Лекція 4 Тема Трифазні електричні системи План

Лекція 4 Тема: Трифазні електричні системи

План лекції 1. ВИРОБЛЕННЯ ТРИФАЗНОГО СТРУМУ. З'ЄДНАННЯ ФАЗ ГЕНЕРАТОРА І СПОЖИВАЧА ЗІРКОЮ І ТРИКУТНИКОМ. СПІВВІДНОШЕННЯ МІЖ ЛІНІЙНИМИ І ФАЗНИМИ СТРУМАМИ І НАПРУГАМИ. 2. ПОТУЖНІСТЬ І КОЕФІЦІЄНТ ПОТУЖНОСТІ ТРИФАЗНОЇ СИСТЕМИ ТА ШЛЯХ ЙОГО ПІДВИЩЕННЯ.

Багатофазним називають електричне коло, в якому діють ЕРС однієї частоти, зсунені за фазою одна стосовно одної, що генеруються спільним джерелом електроенергії. Частину багатофазного кола, в якій діє одна ЕРС, називають фазою. Тому окремі обвитки генератора називають фазними обвитками чи фазними генераторами.

1. Термін “фаза” є назвою складової частини багатофазного кола, і його не треба сприймати як фазу синусоїдної величини 2. В електротехніці застосовують двофазні, трифазні, шестифазні та інші багатофазні кола.

Трифазну систему ЕРС можна отримати за допомогою трьох котушок, зсунених у просторі на 120°, які обертаються в рівномірному магнітному полі з кутовою швидкістю со (рис. 1, а). В котушці фази А (виводи А Х) згідно із законом електромагнітної індукції індукуватиметься синусоїдна ЕРС е 4 = Еsin(wt). В котушці фази В (виводи B-Y), оскільки вона зсунена щодо котушки фази А на 120°, індукуватиметься ЕРС із запізненням на 1/3 Т = 120°. Подібно в котушці фази С (виводи C-Z) ЕРС буде запізнюватися на 2/3 T - 240°. Отже, в кожній з фаз матимемо відповідно ЕРС (рис. 1, б):

1 - осердя 2 – обмотка збудження 3 – статор 4 – обмотка статора ω – кутова швидкість Ф – магнітний потік

Особливість симетричної трифазної системи ЕРС (напруг, струмів) полягає в тому, що сума їх миттєвих значень в будь-який момент часу дорівнює нулю. е. А + е. В + у. С = 0 Послідовність чергування ЕРС фаз трифазної системи може бути за годинниковою стрілкою і її називають прямою послідовністю (А -В-С), проти годинникової стрілки – зворотною послідовністю (А-С-В).

Проводи A-a, В-в, С-с, які з'єднують джерело з споживачем, називають лінійними проводами або лініями. Струми в лінійних проводах іЛА, іЛВ іПС називають лінійними струмами й за додатний вважається їх напрям від джерела до споживача. Струми, що проходять у фазах джерела або споживача іФА, іФВ, іФС, називають фазними струмами. Прийнято для трифазного джерела використовувати для індексів великі літери, а для навантаження - малі літери. Провід О-о називають нейтральним, чи нульовим, проводом. Струм у нейтральному проводі називають нейтральним (нульовим) струмом й за додатний вважається його напрям від споживача до джерела.

Рис. Зв`язне трифазне коло

Трифазне коло із з`єднанням фаз зіркою

Напруги між початками (А, В, С) відповідних фаз і нейтральною точкою називають фазними напругами джерела и. А, и. В, и. С Для фазних напруг використовують один індекс, який відповідає певній фазі. Напруги між початками (А, В, С) відповідних фаз генератора (напруги між лінійними проводами) називають лінійними напругами и. АВ, и. ВС, и. СА. Так само називаються напруги споживача: иа, иb, ис фазні напруги; иab, иbc, исa

UАВ, UВС, UСА – лінійні напруги; UА, Uв, Uс - фазні напруги

UАВ + Uв – UА = 0

СПІВВІДНОШЕННЯ ЛІНІЙНИХ І ФАЗНИХ НАПРУГ У ЧОТИРЬОХПРОВОДНІЙ ЛЕП Uф, В 127 220 380 Uл, В 220 380 660

ПАМ`ЯТАЙ!!! В трифазному колі із з`єднанням фаз зіркою лінійна напруга більша від фазної в 3 разів, а її початкова фаза випереджає початкову фазної напруги на 30˚. Трифазний споживач називається симетричним, якщо однакові відповідно активні й реактивні опори його трьох фаз: Ra=Rb=Rc=Rф, Xa=Xb=Xc=Xф Де Rф, Xф – активний і реактивний опори фаз трифазного споживача відповідно. Струм у нульовому проводі у випадку симетричного навантаження дорівнює нулю.

Трикутник UAB = EA, UBC = EB, UСА = ЕС

1. Фазні напруги споживача дорівнюють відповідним лінійним напругам: 2. Зв'язок між лінійними і фазними струмами можна встановити на підставі рівнянь за першим законом Кірхгофа для вузлів а, b, с.

3. Отже, в трифазному колі із з'єднанням фаз трикутником лінійним струм більший від фазного в 3 разів, а його початкова фаза відстає від початкової фази фазного струму на 30°. 4. При з'єднанні навантаження трикутником, трифазна система є тільки трипровідною.

2. ПОТУЖНІСТЬ І КОЕФІЦІЄНТ ПОТУЖНОСТІ ТРИФАЗНОЇ СИСТЕМИ ТА ШЛЯХ ЙОГО ПІДВИЩЕННЯ.

У трифазному колі із симетричним навантаженням потужності трьох фаз однакові Ра = Рb = Рс = Рф як для з'єднання фаз зіркою, так і для з'єднання трикутником. Тому сумарні потужності трифазного споживача дорівнюють: Де - кут зсуву фаз між фазними напругою і струмом споживача.

Якщо врахувати співвідношення між лінійними і фазними напругами та струмами для з'єднання фаз зіркою: Й трикутником: То добуток для обох схем однаковий:

Отже, вирази для потужностей симетричного споживача із з`єднанням фаз зіркою або трикутником можна записати через лінійні величини так:

1. Трифазна система ЕРС це три синусоїдних ЕРС однакової частоти, зсунених за фазою одна стосовно іншої на кут 120° і вироблених одним джерелом. 2. В трифазному колі використовують в основному два види з'єднання фаз: трикутником і зіркою. При з'єднанні трикутником отримуємо трипровідну систему, а при з'єднанні зіркою - чотирипровідну. При симетричному навантаженні активні та реактивні опори кожної фази рівні між собою:

Трифазні кола характеризують фазні та лінійні величини (струми чи напруги), співвідношення між якими залежить від виду з'єднання фаз. В симетричному трифазному колі при з'єднанні: Трикутником Зіркою

Потужності трифазного кола визначають як суму потужностей окремих фаз. При симетричному навантаженні потужності визначають через лінійні величини: При незмінній напрузі живлення та незмінному опорі фази на вантаження потужність при з'єднанні грикутником в три рази більша від потужності ніж при з'єднанні зіркою: