Понятие о трехфазном токе и его получении
Трехфазной системой называется совокупность трех однофазных цепей, в которых действуют три ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые по фазе одна относительно другой на 120°. Такая система получила наиболее широкое распространение, ибо она позволяет при передаче одной и той же мощности получить экономию металла в проводах, уменьшить потери энергии и создать простые и удобные в эксплуатации трехфазные двигатели переменного тока.
На рис. 1.10 показана система, состоящая из трех отдельных генераторов (рис. 1.10, б), и упрощенная схема генератора трехфазного тока (рис. 1.10, а). Трехфазный генератор имеет три обмотки, в которых индуктируются три ЭДС, сдвинутые по фазе на 120°. Каждая обмотка называется фазой, а напряжение на фазе — фазным напряжением (Uф). Нагрузка подключается к обмоткам генератора линейными проводами и нулевым проходом, который в некоторых случаях может отсутствовать.
Рис. 1.10. Схема генератора и развернутая диаграмма трехфазного тока:
а — упрощенная схема генератора трехфазного тока; б — схема, состоящая
из трех генераторов; в — диаграмма напряжения генератора
Напряжение между линейными проводами называется линейным напряжением (Un). Ток в фазе генератора или нагрузки называется фазным током, а ток в линейном проводе — линейным током. Обмотки генератора и нагрузка могут включаться в «звезду» или в «треугольник». На рис. 1.11 показано соединение в «звезду»: начало или концы обмоток генератора соединяют в одну точку. К оставшимся концам обмоток подключают линейные провода, а к общей точке — нулевой провод. Если нагрузка равномерная, то нулевой провод не нужен, ибо он обеспечивает независимость работы фаз при неравномерной нагрузке, когда по нему текут уравнительные токи.
а |
Uл=√3Uф; Iл=Iф. (1.29)
Чтобы соединить обмотки генератора в «треугольник», необходимо конец первой обмотки соединить с началом второй; конец второй — с началом третьей; конец третьей — с началом первой. Линейные провода подключают к точкам соединения фаз (рис. 1.12).
Рис. 1.11. Схема соединения обмоток генератора и потребителей
в «звезду»
При соединении в «треугольник» линейные и фазные напряжения равны, а линейный ток в √3 раз больше фазного:
Uл=Uф; Iл=√3IА. (1.30)
Мощность трехфазной системы складывается из мощностей каждой фазы. Чтобы найти общую мощность, надо по формуле Р= IфUФcosφ определить мощность в каждой фазе и все три мощности сложить. Так поступают при любых нагрузках.
Общая мощность может быть определена по формуле
P = √3IЛ UЛ cosφ, (1.31)
если нагрузка равномерная, т.е. если сопротивление и характер нагрузки всех трех фаз одинаковы.
Электрические измерения
Нормальная работа электрических установок невозможна без систематического контроля. Однако о качестве их работы, об отклонениях от предписанного режима лишь только в некоторых случаях можно судить на основании внешнего осмотра. В большинстве случаев необходимо периодически или непрерывно измерять величины, которые характеризуют состояния и режимы работы установки в целом или ее элементов.
Для этого применяют различные электроизмерительные приборы, которыми измеряют ток, напряжение, мощность, расход энергии, электрическое сопротивление и другие величины.
Электроизмерительные приборы и методы применяют и для измерения многочисленных неэлектрических величин: давления, температуры, расхода жидкостей и газов, деформации твердых тел и т. д. Электрические измерения важны не только как источник измерительной информации для обслуживающего персонала. Не меньшее значение они имеют в автоматике, так как электрические сигналы о состоянии или изменении режима того или иного объекта могут быть направлены в устройства автоматического регулирования и управления.