Составители:
Рубрика:
Введение
Для передачи и распределения электроэнергии в подавляющем большинстве
случаев используется трехфазная система энергоснабжения, т.е. система, в ветвях которой
действуют три одинаковые по амплитуде синусоидальные ЭДС, имеющие одну и ту же
частоту, но сдвинутые по фазе одна относительно другой на угол 2П/3 (120 град). Такая
система была изобретена и разработана во всех деталях, включая трехфазные
трансформатор и асинхронный двигатель, в 1891 г. выдающимся русским инженерном
М.О. Доливо-Добровольским.
В трехфазной системе технико-экономические преимущества синусоидальных
токов проявляются в наибольшей степени (снижается расход проводниковых материалов
в линии электропередач, возрастает КПД устройств и т.п.). Поэтому энергетические
системы выполняют как трехфазные системы генераторов, линий электропередач и
трансформаторов, обеспечивающих трехфазным электропитанием промышленные
потребители, которые, в основном, являются трехфазными, например: асинхронные и
синхронные двигатели, мощные электрические печи, электромагниты и т.п. Однофазные
потребители также получают питание от трехфазных сетей.
Для грамотной эксплуатации таких сетей необходимо знать их свойства,
возможности и ограничения при подключении к ним потребителей.
Цель работы – практическое изучение основных свойств трехфазных цепей и
соотношений между фазными и линейными токами и напряжениями в них, ознакомление
со схемами подключения трехфазных и однофазных потребителей к трехфазной системе
электропитания.
1. ОСНОВНЫЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
1.1. Трехфазный источник электропитания
Источником энергии в трехфазной системе электропитания является трехфазный
(синхронный) генератор. В пазах его статора размещены три изолированных друг от друга
обмотки с одинаковыми параметрами, называемые фазами генератора
*
. В пространстве
они расположены со взаимным сдвигом на 120
0
. На рис. 1а условно показаны обмотки
трехфазного генератора, которые принято называть фазами А, В и С. Начала обмоток
обозначаются буквами А, В, С, а их концы соответственно X, Y, Z. При вращении ротора
генератора в них индуцируются ЭДС е
А
(t), e
В
(t) и е
С
(t), которые сдвинуты относительно
друг друга по фазе (имеется в виду фазовый угол) на 120
0
:
tEte
mA
ω
sin)( ⋅=
)120sin()(
o
−⋅= tEte
mB
ω
)240sin()(
o
−⋅= tEte
mC
ω
На рис 1б представлены графики этих ЭДС, а на рис. 1в – их отображения в
комплексной плоскости, оси координат которой для изображения трехфазных ЭДС, токов
и напряжений принято поворачивать против часовой стрелки на 90
0
, так, что Е
А
направлен
вертикально вверх (в дальнейшем оси +I и +j мы изображать не будем). На этом рисунке:
Введение
Для передачи и распределения электроэнергии в подавляющем большинстве
случаев используется трехфазная система энергоснабжения, т.е. система, в ветвях которой
действуют три одинаковые по амплитуде синусоидальные ЭДС, имеющие одну и ту же
частоту, но сдвинутые по фазе одна относительно другой на угол 2П/3 (120 град). Такая
система была изобретена и разработана во всех деталях, включая трехфазные
трансформатор и асинхронный двигатель, в 1891 г. выдающимся русским инженерном
М.О. Доливо-Добровольским.
В трехфазной системе технико-экономические преимущества синусоидальных
токов проявляются в наибольшей степени (снижается расход проводниковых материалов
в линии электропередач, возрастает КПД устройств и т.п.). Поэтому энергетические
системы выполняют как трехфазные системы генераторов, линий электропередач и
трансформаторов, обеспечивающих трехфазным электропитанием промышленные
потребители, которые, в основном, являются трехфазными, например: асинхронные и
синхронные двигатели, мощные электрические печи, электромагниты и т.п. Однофазные
потребители также получают питание от трехфазных сетей.
Для грамотной эксплуатации таких сетей необходимо знать их свойства,
возможности и ограничения при подключении к ним потребителей.
Цель работы – практическое изучение основных свойств трехфазных цепей и
соотношений между фазными и линейными токами и напряжениями в них, ознакомление
со схемами подключения трехфазных и однофазных потребителей к трехфазной системе
электропитания.
1. ОСНОВНЫЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
1.1. Трехфазный источник электропитания
Источником энергии в трехфазной системе электропитания является трехфазный
(синхронный) генератор. В пазах его статора размещены три изолированных друг от друга
обмотки с одинаковыми параметрами, называемые фазами генератора*. В пространстве
они расположены со взаимным сдвигом на 1200. На рис. 1а условно показаны обмотки
трехфазного генератора, которые принято называть фазами А, В и С. Начала обмоток
обозначаются буквами А, В, С, а их концы соответственно X, Y, Z. При вращении ротора
генератора в них индуцируются ЭДС еА(t), eВ(t) и еС(t), которые сдвинуты относительно
друг друга по фазе (имеется в виду фазовый угол) на 1200:
eA (t ) = Em ⋅ sin ωt
eB (t ) = Em ⋅ sin(ωt − 120o )
eC (t ) = Em ⋅ sin(ωt − 240o )
На рис 1б представлены графики этих ЭДС, а на рис. 1в – их отображения в
комплексной плоскости, оси координат которой для изображения трехфазных ЭДС, токов
и напряжений принято поворачивать против часовой стрелки на 900, так, что ЕА направлен
вертикально вверх (в дальнейшем оси +I и +j мы изображать не будем). На этом рисунке:
