Основні поняття й визначення

Трифазною системою електричних ланцюгів, чи просто трифазним ланцюгом називається сукупність трьох електрично-зв'язаних однофазних ланцюгів, у яких діють синусоїдальні ЕРС однакової частоти, взаємно зсунуті за фазою на одну третину періоду. Кожен окремий ланцюг трифазної системи скорочено називається фазою.

Сукупність ЕРС чи напруг, що діють у трифазному ланцюзі, називається трифазною системою ЕРС чи напруг. Сукупність струмів, що протікають у трифазному ланцюзі, називається трифазним струмом чи трифазною системою струмів. Ці системи можуть бути симетричними й несиметричними.

Симетричною називається трифазна система ЕРС, чи напруг або струмів, у якій відповідно ЕРС, чи напруги або струми у окремих фазах рівні за амплітудою і зрушені за фазою одна щодо одної на кут 2π/3. Якщо ці умови не виконуються, то система вважається несиметричною.

Трифазний струм можна одержати від трифазного генератора. Якщо ротор генератора обертати з постійною частотою, то в обмотках статора будуть наводитись ЕРС однієї частоти, які мають однакові амплітуди, але, відповідно до просторового розташування обмоток, зрушені одна щодо одної на кут 2л/3. Якщо фазні обмотки генераторів замкнути на елементи з однаковими опорами, то в ланцюзі будуть протікати три струми, що складають симетричну систему струмів.

ЕРС у фазах генератора називаються фазними і позначаються е₁, е₂, е₃ чи е_а, е_в, е_с. Прийнявши за початок відліку часу момент, при якому ЕРС першої фази е_а дорівнює нулю, рівняння фазних ЕРС генератора можна записати:

ЕРС, що індукуються в кожній з фазних обмоток, створять на кінцях своїх обмоток фазні напруги. Ці напруги можна записати у виді наступних рівнянь:

Відповідно рівняння сил струмів у фазах можна записати:

У символічній формі діючі значення зазначених величин відповідно мають вид:

а) б)

Рис. 8.1. Часова й векторна діаграми ЕРС трифазного генератора

На рис. 8.1, а, б представлені відповідно часова і векторна діаграми трифазної симетричної системи ЕРС. Подібними діаграмами зображуються симетричні системи струмів і напруг. З діаграми видно, що ЕРС у фазах досягають своїх позитивних максимальних значень у порядку номерів фаз. Такий порядок чергування називають прямою послідовністю фаз. При зворотному обертанні ротора генератора спостерігається зворотна послідовність фаз. Пряма послідовність фаз вважається нормальною.

Одне з найважливіших властивостей трифазних симетричних систем ЕРС, напруг і струмів полягає в тому, що сума миттєвих значень ЕРС, чи напруг або сил струмів у будь-який момент часу дорівнює нулю:

(8.1)

У комплексному виді:

Дійсно, роблячи, наприклад, додавання значень ЕРС усіх трьох фаз, одержимо:

.

Розглянуте вище властивість симетричних систем ЕРС і струмів дозволяє з'єднувати фазні обмотки генераторів зіркою чи трикутником. У такий само спосіб з'єднують і фази споживачів. У результаті створюється можливість передавати енергію трифазного струму від джерела до приймача по трьох дротах замість шести. У цьому полягає одне з важливих достоїнств трифазних ланцюгів.