Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи (1996) (1092093), страница 35
Текст из файла (страница 35)
Принцип работы трехфазного машинного генератора. В машинном генераторе (рис. 6.4) обмотки неподвижны (помещены в пазы статора); на рисунке они обозначены буквами А, В, С. Магнитное поле в генераторе создается вращающимся ротором с намотанной на него катушкой, по которой протекает постоянный ток. Если число пар полюсов ротора равно единице, то угловая частота вращения ротора равна угловой частоте вращающегося магнитного поля. Магнитная цепь в такой конструкции почти замкнута (имеется только небольшой зазор между статором и ротором), что позволяет получить значительный поток при относительно небольшой магнитодвижущей силе обмотки ротора. При конструировании генератора стремятся к тому, чтобы распределение магнитной индукции по окружности статора было практически синусоидально.
На рис. 6.4 пунктиром показаны магнитные силовые линии в некоторый момент времени. $6.3. Трехфазная цепь. Расширение понятия фазы. Совокупность трехфазной системы ЭДС, трехфазной нагрузки (нагрузок) и соединительных проводов называют трехфазной цепью. Рис. 6.4 Рис. 6.3 185 Рис. 6.6 Рис. 65 Токи, протекающие по отдельным участкам трехфазных цепей, сдвинуты относительно друг друга по фазе. Под фазой трехфазной цепи понимают участок трехфазной цепи, по которому протекает одинаковый ток. В литературе фазой иногда называют однофазную цепь, входящую в состав многофазной цепи. Под фазой будем также понимать аргумент синусоидально меняющейся величины.
Таким образом, в зависимости от рассматриваемого вопроса фаза — это либо участок трехфазной цепи, либо аргумент синусоидально изменяющейся величины. $ 6.4. Основные схемы соединения трехфазных цепей, определение линейных и фазовых величин. Существуют различные способы соединения обмоток генератора с нагрузкой. Самым неэкономичным способом явилось бы соединение каждой обмотки генератора с нагрузкой двумя проводами, на что потребовалось бы шесть соединительных проводов. В целях экономии обмотки трехфазного генератора соединяют в звезду или треугольник.
При этом число соединительных проводов от генератора к нагрузке уменьшается с шести до трех или до четырех. На электрической схеме трехфазный генератор принято изображать в вице трех обмоток, расположенных друг к другу под углом 120'. При соединении звездой одноименные зажимы (например, концы х, у, г) трех обмоток объединяют в одну точку (рис.
6.5), которую называют нулевой точкой генератора О. Обмотки генератора обозначают буквами А, В, С; буквы ставят: А — у начала первой,  — у начала второй и С вЂ” у начала третьей фазы. При соединении обмоток генератора треугольником (рис. 6.6) конец первой обмотки генератора соединяют с началом второй, конец второй — с началом третьей, конец третьей — с началом первой. Геометрическая сумма ЗДС в замкнутом треугольнике равна нулю. Поэтому если к зажимам А, В, С не присоединена нагрузка то по обмоткам генератора не будет протекать ток.
Обратим внимание на то, что расположение звезды илн треугольника вектор~в фазовых ЭдС на комплексной плоскости не следует связывать с расположением а пространстве осей трех обмоток генератора. Линийный пуойо5 Рис. 6.8 Рмс. 6.7 Пять простейших способов соединения трехфазного генератора с трехфазной нагрузкой изображены на рис.
6.7 — 6.10. Точку, в которой объединены три конца трехфазной нагрузки при соединении ее звездой, называют нулевой точкой нагрузки и обозначают О'. Нулевым проводом называют провод, соединяющий нулевые точки генератора и нагрузки. Ток нулевого провода назовем 1,. Положительное направление тока возьмем от точки О' к точке О. Провода, соединяющие точки А, В, С генератора с нагрузкой, называют линейными.
Схему рис.67называютзвезда — звезда с нулевым проводом; схему рис. 6.8 — звезда — звезда без нулевого провода; схему рис. 6.9, а — звезда — треугольник; схему рис. 6.9, б — треугольник — треугольник; схему рис. 6.10 — треугольник — звезда. Текущие по линейным проводам токи называют линейными; их обозначают 1д, 1, 1 .
Условимся за положительное направление токов принимать направление от генератора к нагрузке. Модули линейных токов часто обозначают 1, (не указав никакого дополнительного индекса), особенно тогда, когда все линейные токи по модулю одинаковы. Напряжение между линейными проводами называют линейным и часто снабжают двумя индексами, например 11л (линейное напряжение между точками А и В); модуль линейного напряжения обозначают 11,.
а2 Рис. 6.9 187 т' Рис. 6.11 Рис. 6.10 Каждую из трех обмоток генератора называют фазой генератора; каждую из трех нагрузок — фазой нагрузки; протекающие по ним токи — фазовыми токами генератора 7 или соответственно нагрузки, а напряжения на них — фазовыми напряжениями (У ). ф 6.5. Соотношения между линейными и фазовыми напряжениями и токами. При соединении генератора в звезду (см. рис. 6.7, 6.8, 6.9, а) линейное напряжение по модулю в ~ГЗ раз больше фазового напряжения генератора (О ). Это следует из того, что У, есть основание равнобедренного треугольника с острыми углами по 30' (рис.
6.11): Ь; = (УА = У 2 сов 30'= ~ГЗЬ',„. (6.1) ~С = ~СА ~ВС 188 В основу формирования ряда трехфазных напряжений, когда последующее напряжение больше предыдущего в ~/3 раз, положен ~3 = 1,?3. Приведем часть этого ряда при относительно низких напряжениях: 127, 220, 380, 660 В. Линейный ток l, при соединении генератора в звезду равен фазовому току генератора: 1„= У,. При соединении генератора в треугольник линейное напряжение равно фазовому напряжению генератора (см.
рис. 6.6, 6.9, б): У.= У,. (6.2) Г!ри соединении нагрузки в звезду (см. рис. 6.7, 6.8, 6.10) линейный ток равен фазовому току нагрузки; 1, = 1,. При соединении нагрузки треугольником положительные направления для токов выбирают по часовой стрелке. Индексы у токов соответствуют выбранным для них положительным направлениям: первый индекс отвечает точке, от которой ток утекае1, второй — точке, к которой ток притекает. При соединении нагрузки треугольником (см. рис.
6.9, а, б) линейные токи не равны фазовым токам нагрузки и определяются через них по первому закону Кирхгофа: ~А ~АВ ~СА В ~ВС ~АВ ~ 6.6. Преимущества трехфазных систем. Широкое распростра„ение трехфазных систем обьясняется главным образом тремя „сновными причинами: 1) передача энергии на дальние расстояния трехфазным током экономически более выгодна, чем переменным током с иным числом фаз; 2) элементы системы — трехфазный синхронный генератор, рехфазный асинхронный двигатель и трехфазный трансформатор — просты в производстве, экономичны и надежны в работе; 3) система обладает свойствами неизменности значения мгновенной мощности за период синусоидального тока, если нагрузка во всех трех фазах трехфазного генератора одинакова.
ф 6.?. Расчет трехфазных цепей. Трехфазные цепи являются разновидностью цепей синусоидального тока, и потому расчет и исследование процессов в них производят теми же методами и приемами, которые рассматривались в гл. 3 и 4. Для цепей трехфазного тока применим также символический метод расчета и можно строить векторные, топографические и круговые диаграммы. Аналитический расчет трехфазных цепей рекомендуется сопровождать построением векторных и топографических диаграмм. Векторные диаграммы облегчают нахождение углов между токами и напряжениями, делают все соотношения более наглядными и помогают находить ошибки при аналитическом расчете, если последние возникнут. ф 6.8. Соединение звезда — звезда с нулевым проводом.
Если нулевой провод в схеме рис. 6.? обладает весьма малым сопротивлением, то потенциал точки О' практически равен потенциалу точки О; точки О' и О фактически представляют собой одну точку. При этом в схеме образуются три обособленных контура, через которые проход ~„= Е„Уг„; ~, = й,Л(г„; ~, = Е,(г,. По первому закону Кирхгофа ток в нулевом проводе равен геометрической сумме фазовых токов: ~0 ~А+~В + ~С (6.3) Если ХА = ХВ = Хс(такую нагрузку называют равномерной), то ток 7в Равен нУлю и нУлевой пРовод может быть изьит из схемы без изменения режима ее работы. При неравномерной нагрузке фаз ток ! вобщем случае не равен нулю Ири наличии в нулевом проводе некоторого сопротивления рас"ет схемы производят методом узловых потенциалов.
ПР" мер 59. В схеме рис 6.12, а ЭДС каждой фазы трехфазно~ о генератора ранна 27В С характ Сопротивления фаз нагрузки раины по модулю(635 Ом), но имею ~ различный Р "тер: 2А = Я, ХВ = /ь7.; Ус = — у/ьС. Определить ток в нулевом проводе. а) Рис. б.1Э Рис, б.12 Р е ш е н и е . Построим векторную диа~ рамму рис. 6.12, б. Токи всех фаз по модулю равны 127/6,35 = 20 А. Ток 1д совпадает по фазе с Ед.
Ток lв на 90' отстает от Ен. Ток1 опережает Есна 90 . Сумма 1л + 1в + 1сдает вектор тока 1о. По модулю он равен!4,6 А. Пример 60. Какое значение должно иметь сопротивление в фазе А схемы рис, 6.12, а, чтобы ток в нулевом проводе стал равным нулю? Р е ш е н и е .! еометрическая сумма токовав + 1с по модулю равна 2 ° 20 сов 30' = 20 ~!3 А . Ток в нулевом проводе равен нулю, если ток 1л, направленный противоположно сумме 1в + 1с, по модулю равен 20 ~!3 А. При этом сопротивление фазы Л )т = =Е/20 ~/3 = 127/20 1~3 = 3,66 Ом. Пример 61. Определить ток в нулевом проводе схемы рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
