Способы соединения обмоток трехфазных генераторов

В обмотках трехфазного генератора индуктируются синусоидальные ЭДС, сдвину­тые по фазе на 120⁰:

,

,

,

Между собой фазные обмотки генератора могут соединяться по двум раз­личным схемам: звездой ( ) и треугольником ( ).

При соединении в звезду концы фазных обмоток (фаз) генератора соеди­няются в об­щую точку N, которая называется нулевой или нейтральной, а начала обмоток служат линей­ными выводами генератора А, В, С (рис. 88).

Векторная диаграмма напряжений трехфазного генератора при соедине­нии его фаз­ных обмоток в звезду показана на рис. 89а, б.

В трехфазном генераторе различают фазные и линейные напряжения. Фазными на­зываются напряжения между началами и концами фазных обмоток или между одним из ли­нейных выводов А, В, С и нулевым выводом N. Фазные напряжения равны фазным ЭДС: U_А=Е_А, U_В=Е_В, U_С=Е_С (индекс N при фазных напряжениях опускается, так как φ_N = 0). Ли­нейными называются напряжения между двумя линейными выводами А, В, С. Линейные напряжения равны век­торной разности двух фазных напряжений: U_АВ =U_А -U_В; U_ВС =U_В -U_С; U_СА =U_С -U_{А .}

При расчете трехфазных цепей комплексным методом фазные и линей­ные напряже­ния генератора представляются в комплексной форме, при этом один из векторов системы принимают за начальный и совмещают его с вещест­венной осью, а остальные вектора полу­чают начальные фазы согласно их углам сдвига по отношению к начальному вектору. На рис. 89а показан вариант пред­ставления напряжений трехфазного генератора в комплексной форме, когда за начальный вектор принимается фазное напряжение фазы А. В этом случае фаз­ные напряжения генератора в комплексной форме получат вид : , , , линейные напряжения: , , .

На рис. 89б показан другой вариант представления напряжений трехфаз­ного генера­тора в комплексной форме, когда за начальный вектор принимается линейное напряжение U_AB. В этом случае фазные напряжения генератора в ком­плексной форме получат вид: , , , ли­нейные напряжения: , , .

Из геометрии рис. 5 получаем соотношение между модулями линейного и фазного напряжений: U_Л = 2U_Ф cos 30⁰ =2U_Ф = U_Ф.

Обмотки трехфазного генератора теоретически можно включать по схеме треуголь­ника. В такой схеме конец каждой предыдущей фазы соединяется с на­чалом последующей, а точки соединения служат линейными выводами генера­тора (рис. 90).

При соединении фаз в треугольник в его контуре действует сумма фазных ЭДС: = е_АВ + е_ВС + е_СА. В реальных трехфазных генераторах технически не­возможно обеспе­чить равенство нулю для суммарной ЭДС. Так как собственные сопротивления обмоток ге­нератора малы, то даже незначительная по величине суммарная ЭДС 0 может вызвать в контуре треугольника уравнительный ток, соизмеримый с номинальным током генератора, что привело бы к дополни­тельным потерям энергии и снижению КПД генератора. По этой причине об­мотки трехфазных генераторов запрещается соединять по схеме треугольника.

Номинальным напряжением в трехфазной системе называется линейное напряжение. Номинальное напряжение принято выражать в киловольтах (кВ). Шкала номинальных трех­фазных напряжений, применяемых на практике, имеет вид: 0,4; 1,1; 3,5; 6,3; 10,5; 22; 35; 63; 110; 220; 330; 500; 750. На потребительском уровне номинальное трехфазное напряжение может указываться в виде отноше­ния U_Л ⁄ U_Ф, например: U_Л ⁄ U_Ф = 380 ⁄ 220 В.