Лекция 5. Трехфазные цепи

5.1 Основные понятия

Трехфазная цепь – это совокупность трех однофаз­ных цепей, в которых действуют три ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые по фазе одна относительно другой на 120 °.

Трехфазный генератор (рис. 5.1, а) для получения трехфазного тока имеет три об­мотки, в которых индуктируются три ЭДС, сдвинутые по фазе на 120° (рис. 5.1, б).

а)б)

Рис. 5.1

5.2 Соединение обмоток генератора и нагрузки звездой

Соединение обмоток генератора и нагрузки звездой показано на рисунке 5.2.

I_л = I_ф

Рис.5.2 Схема соединения обмоток генератора и потребителей в «звезду»

Каждый из трех проводников трехфазной нагрузки (А, В, С) называется фазой или фазным проводом.

Линейные провода – это провода, которыми нагрузка подключается к генератору.

Симметричная (равномерная) нагрузка - нагрузка, при которой сопротивления всех фазах одинаковое (например, трехфазный электродвигатель). Z_А = Z_В = Z_С . При симметричной нагрузке напряжения и токи на всех фазах одинаковы.

Несимметричная (неравномерная) нагрузка – нагрузка, при которой сопротивления фаз разное (например, электроснабжение многоквартирного дома, когда на каждую фазу подключены разные квартиры). При несимметричной нагрузки напряжения на фазах одинаково, а токи - разные.

Нулевой (нейтральный) провод - служит для выравнивания фазных напряжений на нагрузке при несимметричной нагрузке (если нагрузка симметричная, то нулевой провод не нужен).

Если нагрузка несимметричная, то при отсутствии нейтрального провода часть потребителей будет иметь пониженное напряжение, а часть повышенное. Пониженное напряжение приводит к некорректной работе подключенных электроустановок, а повышенное может привести к повреждению электрооборудования или возникновению пожара.

Фазный ток (I_Ф) – ток в фазном проводе.

Линейный ток (I_Л) - ток в линейном проводе.

При соединении звездой фазный провод присоединяется к линейному. По фазному и линейному проводу чечет один и тот же ток: I_л = I_ф

Фазные токиобозначаются -I_А ,I_В ,I_С. По закону Ома,,

Фазные напряжения– напряжения между фазным и нулевым проводом –U_А=U_В=U_С(рис. 5.2).

Линейное напряжение– напряжение между линейными проводами -U_АВ=U_ВС=U_АС (рис. 5.2).

, ,

5.3 Соединение обмоток генератора и нагрузки треугольником

Соединение обмоток генератора и нагрузки треугольником показано на рисунке 5.3.

U_л = U_ф

Рис. 5.3 Схема соединения обмоток генератора и потребителей в «треугольник»

Фазные и линейные напряженияравны между собой:U_АВ=U_ВС=U_АС (рис. 5.3).

Фазные токи-I_АВ ,I_ВС ,I_АС. - определяются по закону Ома,,

Линейные токи-I_А ,I_В ,I_С – связаны с фазными соотношением , то есть:

, ,

Мощность фазыпри любом соединении (звездой или треугольником) определяется по формуле:

Р_ф = I_фU_ф Cos.

Для определения мощности трехфазной цепи при любом соединении надо вычислить мощность каждой фазы и сложить мощности.

При симметричной нагрузке мощность трехфазной цепи определяется по формуле: Р = I_лU_л Cos.