Трехфазный источник электрической энергии

В отличие от однофазного, трехфазный источник электрической энергии имеет не два, а четыре вывода (рис. 4.1,а).

Рис. 4.1. Схема трехфазного источника электрической энергии (а)

и векторная диаграмма его напряжений (б)

Выводы А, В, С называются фазными, а вывод N называется нейтральным или нулевым.

Напряжения между фазными выводами называются линейными, а напряжения между соответствующими фазными выводами и нулевым выводом – фазными напряжениями.

По традиции вместо обозначений применяются обозначения

Таким образом, трехфазный источник электрической энергии вырабатывает не одно, а шесть напряжений, причем линейные напряжения по модулю связаны с фазными напряжениями зависимостью

, (4.1)

где и – действующие значения линейных и фазных напряжений трехфазного источника электрической энергии.

Например, при = 380 В В, при = 220 В В и т.д.

Очевидно, что соотношение (4.1) справедливо и для амплитудных значений напряжений трехфазного источника электрической энергии ( ).

Наличие напряжений двух уровней (фазного и линейного), на которые можно переходить путем простого переключения, является преимуществом трехфазного генератора по сравнению с однофазным.

Основными частями трехфазного генератора являются статор и ротор. В пазах статора расположены три одинаковые обмотки (катушки) А,В,С, оси которых смещены относительно друг друга на 120° или рад.

Обмотки генератора называются фазами, которые обозначаются соответственно А, В, С.

Таким образом, термин «фаза» в электротехнике обозначает в одних случаях аргумент синуса , а вдругих случаях - одну из обмоток трехфазного генератора или только вывод этой обмотки.

В каждой обмотке (фазе) статора под действием вращающегося магнитного поля (ВМП) ротора, согласно закону электромагнитной индукции, индуцируются синусоидальные напряжения с равными амплитудами и угловыми частотами, но сдвинутые по фазе на угол друг относительно друга:

(4.2)

где – мгновенные значения фазных напряжений.

Система напряжений, описываемая уравнениями (4.2), называется симметричной, а генератор, вырабатывающий такую систему напряжений, – симметричным.

Фазные напряжения (4.2) трехфазного симметричного генератора в комплексной форме имеют вид:

(4.3)

где U – действующее значение фазного напряжения.

На рисунке 4.1,б на комплексной плоскости построена векторная диаграмма фазных и линейных напряжений симметричного источника электрической энергии в соответствии с уравнениями (4.2) и (4.3).

Трехфазная система впервые разработана и применена русским инженером-электриком М. И. Доливо-Добровольским в 80-х годах XIX века в Германии. В настоящее время генераторы электростанций всех видов являются трехфазными.