НУ БіП України “Бережанський агротехнічний інститут” Дисципліна: “Теоретичні основи електротехніки” Література: Євдокімов Р. Є. “Теоретичні основи електротехніки” Попов В.С. “Теоретична електротехніка” Петров І. В. “Теоретичні основи електротехніки і теоретичних вимірювань” Лектор: Оберська Н. В.

НУ БіП України “Бережанський агротехнічний інститут” План 1.Загальні відомості про трифазні системи . трифазна система е.р.с.

2.Незв'язана трифазна система електричних кіл.

3.З’єднання зіркою при симетричному навантаженні.

4. Фазні та лінійні напруги.

5. Фазні та лінійні струми 2

1.Загальні відомості про трифазні системи . Трифазна система е.р.с

Основними приймачами електричної енергії як за кількістю, так і за встановленою потужністю є електродвигуни, які застосовуються для надання руху робочим машинам. Трифазні асинхронні двигуни — найбільш прості, надійні й дешеві. Повсюдне застосування їх зумовило бурхливий розвиток трифазних систем — виробництва, передавання і розподілу електричної енергії. Для цієї мети застосовуються трифазні генератори, трансформатори, лінії передачі, розподільні мережі. У трифазному генераторі, в якому є три самостійні обмотки, зсунуті відносно одна одної в просторі на 120°, утворюється трифазна симетрична система е. р.с.

3

НУ БіП України “Бережанський агротехнічний інститут”

Схематично це показано на рис.1 стосовно генератора з однією парою полюсів на статорі й обмотками на роторі.

Проте слід зазначити, що в реальних генераторах обмотка змінного струму нерухома (розташована на статорі), а магнітні полюси обертаються (розташовані на роторі). Така конструкція генератора краща, а принцип його роботи не змінюється.

Якщо кількість витків в обмотках однакова, то при обертанні ротора в усіх обмотках наводяться е. р. с.

однакового значення. Початкові фази цих е. р. с. зсунуті відносно одна одної на 120° відповідно до просторового розташування обмоток.

Трифазна симетрична система е. р. с. — це сукупність трьох е. р. с, які мають однакову частоту й амплітуду, зсунутих за фазою відносно одна одної на кути 120°.

НУ БіП України “Бережанський агротехнічний інститут”

Ознакою несиметрії трифазної системи е. р. с. є нерівність амплітуд або нерівність кутів зсуву фаз між кожною парою е. р. с.

При обертанні ротора проти годинникової стрілки рівняння е. р. с. можна записати в такому вигляді:

e В e A

 

E m E m

sin( sin 

t



t

 120 0 )

e C



E m

sin( 

t

 240 0 )

5

НУ БіП України “Бережанський агротехнічний інститут”

Цим рівнянням відповідають графіки е. р. с. і векторна діаграма, зображені на рис. 2.

Комплекси діючих значень цих е. р. с.

E A E B

 

E Ee



; j ; E C



Ee



j

240 Якщо прийняти за вихідний вектор е. р. с. Е відстає від Е А , а е. р. с.

Е С

— від

Е В .

спочатку в фазі А, потім в В і далі в С.

А , то є. р. с

Е В

Отже, максимальних значень е, р. с. в фазах досягають в такому порядку:

6

НУ БіП України “Бережанський агротехнічний інститут”

Вектори е. р. с. обертаються проти годинникової стрілки, і повз не рухому вісь +j вони проходитимуть у такому порядку: Е А Е В -

Е С

.

Такий порядок чергування називається прямою послі довністю фаз. При зворотному обертанні ротора матимемо зворотну послідовність фаз. Далі при розгляді трифазних систем взято пряму послідовність фаз, яку вважають нормальною.

Рис.2. Графіки та векторна діаграма симетричної системи е.р.с.

7

2.Незв'язана трифазна система електричних кіл.

  На схемах заміщення обмотки трифазного генератора позначають, як показано на рис.3,

а;

при цьому напрям е. р. с. від кінця до початку обмотки умовно вважають додатним. , Якщо кожну обмотку трифазного генератора з'єднати із своїм приймачем, утворяться три незалежних кола, кожне із своїм струмом. Одне таке коло з його елементами (обмотка генератора, приймач, з'єднувальні проводи) в практиці називається фазою . Термін фаза використано в дійсному значенні, яке залишається й для трифазних кіл.

8

НУ БіП України “Бережанський агротехнічний інститут”

  У незв'язаній трифазній системі генератор з приймачем з'єднується шістьма проводами. Велика кількість з'єднувальних проводів—основний недолік незв'язаних систем.

Рис. 3. Незв’язана трифазна система електричних кіл при з’єднанні зіркою ( а) та її векторна діаграма (б).

9

  

3.З’єднання зіркою при симетричному навантаженні.

На рис.4 показано зв'язану систему при з'єднанні фаз джерела енергії і приймача зіркою. Таку систему легко дістати з незв'язаної системи.

Рис. 4. Зв’язані трифазні системи електричних кіл при з’єднанні зіркою.

10

НУ БіП України “Бережанський агротехнічний інститут”

Кінці обмоток джерела X, Y, Z з'єднують у загальну точку N.

яка називається нульовою точкою, або нейтраллю.

Проводи, які з'єднують початки А, В і С обмоток джерела з приймачем (лінійні проводи), зберігають; три проводи, приєднані до кінців обмоток, і змінюють одним. Завдяки цьому в приймачі також утворюється нульова точка N' (нейтраль). Нульові точки джерела енергії і приймача можуть бути зв'язані проводом, який називається нульовим, або нейтральним. При цьому матимемо зв'язану чотирипровідну трифазну систему електричних кіл.

11

4.Фазні та лінійні напруги

  Різниця потенціалів між лінійними затискачами і нейтраллю називається фазною напругою (

Uа

, йU

в

, Uс).

Фазні напруги джерела — це напруги між початками й кінцями фаз, вони відрізняються від е. р. с. на спад напруги в обмотках. Якщо опором обмоток можна знехтувати, то фазні напруги джерела дорівнюють відповідним е. р. с. У симетричній системі вони зображуються, так само як і е, р. с, трьома однаковими за значенням векторами, зсунутими за фазою на 120° (рис.5, а).

12

НУ БіП України “Бережанський агротехнічний інститут”

    Якщо прийняти потенціал нульової точки N джерела енергії таким, що дорівнює нулю, то потенціал його лінійних затискачів :

V



u

;

A

Лінійні напруги

V B



u B

;

V C



u C

;

u AB



V A



V B



u A



u B u ВС



V В



V С



u В



u С u СА



V С



V А



u С



u А

 Перейшовши до діючих значень, запишемо вирази в комплексній формі.



U AB



U A



U B

13

   

5. Фазні та лінійні струми

У зв’язаній системі ( див рис. 4,а) так само як і в нез'язаній , кожна фаза є замкненим колом . Згідно з додатним напрямом е.р.с. в обмотках джерела додатний напрям струмів у лінійних проводах — від джерела до проводу проводі — від приймача до джерела.

В трифазних колах розрізняють фазні та лінійні струми Струми в фазах джерела і приймача називають ф а з н и м и рис.4. це Іа, Ів, Іс загальне позначення Іф). Струми в лінійних проводах називають лінійними (Іа, Ів, Іс, загальне позначення Іл).

При з'єднанні зіркою в точках переходу із джерела в лінію й з лінії в приймач немає розгалужень, тому фазні та лінійні струми однакові між собою в кожній фазі:

І л



І Ф

14

Контрольні питання

        1.Що являє собою трифазна система електричних кіл?

2.Що являє собою незв’язана трифазна система?

3.Що таке нейтраль?

4. Що називається фазною напругою?

5.Що називається лінійною напругою?

6.Які відмінності між зв’язаною і незв’язаною трифазними системами?

7.Що називається лінійним струмом?

8.Що називається фазним струмом?

15