряжения – соответственно на линейные напряжения U AC и U BC .

Докажем, что сумма показаний ваттметров, включенных по схеме рис. 3.21, равна активной мощности Р трехфазного приемника. Мгновенное значение общей мощности трехфазного приемника, соединенного звездой,

p = u A i A + u B i B + u C i C .

i A + i B + i C = 0.

i C = -(i A + i B).

Подставляя значение i C в выражение для р, получаем

p = u A i A + u B i B – u C (i A + i B) = (u A – u C) i A + (u B – u C) i B = u AC i A + u BC i B .

Выразив мгновенные значения u и i через их амплитуды, можно найти среднюю (активную) мощность

которая составит

P = U AC I A cos(U AC ^I A) + U BC I B cos(U BC ^I B) = P 1 + P 2 .

Так как U AC , U BC , I A и I B – соответственно линейные напряжения и токи, то полученное выражение справедливо и при соединении потребителей треугольником.

U Л I Л cos φ.

Ввиду того, что косинусы углов в полученной формуле могут быть как положительными, так и отрицательными, в общем случае активная мощность приемника, измеренная по методу двух ваттметров, равна алгебраической сумме показаний.

При симметричном приемнике показания ваттметров Р 1 и Р 2 будут равны только при φ = 0°. Если φ > 60°, то показания второго ваттметра Р 2 будет отрицательным.

Для измерения активной мощности в трехфазных цепях промышленных установок широкое применение находят двухэлементные трехфазные электродинамические и ферродинамические ваттметры, которые содержат в одном корпусе два измерительных механизма и общую подвижную часть. Катушки обоих механизмов соединены между собой по схемам, соответствующим рассмотренному методу двух ваттметров. Показание двухэлементного ваттметра равно активной мощности трехфазного приемника.

Преимущества трёхфазного тока очевидны только специалистам электрикам. Что такое трехфазный ток для обывателя представляется весьма смутно. Давайте развеем неопределенность.

Трехфазный переменный ток

Большинство людей, за исключением специалистов — электриков, имеют весьма смутное представление, что такое так называемый «трёхфазный» переменный ток, да и в понятиях, что такое сила тока, напряжение и электрический потенциал, а также мощность, — часто путаются.

Попытаемся простым языком дать начальные понятия об этом. Для этого обратимся к аналогиям. Начнём с простейшей — протекания постоянного тока в проводниках. Его можно сравнить с водным потоком в природе. Вода, как известно, всегда течёт от более высокой точки поверхности к более низкой. Всегда выбирает самый экономичный (наикратчайший) путь. Аналогия с протеканием тока — полнейшая. Причём количество воды протекающей в единицу времени через какое-то сечение потока будет аналогично силе тока в электрической цепи. Высота любой точки русла реки относительно нулевой точки — уровня моря — будет соответствовать электрическому потенциалу любой точки цепи. А разница в высоте любых двух точек реки будет соответствовать напряжению между двумя точками цепи.

Используя эту аналогию можно легко представить в уме законы протекания постоянного электрического тока в цепи. Чем выше напряжение — перепад высот, тем больше скорость потока, и, следовательно, количество воды протекающей по реке в единицу времени.

Водный поток, точно так же как электрический ток при своём движении испытывает сопротивление русла — по каменистому руслу вода будет протекать бурно, меняя направление, немного нагреваясь от этого (бурные потоки даже в сильные морозы не замерзают вследствие нагрева от сопротивления русла). В гладком канале или трубе вода потечёт быстро и в итоге в единицу времени канал пропустит гораздо больше воды, чем извилистое и каменистое русло. Сопротивление потоку воды полностью аналогично электрическому сопротивлению в цепи.

Теперь представим закрытую бутылку, в которой налито немного воды. Если мы начнём эту бутылку вращать вокруг поперечной оси, то вода в ней будет перетекать попеременно от горлышка к донышку и наоборот. Это представление — аналогия переменному току. Казалось бы, одна и та же вода перетекает туда-сюда и что? Тем не менее, этот переменный поток воды способен совершать работу.

Откуда вообще появилось понятие переменный ток?

Да с тех самых пор, когда человечество, узнав, что перемещение магнита вблизи проводника вызывает электрический ток в проводнике. Именно движение магнита вызывает ток, если магнит положить рядом с проводом и не двигать — никакого тока в проводнике это не вызовет. Далее, мы хотим получить (генерировать) в проводнике ток, чтобы использовать его в дальнейшем для каких-либо целей. Для этого изготовим катушку из медного провода и начнём возле неё двигать магнит. Магнит можно передвигать возле катушки как угодно — двигать по прямой туда-сюда, но, чтобы не двигать магнит руками, создать такой механизм технически сложнее, чем просто начать его вращать около катушки, аналогично вращению бутылки с водой из предыдущего примера. Вот именно таким образом — по техническим причинам — мы и получили синусоидальный переменный ток, используемый ныне повсеместно. Синусоида — это развёрнутое во времени описание вращения.

В дальнейшем оказалось, что законы протекания переменного тока в цепи отличаются от протекания постоянного тока. Например, для протекания постоянного тока сопротивление катушки равно просто омическому сопротивлению проводов. А для переменного тока — сопротивление катушки из проводов значительно увеличивается из-за появления, так называемого индуктивного сопротивления. Постоянный ток через заряженный конденсатор не проходит, для него конденсатор — разрыв цепи. А переменный ток способен свободно протекать через конденсатор с некоторым сопротивлением. Далее выяснилось, что переменный ток может быть преобразован с помощью трансформаторов в переменный ток с другими напряжением или силой тока. Постоянный ток такой трансформации не поддаётся и, если мы включим любой трансформатор в сеть постоянного тока (что делать категорически нельзя), то он неизбежно сгорит, так как постоянному току будет сопротивляться только омическое сопротивление провода, которое делается как можно меньше, и через первичную обмотку потечёт большой ток в режиме короткого замыкания.

Заметим также, что электродвигатели могут быть созданы для работы и от постоянного тока, и от переменного тока. Но разница между ними такая — электродвигатели постоянного тока сложнее в изготовлении, но зато позволяют плавно изменять скорость вращения обычным регулирующим силу тока реостатом. А электродвигатели переменного тока гораздо проще и дешевле в изготовлении, но вращаются только с одной, обусловленной конструкцией скоростью. Поэтому в практике широко применяются и те, и другие. В зависимости от назначения. Для целей управления и регулирования применяются двигатели постоянного тока, а в качестве силовых установок — двигатели переменного тока.

Далее конструкторская мысль изобретателя генератора двигалась примерно в таком направлении — если удобнее всего для генерации тока использовать вращение магнита рядом с катушкой, то почему бы вместо одной катушки генератора не расположить вокруг вращающегося магнита несколько катушек (места-то вокруг вон сколько)?

Получится сразу же, как бы несколько генераторов, работающих от одного вращающегося магнита. Причём переменный ток в катушках будет отличаться по фазе — максимум тока в последующих катушках будет несколько запаздывать относительно предыдущих. То есть синусоиды тока, если их графически изобразить, будут, как бы между собой, сдвинуты. Это важное свойство — сдвиг фаз, о котором мы расскажем ниже.

Примерно так рассуждая, американский изобретатель Никола Тесла и изобрёл сначала переменный ток, а затем и трёхфазную систему генерации тока с шестью проводами. Он расположил три катушки вокруг магнита на равном расстоянии под углами 120 градусов, если за центр углов принять ось вращения магнита.

(Число катушек (фаз) вообще-то может быть любым, но для получения всех тех преимуществ, что даёт многофазная система генерации тока, минимально достаточно трёх).

Далее русский учёный электротехник Михаил Осипович Доливо-Добровольский развил изобретение Н. Тесла, впервые предложив трёх — и четырёхпроводную систему передачи трёхфазного переменного тока. Он предложил соединить один конец всех трёх обмоток генератора в одну точку и передавать электроэнергию всего по четырём проводам. (Экономия на дорогих цветных металлах существенная). Оказалось, что при симметричной нагрузке каждой фазы (равным сопротивлением) ток в этом общем проводе равняется нулю. Потому что при суммировании (алгебраическом, с учётом знаков) сдвинутых по фазе на 120 градусов токов они взаимно уничтожаются. Этот общий провод так и назвали — нулевой. Поскольку ток в нём возникает только при неравномерности нагрузок фаз и численно он небольшой, гораздо меньше фазных токов, то представилась возможность использовать в качестве «нулевого» провод меньшего сечения, чем для фазных проводов.

По этой же самой причине (сдвиг фаз на 120 градусов) трехфазные получились значительно менее материалоёмкими, так как в магнитопроводе трансформатора происходит взаимопоглощение магнитных потоков и его можно делать с меньшим сечением.

Сегодня трёхфазная система электроснабжения осуществляется четырьмя проводами, три из них называются фазными и обозначаются латинскими буквами: на генераторе — А, В и С, у потребителя — L1, L2 и L3. Нулевой провод так и обозначается — 0.

Напряжение между нулевым проводом и любым из фазных проводов называется — фазным и составляет в сетях потребителей — 220 вольт.

Между фазными проводами тоже существует напряжение, причём значительно выше, чем фазное напряжение. Это напряжение называется линейным и составляет в цепях потребителей 380 вольт. Почему же оно больше фазного? Да всё это из-за сдвига фаз на 120 градусов. Поэтому, если на одном проводе, к примеру, в данный момент времени потенциал равен плюс 200 вольт, то на другом фазном проводе в этот же момент времени потенциал будет минус 180 вольт. Напряжение — это разность потенциалов, то есть оно будет + 200 — (-180)=+380 В.

Возникает вопрос, если по нулевому проводу ток не протекает, то нельзя ли его вообще убрать. Можно. И мы получим трёхпроводную систему электроснабжения. С соединением потребителей так называемым «треугольником» — между фазными проводами. Однако нужно заметить, что при неравномерной нагрузке в сторонах «треугольника» на генератор будут действовать разрушающие его нагрузки, поэтому данную систему можно применять при огромном количестве потребителей, когда неравномерности нагрузок нивелируются. Передача электроэнергии от больших электростанций при высоких фазных и линейных напряжениях (сотни тысяч вольт) так и осуществляются. Почему же применяется такое высокое напряжение. Ответ простой — чтобы уменьшить потери в проводах на нагрев. Так как нагрев проводов (потери энергии) пропорционален квадрату протекающего тока, то желательно чтобы протекающий ток был минимален. Ну а для передачи необходимой мощности при минимальном токе нужно повышать напряжение. (ЛЭП) так и обозначаются, к примеру, ЛЭП — 500 — это линия электропередачи под напряжением 500 киловольт.

Кстати потери в проводах ЛЭП можно ещё более снизить, применяя передачу постоянного тока высокого напряжения (перестаёт действовать емкостная составляющая потерь, действующая между проводами), проводились даже такие эксперименты, но широкого распространения пока такая система не получила, видимо вследствие большей экономии в проводах при трёхфазной системе генерации.

Выводы: преимущества трёхфазной системы

В заключение статьи подведём итоги, — какие же преимущества даёт трёхфазная система генерации и электроснабжения?

1. Экономия на количестве проводов, необходимых для передачи электроэнергии. Учитывая немалые расстояния (сотни и тысячи километров) и то, что для проводов используют цветные металлы с малым удельным электрическим сопротивлением, экономия получается весьма существенной.
2. Трёхфазные трансформаторы, при равной мощности с однофазными, имеют значительно меньшие размеры магнитопровода. Что позволяет получить существенную экономию.
3. Очень важно, что трёхфазная система передачи электроэнергии создаёт при подключении потребителя к трём фазам как бы вращающееся электромагнитное поле. Опять-таки, вследствие сдвига фаз. Это свойство позволило создать чрезвычайно простые и надёжные трёхфазные электродвигатели, у которых нет коллектора, а ротор, по сути, представляет собой простую «болванку» в подшипниках, к которой не нужно подсоединять никакие провода. (На самом деле конструкция короткозамкнутого ротора имеет свои особенности и вовсе не болванка) Это так называемые трёхфазные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Очень широко распространённые сегодня в качестве силовых установок. Замечательное свойство таких двигателей — это возможность менять направление вращения ротора на обратное простым переключением двух любых фазных проводов.
4. Возможность получения в трёхфазных сетях двух рабочих напряжений. Другими словами менять мощность электродвигателя или нагревательной установки путём простого переключения питающих проводов.
5. Возможность значительного уменьшения мерцаний и стробоскопического эффекта светильников на люминисцентных лампах путём размещения в светильнике трёх ламп, питающихся от разных фаз.

Благодаря этим преимуществам трёхфазные системы электроснабжения получили широчайшее распространение в мире.

Лекции по ТОЭ/ №36 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 Δt=T/n или по фазе Δωt=2π/n=360°/n.

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 Δωt=2π/3=360°/3=120°. 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 А→В→С→А, при котором параметры режима (u, i) в фазе В отстают от аналогичных параметров в фазе А на 120°, а в фазе С — опережают на 120°. При обратном порядке следования фаз А→С→В→А параметры режима в фазе С отстают от аналогичных пара¬метров в фазе А на 120°, а в фазе В — опережают на 120°.

Если отдельные фазы системы работают изолировано и независимо друг от друга, то система называется несвязанной. Рассмотрим работу простейшей несвязанной трехфазной системы (рис. 36.1). Мгновенные значения фазных ЭДС генератора сдвинуты во времени на 120° в порядке следования фаз A→B→C→A:

E A =E m sinωt ↔ E A =Ee j0°

E B =E m sin(ωt-120°) ↔ E B =Ee -j120°

E C =E m sin(ωt-240°)=E m sin(ωt+120°) ↔ E C =Ee j120°

Графические диаграммы этих функций показаны на рис. 36.2, а векторные — на рис. 36.3.

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,
е А + е В + е С = 0. Найдем эту сумму для разных моментов времени:

Если нагрузка отдельных фаз равна между собой, т.е. Z A =Z B =Z C =Ze jφ , 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°. Следовательно, фазные токи i А, i В, i С образуют симметричную трехфазную систему и для них будут справед-ливы полученные ранее выводы: i А + i В + i С = 0; I А + I В + I С = 0.

Преобразуем несвязанную трехфазную систему в связанную путем объединения трех обратных приводов в один общий привод. Согласно 1-ому закону Кирхгофа в общем проводе должен протекать суммарный ток i N = i А + i В + i C = 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 (преимущества) трехфазной системы:

1) 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.

2) Трехфазная система позволяет технически просто получить круговое вращающееся поле, которое лежит в основе работы всех трехфазных машин (генераторов и двигателей).

3) Элементы трехфазной системы (генераторы, трансформаторы, двигатели) просты по конструкции, надежны в работе, имеют хорошие массогабаритные показатели, сравнительно дешевы, долговечны.

4) На выходе трехфазных генераторов имеется два уровня выходного напряжения – линейное и фазное, отличающиеся в √3 раз (Uл /Uф = √3), 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 элек¬тропередачи, 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.

Желаем удачного изучения материала и успешной сдачи!

Лекция.

Трехфазные цепи. Трехфазная симметричная система ЭДС. Принцип работы синхронного генератора. Симметричный режим работы трехфазной цепи звезда — звезда. Симметричный режим работы трехфазной цепи звезда – треугольник. Векторные диаграммы. Назначение нулевого провода.

Термины и определения основных понятий

Многофазная система электрических цепей — совокупность электрических цепей, в которых действуют синусоидальные электродвижущие силы одной и той же частоты, сдвинутые друг относительно друга по фазе, создаваемые общим источником электрической энергии.

Фаза (многофазной системы электрических цепей) — часть многофазной системы электрических цепей, в которой может протекать один из электрических токов многофазной системы электрических токов.

Многофазная электрическая цепь — многофазная система электрических цепей, в которой отдельные фазы электрически соеди­нены друг с другом.

Теоретический материал

Трёхфазная симметричная система ЭДС.

В большинстве случаев в сетях электроснабжения используется переменный трёхфазный ток, так как с его помощью можно передавать электрическую энергию более экономично, чем при помощи однофазного.

Кроме того, с помощью трёхфазного тока можно получить круговое вращающееся электрическое поле, которое лежит в основе трёхфазных электрических машин.

Это совокупность трёх одинаковых по амплитуде и частоте ЭДС, сдвинутых по фазе на относительно друг друга (рис 10.1). В любой момент времени их сумма равна нулю

Рис. 10.1

,

В комплексной форме записи.

; ; .

Пусть в общем случае имеет ненулевую начальную фазу.

;

Обозначим – оператор трёхфазной системы, тогда:

Симметричную трехфазную систему ЭДС получают с помощью синхронных генераторов, в которых используется следующий способ получения ЭДС индукции:

В однородном магнитном поле с постоянной угловой скоростью вращается проволочная рамка (виток) (рис. 10.2), ось вращения которой перпендикулярна силовым линиям.

Пронизывающий рамку магнитный поток изменяется косинусоидально , а ЭДС, наводимая в рамке изменяется синусоидально:

Если в магнитном поле вращать три рамки сдвинутые на относительно друг друга (рис. 10.3), то и ЭДС наводимые в них также будут сдвинуты на .

В отличие от данной конструкции в синхронном генераторе вращаются не обмотки, а магнитное поле созданное постоянным магнитом (электромагнитом) ротора. Обмотка находится в пазах статора. Внутри пазы равномерно распределены по окружности статора. Магнитные оси отдельных катушек сдвинуты в пространстве на угол , где р – число пар полюсов

Обмотки соединяют в звезду или треугольник (рис. 10.4).

При включении обмоток генератора в треугольник ток в них в режиме холостого хода равен нулю, так как равна нулю сумма ЭДС.

Однако добиться идеальной симметрии ЭДС обмоток генератора трудно, поэтому чаще обмотки включают в звезду.

Совокупность трёхфазной симметричной системы ЭДС, трёхфазной нагрузки и соединительных проводов, называется трёхфазной цепью.

Симметричный режим работы трёхфазной цепи выполненной по схеме звезда – звезда с нулём.

Под фазой трёхфазной цепи понимают участок цепи, по которому течёт одинаковый ток. При этом разделяют понятия фаза генератора и фаза нагрузки.

Для обозначения величины применительно к генератору используют большие буквы, для нагрузки – маленькие (схема на рис. 10.5).

ОА – фаза А генератора

ОВ – фаза В генератора

ОС – фаза С генератора

а – фаза а нагрузки

в – фаза в нагрузки

с – фаза с нагрузки

Точка, в которой объединены концы трёх фаз нагрузки, называют нулевой точкой нагрузки.

Провод, соединяющий нулевые точки генератора и нагрузки, называют нулевым (нейтральным).

Провода, соединяющие генератор с нагрузкой, называются линейными.

Симметричный режим работы (симметричная трёхфазная цепь) будет в том случае, если при симметричном генераторе нагрузка во всех фазах одинакова(равномерная или симметричная нагрузка).

– фазные напряжения генератора

– фазные напряжения нагрузки

Так как в рассматриваемой схеме сопротивление линейных проводов (и нулевого) равно нулю, то

Напряжения между линейными проводами называется линейными напряжениями. Линейные напряжения образуют симметричную систему (рис. 10.6)

Рис. 10.6

Линейное напряжение в раз больше фазного и опережает его на угол .

; ;

Токи, текущие по линейным проводам, называют линейными токами. Токи, текущие по фазам генератора, называют фазными токами. В схеме звезда – звезда линейные токи равны фазным. Они так же образуют симметричную систему.

Нулевой провод цепи звезда – звезда необходим для симметрирования фазных напряжений нагрузки независимо от величин самих нагрузок. Поскольку ток в нулевом проводе больше фазных (линейных) токов, то сам нулевой провод должен выполняться с большим сечением.

Симметричный режим работы трёхфазной цепи, включённой по схеме звезда – треугольник (рис. 10.8)

Трехфазные цепи

Содержание:

Трехфазные цепи

Трехфазная цепь представляет собой комбинацию трехфазного источника, трехфазной нагрузки и трехпроводной (или четырехпроводной) системы проводов, которые соединяют источник и нагрузку. Термин «фаза» в этих цепях следует понимать как двухпроводную электрическую цепь.

На каждом этапе указана буква.

В России фазы обозначены заглавными буквами A, B, C. Синхронные генераторы чаще всего используются в качестве трехфазного источника.

• Статор синхронного генератора снабжен тремя обмотками, которые смещены на 120 ° друг от друга в пространстве, ЭДС индуцируется и изменяется по закону синусоид: фаза на комплексной плоскости ЭДС может быть представлена ​​векторной диаграммой в зависимости от того, как соединены обмотки генератора.

Обмотки содержатся в форме звезды или треугольника. Конец обмотки обычно обозначается буквой: А — это начало, а Х — это конец обмотки А-фазы. Следовательно, для фазы B: (B-Y), фазы C- (C-Z). Вторичные обмотки трансформатора, входящие в трехфазную цепь, подключаются и маркируются одинаково.

В этом случае обмотка трансформатора ведет себя как обмотка источника. Чтобы получить звездообразное соединение в источнике, соедините концы обмоток X, Y, Z друг с другом, соедините обмотку источника с треугольником и соедините конец одной фазовой обмотки с другим. Подключите до конца, Например, AX → BY → CZ → A

Трехфазная цепь является частным случаем многофазной электрической системы. Это набор электрических цепей, в которых действуют эдс одной и той же частоты, и они сдвинуты по фазе друг от друга на определенный угол. Обратите внимание, что эти ЭДС обычно являются синусоидами, в основном в энергетике.

Однако в современных электромеханических системах, которые используют преобразователь частоты для управления работающим двигателем, система напряжения, как правило, является несинусоидальной. Каждая часть многофазной системы с одинаковым током называется фазой. Фаза — это участок цепи, связанный с генератором или трансформатором, линией и соответствующими обмотками нагрузки.

Поэтому понятие «фаза» имеет два разных значения в электротехнике.

Фаза как аргумент синусоидально изменяющейся величины;
Фаза как часть многофазной электрической системы.
Развитие многофазных систем исторически поощрялось. Исследования в этой области были вызваны требованиями развития производства, и успешному развитию многофазных систем способствовало открытие электрических и магнитных явлений в физике.

Важнейшим условием развития многофазных электрических систем было открытие явления вращающихся магнитных полей (Г. Феррарис и Н. Тесла, 1888). Первый электродвигатель был двухфазным, но производительность была низкой. Наиболее разумной и перспективной является трехфазная система, основные преимущества которой будут обсуждаться позже.

Большим вкладом в развитие трехфазной системы был М.О. Доливо-Добровольский, ведущий российский ученый и электрик, предложивший трехфазные асинхронные двигатели, трансформаторы, трехпроводные и четырехпроводные схемы, Он считается основателем трехфазной системы.

• Источником трехфазного напряжения является трехфазный генератор, статор которогоимеет трехфазную обмотку.
• Фазы этой обмотки расположены так, что их магнитные оси пространственно смещены относительно друг друга каждая фаза статора условно показана как один оборот.

Начало обмотки обычно обозначается заглавными буквами A, B, C, а конец — заглавными буквами x, y, z соответственно. ЭДС неподвижной обмотки статора индуцируется в результате пересечения витков магнитным полем, создаваемым током возбуждения вращающегося ротор обычно представляет собой постоянный магнит, который фактически используется при относительно низкой мощности.

Когда ротор вращается с постоянной скоростью в фазе обмотки статора, возникает синусоидальная ЭДС с той же частотой и амплитудой, но она зависит от взаимного пространственного фазового сдвига, обусловленного радианами. Баланс является наиболее практически важным. Когда суммарный мгновенный выходной сигнал пульсирует, на вал между турбиной и генератором воздействует пульсирующий момент.

Такие колебательные механические нагрузки могут отрицательно влиять на оборудование для выработки электроэнергии и сокращать срок его службы. Те же соображения применимы к многофазным двигателям. Фазовый ток не является симметричным, и чтобы найти линейный ток, вы должны опираться на графическую конфигурацию или уравнение вершины, следуя первому закону Кирхгофа.

• Расчетные соотношения для трехфазных цепей при различных схемах соединения
• Расчетные соотношения для трехфазной цепи при соединении нагрузки звездой
• Расчетные соотношения для трехфазной цепи при соединении нагрузки звездой с нулевым проводом
• Расчетные соотношения для трехфазной цепи при соединении нагрузки треугольником

Особенностью схемы приемника «треугольник» является то, что если сопротивление изменяется в любой из трех фаз, линейное напряжение не изменяется вообще, поэтому условия оставшихся двух фаз не меняются. Изменяются только ток одной конкретной фазы и ток линии передачи, к которой подключена эта нагрузка.

• В связи с этой функцией для подачи асимметричных нагрузок обычно требуется трехфазный метод подключения нагрузки с методом «треугольника».

Во время расчета асимметричной нагрузки схемы «треугольник» первым шагом является вычисление фазового тока, затем вычисление фазового сдвига, поиск линейного тока в соответствии с первым уравнением на основе закона Кирхгофа или использование векторной диаграммы.

Трехфазная цепь является частным случаем многофазной электрической системы. Это набор электрических цепей, в которых действуют эдс одной и той же частоты, и они сдвинуты по фазе друг от друга на определенный угол. Каждая часть многофазной системы с одинаковым током называется фазой.

Фаза — это участок цепи, связанный с генератором или трансформатором, линией и соответствующими обмотками нагрузки. Набор трехфазной ЭДС (напряжение, ток) называется трехфазной системой ЭДС (напряжение, ток).

Трехфазная симметричная система ЭДС (напряжение, ток) означает комбинацию трех синусоидальных ЭДС (напряжение, ток) с одинаковой частотой, амплитудой и фазой, сдвинутыми на 120 °. Мгновенные значения трехфазной симметричной ЭДС-системы могут быть описаны в базовой схеме для соединения обмоток генератора, обмоток трансформатора и нагрузок трехфазной цепи (звезды и треугольники).

Каждая обмотка генератора называется фазой генератора, их напряжение — это напряжение фазы генератора, а их ток — это ток фазы генератора. Каждая нагрузка называется фазой нагрузки, их напряжение — это напряжение фазы нагрузки, а их ток — ток фазы нагрузки. Провод, соединяющий генератор и нагрузку, называется проводом линии. Ток, протекающий через линейный провод, называется линейным.

Сетевое напряжение — это напряжение между линиями. При соединении звездой точка, где объединяются три обмотки генератора, называется нулевой точкой генератора, а точка, где объединяются три конца трехфазной нагрузки, называется нулевой точкой нагрузки.

Провод, соединяющий нулевой генератор и нагрузку, называется проводом нейтрали или проводом нейтрали, а ток в нем называется током провода нейтрали.

• Напряжение между нулями называется нейтральным смещением, а трехфазная цепь и трехфазная нагрузка называются симметричными, если комплексные сопротивления всех фаз одинаковы. В противном случае это называется асимметричным.

Когда симметричная трехфазная система напряжения генератора применяется к симметричной трехфазной цепи, в ней возникает симметричная токовая система. Режим работы трехфазной цепи, в котором трехфазная система напряжения и тока симметрична, называется симметричным режимом.

Смотрите также:

Трехфазная система электрического тока

ПЛАН

проведения занятия с 8 классами

Тема 47-50: Трехфазная система электрического тока.

Цели занятия:

а) учебные:

• Øпознакомить учащихся с Трехфазной системой электрического тока;
• Øнапомнить причины травматизма, виды производственных травм, меры по их предупреждению;

научить способам оказания первой помощи при несчастных случаях;

Ø практическая работа с;

б) воспитательные:

ØСпособствовать формированию и развитию познавательного интереса к предмету.

Используемые дидактические материалы и ТСО:

1.Учебники, плакаты

2.Материалы для контроля знаний

Домашнее задание: § смотри конспект в тетради, подготовиться к контрольной работе

Контрольное задание: 1. Что называют трехфазной системой электрических цепей(опишите цепь)? 2. Опишите соединение обмоток трехфазного генератора звездой(фазной и линейной)? 3. Опишите соединение обмоток трехфазного генератора треугольником?

I.Вводная часть7 мин.

Принимаю доклад дежурного по классу, проверяю наличие учеников, их внешний вид и готовность к занятию (оформляю классный журнал). Довожу тему, учебные цели и вопросы занятия. Довожу перечень навыков, формируемых в ходе занятия:

— организованность на начало работы;

— организация рабочего места;

— соблюдение правил и мер безопасности на рабочем месте;

Провожу контрольный опрос: 1. Что такое мультиметр? 2. Что измеряют авометры? 3. Какие функции доступны в современных тесторах?

II.Основная часть 80 мин.

• 1. Трехфазный ток

В настоящее время во всем мире получила широчайшее распространение так называемая трехфазная система переменного тока, изобретенная и разработанная в конце прошлого века русским электротехником Михаилом Осиповичем Доливо-Добровольским (1862—1919). Эта система обеспечивает наиболее выгодные условия передачи электрической энергии по проводам и позволяет построить простые по устройству и удобные в работе электродвигатели.

Трехфазной системой электрических цепей называют систему, состоящую из трех цепей, в которых действуют переменные э. д. с. одной и той же частоты, сдвинутые по фазе друг относительно друга на 1/3 периода (j=2p/3). Каждую отдельную цепь такой системы коротко называют ее фазой, а систему трех сдвинутых по фазе переменных токов в таких цепях называют просто трехфазным током.

Почти все генераторы, установленные на наших электростанциях, являются генераторами трехфазного тока. По существу каждый такой генератор представляет собой соединение в одной машине трех генераторов переменного тока, сконструированных таким образом, что индуцированные в них э. д. с. сдвинуты друг относительно друга на одну треть периода, как это показано на рис. 343.

Рис. 343. Графики зависимости от времени э. д. с, индуцированных в обмотках якоря генератора трехфазного тока	Рис. 344. Три пары независимых проводов, присоединенных к трем якорям генератора трехфазного тока, питают осветительную сеть

Как осуществляется подобный генератор, легко понять из схемы, изображенной на рис. 344. Здесь имеются три самостоятельных якоря, расположенных на статоре машины и смещенных на 1/3 окружности (120°) друг относительно друга; в центре машины вращается общий для всех трех якорей индуктор, изображенный на схеме в виде постоянного магнита. В каждой катушке индуцируется переменная э. д. с. одной и той же частоты, но моменты прохождения этих э. д. с. через нуль (или через максимум) в каждой из катушек окажутся сдвинутыми на 1/3 периода друг относительно друга, ибо индуктор проходит мимо каждой катушки на 1/3 периода позже, чем мимо предыдущей.

Каждая обмотка трехфазного генератора является самостоятельным генератором тока и источником электрической энергии. Присоединив провода к концам каждой из них, как это показано на рис. 344, мы получили бы три независимые цепи, каждая из которых могла бы питать энергией те или иные приемники, например электрические лампы. В этом случае для передачи всей энергии, которую поглощают приемники, требовалось бы шесть проводов. Можно, однако, так соединить между собой обмотки генератора трехфазного тока, чтобы обойтись четырьмя и даже тремя проводами, т. е. значительно сэкономить проводку.

Первый из этих способов, называемый соединением звездой, становится понятным из рис. 345. Будем называть зажимы обмоток 1, 2, 3 началами, а зажимы 1′, 2′, 3′ — концами соответствующих фаз. Соединение звездой заключается в том, что мы соединяем концы всех обмоток в одну точку генератора, которая называется нулевой точкой или нейтралью, и соединяем генератор с приемниками энергии четырьмя проводами: тремя так называемыми линейными проводами, идущими от начала обмоток 1, 2, 3, и нулевым или нейтральным проводом, идущим от нулевой точки генератора. Такая система проводки называется четырехпроводной.

Рис. 345. Четырехпроводная система проводки при соединении обмоток трехфазного генератора звездой. Нагрузки (группы ламп) I, II, III питаются фазными напряжениями	Рис. 346. Трехпроводная система проводки при соединении обмоток генератора звездой. Нагрузки (группы ламп) I, II, III питаются линейными напряжениями

Напряжения между нулевой точкой и началом каждой фазы называют фазными напряжениями, а напряжения между началами обмоток, т. е. точками 1 и 2, 2 и 3, 3 и 1, называют линейными или межфазными. Фазные напряжения обычно обозначают U1 U2, U3 или в общем виде Uф, а линейные— U12, U23, U31 или в общем виде Uл.

Можно показать, что между амплитудами или действующими значениями фазных и линейных напряжений при соединении обмоток генератора звездой существует соотношение

Таким образом, например, если фазное напряжение генератора Uф=127 В, то при соединении обмоток генератора звездой линейное напряжение Uл=220 В. Если Uф=220 В, то Uл=380В.

Расчет, которого мы приводить не будем, показывает, что в случае равномерной нагрузки всех трех фаз генератора, т. е. при приблизительно одинаковых токах в каждой из них, ток в нулевом проводе равен нулю. Поэтому в этом случае можно нулевой провод упразднить и перейти к еще более экономной трехпроводной системе, изображенной на рис. 346. Все нагрузки включаются при этом между соответствующими парами линейных проводов.

При несимметричной нагрузке ток в нулевом проводе не равен нулю, но, вообще говоря, он слабее, чем ток в линейных проводах. Поэтому нулевой провод может быть тоньше, чем линейные. При эксплуатации трехфазного тока стремятся сделать нагрузку различных фаз по возможности одинаковой. Поэтому, например, при устройстве осветительной сети большого дома при четырехпроводной системе вводят в каждую квартиру нулевой провод и один из линейных с таким расчетом, чтобы в среднем на каждую фазу приходилась примерно одинаковая нагрузка. При трехпроводной системе вводят в одну группу помещений провода 1 и 2, в другую 2 и 3, в третью 3 и 1 с таким же расчетом.

Другой способ соединения обмоток генератора, также допускающий трехпроводную проводку,—это соединение треугольником, изображенное на рис. 347. Здесь конец каждой обмотки соединен с началом следующей, так что они образуют замкнутый треугольник, а линейные провода присоединены к вершинам этого треугольника — точкам 1, 2 и 3. Легко видеть, что при соединении треугольником линейное напряжение генератора равно его фазному напряжению: Uл=Uф. Таким образом, переключение обмоток генератора со звезды на треугольник приводит к снижению линейного напряжения в √3=1,73 раза. Соединение треугольником также допустимо лишь при одинаковой или почти одинаковой нагрузке фаз. Иначе ток в замкнутом контуре обмоток будет слишком силен, что опасно для генератора.

При применении трехфазного тока отдельные приемники (нагрузки), питающиеся от отдельных пар проводов, также могут быть соединены либо звездой, т. е. так, что один конец их присоединен к общей точке, а оставшиеся три свободных конца присоединяются к линейным проводам сети, либо треугольником, т. е. так, что все нагрузки соединяются последовательно и образуют общий контур, к точкам 1, 2, 3 которого присоединяются линейные провода сети. На рис. 348 показано соединение нагрузок звездой при трехпроводной системе проводки, а на рис. 349 — при четырехпроводной системе проводки (в этом случае общая точка всех нагрузок соединяется с нулевым проводом). На рис. 350 показана схема соединения нагрузок треугольником при трехпроводной системе проводки.

Практически важно иметь в виду следующее. При соединении нагрузок треугольником каждая нагрузка находится под линейным напряжением, а при соединении звездой — под напряжением, в √3=1,73 раз меньшим. Для случая четырехпроводной системы это ясно из рис. 349. Но то же имеет место в случае трехпроводной системы (рис. 348). Между каждой парой линейных напряжений здесь включены последовательно две нагрузки, токи в которых сдвинуты по фазе на 2p/3. Расчет показывает, что напряжение на каждой нагрузке равно соответствующему линейному напряжению, деленному на √3=1,73.

Таким образом, при переключении нагрузок со звезды на треугольник напряжения на каждой нагрузке, а следовательно, и ток в ней повышаются в √3=1,73 раза. Если, например, линейное напряжение трехпроводной сети равнялось 220 В, то при соединении звездой (рис. 348) напряжение на каждой из нагрузок будет равно 127 В, а при включении треугольником (рис. 350) будет равно 220 В.

Рис. 347. Схема соединения обмоток трехфазного генератора треугольником	Рис. 348. Соединение нагрузок звездой при трехпроводной системе проводки	Рис. 349. Соединение нагрузок звездой при четырехпроводной системе проводки

• 2.Изготовление40мин

Подвожу итоги учебного вопроса.

III.Заключительная часть3 мин.

Напоминаю тему и учебные цели занятия, делаю выводы об их достижении. Оцениваю навыки дежурного по классу, довожу оценки за контрольный опрос. Даю задание на дом, заполняю классный журнал. Заканчиваю занятие.

УчительИ. Назаренко

Разница между однофазной и трехфазной системой питания

Однофазное электричество

Однофазная система является наиболее распространенной и в основном используется в домах, тогда как трехфазная система распространена в промышленных или коммерческих зданиях, где требуются большие нагрузки.

Однофазные системы используют электроэнергию переменного тока (AC), в которой напряжение и ток меняются по величине и направлению циклически, обычно от 50 до 60 раз в секунду.В Великобритании однофазное напряжение составляет 230 вольт.

В электротехнике однофазная электроэнергия относится к распределению с использованием системы, в которой все напряжения источника питания изменяются в унисон.

Проще говоря, однофазное электричество можно рассматривать как каноэ для одного человека. Лопатка входит в воду, чтобы передать мощность, а затем покидает воду, прежде чем вторая лопасть снова войдет в воду, чтобы передать больше мощности, что приведет к изменению мощности.

Иногда будет нулевая выходная мощность, а в цикле будет два пиковых выхода мощности, см. Диаграмму ниже.

Рисунок 9: График однофазной мощности

Однофазное распределение используется, когда нагрузки в основном освещают и обогревают, с небольшим количеством крупных электродвигателей. Однофазный источник питания, подключенный к электродвигателю переменного тока, не создает вращающегося магнитного поля; Однофазные двигатели нуждаются в дополнительных цепях для запуска, и такие двигатели редко встречаются с номинальной мощностью более 10 или 20 кВт.

Специальные однофазные тяговые электрические сети могут работать на частоте 16,67 Гц или других частотах для питания электрических железных дорог.

Трехфазное электричество

Проще говоря, трехфазное электричество можно рассматривать как три однофазных источника электроэнергии, которые подают свою пиковую мощность на расстоянии 120 ° друг от друга.

В качестве аналогии рассмотрим каноэ с тремя гребцами на байдарках, которые гребут на каноэ поочередно. В отличие от одного каноиста, всегда есть выходная мощность и никогда не бывает нулевой выходной мощности, что делает этот источник питания более подходящим для промышленных двигателей и оборудования.

Рисунок 10: График трехфазной мощности

Что такое трехфазное питание и какие преимущества оно дает

Трехфазный переменный ток обычно используется для подачи электроэнергии в центры обработки данных, а также в коммерческие и промышленные здания, в которых размещается энергоемкое оборудование.Для этого есть веская причина, потому что трехфазное питание может обеспечить большую мощность с большей эффективностью, чем однофазное питание переменного тока. Однофазный переменный ток — это тип, который обычно используется в большинстве бытовых и легких коммерческих приложений, таких как освещение и мелкие бытовые приборы. На этой странице мы объясним, почему это так, а также основные различия между однофазными и трехфазными системами питания.

Зачем нужно 3-х фазное питание

Способность обеспечивать постоянно растущее количество энергии особенно важно, поскольку центры обработки данных и серверные комнаты продолжают видеть более высокую плотность.Более мощные вычислительные системы размещаются в тех же помещениях, где когда-то размещались серверы, потреблявшие лишь небольшую часть электроэнергии, необходимой современным компьютерам и сетям.

Не так давно одна ИТ-стойка из 10 серверов потребляла в общей сложности пять киловатт (кВт) энергии. Сегодня эта же стойка может содержать десятки серверов, которые в совокупности потребляют от 20 до 30 кВт. На таких уровнях вы, естественно, хотите повысить эффективность, поскольку даже небольшое процентное улучшение энергопотребления будет означать значительную экономию долларов с течением времени.

Проводка — еще одна проблема. Рассмотрим стойку на 15 кВт. При использовании однофазного источника питания переменного тока 120 вольт (VAC) для питания стойки требуется 125 ампер, для чего потребуется провод диаметром почти четверть дюйма (AWG 4) — слишком толстый, чтобы с ним легко работать, не говоря уже о дорогие. Поскольку 3-фазный более эффективен, он может выдавать ту же мощность (и больше), используя меньшую проводку. Для поддержки той же стойки 15 кВт, использующей трехфазное питание, необходимы три провода, способные подавать 42 А (AWG 10), что составляет небольшую часть размера — каждый менее одной десятой дюйма в диаметре.

Описание однофазного переменного тока

Итак, что такое трехфазное питание? И где его использовать?

Прежде чем углубиться в это обсуждение, полезно начать с понимания однофазного переменного тока.

Однофазный источник питания переменного тока использует трехпроводную систему подачи, состоящую из одного «горячего» провода, нулевого провода и заземления. При питании от переменного тока силовой ток или напряжение периодически меняются на противоположные, протекая в одном направлении по горячему проводу, который подает мощность на нагрузку, а в другом — по нейтральному проводу.Полный цикл питания происходит во время изменения фазы на 360 градусов, а напряжение меняется на противоположное 50 или 60 раз в секунду, в зависимости от системы, используемой в разных частях мира. В Северной Америке это 60 раз или 60 герц (Гц).

Важно отметить, что две токоведущие ноги всегда разнесены на 180 градусов. Чтобы визуализировать это, представьте, что мощность движется по волне, технически синусоидальной волне с определенной частотой и амплитудой. В каждом цикле волны на каждом проводе дважды проходят через нулевую амплитуду (см. Рисунок 1).В этих случаях на нагрузку не подается питание.

Рисунок 1

Эти очень короткие прерывания не имеют значения для жилых и коммерческих зданий, таких как офисные помещения, но имеют серьезные последствия для двигателей, которые приводят в действие большое оборудование, а также компьютеры и другое ИТ-оборудование.

Погружение в 3-х фазное питание

Как следует из названия, трехфазные системы питания обеспечивают три отдельных тока, каждый из которых разделен на одну треть времени, необходимого для завершения полного цикла.Но, в отличие от однофазного, где две горячие ножки всегда разнесены на 180 градусов, в трехфазном токи разделены на 120 градусов.

На Рисунке 2 ниже вы увидите, что когда одна линия имеет пиковый ток, две другие нет. Например, когда фаза 1 находится на своем положительном пике, фазы 2 и 3 обе при -0,5. Это означает, что, в отличие от однофазного тока, нет точки, в которой мощность не подается на нагрузку. Фактически, в шести различных положениях в каждой фазе одна из линий находится в положительном или отрицательном положении пика.

Для практических целей это означает, что совокупная мощность, подаваемая всеми тремя токами, остается постоянной; у вас нет циклических пиков и спадов, как в однофазном.

Компьютеры и многие двигатели, используемые в тяжелой технике, разработаны с учетом этого. Они могут потреблять постоянный поток постоянной мощности, вместо того, чтобы учитывать колебания, присущие однофазной мощности переменного тока. В результате они потребляют меньше энергии.

В качестве аналогии подумайте о одноцилиндровом и трехцилиндровом двигателях.Оба работают на четырехтактной модели (впуск, компрессия, мощность, выпуск). В одноцилиндровом двигателе вы получаете только один «силовой» цикл на каждые четыре такта цилиндра, что обеспечивает довольно неравномерную подачу мощности. Трехтактный двигатель, напротив, будет обеспечивать мощность в трех чередующихся фазах (снова разделенных на 120 градусов) для более плавной, постоянной и эффективной мощности.

Рисунок 2

Преимущества трехфазного питания

Среди преимуществ, которые дает трехфазное питание, — способность обеспечивать почти вдвое большую мощность по сравнению с однофазными системами, не требуя вдвое большего количества проводов.Это не в три раза больше, чем можно было бы ожидать, потому что на практике вы обычно берете одну горячую линию и подключаете ее к другой горячей линии.

Чтобы понять, как 3-фазное питание обеспечивает большую мощность, нужно посчитать. Формула для однофазной мощности: мощность = напряжение (В) x ток (I) x коэффициент мощности (PF). Если предположить, что нагрузка в цепи только резистивная, коэффициент мощности равен единице (или единице), что сокращает формулу до P = V x I. Если мы рассмотрим схему на 120 В, поддерживающую 20 А, мощность будет равна 2400 Вт. .

Формула мощности трехфазной цепи: мощность = напряжение (В) x ток (I) x коэффициент мощности (PF) x квадратный корень из трех. Если предположить, что нагрузка в цепи является только резистивной, коэффициент мощности равен единице (или единице), что сокращает формулу до P = V x I x квадратный корень из трех. Если мы рассмотрим трехфазную схему на 120 вольт, и каждая фаза поддерживает 20 ампер, формула будет работать до 120 вольт x 20 ампер x 1,732 = 4 157 ватт. Таким образом, трехфазные сети могут обеспечить почти вдвое большую мощность, чем однофазные системы.Это упрощенный пример, но его можно использовать для исследования дополнительной мощности, доступной от цепей, поддерживающих более высокие напряжения (например, 208 или 480 вольт) или токи (например, 30 ампер или больше).

Такая емкость пригодится, когда дело доходит до питания стоек ИТ-оборудования. Если раньше использование однофазного питания в стойке было нормой, то по мере увеличения плотности ИТ-стоек это становится менее осуществимым и практичным. Все кабели, проводники и розетки становятся больше, дороже, и работать с ними становится все труднее.

Подача трехфазного питания непосредственно в серверную стойку позволяет использовать менее дорогие кабели и другие компоненты, обеспечивая при этом большую мощность. Однако это требует внимания к нагрузке в каждой цепи, чтобы убедиться, что они сбалансированы и не превышают допустимую нагрузку.

Чтобы узнать больше о том, как работает трехфазное питание, и о преимуществах, которые оно дает, посетите: https://www.vertiv.com/en-us/products-catalog/critical-power/uninterruptible-power-supplies-ups.

Подать однофазное питание на трехфазную систему

Новое в январе 2020 года

Электропитание переменного тока можно разделить на однофазное, двухфазное и трехфазное.По сравнению с однофазным питанием переменного тока, трехфазное питание относительно незнакомо для публики, поскольку оно в основном используется в промышленных приложениях, в то время как однофазное питание переменного тока более распространено из-за его широкого применения в нашей повседневной жизни.

Как показано на рисунке 1, форма волны однофазного источника переменного тока является синусоидальной. Частота в основном 50 Гц или 60 Гц. Однофазное питание переменного тока обычно используется в низковольтных (напряжение ниже 600 В) энергосистемах, таких как бытовые приборы и освещение.В зависимости от способа подключения к нагрузке существует два типа однофазного подключения: однофазное двухпроводное (1Ф2Вт) и однофазное трехпроводное (1Ф3Вт).

Система трехфазного источника питания переменного тока состоит из трех переменных токов одинаковой частоты, одинаковой амплитуды напряжения, но с разностью фаз 120 ° между ними, как показано на рисунке 2. Генерируется трехфазным генератором с тремя обмотки, трехфазная система питания переменного тока обычно используется в промышленных приложениях.Чтобы обеспечить стабильность работы генератора, генератору требуется не менее трех обмоток. Теоретически количество фаз может быть больше, но три фазы — наиболее экономичное решение. Поэтому трехфазная система питания обычно применяется в большинстве стран.

Рис.1 ： Форма волны однофазного переменного тока

Рис.2 ： Форма кривой трехфазного переменного тока

Есть два способа соединения обмоток трехфазной системы: звезда (Y) и дельта (∆).Соединение звездой предназначено для соединения одного конца трех обмоток с общей точкой N, а другой конец — с нагрузкой, как показано на рисунке 3. Общая точка N называется нейтральной точкой. Вывод от нейтральной точки подключается к нагрузке, и к концу нагрузки подключено четыре провода, которые называются трехфазной четырехпроводной системой (3Φ4W). Как показано на рисунке 4, в нейтральной точке нет вывода, называемого трехфазной трехпроводной системой (3Φ3W). Обычно нейтральная точка заземлена.Земля используется для замены нейтральной линии.

Преимущество заключается в том, что можно добавить защитное оборудование для повышения безопасности. Соотношение напряжения и тока между фазой и линией соединения звездой следующее.

a Линейный ток I _L = фазный ток I _P
b Сетевое напряжение В _L = √3-фазное напряжение В _P

Рис.3 ： Трехфазная четырехпроводная система (3Φ4W ) (С нулевым проводом)

Рис.4 ： Трехфазная четырехпроводная система (3Φ3W) (без нейтрального провода)

Соединение по схеме «треугольник» предназначено для соединения двух концов трех обмоток с концами противоположных концов нагрузки, образуя замкнутый петлю, как показано на рисунке 5. Поскольку нейтральная проводка отсутствует, метод подключения для треугольного соединения является только трехфазным трехпроводным (3Φ3W). Соотношение между фазным и линейным напряжением и током:

a Сетевое напряжение V _L = фазное напряжение V _P
b линейный ток I _L = √3 фазный ток I _P

Рис.5. Трехфазное соединение по схеме «треугольник» Продукты

MEAN WELL охватывают широкий спектр применений, не только для однофазного переменного тока, но также и для трехфазного переменного тока. Однофазные или трехфазные входные устройства переменного тока могут быть выбраны в соответствии с требованиями приложения. Однако, поскольку области применения трехфазных устройств ввода мощности переменного тока гораздо меньше, чем однофазных, количество трехфазных продуктов сравнительно меньше.

Таким образом, когда функции и характеристики однофазных продуктов соответствуют потребностям клиентов, но в трехфазной системе питания переменного тока, конфигурации с рисунков 6–8 могут быть применены для решения вышеупомянутой проблемы.Чтобы сделать трехфазную систему питания переменного тока сбалансированной, рекомендуется, чтобы количество источников питания было кратным трем, а мощность в ваттах равномерно распределялась по трехфазной системе питания.

Однако, если асимметрия трехфазной сети не является проблемой для заказчика или заказчик может согласовать другие нагрузки системы для достижения баланса трехфазного источника питания. Клиенты также могут выбрать любой продукт, который напрямую подключает двухфазное сетевое напряжение к входу однофазного переменного тока, как показано на Рисунок 6 ~ Рисунок 8, проводка VR-S / VS-T / VT-S к L / N однофазный агрегат.Тем не менее, необходимо подтвердить, что его значение переменного напряжения находится в пределах диапазона входного напряжения продукта. На самом деле, если конечный потребитель не уверен, к какому типу энергосистемы он принадлежит. Они могут просто измерить значение напряжения любых двух линий с помощью цифрового тройного измерителя напрямую. Пока значение напряжения находится в пределах диапазона входного напряжения продукта, вся система может работать безупречно.

Рис.6 ： Трехфазное соединение треугольником при 220 ВА Рис.7 ： Трехфазное четырехпроводное соединение звездой при 220/380 В переменного тока Рис.8 ： Трехфазное четырехпроводное соединение звездой при 110/190 В переменного тока Ссылка:

1. https://kknews.cc/zh-tw/news/l2qnq3b.html
2. http://ocw.nthu.edu.tw/ocw / upload / 124 / news / [% E9% 9B% BB% E5% 8B% 95% E6% A9% 9F% E6% A2% B0L16% E8% A3% 9C% E5% 85% 85% E6% 95% 99 % E6% 9D% 90] PHMHS_% E9% BB% 83% E7% BE% A9% E6% 9D% B0_% E4% BA% A4% E6% B5% 81% E9% 9B% BB% E6% BA% 90 .pdf
3. https://zh.wikipedia.org/wiki/%E4%B8%89%E7%9B%B8%E9%9B%BB

Эта статья написана Mean Well с сайта www.meanwell .com

Введение в сбалансированную трехфазную систему

Привет, студенты, добро пожаловать в новый учебник.В этом посте мы обсудим сбалансированную трехфазную систему . Есть 3 фазы, которые используются для передачи энергии из одного места в другое в электрической системе. Система, которая имеет одинаковое значение тока и напряжения в каждом проводе, называется сбалансированной системой, но эти ток и напряжение имеют разность фаз в двадцать градусов.

В этом посте мы рассмотрим все подробные параметры, относящиеся к сбалансированной трехфазной системе, и посмотрим, насколько они важны в электрической системе

Введение в сбалансированную трехфазную систему

• В случае системы баланса фаз значения текущего напряжения могут быть найдены в любом месте системы с помощью эквивалентной схемы.

• Это явление упоминается здесь.

• Приведенная ниже диаграмма показывает, что в этой схеме генератор передает мощность на такую ​​нагрузку, которая также находится в схемах соединения звездой, таких как генератор.
• В случае сбалансированной системы можно использовать нейтральный провод, но это повлияет на систему из-за протекания тока системы балансировки 0 в этом проводе. Можно увидеть на схеме, обозначенной как b
• Мы видим, что каждая фаза имеет одно и то же значение с угловой разницей в один-двадцать градусов.
• В этой системе легко обсудить поведение одной фазы, а затем сравнить ее с другими фазами, чтобы увидеть результаты, которые будут похожими.
• Этот процесс показан на рисунке выше и обозначен как c
.
• Здесь нейтральный провод — это перемычка для передачи тока в генератор от нагрузки.
• Но если нет необходимости в этом проводе при соединении треугольником

Как добавление нагрузки с дельта-соединением в систему

• Основной метод заключается в изменении импеданса со звезды на треугольник.
• В случае определенных нагрузок, которые находятся в состоянии балансировки для преобразования звездообразного в дельта-преобразование, существуют такие же значения импеданса, имеющие значение Z, и, как и для нагрузки соединения звездой, имеющей значение импеданса для каждой фазы, равное Z / 3

• Ее эквивалент e означает, что если нагрузка, подключенная к этой системе, будет иметь одинаковые значения для тока вольта и мощности

Что такое однолинейная диаграмма?

• В сбалансированной трехфазной системе провода настроены так, что одна нагрузка и один источник питания подключен к одной линии.
• Эти 3 фазы имеют одинаковое значение тока и напряжения с одним изменением фазы на двадцать градусов.
• Благодаря одинаковым значениям фаз можно легко выполнить проект или линейку системы для трех фаз.
• На этой однолинейной схеме представлен подробный обзор всех компонентов, используемых в системе.
• В этой строке показаны все компоненты, связанные с системой, такие как двигатель, генераторы, линии, трансформатор.

Что такое треугольник силы

• Предположим, что для нашей линии передачи значение импеданса равно нулю, поэтому были предприняты определенные меры.
• Эти условия будут выполнены для использования реальной и реактивной мощности в случае каждой нагрузки, чтобы найти ток и p.f, выходящие в разных точках системы

• Например, предположим, что электрическая сеть показана над диаграммой. Если в линии передачи в этой энергосистеме нет потерь мощности, то напряжение на стороне нагрузки будет похоже на напряжение на стороне генератора.
• Если есть заданное значение для напряжения на генераторе, то с использованием этих значений параметры для P.F и другие значения тока и вольт. Используя эти точки
• Определяет, что напряжение для передачи и концов нагрузки будет иметь то же значение, что и отсутствие потерь в линии.
• находит реальную и реактивную мощность для каждой нагрузки.
• На третьем шаге найдите чистую активную и реактивную мощность, передаваемую на нагрузку
• Находит p.f сети с помощью треугольника мощности.

Вот и все о сбалансированной трехфазной системе, если у вас есть дополнительные вопросы, спрашивайте в комментариях.Спасибо за чтение, хорошего дня

Автор: Генри

http://www.theengineeringknowledge.com

Я профессиональный инженер и закончил известный инженерный университет, а также имею опыт работы инженером в различных известных отраслях. Я также пишу технический контент, мое хобби — изучать новые вещи и делиться ими с миром. Через эту платформу я также делюсь своими профессиональными и техническими знаниями со студентами инженерных специальностей.

сообщение навигации

Типичный трехфазный в разных странах

Чтобы заказать панель управления, укажите как минимум количество фаз, линейное напряжение и мощность, требуемую от панели (кВт).

MHI свяжется с вами для получения подробной информации о SCR, плавном пуске и рейтингах, таких как UL, cUL, CE

.

ТРЕХФАЗНЫЕ НАГРУЗКИ

Существует два типа цепей, используемых для поддержания одинаковой нагрузки на трех проводах под напряжением в трехфазной системе — треугольник и звезда. В конфигурации «Дельта» три фазы соединены треугольником, а в конфигурации «звезда» (или «звезда») все три нагрузки подключены к одной нейтральной точке.

Дельта-конфигурация

R = R1 = R2 = R3 (сбалансированная нагрузка)
Power = 3 (VP ² ) / R = 3 (VL ² ) / R Power -Delta = 1.73 х ВЛ х ИЛ

IP = IL / 1,73
VP = VL

Соединительная звезда

R = R1 = R2 = R3 (сбалансированная нагрузка)
Мощность = (VL ² ) / R = 3 (VP ² ) / R Мощность-звезда = 1,73 x VL x IP
IP = IL
VP = VL / 1,73

3 фазы разомкнутый треугольник (разомкнутый треугольник, 6 проводов) 3 фазы замкнутый треугольник (3 провода)

Системы

Delta имеют четыре провода — три «горячих» и один заземляющий.В звездообразных системах имеется пять проводов: три «горячих», один нейтральный и один заземляющий.

В основном Delta используется для любых больших двигателей или обогревателей, которым не нужна нейтраль. Примечание выше для мощности звезды и треугольника. Пожалуйста, изучите приведенные выше диаграммы для систем Delta и Wye (также называемых звездой). Системы звезды также могут предлагать 120/208 В между любым горячим проводом и нейтралью, а также 240/415 В (VP = VL / 1,73). Нейтральный провод системы «звезда» может позволить обеспечить два разных напряжения и запитать как трехфазные, так и однофазные устройства, когда это необходимо.Дельта может использоваться при передаче электроэнергии, однако трансформаторы часто подключаются по схеме Дельта-звезда. Затем создается нейтраль, которая позволяет трансформатору обеспечивать питание однофазных нагрузок.

Приведенные ниже значения являются только типичными. Уточняйте это у местных специалистов и у электриков.

Страна	Трехфазное напряжение (Вольт)	Частота (Герцы)	Количество проводов (без учета заземляющего провода)
США	120/208 В // 277/480 В // 120/240 В // 240/415 В // 277 В / 480 В	60 Гц	3,4 (округ Чек)
Абу-Даби	400 В	50 Гц	3, 4
Афганистан	380 В	50 Гц	4
Албания	400 В	50 Гц	4
Алжир	400 В	50 Гц	4
Американское Самоа	208 В	60 Гц	3, 4
Андорра	400 В	50 Гц	3, 4
Ангола	380 В	50 Гц	4
Ангилья	120/208 В / 127/220 В / 240/415 В	60 Гц	3, 4
Антигуа и Барбуда	400 В	60 Гц	3, 4
Аргентина	380 В	50 Гц	3, 4
Армения	400 В	50 Гц	4
Аруба	220 В	60 Гц	3, 4
Австралия	400 В, 240/415 В	50 Гц	3, 4
Австрия	400 В	50 Гц	3, 4
Азербайджан	380 В	50 Гц	4
Азорские острова	400 В	50 Гц	3, 4
Багамы	208 В	60 Гц	3, 4
Бахрейн	400 В	50 Гц	3, 4
Балеарские острова	400 В	50 Гц	3, 4
Бангладеш	380 В	50 Гц	3, 4
Барбадос	200 В	50 Гц	3, 4
Беларусь	380 В	50 Гц	4
Бельгия	400 В	50 Гц	3, 4
Белиз	190 В / 380 В	60 Гц	3, 4
Бенин	380 В	50 Гц	4
Бермудские острова	208 В	60 Гц	3, 4
Бутан	400 В	50 Гц	4
Боливия	400 В	50 Гц	4
Бонайре	220 В	50 Гц	3, 4
Босния и Герцеговина	400 В	50 Гц	4
Ботсвана	400 В	50 Гц	4
Бразилия	220 В / 380 В	60 Гц	3, 4
Британские Виргинские острова	190 В	60 Гц	3, 4
Бруней	415 В	50 Гц	4
Болгария	400 В	50 Гц	4
Буркина-Фасо	380 В	50 Гц	4
Бирма (официально Мьянма)	400 В	50 Гц	4
Бурунди	380 В	50 Гц	4
Камбоджа	400 В	50 Гц	4
Камерун	380 В	50 Гц	4
Канада	120/208 В / 240 В / 480 В / 347/600 В	60 Гц	3, 4
Канарские острова	400 В	50 Гц	3, 4
Кабо-Верде	400 В	50 Гц	3, 4
Каймановы острова	240 В	60 Гц	3
Центральноафриканская Республика	380 В	50 Гц	4
Чад	380 В	50 Гц	4
Нормандские острова (Гернси и Джерси)	415 В	50 Гц	4
Чили	380 В	50 Гц	3, 4
Китай, Народная Республика	380 В	50 Гц	3, 4
Колумбия	220 В / 440 В	60 Гц	3, 4
Коморские Острова	380 В	50 Гц	4
Конго, Демократическая Республика	380 В	50 Гц	3, 4
Конго, Народная Республика	400 В	50 Гц	3, 4
Острова Кука	415 В	50 Гц	3, 4
Коста-Рика	240 В	60 Гц	3, 4
Кот-д’Ивуар (Кот-д’Ивуар)	380 В	50 Гц	3, 4
Хорватия	400 В	50 Гц	4
Куба	190 В	60 Гц	3
Кюрасао	220 В / 380 В	50 Гц	3, 4
Кипр	400 В	50 Гц	4
Чешская Республика	400 В	50 Гц	3, 4
Дания	400 В	50 Гц	3, 4
Джибути	380 В	50 Гц	4
Доминика	400 В	50 Гц	4
Доминиканская Республика	120/208 В / 277/480 В	60 Гц	3, 4
Дубай	400 В	50 Гц	3, 4
Восточный Тимор (Тимор-Лешти)	380 В	50 Гц	4
Эквадор	208 В	60 Гц	3, 4
Египет	380 В	50 Гц	3, 4
Сальвадор	200 В	60 Гц	3
Англия	415 В	50 Гц	4
Эритрея	400 В	50 Гц	4
Эстония	400 В	50 Гц	4
Эфиопия	380 В	50 Гц	4
Фарерские острова	400 В	50 Гц	3, 4
Фолклендские острова	415 В	50 Гц	4
Фиджи	415 В	50 Гц	3, 4
Финляндия	400 В	50 Гц	3, 4
Франция	400 В	50 Гц	4
Французская Гвиана	380 В	50 Гц	3, 4
Габон (Габонская Республика)	380 В	50 Гц	4
Гамбия	400 В	50 Гц	4
Газа	400 В	50 Гц	4
Грузия	380 В	50 Гц	4
Германия	400 В	50 Гц	4
Гана	400 В	50 Гц	3, 4
Гибралтар	400 В	50 Гц	4
Великобритания (GB)	415 В	50 Гц	4
Греция	400 В	50 Гц	4
Гренландия	400 В	50 Гц	3, 4
Гренада	400 В	50 Гц	4
Гваделупа	400 В	50 Гц	3, 4
Гуам	190 В	60 Гц	3, 4
Гватемала	208 В	60 Гц	3, 4
Гвинея	380 В	50 Гц	3, 4
Гвинея-Бисау	380 В	50 Гц	3, 4
Гайана	190 В	60 Гц	3, 4
Гаити	190 В	60 Гц	3, 4
Голландия (официально Нидерланды)	400 В	50 Гц	3, 4
Гондурас	208 В / 230 В / 240 В / 460 В / 480 В	60 Гц	3, 4
Гонконг	380 В	50 Гц	3, 4
Венгрия	400 В	50 Гц	3, 4
Исландия	400 В	50 Гц	3, 4
Индия	400 В	50 Гц	4
Индонезия	400 В	50 Гц	4
Ирак	400 В	50 Гц	4
Ирландия (Ирландия)	415 В	50 Гц	4
Ирландия, Северная	415 В	50 Гц	4
Остров Мэн	415 В	50 Гц	4
Израиль	400 В	50 Гц	4
Италия	400 В	50 Гц	4
Ямайка	190 В	50 Гц	3, 4
Япония	200 В	50 Гц / 60 Гц	3
Иордания	400 В	50 Гц	3, 4
Казахстан	380 В	50 Гц	3, 4
Кения	415 В	50 Гц	4
Корея, Северная	380 В	50 Гц	3, 4
Корея, Южная	380 В	60 Гц	4
Косово	230 В / 400 В	50 Гц	3
Кувейт	415 В	50 Гц	4
Кыргызстан	380 В	50 Гц	3, 4
Лаос	400 В	50 Гц	4
Латвия	400 В	50 Гц	4
Ливан	400 В	50 Гц	4
Лесото	380 В	50 Гц	4
Либерия	208 В	60 Гц	3, 4
Ливия	400 В	50 Гц	4
Лихтенштейн	400 В	50 Гц	4
Литва	400 В	50 Гц	4
Люксембург	400 В	50 Гц	4
Макао	380 В	50 Гц	3
Македония	400 В	50 Гц	4
Мадагаскар	380 В	50 Гц	3, 4
Мадейра	400 В	50 Гц	3, 4
Малави	400 В	50 Гц	3, 4
Малайзия	415 В	50 Гц	4
Мальдивы	400 В	50 Гц	4
Мали	380 В	50 Гц	3, 4
Мальта	400 В	50 Гц	4
Мартиника	380 В	50 Гц	3, 4
Мавритания	220 В	50 Гц	3, 4
Маврикий	400 В	50 Гц	4
Мексика	220 В / 480 В	60 Гц	3, 4
Молдова	400 В	50 Гц	4
Монако	400 В	50 Гц	4
Монголия	400 В	50 Гц	4
Черногория	400 В	50 Гц	3, 4
Монтсеррат	400 В	60 Гц	4
Марокко	380 В	50 Гц	4
Мозамбик	380 В	50 Гц	4
Мьянма (ранее Бирма)	400 В	50 Гц	4
Намибия	380 В	50 Гц	4
Науру	415 В	50 Гц	4
Непал	400 В	50 Гц	4
Нидерланды	400 В	50 Гц	3, 4
Новая Каледония	380 В	50 Гц	3, 4
Новая Зеландия	400 В	50 Гц	3, 4
Никарагуа	208 В	60 Гц	3, 4
Нигер	380 В	50 Гц	4
Нигерия	415 В	50 Гц	4
Северная Ирландия	415 В	50 Гц	4
Норвегия	230 В / 400 В	50 Гц	3, 4
Оман	415 В	50 Гц	4
Пакистан	400 В	50 Гц	3
Палау	208 В	60 Гц	3
Панама	240 В	60 Гц	3
Папуа-Новая Гвинея	415 В	50 Гц	4
Парагвай	380 В	50 Гц	4
Перу	220 В	60 Гц	3
Филиппины	380 В	60 Гц	3
Польша	400 В	50 Гц	4
Португалия	400 В	50 Гц	3, 4
Пуэрто-Рико	480 В	60 Гц	3, 4
Катар	415 В	50 Гц	3, 4
Реюньон	400 В	50 Гц	4
Румыния	400 В	50 Гц	4
Россия	380 В	50 Гц	4
Руанда	400 В	50 Гц	4
Сент-Люсия	400 В	50 Гц	4
Синт-Эстатиус	220 В	60 Гц	3, 4
Синт-Мартен	220 В	60 Гц	3, 4
Сент-Винсент и Гренадины	400 В	50 Гц	4
Самоа	400 В	50 Гц	3, 4
Сан-Марино	400 В	50 Гц	4
Сан-Томе и Принсипи	400 В	50 Гц	3, 4
Саудовская Аравия	400 В	60 Гц	4
Шотландия	415 В	50 Гц	4
Сенегал	400 В	50 Гц	3, 4
Сербия	400 В	50 Гц	3, 4
Сейшельские Острова	240 В	50 Гц	3
Сьерра-Леоне	400 В	50 Гц	4
Сингапур	400 В	50 Гц	4
Словакия	400 В	50 Гц	4
Словения	400 В	50 Гц	3, 4
Сомали	380 В	50 Гц	3, 4
Сомалиленд	380 В	50 Гц	3, 4
Южная Африка	400 В	50 Гц	3, 4
Южная Корея	380 В	60 Гц	4
Южный Судан	400 В	50 Гц	4
Испания	400 В	50 Гц	3, 4
Шри-Ланка	400 В	50 Гц	4
Суринам	220 В / 400 В	60 Гц	3, 4
Свазиленд	400 В	50 Гц	4
Швеция	400 В	50 Гц	3, 4
Швейцария	400 В	50 Гц	3, 4
Сирия	380 В	50 Гц	3
Таити	380 В	50 Гц / 60 Гц	3, 4
Тайвань	220 В	60 Гц	4
Таджикистан	380 В	50 Гц	3
Танзания	415 В	50 Гц	3, 4
Таиланд	400 В	50 Гц	3, 4
Того	380 В	50 Гц	4
Тонга	415 В	50 Гц	3, 4
Тринидад и Тобаго	115/230 В / 230/400 В	60 Гц	4
Тунис	380 В, 400 В (возможно также 208/380 В)	50 Гц	4
Турция	400 В	50 Гц	3, 4
Туркменистан	380 В	50 Гц	3
Острова Теркс и Кайкос	240 В	60 Гц	4
Уганда	415 В	50 Гц	4
Украина	400 В	50 Гц	4
Объединенные Арабские Эмираты (ОАЭ)	400 В	50 Гц	3, 4
Соединенное Королевство (UK)	415 В	50 Гц	4
США	120/208 В, 277/480 В, 120/240 В, 240 В / 415 В	60 Гц	3, 4
Виргинские острова США	190 В	60 Гц	3, 4
Уругвай	380 В	50 Гц	3
Узбекистан	380 В	50 Гц	4
Вануату	400 В	50 Гц	3, 4
Венесуэла	120 В	60 Гц	3, 4
Вьетнам	380 В	50 Гц	4
Виргинские острова (Британские)	190 В	60 Гц	3, 4
Виргинские острова (США)	190 В	60 Гц	3, 4
Уэльс	415 В	50 Гц	4
Йемен	400 В	50 Гц	4
Замбия	400 В	50 Гц	4
Зимбабве	415 В	50 Гц	3, 4

Трехфазная сбалансированная и несимметричная система / нагрузка

Трехфазная сбалансированная система или нагрузка и Трехфазная несимметричная система или нагрузка являются двумя наиболее часто используемыми концепциями в энергосистеме.Но что мы на самом деле подразумеваем под сбалансированной или несбалансированной трехфазной системой? Какие параметры определяют, будет ли система сбалансированной или несбалансированной? Итак, если вы хотите получить подробную информацию и основы трехфазной сбалансированной и несбалансированной системы, посмотрите видео.

---

Когда мы говорим о трехфазной сбалансированной или трехфазной несимметричной системе, мы должны сначала знать очень основную вещь, то есть не источник решает, сбалансирована система или несимметрична (до тех пор, пока обмотка генератора-источника не размещена неправильно, что очень редкий случай).Именно нагрузка решает, сбалансирована система или нет. Теперь сначала разберемся в сбалансированной системе.

Трехфазная сбалансированная система

---

Как известно, в трехфазной системе фазные напряжения или токи смещены друг относительно друга на 120 градусов. Это потому, что обмотки генератора расположены на расстоянии 120 градусов друг от друга. Рассмотрим обмотку, соединенную звездой, как показано на рисунке ниже.

Теперь, если вы подключите к нему нагрузку, мы можем назвать это системой.Допустим, мы подключили одинаковую нагрузку к каждой обмотке. Поскольку нагрузка на систему одинакова, ток, протекающий через каждую фазу, одинаков. Следовательно, фазовый угол между напряжением и током составляет 120 градусов, как показано на рисунке ниже.

Кроме того, если ваша нагрузка абсолютно идентична на всех трех фазах, ток, протекающий через нейтральный проводник, также равен нулю. Как? Посмотрим.

Если вы внимательно посмотрите на диаграмму, вы обнаружите, что сумма обратных токов всегда равна нулю.Например, в момент, соответствующий 240 градусам,

Ic = Imax
Ib = Ia = -0,5 Imax.

Итак, если мы сложим эти обратные токи, мы получим сумму = 0, и это верно для каждого экземпляра.

Ia + Ib + Ic = (-0,5Imax — 0,5Imax) + Imax
Ia + Ib + Ic = — Imax + Imax = 0

Таким образом, мы можем удалить нейтральный провод, не влияя на напряжение или ток в цепи. Это применимо только для идеально сбалансированной системы, то есть системы с одинаковой нагрузкой на каждую фазу.А такую ​​систему можно назвать СБАЛАНСИРОВАННАЯ СИСТЕМА.

Свойства сбалансированной системы

---

1. Форма волны идеально синусоидальная, то есть с точки зрения амплитуды и фазового сдвига 120 градусов
2. Ток, протекающий через каждую фазу, идентичен.
3. Нет тока через нейтраль.
4. Потери мощности очень низкие или отсутствуют.

Конечно, такая система идеальна и существование которой сомнительно. Большинство систем не сбалансированы, как и наша система распределения.А свойства неуравновешенной системы полностью противоположны тому, что мы только что видели.

Трехфазная несимметричная система

---

Теперь давайте увеличим нагрузку на одну из фаз нашей системы. Поскольку мы увеличили нагрузку на одну фазу, она потребляет больше тока, чем две другие фазы. А это создаст дисбаланс в системе. А здесь вам понадобится нейтральный провод. Форма сигнала теперь искажена с точки зрения амплитуды и фазового сдвига. Это еще больше приведет к потере мощности в системе.

Пример формы волны несбалансированной системы

Система выходит из равновесия по следующим причинам.

1. Дисбаланс в обмотке трехфазного оборудования, например трехфазного асинхронного двигателя. Если реагенты трех обмоток не совпадают, то система будет потреблять неодинаковый ток.
2. Неравномерная нагрузка на систему. Это вызывает прохождение большего тока через одну конкретную фазу, к которой подключена нагрузка.

Это две основные и основные причины дисбаланса в системе.2 R потери,

Кроме того, несимметричная система может вызвать отключение частотно-регулируемых приводов, используемых для асинхронного двигателя.

Вы увидите, что в нашей системе распределения всегда присутствует нейтраль. Это связано с тем, что нагрузка на фазы не определена или не равна. Следовательно, разные фазы потребляют разный ток, что делает систему распределения несбалансированной.

Свойства неуравновешенной системы.

---

1. Сигналы искажены по величине и фазовому углу.
2. Ток, протекающий по фазам, отличается.
3. Требуется нейтраль.
4. Потери мощности больше.

Matlab Simulation

Я также выполнил симуляцию в Matlab, чтобы убедиться, что все, что мы узнали о сбалансированной и несбалансированной системе, является правильным, а не неверным. Чтобы увидеть симуляцию, посмотрите видео, приведенное в начале этого урока.

Трехфазная система Вопросы и ответы

1. Что из перечисленного является необходимым условием для балансировки всей трехфазной системы?

1. Линейные напряжения равны по величине.
2. Разности фаз между последовательными линейными напряжениями равны.
3. Полные сопротивления в каждой из фаз идентичны.

Выберите правильный ответ, используя приведенные ниже коды:
(a) 1, 2 и 3
(b) 1 и 3
(c) 1 и 2
(d) 2 и 3

ПОКАЗАТЬ ОТВЕТ

2. Мгновенные значения токов в фазах R и Y трехфазной системы составляют 25 А каждая. Для последовательности фаз BRY мгновенные значения тока в фазе B равны

(а) 25 А
(б) 50 А
(в) 12.5 A
(d) 43,3 A

ПОКАЗАТЬ ОТВЕТ

3. Чередование фаз трехфазной системы, показанной на рисунке ниже, составляет

(a) RYB
(b) RBY
(c) BRY
(d) YBR

ПОКАЗАТЬ ОТВЕТ

4. Номинальное напряжение трехфазной сети составляет

(a) Среднеквадратичное фазное напряжение
(b) Пиковое фазное напряжение
(c) Среднеквадратичное линейное напряжение
(d) Пиковое линейное напряжение

Ответ: (c) Среднеквадратичное линейное напряжение

ПОКАЗАТЬ ОТВЕТ

5.Полная мгновенная мощность, подаваемая трехфазным источником переменного тока на сбалансированную нагрузку R-C как

(a) Ноль
(b) Постоянная
(c) Пульсация с нулевым средним значением
(d) Пульсация с нулевым несредним значением

ПОКАЗАТЬ ОТВЕТ

6. Генератор выдает мощность на сбалансированную нагрузку с единичным коэффициентом мощности. Фазовый угол между линейным напряжением и линейным током составляет

(a) 90 ^o
(b) 60 ^o
(c) 30 ^o
(d) 0 ^o

ПОКАЗАТЬ ОТВЕТ

7.E

_oa , E _ob и E _oc — это трехфазные напряжения, а E _ab , E _bc и E _ca — три линейных напряжения сбалансированной трехфазной системы, имеющей последовательность фаз a-b-c. По отношению к E _oc , E _bc будет

(а) отставание на 30 ^o .
(б) опережает 30 ^o .
(c) имеют ту же фазу.
(d) не имеют определенного фазового соотношения.

ПОКАЗАТЬ ОТВЕТ

8. В сбалансированной трехфазной системе напряжения, генерируемой генератором, подключенным по схеме звезды, V

_YB отстает от E _R на

(a) 90 ^o
(b) 120 ^o
(c) 60 ^o
(d) 30 ^o

ПОКАЗАТЬ ОТВЕТ

9.Для 3-фазной сбалансированной нагрузки каждая фаза имеет одинаковое значение …….

(а) импеданс.
(б) сопротивление.
(c) коэффициент мощности.
(d) все это.

Ответ: (г) все это.

ПОКАЗАТЬ ОТВЕТ

10. Для схемы, соединенной треугольником, правильное соотношение —

(a) V _L = V _ph
(b) I _ph x √3 = I _L
(c) V _L = I _L x √3
(d) Оба (а) и (б)

Ответ: (d) Оба (a) и (b)

ПОКАЗАТЬ ОТВЕТ

11.Симметричная нагрузка с трехфазным соединением по схеме «треугольник» потребляет P Вт мощности от сбалансированного источника питания. Если одна и та же нагрузка подключена звездой к одному источнику, то какова потребляемая мощность?

(a) P / 3
(b) P
(c) √3P
(d) 3P

ПОКАЗАТЬ ОТВЕТ

12. Трехфазный трехпроводной источник питания питает нагрузку, соединенную звездой, состоящую из 3 равных резисторов. Если нужно удалить один из резисторов, то что такое снижение мощности по сравнению с исходной мощностью?

(а) 25% от первоначальной мощности.
(б) 33,3% от исходной мощности.
(c) 50% от первоначальной мощности.
(d) 66,6% от исходной мощности.

Ответ: (c) 50% исходной мощности.

ПОКАЗАТЬ ОТВЕТ

13. Коэффициент мощности индуктивной цепи обычно улучшают, добавляя к ней конденсатор в

(а) серия.
(б) параллельно.
(c) последовательно или параллельно.

Ответ: (c) последовательно или параллельно.

ПОКАЗАТЬ ОТВЕТ

14.Чтобы улучшить коэффициент мощности в трехфазных цепях, конденсаторная батарея соединена треугольником, чтобы получить

(а) Расчет емкости несложный.
(б) емкость очень мала.
(c) соединение элегантное.
(d) коррекция коэффициента мощности более эффективна.

Ответ: (б) емкость очень мала.

ПОКАЗАТЬ ОТВЕТ

15. Ламповая нагрузка питается от 3-х фазной 4-х проводной сети 230/400 В переменного тока. Если трехфазный двигатель теперь включен от того же источника питания, то ток нейтрали будет

(а) увеличение.
(б) уменьшение.
(c) остается без изменений.
(d) непредсказуемо.

Ответ: (c) оставить без изменений.

ПОКАЗАТЬ ОТВЕТ

16. Измерение мощности в симметричной трехфазной цепи может производиться с помощью

.

(a) только метод одного ваттметра.
(b) только метод двух ваттметров.
(c) только метод трех ваттметров.
(d) любой из вышеперечисленных.

Ответ: (г) любой из вышеперечисленных.

ПОКАЗАТЬ ОТВЕТ

17.Мощность, подаваемая на 3-фазную нагрузку, может быть измерена с помощью 2-ваттметра только тогда, когда

(а) нагрузка сбалансирована.
(б) нагрузка неуравновешена.
(c) Трехфазная нагрузка подключена к источнику через 3 провода.
(d) Трехфазная нагрузка подключена к источнику через 4 провода.

Ответ: (c) Трехфазная нагрузка подключена к источнику через 3 провода.

ПОКАЗАТЬ ОТВЕТ

18. При измерении мощности в 3-фазной нагрузке методом двух ваттметров.Показания двух ваттметров равны и противоположны при

(а) коэффициент мощности равен единице.
(б) нагрузка сбалансирована.
(c) фазовый угол составляет от 60 ^o до 90 ^o .
(d) нагрузка чисто индуктивная.

Ответ: (г) нагрузка чисто индуктивная.

ПОКАЗАТЬ ОТВЕТ

19. При двух ваттметровом методе измерения мощности один из ваттметров будет показывать отрицательные показания, когда угол коэффициента мощности нагрузки строго равен

(a) менее 30 ^o
(b) менее 60 ^o
(c) более 30 ^o
(d) более 60 ^o

Ответ: (d) больше 60 ^o

ПОКАЗАТЬ ОТВЕТ

20.Если показания двух ваттметров равны и положительны в методе двух ваттметров, коэффициент мощности нагрузки в симметричной трехфазной трехпроводной схеме будет равен

.

(а) ноль.
(б) 0,5
(в) 0,866
(г) единица.

ПОКАЗАТЬ ОТВЕТ

21. Мощность трехфазной трехпроводной симметричной системы измерялась методом двух ваттметров. Было обнаружено, что показания одного из ваттметров вдвое больше, чем показания другого. Какой коэффициент мощности системы?

(а) 1
(б) 0.866
(c) 0,707
(d) 0,5

ПОКАЗАТЬ ОТВЕТ

22. W

₁ и W ₂ — это показания двух ваттметров, используемых для измерения мощности трехфазной сбалансированной нагрузки. Реактивная мощность, потребляемая нагрузкой

(а) W ₁ + W ₂
(б) W ₁ — W ₂
(в) √3 (W ₁ + W ₂ )
(г) √3 ( Ш ₁ — Ш ₂ )

Ответ: (d) √3 ( W1 — W2 )

ПОКАЗАТЬ ОТВЕТ

23.В трехфазном питании плавающая нейтраль нежелательна, поскольку это может привести к ……… через нагрузку.

(а) неравномерное линейное напряжение
(б) высокое напряжение
(в) низкое напряжение

Ответ: (а) неравные линейные напряжения

ПОКАЗАТЬ ОТВЕТ

24. Инверсия фаз в 4-проводной несимметричной нагрузке, питаемой от сбалансированной 3-фазной сети, вызывает изменение в

(а) потребляемая мощность.
(б) величина фазных токов.
(c) только величина тока нейтрали.
(d) величина, а также фазовый угол тока нейтрали.

Ответ: (d) величина, а также фазовый угол тока нейтрали.

ПОКАЗАТЬ ОТВЕТ

25. Три неравных импеданса подключены по схеме треугольник к трехфазной трехпроводной системе.

(a) напряжения на трех фазах будут разными.
(b) фазные и линейные токи будут несимметричными.
(c) фазные токи будут несимметричными, но линейные токи будут сбалансированы.
(d) ничего из вышеперечисленного.

Ответ: (b) фазные и линейные токи будут несимметричными.

ПОКАЗАТЬ ОТВЕТ

Трехфазная система: вопросы и ответы

1. Основы электротехники MCQ
2. MCQ на свинцово-кислотной батарее
3. MCQ Вопросы по электромагнетизму
Параллельная цепь RLC серии
4. MCQ
5. Вопросы и ответы о трехфазной системе
6. Основные вопросы по электрике с ответами

© www.yourelectricalguide.com/ вопросы и ответы о трехфазной системе.

.