Трехфазный переменный ток. Соединения «звездой» и «треугольником».

Генератор 3-х фазного тока отличается от генератора однофазного тока, тем, что на статоре расположены три отдельных обмотки (фазы), которые сдвинуты одна относительно другой на угол 120 градусов. Ротор генератора представляет собой постоянный магнит или электромагнит, который вращается каким-либо первичным двигателем с определенной скоростью.

При вращении ротора с постоянной скоростью в трёх обмотках статора индуктируются синусоидальные ЭДС одной и той же частоты, имеющие одинаковые амплитуды, но сдвинутые одна относительно другой по фазе на 1/3 периода. Такая система 3–х фазных ЭДС называется симметричной. Особенность – сумма ЭДС всех фаз в любой момент времени = 0.

Трехфазный переменный ток (ЭДС, напряжение) – это совокупность трех синусоидальных токов одной частоты и сдвинутых по фазе один относительно другого на 1/3 периода.

Обмотки 3-х фазного генератора и потребители 3-х фазного тока соединяют «звездой» и «треугольником».

«Звезда» - концы трёх обмоток соединяют в одну точку ноль, которую называют нулевой точкой или нейтральную генератора.

Напряжение между линейным проводом и нулевым называют фазовым (фазным) U_ф = 220 В. Напряжение между линейными проводами – называется линейным U_л = 380 В.

U_л = U_л = 1,73U_ф

Достоинство:

-«звезда» с нулевым проводом даёт возможность подключить потребители на два напряжения.

«Звезда» без нулевого провода:

- если R₁ = R₂ = R₃, Х₁ = Х₂ = Х₃, то нулевой провод можно удалить то I_л = I_ф.

«Звезда» без нулевого провода применяют только при равномерной нагрузке фаз.

Недостаток:

-при изменении нагрузки на одной из фаз меняется напряжение на остальных. Нулевой провод обеспечивает выравнивание напряжений на фазах потребителей при любой нагрузке.

«Треугольник» - конец первой обмотки соединяется с началом В второй, конец второй обмотки соединяется с началом C третьей обмотки и конец третьей обмотки с началом А первой.

В схеме «треугольник» U_ф = U_л и не зависит от R фаз потребителей.

Достоинство «треугольника» - что при изменении нагрузки в отдельных фазах напряжения во всех фазах в отличие от схемы «звезда» остаются неизменными.

Применяется широко и для включения электродвигателей.

«Звезда» «Треугольник»

Если линейное напряжение сети равно 380 В, то обмотки двигателя включенные звездой будут находится под напряжением 220 В, а включенные треугольником – под напряжением 380 В.

Активная мощность при равномерной нагрузке

P = 3U_фI_ф ,

где - коэффициент мощности ( - угол сдвига фаз между фазовым током и фазовым напряжением).

Реактивная мощность

Q = 3U_фI_ф

Кажущаяся мощность при равномерной нагрузке фаз

S = 3U_фI_ф = 1,73U_лI_л