Получение трехфазной системы ЭДС

Трехфазная система ЭДС создается трехфазными генераторами. В неподвижной части генератора (статоре) размещают три обмотки, сдвинутые в пространстве относительно друг друга на 120°. Это фазные обмотки генератора (А-Х, В-У, С-Z).

Принципиальная схема трехфазного генератора представлена на рис.7.1.

Рис.7.1. Принципиальная схема трехфазного генератора.

На вращающейся части генератора (роторе) располагают обмотку возбуждения, которая питается от источника постоянного тока. Ток обмотки возбуждения создает магнитный поток Ф₀ постоянный (неподвижный) относительно ротора, но вращающийся вместе с ним с частотой n₀. Вращение ротора осуществляется двигателем.

Благодаря конструкции генератора магнитный поток Ф₀ в воздушном зазоре между статором и ротором распределяется по синусоидальному закону по окружности. Поэтому при вращении ротора вращающийся вместе с ним магнитный поток пересекает проводники обмотки статора и индуцирует в них синусоидальные ЭДС. В момент времени, которому соответствует изображенное на рисунке взаимное положение статора и ротора, в обмотке фазы А индуцируется максимальная ЭДС Е_m, так как плоскость этой обмотки совпадает с осевой линией полюсов ротора и проводники обмотки пересекаются магнитным потоком максимальной плотности. Через промежуток времени Т/3 соответствующий 1/3 обмотки ротора, осевая линия его полюсов совпадает с плоскостью обмотки фазы В и максимальная ЭДС индуцируется в фазе В. Еще через 1/3 оборота ротора максимальная э. д. с. индуцируется в фазе С. При следующих оборотах ротора процесс повторяется.

Таким образом, ЭДС в каждой последующей фазе будет отставать от ЭДС в предыдущей фазе на 1/3 периода, т.е. на угол 120°. Если принять, что для фазы А начальная фаза равна нулю, то ЭДС фаз А, В и С соответственно будут равны

е_А = E_m sinωt,

е_В = E_m sin(ωt – 120° )

е_С =E_m sin(ωt + 120° )

Временная диаграмма мгновенных значений фазных ЭДС трехфазной системы представлена на рис.7.2.

Рис.7.2. Временная диаграмма мгновенных значений фазных ЭДС

Если при условном положительном направлении вращения векторов (против направления движения часовой стрелки) вектор ЭДС Ė _В отстает по фазе от вектора ЭДС Ė _А, а вектор Ė _С отстает от вектора Ė _В, то такая система векторов ЭДС образует прямое чередование фаз (рис.7.3,а).

					ĖА

а. б.

Рис.7.3. Векторы трехфазной системы ЭДС: а ­ при прямом чередовании фаз, б ­ при обратном чередовании фаз.

Если за вектором ЭДС Ė_А следует сначала вектор ЭДС Ė _С, а затем вектор ЭДС Ė_В, то такая система векторов ЭДС образует обратное чередование фаз (рис7.3,б).

При представлении трехфазной системы ЭДС комплексными числами принято ЭДС фазы А совмещать с положительным направлением вещественной оси. Тогда, при прямом чередовании фаз (рис.7.4):

Ė_А= Е;

Ė_В = Еe ^{– j120°;}

Ė_С = Еe ^{+ j120°}; где

Е – действующее значение ЭДС.

Рис.7.4. Изображение трехфазной системы ЭДС в комплексной плоскости.

При симметричной системе ЭДС, как видно из формул, векторная сумма ЭДС равна нулю:

Ė _А + Ė _В + Ė _С = 0.