Содержание  
< назад вперед >

§ 77. ТРЕХФАЗНЫЙ ТОК

Из систем многофазного тока наибольшее применение на прак­тике получил трехфазный синусоидальный ток.

Трехфазный синусоидальный ток получается следующим обра­зом. Если в однородном магнитном поле полюсов N — S (рис 169) поместить три витка, расположив каждый из них по отношению к другому под углом 120°, и вращать витки с постоянной угловой скоростью, то в витках будут индуктироваться э. д. с, которые также будут сдвинуты по фазе на 120°. Если принять начальную фазу первого витка равной нулю, то э. д. с. в витках выразятся следующими уравнениями:

Справа на рис. 169 показана векторная диаграмма э. д. с. трех витков. Как было сказано выше, длина векторов равна действую­щему значению э. д. с.

На практике для получения трехфазного тока на статоре ге­нератора переменного тока помещают три обмотки, сдвинутые в про­странстве одна относительно другой на 120°. Они называются фазными обмотками, или просто фазами генератора.

На рис. 170 слева схематически показан двухполюсный генера­тор трехфазного тока. На статоре машины имеются три обмотки с одинаковым числом витков, сдвинутые на 120° (для двухполюс­ной машины). Буквами А, В и С отмечены начала; буквами X, Y и Z — концы обмоток.

Основное магнитное поле создается обмоткой, имеющейся на роторе. Через щетки и кольца к концам этой обмотки подается постоянное напряжение от специального генератора постоянного тока или от выпрямителя. Ротор генератора при помощи первич­ного двигателя (паровой турбины, гидротурбины, двигателя внут­реннего сгорания и т. п.) приводится во вращение; его магнитное поле пересекает обмотки статора и в них индуктируются синусои­дальные э. д. с.

Справа на той же фигуре показаны кривые изменения индук­тированных э. д. с. во всех трех обмотках. Положение, в котором показан ротор на левой части фигуры, отмечено на правой части пунктиром ае₁. В этот момент катушка I находится над серединами полюсов электромагнита, величина индуктированной в ней э. д. с. имеет максимальное значение и направлена согласно правилу пра­вой руки от конца катушки к ее началу. Э. д. с. в катушке II от­стает по фазе от э. д. с. в катушке I на 1/3 периода и э. д. с. в катушке III отстает от э. д. с. в катушке II также на 1/3 пе­риода.

Катушки II и III находятся в зоне действия южного полюса электромагнита ротора, поэтому индуктированные э. д. с. в этих катушках направлены от их начала к концу.

Три такие же синусоиды, как показано на рис. 170, можно по­лучить путем вращения трех векторов, изображающих в масштабе максимальную величину э. д. с. в катушках статора генератора и сдвинутых один относительно другого на 120° (рис. 171).

Все сказанное ранее об электродвижущих силах относится также к токам и напряжениям. В соответствии с данным выше об­щим определением отметим, что система трех переменных э. д. с.

одной частоты и одинаковой амплитуды, сдвинутых по фазе одна относительно другой на 120° (2p/3), называется трехфазной симметричной   системой.

Обмотки фаз генератора имеют одинаковое число витков и де­лаются из провода одного сечения. Э. д. с, индуктированные в этих обмотках, будут равны по величине. Если каждая из трех фаз генератора будет работать на отдельную нагрузку (рис. 172), то мы будем иметь несвязанную трехфазную систему. В этом случае ге­нератор связан с потребителем шестью проводами. Ток, протекаю­щий в фазе, согласно закону Ома,

где   Iф — фазный ток;

        Uф — напряжение фазной обмотки генератора;

        Zф — полное сопротивление фазы потребителя.

 Несвязанная система трехфазного тока на практике не приме­няется .

Существуют два основных способа соединения фазных обмо­ток генераторов, трансформаторов и потребителей трехфазного тока: соединение по схеме звезды и соединение по схеме треуголь­ника.

Нужно отметить, что русский инженер М. О. Доливо-Добровольский своими работами (1888 г.) способствовал быстрому внедрению трехфазного тока и широкому распространению его на практике.