Трёхфазный ток

Получение трехфазного тока

Электрические цепи трехфазного переменного тока

Трехфазный электрический ток

Трехфазная цепь представляет собой совокупность электрических цепей, в которых действуют три синусоидальные э.д.с. одинаковой частоты, отличающиеся по фазе одна от другой ( φ = 120о) и создаваемые общим источником энергии.

Каждую из частей многофазной системы, характеризующуюся одинаковым током, принято называть фазой. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, слово фаза в электротехнике имеет два значения – угол φ и часть многофазной системы (отдельный фазный провод).

Основные преимущества трехфазной системы: возможность простого получения кругового вращающегося магнитного поля (это позволило создать электродвигатели переменного тока), экономичность и эффективность (мощность можно передать по трем фазным проводам без применения четвертого общего провода -нейтрали), а также возможность использования двух различных эксплуатационных напряжений в одной установке (фазного и линœейного, которые обычно составляют 220 В и 380 В, соответственно).

История появления трехфазных электрических цепей связана с именем М.С. Доливо-Добровольского Петербургского ученого, который в 1886 ᴦ., доказав, что многофазные токи способны создавать вращающееся магнитное поле, предложил (запатентовал) конструкцию трехфазного электродвигателя.

Трехфазный ток является простейшей системой многофазных токов, способных создавать вращающееся магнитное поле. Этот принцип положен в основу работы трехфазных электродвигателœей.

Обратите внимание

Предложив конструкцию электродвигателя переменного тока, М.С. Доливо-Добровольский разработал и всœе основные элементы трехфазной электрической цепи. Трехфазная цепь состоит из трехфазного генератора, трехфазной линии электропередач и трехфазных приемников.

В результате предложенной трехфазной системы электрического тока стало возможным эффективно преобразовывать электрический ток в механическую энергию.

Электрическую энергию трехфазного тока получают в синхронных трехфазных генераторах (рис. 27). Три обмотки 2 статора 1 смещены между собой в пространстве на угол 120°. Их начала обозначены буквами А, В, С, а концы – x, y, z.

Ротор 3 выполнен в виде постоянного электромагнита͵ магнитное поле которого возбуждает постоянный ток I, протекающий по обмотке возбуждения 4. Ротор принудительно приводится во вращение от постороннего двигателя.

При вращении магнитное поле ротора последовательно пересекает обмотки статора и индуктирует в них ЭДС, сдвинутые (но уже во времени) между собой на угол 120°.

Трехфазный синхронный генератор

Важно заметить, что для симметричной системы ЭДС (рис. 28) справедливо

Волновая и векторная диаграммы симметричной системы ЭДС

На диаграмме изображена прямая последовательность чередования фаз (пересечение ротором обмоток в порядке А, В, С). При смене направления вращения чередование фаз меняется на обратное – А, С, В. От этого зависит направление вращения трехфазных электродвигателœей.

Существует два способа соединœения обмоток (фаз) генератора и трехфазного приемника: ʼʼзвездаʼʼ и ʼʼтреугольникʼʼ.

В генераторах трехфазного тока электрическая энергия генерируется в трех одинаковых обмотках, соединœенных по схеме звезда. Чтобы сэкономить на проводах линии передачи электроэнергии от генератора к потребителю тянутся только три провода. Провод от общей точки соединœения обмоток не тянется, т.к. при одинаковых сопротивлениях нагрузки (при симметричной нагрузке) ток в нем равен нулю.

Схема замещения трехфазной системы, соединœенной “звездой”

Согласно первому закону Кирхгофа можно записать IO = IА+ IВ + IС.

Важно

При равенстве ЭДС в фазных обмотках генератора и при равенстве сопротивлений нагрузки (ᴛ.ᴇ.

при равенстве значений токов IА,IВ,IС)в представленной на рисунке системе, с помощью векторных диаграмм можно показать, что результирующий ток IO в центральном проводнике будет равен нулю.

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, получается, что в симметричных системах (когда сопротивления нагрузок одинаковы), центральный провод может отсутствовать и линия для передачи системы трехфазного тока может состоять только из трех проводов.

В распределительных низковольтных сетях, в которых присутствует много однофазных потребителœей, обеспечение равномерной нагрузки каждой фазы становится не возможным, такие сети делаются четырехпроводными.

Для обеспечения электробезопасносности принято низковольтные потребительские сети (сети

Источник: http://referatwork.ru/category/obrazovanie/view/598165_poluchenie_trehfaznogo_toka

Объясните дураку: Чо такое трехфазный ток, и чем он отличается от однофазного

cor48 Мудрец (11857) 11 лет назад Возьмем три катушки (обмотки) и расположим их на окружности под углом 120 градусов, теперь поместим между ними магнит на оси и начнем его вращать. Сначала возникает ток в одной обмотке, потом в другой, затем в третьей.

Таким образом мы получим три источника переменного ( в форме синусоиды) тока, фазы которых будут сдвинуты на 120 градусов. каждая из фаз может использоваться отдельно, это и будет однофазный ток. Использование трехфазного тока позволяет упростить конструкцию электродвигателей, сделать их меньше и легче.

Достигается это за счет того, что к приводу подводится большая мощность без увеличения силы тока. Три фазы обеспечивают наилучшее соотношение между мощностью и расходами на материалы, провода, ЛЭП, арматура и др. Кстати в в вентиляторах для компьютеров применяются двигатели на 6-12 фаз.

Источник: Если ту же мощность подводить по двум, точнее по одноиу проводу нужно увеличить ток в три раза, кстати и плавность хода однофазного двигателя хуже.

Кот Чеширский Мастер (1677) 11 лет назад siver Мастер (1915) 11 лет назад Человек, которого не было Мудрец (16214) 11 лет назад (Ну, вообще-то не по трем проводам, а по четырем – но ноль на всяк случай, нормально по нему – нииичего. )Изобретатели переменного тока как-то вот поняли, что неудобно это – ток ведь то есть, а то нет: переменный… К ротору генератора мощность вроде подводится все время, постоянно, а снимается – то больше, то меньше, то вообще ничего. И так 100 раз в секунду. А на другом конце – потребитель. Тоже потребляет все время(ну хоть в течение одной секунды) одну и ту же мощность, а подводится – то больше, то меньше… Решили добавить другой провод – по одному меньше, а по другому больше, в сумме вроде …но получилось, что надо не два, а три.

Ну как мог, объяснил. На пальцах. А по науке тут и так уже все расписали.

Dims Просветленный (26769) 11 лет назад Однофазный ток, это переменный ток, который идёт по двум проводам: “земля” и “фаза”. Трёхфазный ток — это переменный ток, который идёт по четёрым проводам: “земля” и три “фазы”.Колебания тока в каждом из фазных проводов сдвинуты относительно соседнего на треть.Зачем это нужно? Дело в том, что три фазы — это минимальное необходимое количество фаз для того, чтобы проще всего создать вращающееся магнитное поле, что используется в электродвигателях. Соответственно, самый простой генератор электричества, который конструктивно представляет собой тот же электродвигатель, только работающий наоборот, вырабатывает три фазы тока. Можно было бы брать только одну из них, но зачем? Почему не брать все три, раз уж они всё равно вырабатываются? Кроме того, имея три фазы, проще всего запитать какой-нибудь электродвигатель.

В общем, получается, что три фазы — это конструктивно-оптимальное решение. Электростанция вырабатывает три фазы, но в те места, где все три не нужны, отправляют только одну. Павел Мудрец (13763) 11 лет назад единственное что могу добавить, ноль – это весчь абстрактная, т.к.

его не существует, есть 3 фазы и земля! ноль от земли отличается только тем что нулевой провод землится непосредственно на распределительной (трансформаторной) подстанции, а заземление, непосредственно, на объекте установки эл. оборудования! иногда разность потенциалов ноля относительно земли может достигать 15-20 вольт…

конечному потребителю поставляются так-же 3 фазы (в эл. щитах поездов их 3!!!), но т.к.

они ему нафиг ненужны, то в розетки подают всего одну, причем в каждую квартиру только одну, если на площадке 3 квартиры, то каждая питается от своей фазы! и нагрузка распределяется равномерно, иначе из-за длинны кабеля может возникнуть перекос фаз, к примеру если на одной нагрузка будет больше, то напруга на ней падает, но, при ентом она начинает возрастать на двух других, где нагрузка меньше, соответственно напряжение относительно земли повышается, что черевато выходом из строя аппаратуры… этим-же опасно и отгорание ноля в элеваторе (проподание токовой земли)…

для понятия основ рекомендую почитать учебники для электриков (есть такие в библиотеках), т.к. на пальцах объяснить довольно сложно почему и как достигается сдвиг фаз, почему ток переменный, и почему частота 50 герц… тут надо рисовать картинки, а енто делать некогда… да и на компе не очень-то охото – больно муторно, проще от руки, но сканить негде…,да и в 2х словах не объяснишь…

Источник: https://otvet.mail.ru/question/7663962

Мощность трехфазной сети

В цепи постоянного тока мощность определяется довольно просто – это произведение тока и напряжения. Они не изменяются во времени и есть постоянной величиной, соответственно и мощность является постоянной, то есть система уравновешена.

С сетями переменного напряжения все гораздо сложнее. Они бывают однофазные, двухфазные, трехфазные и т.д. Наибольшее распространение получили однофазные и трехфазные сети в силу своего удобства и наименьших затрат.

Рассмотрим трехфазную систему питания

Такие цепи, могут соединяться в звезду или в треугольник. Для удобства чтение схем и во избежание ошибок фазы принято обозначать U, V, W или  А, В, С.

Схема соединения звезда:

Схема соединения фаз в звезду

Для соединения звездой суммарное напряжение в точке N равно нулю. Мощность трехфазного тока в данном случае тоже будет постоянной величиной, в отличии от однофазного. Это значит что трехфазная система уравновешена, в отличии от однофазной, то есть мощность трехфазной сети постоянна. Мгновенно значение полной трехфазной мощности будет равно:

В данном типе соединения присутствуют два вида напряжения – фазное и линейное. Фазное – это напряжение между фазой и нулевой точкой N:

Фазное напряжение в цепи

Линейное – между фазами:

Линейное напряжение

Поэтому полная мощность трехфазной сети для такого типа соединения будет равна:

Совет

Но поскольку линейное и фазное напряжение отличаются между собой в , но считается сумма фазовых мощностей. При расчете трехфазных цепей такого типа принято пользоваться формулой:

Или:

Соответственно  для активной:

Для реактивной:

Схема соединения в треугольник

Схема соединения обмоток в треугольник

Как видим при таком виде соединения, фазное и линейное напряжение равны, из чего следует, что мощность для соединения в треугольник равна:

Читайте также:  Трёхфазное напряжение

И соответственно:

Измерение мощности

Измерение активной мощности в сетях производится с помощью ваттметра

Цифровой ваттметр
Аналоговый ваттметр

В зависимости от схемы соединения нагрузки и его характера (симметричная или несимметричная) схемы подключения приборов могут разниться. Рассмотрим случай с симметричной нагрузкой:

Схема включения ваттметра при симметричной нагрузке

Здесь измерение проводится всего лишь в одной фазе и далее согласно формуле умножается на три. Этот способ позволяет сэкономить на приборах и уменьшить габариты измерительной установки. Применяется, когда не нужна большая точность измерения в каждой фазе.

Измерение при несимметричной нагрузке:

Схема включения ваттметра при несимметричной нагрузке

Этот способ более точный, так как позволяет измерить мощность каждой фазы, но это требует трех приборов, больших габаритных размеров установки и обработки показаний с трех приборов.

Измерении в цепи без нулевого проводника:

Схема включения ваттметра при отсутствии нулевого провода

Эта схема требует двух приборов. Этот способ основывается на первом законе Кирхгофа

IA+IB+IC=0. Из этого следует, что сумма показаний двух ваттметров равна трехфазной мощности этой цепи. Ниже показана векторная диаграмма для данного случая:

Векторная диаграмма включения двух ваттметров при различных видах нагрузки

Мы можем сделать вывод, что показания приборов зависят не только от величины, но еще и от характера нагрузки.

Из диаграммы следует, что мы можем определить показание приборов аналитически:

Проанализировав полученный результат можем сделать вывод что, при преобладании активной нагрузки (φ=0) результаты измерения ваттметров тождественны (W1=W2). При активной и индуктивной (R-L)  показания W1 меньше чем W2 (W1600 показания W1 вообще отрицательные (W1W2, а при φ

Источник: http://elenergi.ru/moshhnost-trexfaznoj-seti.html

Расчет однофазного и трехфазного тока

   Добрый день!
   Из этой статьи вы узнаете по каким формулам рассчитывается однофазный и трехфазный ток, какие параметры нужно знать чтобы выполнить расчет и где их найти. Ну и конечно же я приведу пример по расчету однофазного и трехфазного токов.

где P – мощность электроприемника, Вт

      U – напряжение питающей сети, В

      cosφ – коэффициент мощности

где P – мощность электроприемника, Вт

      U – напряжение питающей сети, В

      cosφ – коэффициент мощности

Для электродвигателей имеет смысл учитывать коэффициент полезного действия (КПД), поэтому формулы приобретают следующий вид:

где P – мощность электроприемника, Вт

      U – напряжение питающей сети, В

      cosφ – коэффициент мощности

      ɳ – КПД

   Можно заметить, что формулы для расчета однофазного и трехфазного токов не сложные, осталось только разобраться где брать составляющие для их расчета. 

   Мощность электроприемника (P, Вт) можно узнать из паспорта, который к нему прилагается или по табличке на корпусе устройства. Если же такой информации нет, то в интернете вы без труда найдете мощность нужного электроприемника, но для этого нужно знать точное название.

Обратите внимание

    Напряжение питающей сети (U,B) при расчетах однофазных электроприемников принимается 220В, а при расчете трехфазных электроприемников 380В. На практике эти значения обычно отличаются, так как напряжение на вводе немного завышено с целью предотвращения потерь напряжения. Бывают так же случаи когда напряжение на вводе ниже номинального из за большой удаленности потребителя и т.д.

   Коэффициент мощности cosφ (отношение активной и полной мощности) при расчетах берется из паспорта к электроприемнику, а если такая информация там отсутствует то берется из справочников.

В подавляющем большинстве случаев значение cosφ неизвестно, но известны средние значения для того или иного типа потребителей, подставив которые можно выполнить расчет. Идеальный случай – это когда cosφ=1, но таким значением могут похвастаться лишь ТЭНы, обогреватели, лампы накаливания  (0,99-1).

У электродвигателей значения коэффициентов мощности варьируются в пределах 0,7-0,9, у люминесцентных и светодиодных светильников  коэффициент мощности варьируется в пределах (0,85-0,96), у компьютеров 0,6-0,8.

   Все вышеприведенные параметры можно замерить опытным путем, тем самым проверить правильность расчетов.

   КПД указывается в паспорте к электродвигателю.

   Ну а теперь я приведу несколько примеров по расчету токов.

   Пример 1. Возьмем электрический чайник, мощностью 2кВт. Мы знаем, что он подключается к электросети 220В, а так же знаем коэффициент мощности (0,99-1), которым в данном случае мы можем пренебречь. Далее берем формулу для однофазного тока, и получаем:

   Пример 2. Возьмем трехфазный электродвигатель АИР56B2 мощностью 0,25кВт. Коэффициент мощности данного электродвигателя составляет 0,78. Для расчета тока электродвигателей стоит учитывать КПД (ɳ), который для данного двигателя равен 66%. Далее берем формулу для расчета трехфазного электрического тока, и получаем:

   Подводя итог, отмечу что правильный подсчет токов очень важен в проектировании, либо просто в быту. Правильно посчитав токи можно с уверенностью выбирать защитный, коммутационный аппарат, либо подбирать сечение проводника. 4

Важно

     Если же Вам необходим совет по расчету тока, либо выбору кабеля, обращайтесь в форму обратной связи. Помогу чем смогу!

Источник: http://380220.blogspot.com/2016/04/blog-post_28.html

Трехфазный переменный ток

В текущее время в мире получила наибольшее распространение трехфазная система переменного тока.

Трехфазной системой электронных цепей именуют систему, состоящую из 3-х цепей, в каких действуют переменные, ЭДС одной и той же частоты, сдвинутые по фазе друг относительно друга на 1/3 периода (φ=2π/3). Каждую отдельную цепь таковой системы кратко именуют ее фазой, а систему 3-х сдвинутых по фазе переменных токов в таких цепях именуют просто трехфазным током.

Практически все генераторы, установленные на наших электрических станциях, являются генераторами трехфазного тока.

По существу, каждый таковой генератор представляет собой соединение в одной электронной машине 3-х генераторов переменного тока, сконструированных таким макаром, что индуцированные в их ЭДС смещены друг относительно друга на одну третья часть периода, как это показано на рис. 1.

Рис. 1. Графики зависимости от времени ЭДС, индуцированных в обмотках якоря генератора трехфазного тока

Как осуществляется схожий генератор просто осознать из схемы на рис. 2.

Рис. 2. Три пары независящих проводов, присоединенных к трем якорям генератора трехфазного тока, питают осветительную сеть

Тут имеются три самостоятельных якоря, расположенных на статоре электронной машины и смещенных на 1/3 окружности (120о). В центре электронной машины крутится общий для всех якорей индуктор, изображенный на схеме в виде неизменного магнита.

Совет

В каждой катушке индуцируется переменная ЭДС одной и той же частоты, но моменты прохождения этих ЭДС через нуль (либо через максимум) в каждой из катушек окажутся сдвинутыми на 1/3 периода друг относительно друга, ибо индуктор проходит мимо каждой катушки на 1/3 периода позднее, чем мимо предшествующей.

Любая обмотка трехфазного генератора является самостоятельным генератором тока и источником электронной энергии. Присоединив провода к концам каждой из их, как это показано на рис. 2, мы получили бы три независящие цепи, любая из которых могла бы питать те либо другие электроприемники, к примеру электронные лампы.

В данном случае для передачи всей энергии, которую поглощают электроприемники, требовалось бы 6 проводов. Можно но, так соединить меж собой обмотки генератора трехфазного тока, чтоб обойтись 4-мя и даже 3-мя проводами, т. е. существенно сберечь проводку.

1-ый из этих методов, именуется соединением звездой (рис.

3).

Рис. 3. Четырехпроводная система проводки при соединении трехфазного генератора звездой. Нагрузки (группы электронных ламп I, II, III) питаются фазными напряжениями.

Будем именовать зажимы обмоток 1, 2, 3 началами, а зажимы 1‘, 2‘, 3‘ — концами соответственных фаз.

Соединение звезд состоит в том, что мы соединяем концы всех обмоток в одну точку генератора, которая именуется нулевой точкой либо нейтралью, и соединяем генератор с приемниками электроэнергии 4-мя проводами: 3-мя так именуемыми линейными проводами, идущими от начала обмоток 1, 2, 3, и нулевым либо нейтральным проводом, идущим от нулевой точки генератора. Такая система проводки именуется четырехпроводной.

Напряжения меж нулевой точкой и началом каждой фазы именуют фазными напряжениями, а напряжения меж началами обмоток, т, е. точками 1 и 2, 2 и 3, 3 и 1, именуют линейными. Фазные напряжения обычно обозначают U1, U2, U3, либо в общем виде Uф, а линейные напряжения — U12, U23, U31, либо в общем виде Uл.

Меж амплитудами либо действующими значениями фазных и линейных напряжений при соединении обмоток генератора звездой существует соотношение Uл = √3Uф ≈ 1,73Uф

Таким макаром, к примеру, если фазное напряжение генератора Uф = 220 В, то при соединении обмоток генератора звездой линейное напряжение Uл — 380 В.

Обратите внимание

В случае равномерной нагрузки всех 3-х фаз генератора, т. е. при примерно схожих токах в каждой из их, ток в нулевом проводе равен нулю. Потому в данном случае можно нулевой провод упразднить и перейти к еще больше экономичной трехпроводной системе. Все нагрузки врубаются при всем этом меж надлежащими парами линейных проводов.

При несимметричной нагрузке ток в нулевом проводе не равен нулю, но, вообщем говоря, он слабее, чем ток в линейных проводах. Потому нулевой провод может быть тоньше, чем линейные.

При эксплуатации трехфазного переменного тока стремятся сделать нагрузку разных фаз по способности схожей.

Потому, к примеру, при устройстве осветительной сети огромного дома при четырехпроводной системе вводят в каждую квартиру нулевой провод и один из линейных с таким расчетом, чтоб в среднем на каждую фазу приходилась приблизительно однообразная нагрузка.

Другой метод соединения обмоток генератора, также допускающий трехпроводную проводку — это соединение треугольником, изображенное на рис. 4.

Рис. 4. Схема соединения обмоток трехфазного генератора треугольником

Тут конец каждой обмотки соединен с началом последующей, так что они образуют замкнутый треугольник, а линейные провода присоединены к верхушкам этого треугольника — точкам 1, 2 и 3. При соединении треугольником линейное напряжение генератора равно его фазному напряжению: Uл = Uф.

Таким макаром, переключение обмоток генератора со звезды на треугольник приводит к понижению линейного напряжения в √3 ≈ 1,73 раза. Соединение треугольником также допустимо только при схожей либо практически схожей нагрузке фаз. По другому ток в замкнутом контуре обмоток будет очень силен, что небезопасно для генератора.

Читайте также:  Электрический потенциал

При применении трехфазного тока отдельные приемники (нагрузки), питающиеся от отдельных пар проводов, также могут быть соединены или звездой, т. е. так, что один конец их присоединен к общей точке, а оставшиеся три свободных конца присоединяются к линейным проводам сети, или треугольником, т. е.

Важно

так, что все нагрузки соединяются поочередно и образуют общий контур, к точкам 1, 2, 3 которого присоединяются линейные провода сети.

На рис. 5 показано соединение нагрузок звездой при трехпроводной системе проводки, а на рис. 6 — при четырехпроводной системе проводки (в данном случае общая точка всех нагрузок соединяется с нулевым проводом).

На рис. 7 показана схема соединения нагрузок треугольником при трехпроводной системе проводки.

Рис. 5. Соединение нагрузок звездой при трехпроводной системе проводки

Рис. 6. Соединение нагрузок звездой при четырехпроводной системе проводок

Рис. 7. Соединение нагрузок треугольником при трехпроводной системе проводки

Фактически принципиально подразумевать последующее. При соединении нагрузок треугольником любая нагрузка находится под линейным напряжением, а при соединении звездой — под напряжением, в √3раз наименьшим. Для варианта четырехпроводной системы это ясно из рис. 6.

Но то же имеет место в случае трехпроводной системы (рис. 5).

Меж каждой парой линейных напряжений тут включены поочередно две нагрузки, токи в каких смещены по фазе на 2π/3. Напряжение на каждой нагрузке равно соответственному линейному напряжению, деленному на √3.

Таким макаром, при переключении нагрузок со звезды на треугольник напряжения на каждой нагрузке, а как следует, и ток в ней увеличиваются в √3 ≈ 1,73 раза. Если, к примеру, линейное напряжение трехпроводной сети приравнивалось 380 В, то при соединении звездой (рис.

5) напряжение на каждой из нагрузок будет равно 220 В, а при включении треугольником (рис. 7) будет равно 380 В.

Школа для электрика

При подготовке статьи использовалась информация из учебника физики под редакцией Г. С. Ландсберга.

Генератор трехфазного переменного тока

Источник: http://elektrica.info/trehfazny-j-peremenny-j-tok/

Трёхфазный ток

Наряду с простым синусоидальным переменным током в технике широко используется так называемый трёхфазный ток. Мало того, трёхфазный электрический ток – это основной вид энергии, используемый во всём мире. Трёхфазный ток приобрёл популярность по причине менее затратной передачи энергии на большие расстояния.

Если для обычного (однофазного) электрического тока требуется два провода, то для трёхфазного тока, у которого энергия в три раза больше, требуется всего три провода. Физический смысл Вы узнаете в этой статье позже. 
Представьте, если вокруг общей оси вращается не одна, а три одинаковые рамки, плоскости которых повернуты друг относительно друга на 120 градусов.

Тогда возникающие в них синусоидальные э.д.с. также будут сдвинуты по фазе на 120 градусов (см. на рис).

      Такие три согласованных переменных тока называют трёхфазным током. Упрощённое расположение проволочных обмоток в генераторе трёхфазного тока иллюстрируется на рисунке.       Подключение обмоток генератора по трём независимым линиям показано на рисунке ниже.

Совет

Такое подключение шестью проводами довольно громоздко. Так как для явлений в электрических цепях важны только разности потенциалов, то один проводник может использоваться сразу для двух фаз, без снижения нагрузочной способности по каждой из фаз.

Другими словами, в случае подключения обмоток генератора по схеме “звезда” с использованием “нуля”, передача энергии от трёх источников производится по четырём проводам (см. рис.), в которых один является общим – нулевым проводом.

      По трём проводам может передаваться энергия сразу от трёх (фактически независимых) источников электрического тока соединённых “треугольником”.       В промышленных генераторах и преобразующих трансформаторах “треугольником” обычно подключается межфазное напряжение 220 вольт. При этом “нулевой” провод отсутствует.

“Звезда” применяется для передачи напряжения сети с использованием “нуля”. При этом на фазе относительно “нуля” действует напряжение 220 вольт. Межфазное напряжение при этом равно 380 вольт.

      Частым явлением во времена “нагло ворующей демократии” было сгорание бытовой аппаратуры в квартирах добропорядочных граждан, когда из-за слабой проводки сгорал общий “ноль”, тогда в зависимости от того, какое количество бытовых приборов включено в квартирах, горели телевизоры и холодильники у того, кто их меньше всего включал. Вызвано это явлением “перекоса фаз”, которое возникало при обрыве нуля. В розетку добропорядочных граждан вместо 220 вольт устремлялось межфазное напряжение 380 вольт. До настоящего времени во многих коммуналках и сооружениях, напоминающих жильё наших российских городов времён СССР, это явление до конца не искоренилось.

Источник: http://www.meanders.ru/peremen_tok.shtml

Источник: http://msk.edu.ua/ivk/Fizika/Konspekt/3-x_fazniy_tok.php

Трехфазный переменный ток

Получение трехфазного тока. Многофазной системой называют систему переменного тока, состоящую из нескольких цепей, в которых э.д.с. источников энергии имеют одинаковую частоту, но сдвинуты между собой по фазе. Однофазную цепь в такой системе называют фазой.

Каждая э.д.с. может действовать в своей самостоятельной цепи и не быть связана с другими э.д.с. В этом случае электрическую систему называют несвязанной. Широкое применение на практике получили связанные многофазные системы, у которых отдельные фазы электрически соединены между собой.

По сравнению с однофазным многофазный ток имеет ряд преимуществ. Для передачи одной и той же мощности требуется меньшее сечение проводов.

В работе двигателей и приборов переменного тока используется вращающееся магнитное поле, создаваемое неподвижными катушками или обмотками.

Рис. 1

Из всех систем многофазного тока широкое распространение на практике получил трехфазный ток. Цолучание трехфазного тока можно пояснить следующим образом. Если в однородном магнитном поле (рис.

1) поместить три витка, расположенных под углом 120° один к другому, и вращать их с постоянной угловой скоростью, в витках будут индуктироваться э.д.с., которые также будут сдвинуты по фазе на 120°.

В промышленности для получения трехфазного тока на статоре генератора переменного тока делают три обмотки, сдвинутые одна относительно другой на 120°. Такие обмотки называют фазами генератора.

Рис. 2

Соединения звездой. Соединив фазные обмотки генератора или потребителя таким образом, чтобы концы обмоток были замкнуты в одну общую точку, а начала обмоток подключив к линейным проводам, получим соединение, называемое звездой (рис. 2).

Таким образом, мы видим, что при образовании из трех однофазных систем переменного тока трехфазной системы, соединенной в звезду, вместо шести проводов требуются только четыре. Условно соединение звездой обозначается знаком Y.

Точки, в которых соединены концы фазных обмоток, называют нулевыми, а провод, соединяющий их, — нулевым или нейтральным. Три провода, соединяющих свободные концы фаз генератора с концами фаз потребителя, называют линейными.

Обратите внимание

При равномерно нагруженной трехфазной симметричной системе нулевой провод не нужен; вся мощность может передаваться по трем проводам. Однако при включении в электрическую цепь однофазных потребителей нельзя достигнуть равномерной загрузки фаз. Поэтому в таких случаях нулевой провод необходим, хотя сечение его равняется половине сечения линейного провода.

Рис. 3

Соединение треугольником. При таком соединении конец первой фазы соединяется с началом второй, конец второй — с началом третьей, а конец третьей — с началом первой фазы, а к точкам соединения фаз подключаются линейные провода (рис. 3). Соединение треугольником условно обозначают знаком Δ.

При соединении треугольником фазы генератора образуют замкнутый контур с небольшим сопротивлением. При неправильном соединении обмоток э.д.с. может увеличиться вдвое. При малом сопротивлении контура может установиться режим, близкий к короткому замыканию.

При соединении треугольником каждая фазная обмотка создает линейное напряжение. Фазное напряжение в данном случае равно линейному. Соединение треугольником применяют для осветительной и силовой нагрузок.

В двигателях трехфазного тока обычно выводят все шесть концов трех обмоток, которые по желанию можно соединить звездой или треугольником.

Источник: http://soedenimetall.ru/trehfaznyj-peremennyj-tok/

Трёхфазный ток. Преимущества при генерации и использовании | Каталог самоделок

Как известно, американский изобретатель Никола Тесла проводил эксперименты в основном с переменным током. Он разработал систему транспортировки переменного тока по шести проводам.

Эти провода соединялись попарно с концами каждой катушки генератора. Таких катушек три, как в экспериментальном генераторе, так и современных генераторах.

Они расположены равномерно по кругу вокруг ротора, под углами 120 градусов к оси вращения.

Русский ученый в области электротехники Михаил Осипович Доливо-Добровольский в 1888 году доработал изобретение Н. Тесла. А именно, он предложил соединить один выход трех обмоток вместе, и передавать электроэнергию по четырем проводам. Это была замечательная идея, так как она позволила сэкономить на проводах из цветных металлов.

Как позже выяснилось, при симметричной нагрузке, в общем для трех обмоток проводе ток равен нулю. Симметричная нагрузка достигается, когда к каждой обмотке подключено одинаковое сопротивление.

В дальнейшем этот провод стали называть нулевым. На нулевом проводе если и возникает ток при несимметричной нагрузке, то он намного меньше, чем токи в фазовых проводах.

Поэтому, нулевой провод делают меньшего сечения, чем фазовые провода – это снова же экономия материалов.

Кроме того, если учесть что по нулевому проводу не течет ток при симметричной нагрузке, то можно вовсе не использовать его.

Важно

Такие трехлинейные системы энергоснабжения применяются очень часто там, где можно сбалансировать нагрузку за счет подключения к каждой фазе огромного количества приборов.

При этом уменьшается вероятность того, что на какой-то фазе будет нагрузка со значительно отличающимся суммарным сопротивлением.

Точно так, как происходит удаление токов в нулевом проводе при симметричной нагрузке, так же и происходит поглощение магнитных потоков в сердечнике трехфазного трансформатора. Поэтому, можно использовать сердечник трехфазного трансформатора меньшего сечения, чем на однофазном трансформаторе, такой же мощности.

В бытовых сетях применяется стандартное фазное напряжение 220 вольт, это напряжение между нулевым проводом и фазой. Линейное напряжение составляет 380 вольт, это напряжение между двумя разными фазовыми проводами.

Почему линейное напряжение выше фазного? Это объясняется сдвигом фаз на 120 градусов.

Конкретнее, если на одном фазном проводе в момент времени потенциал составляет +220 вольт, то на другом фазном проводе, при смещении по синусоиде на 120 градусов, будет потенциал –160 вольт.

Читайте также:  Как выбрать хороший блендер

А, как известно напряжение – это разность потенциалов, поэтому напряжение между фазами будет +220 –(–160) = +380 вольт.

Из-за сдвига на 120 градусов, при подключении к трехфазной сети индуктивной нагрузки, в ней создается вращающееся магнитное поле. Достаточно поместить в это магнитное поле барабан, и он начнет вращаться. На этом принципе построены самые распространенные и простые по конструкции трехфазные двигатели.

Из всего рассмотренного выше можно выделить такие преимущества трехфазного тока:

  1. Экономия на количестве проводов. Если потребовалось бы запитать потребителей по трем линиям однофазного тока, то нужно было бы шесть проводов.

  2. Трехфазный трансформатор имеет меньшие размеры в сравнении с однофазным, при той же мощности.
  3. В трехфазных сетях можно использовать простые и надежные трехфазные двигатели.

  4. Есть возможность переключения в трехфазных сетях между двумя различными напряжениями.

До связи!

Источник: https://volt-index.ru/muzhik-v-dome/tryohfaznyiy-tok-preimushhestva-pri-gene.html

Однофазные и трехфазные электрические цепи

Однофазный переменный ток

         Переменный электрический ток по сравнению с постоянным  имеет большое преимущество в быту и на производстве.

Преимущество переменного тока обусловлено в первую очередь в том, что напряжение и силу тока можно в очень широких пределах преобразовывать (трансформировать)  почти без потерь энергии и передавать на большие расстояния. Именно поэтому переменный ток и напряжение широко применяется в промышленности.

     В промышленности (на электростанциях) переменный электрический ток вырабатывается генераторами переменного тока, в которых используется явление электромагнитной индукции. Простейшая схема получения переменного тока и напряжения показана на рис.7:

                          Рис.7

Совет

           Проволочная рамка (виток) вращается в однородном магнитном потоке с постоянной скоростью. Изменения проходящего через поверхность рамки (витка)  магнитного потока будет происходить непрерывно, при этом поток создаваемый электромагнитом (индуктивной катушкой и стальным сердечником), будет оставаться неизменным. В рамке возникает ЭДС индукции, которую измеряет вольтметр.

              Для наглядного убеждения рассмотрим положения рамки в разные моменты времени на Рис. 8. В начальный момент (Рис. 8, а) плоскость рамки перпендикулярна магнитным линиям, соответственно магнитный поток через рамку максимален, через четверть периода (Рис. 8, в) рамка расположена параллельно магнитным линиям и магнитный поток равен нулю:

                          Рис. 8

       Но ЭДС индукция определяется не самим потоком, а скоростью его изменения, в первом положении рамки (Рис. 8, а) ЭДС будет равна 0, а соответственно в третьем положении (Рис. 8, в) ЭДС индукции будет иметь максимальное значение. При других значениях ЭДС индукции меняет также своё значение и знак, т.е. будет переменной.

           Ток, возникающий в рамке под действием ЭДС индукции, с течением времени будет изменяться как и сама ЭДС. Такой ток называется переменным синусоидальным током.

            Промежуток времени, в течение которого ток совершает одно полное колебание (один оборот), называется периодом переменного тока. Период колебания обозначают Т, число колебаний за 1 сек. Называют частотой тока и обозначается буквой f. Единицей частоты обозначают в герцах (Гц):

f = 1/Т  или Т = 1/f.

      Заметим, что в нашей стране и в большинстве других стран в промышленности и в быту применяют переменный ток с частотой 50 Гц.

    Например, если генератор вращается со скоростью 3000 оборотов в минуту (60 сек.), и имеет один полюс (Рис. 7), то тогда:

f = 3000/60 = 50 Гц.

Уравнения и графики синусоидальных величин

         Рассмотрим более подробно анализ электрических цепей переменного тока синусоидальных величин с помощью уравнений и графиков.

Обратите внимание

           В любой точке воздушного зазора, положение которой определяется углом β, отчитанным от нейтральной плоскости (нейтрали) против движения часовой стрелки, магнитная индукция выражается уравнением:

В = Вmsinβ,  где

В – магнитная индукция; Вm – амплитудная (наибольшая величина) магнитной индукции; sinβ – угол магнитного поля.

           Нейтральная плоскость перпендикулярна оси полюсов и делит магнитную систему на симметричные части, из которых одна условно северная, а другая  — южная. Наибольшую величину  (см. Рис. 9) магнитная индукция имеет под серединой полюсов, т.е. при углах β = 900 и β = 2700, а на нейтрали β = 00 и β = 1800 магнитная индукция равна нулю.

  Приведем характеристики и определения синусоидальных величин к синусоидальной ЭДС:

Рис. 9

                  Мгновенная величина (или мгновенное значение) ЭДС (е) – величина ЭДС в рассматриваемый момент времени. Мгновенное ЭДС определяется уравнением:

e=Еmsin (ωt ± ψ)

при подстановке в него времени t, прошедшего от начала отчета до данного момента.

Амплитуда Еm – наибольшая величина, которую принимает ЭДС в течении периода. Амплитуда является одной из мгновенных величин, которая соответствует аргументу ωt ± ψ, равному  + 900, где k любое целое число или нуль.

Фаза (фазовый угол ωt ± ψ) – аргумент синусоидальной ЭДС, отчитываемый от ближайшей предшествующей точки перехода ЭДС через нуль к положительному значению. Фаза в любой момент времени определяет стадию гармонического изменения синусоидальной ЭДС.

Начальная фазаψ – фаза синусоидальной ЭДС в начальный момент времени. Сдвиг по фазе – две синусоидальные величины, имеющие разные начальные фазы.

Угловая частота ω, (или угловая скорость) – угол поворота (α) генератора в ед. времени (t).

За время одного периода Т угол поворота ротора равен  в радианах, следовательно:

ω = α/t = 2π/Т 2π/f.

                                                         Трехфазные цепи   Основные понятия:

         Многофазной системой называется совокупность электрических цепей, называемых фазами,  в которой действуют синусоидальные напряжения одной частоты, отличающиеся друг от друга по фазе.

Чаще всего применяются симметричные многофазные системы, напряжения которых равны по величине и сдвинуты по фазе на угол 2π/m, где m – число фаз. Наибольшее распространение имеет трехфазная система (созданная русским ученым М.О.

Доливо-Добровольским в 1891 году), он также изобрел и разработал все звенья этой системы (генераторы, трансформаторы, линии электропередач и двигатели трехфазного тока).

Важно

Трехфазной системой называют систему, состоящую из трех цепей, в которой действуют переменные ЭДС, имеющие одинаковые амплитуды и частоту, но сдвинутые по фазе друг относительно друга на 120° или на 1/3 периода (так называемый электрический угол) см. Рис. 10.:

                                         Рис. 10

                     Для получения связанной трехфазной цепи (несвязанные трехфазные цепи в настоящее время не применяются) используют трехфазный генератор. Простейший трехфазный генератор схематически показанный на Рис. 11, где обмотки фаз сдвинуты друг относительно друга на угол 120°/р, где р —  число пар полюсов.

В случае двухполюсного генератора (Рис. 11) р = 1 и угол равен 120° (2р/3). При вращении ротора в силу идентичности трех обмоток генератора в них наводится ЭДС сдвинуты по фазе по отношению друг к другу на одну треть периода. Векторы, изображающие эти ЭДС, равны по модулю и расположены под углом 120° (2р/3), см. Рис.

12.:

                    Рис. 11                                                          Рис. 12

Для примера приведем формулы расчет потерь электроэнергии в линии:

1.    Проверка линии по длительно допустимому току:

Ip= Рр / (√3 х Uн х cos φ), (А); где:

2.    Расчет линии на потерю напряжения:

∆U% = (100 / ﻻ х Uн²) х (Рр х Lo / Sпр),  (∆U%); где: 3.    Расчет линии на потерю мощности: ∆Р(%) = Ip²х 3 х (ro x Lo) / Pp х 100, (∆Р); где: 4.    Расчет линии на потерю полной  мощности: S кВА = P/cos φ, (кВА). 

Источник: https://energetik.com.ru/toe/odnofaznye-i-trexfaznye-cepi

Характеристики трехфазного тока

В настоящее время производство и распределение электрической энергии в основном осуществляется трех­фазным током.

Схема подключения трехфазного счетчика.

Три одинаковых по частоте и амплитуде переменных тока, сдвинутых относительно друг друга на 1/3 периода (120°), образуют трехфазную систему.

Существуют два способа соединения обмоток элект­рических машин и приемников в трехфазной системе: соединение звездой и соединение треугольником.

Три фазы источника питания можно соединить с тремя нагрузками шестью проводами. Такая система цепи называется несвязанной. В настоящее время она не применяется.

При соединении трехфазной системы по схеме звезды концы всех обмоток фаз источника соединяют в общую точку. Такое же соединение произво­дят в нагрузке. Затем все три обратных провода соеди­няют в один и подключают к общим точкам источника и нагрузки. По этому проводу протекает сумма токов всех трех фаз.

Но если во всех фазах протекают одина­ковые токи, то их сумма будет равна нулю, так как они сдвинуты относительно друг друга на 120°. Поэтому ток в общем проводе протекать не будет. Этот провод называется нейтральным, или нулевым.

Остальные провода, соединяющие обмотки генератора с приемником, назы­ваются линейными.

Нагрузка, при которой токи во всех фазах равны по величине и имеют одинаковые сдвиги фаз по отношению к фазным ЭДС, называется симметричной. При соедине­нии в звезду с симметричной нагрузкой нулевой провод отсутствует, так как в нем нет необходимости. Такая система называется трехпроводной. В остальных случаях применяется система с нулевым проводом — четырех­проводная.

Напряжения между концом и началом фазных обмо­ток в трехфазной системе называются фазными, а на­пряжения между линейными проводами – линейными. Токи, протекающие в обмотках фаз источника или на­грузки, именуются фазными токами, а в линейных про­водах – линейными. Между фазными и линейными ве­личинами при соединении в звезду существует следую­щая связь (при симметричной нагрузке):

Связь между фазными и линейными ве­личинами.

При соединении треугольником фазные обмотки ис­точника подключаются последовательно таким образом, чтобы начало одной обмотки соединялось с концом сле­дующей.

Общие точки каждой пары фазных обмоток ис­точника и общие точки каждой пары ветвей приемника соединяются проводами, которые называются линейны­ми.

Совет

Нетрудно убедиться, что соединение треугольником в трехфазной системе также получается из трехфазной несвязанной цепи путем объединения друг с другом про­водов, вычерченных рядом.

При симметричной нагрузке системы, соединенной в треугольник, линейные токи больше фазных в 3 раза, а фазные напряжения равны линейным, т. е.

Фазные и линейные напряжения.

Источник: https://fazaa.ru/uroki-elektrotexniki/chto-takoe-trexfaznyj-tok.html

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector