Учебник - Электричество - Калашников С.Г. (1238776), страница 61
Текст из файла (страница 61)
й и б Е:Л с2 Рис 207. Схема двухфазной системы токов На рис. 207 а показаны четыре провода, соединяющие генератор с нагрузкой. Однако число проводов можно уменьшить. Так как для электрических явлений важны только разности потенциалов, то один провод каждой цепи можно сделать общим, и тогда мы получим трехпроводную цепь двухфазного тока, показанную на рис. 207 б. Напряжения между концами обмоток 01 и 02 называют фазкими напрязсениями, токи в 01 и 02 — фазными токами. Этими же названиями обозначают напряжения и токи в нагрузоч- 286 'гехническОе испОльзОЕАние мАгнитнОгО пОтокА Гл хн ных сопротивлениях г1 и гз.
Напряжения же между проводами линии 1, Я и 3 называют линейными напряжениями, а токи в этих проводах — лннейиыми токами. Если генератор разомкнут (г1 — — гз = оо), то фазные напряжения равны ЭДС в каждой обмотке. Если принять потенциал провода 1 за нуль, то потенциал провода Я, или линейное напряжение между проводами 1 и Я, равен У1з = Фовшо11, а линейное напряжение между 1 и 3 равно У1з = йо 81п (ь11 — 90'). Линейное жс напряжение между проводами Я и 3 есть разность потенциалов проводов Я и 3: (7зз = Фо вш а1 З вЂ” бо вш (юз — 90') = 2 Фо 81 и 45' сов (а11 — 45') = = ъ'2 Фо 81п (а11 + 45').
(127.2) Таким образом, в трехпроводной системе двухфазного тока мы можем получить три обычных (однофазных) тока одинаковой частоты ы, но с разностью фаз 90 и 45' и с двумя разными амплитудами ЭДС, Фо и Жоз/2. Подобным образом мы можем себе представить не два, а трн, четыре и вообще и переменных согласованных токов, получаемых в одном генераторе с и обмотками, обладающих определенной разностью фаз, или систему многофазных токов.
Однако широкое практическое применение получил только трехфазный ток. 9 128. Трехфазный ток Схема устройства генератора трехфазного тока показала на рис. 208. Генератор имеет три обмотки, смещенные друг относительно друга на 1/3 окружности. При вращении ротора мы получим в каждой из обмоток, обозначаемых в дальнейшем через 01, Оз и Оз, переменные ЭДС Ь'1, Жз и 68, между которыми будет разность фаз 120 и 240'.
Поэтому, если колебания ЭДС в обмотке 01 выражаются формулой 81 = 80 81пыз, то для ЭДС в других обмотках мы имеем 1гз = Ы'о вш (шз — 120'), Жз —— Жо вш (о11 — 240'), Изменение во времени ЭДС в трех обмотках графически пред- ставлено на рис. 209. 287 трвхфязный ток 1 128 Каждую из обмоток мы можем замкнуть на нагрузочные сопротивления г1, г2 и гз (рис. 210) и получить три однофаз- Рис.
208. Получение грех- Рис. 209. ЭДС генератора трехфазного фазного тока тока ных переменных тока, между которыми будет строго постоянная разность фаз, равная соответственно 120 и 240'. Такие три согласованных переменных тока и называются системой трехфазных токов 2 "з или, коротко, трехфазным О 4 ! током. Число проводов, соеди- 5 6 няющих генератор с на- о, гз грузкой, так же как и при 3 двухфазном токе, можно уменьшить, если объеди Рис. 210. трехфазная система токов нить по одному проводу в каждой цепи.
Тогда мы получим соединение генератора, показанное на рис. 211, называемое соединением звездой. Оно подоб- Рис. 211. Соединение звездой Рис. 212. Соединение трех источников тока звездой но соединению трех одинаковых источников тока, показанному на рис. 212. 288 техническОе испОльзОЕАние мАГнитнОГО пОТОкА Гл хп Предположим, что генератор разомкнут (Г! = Гэ = !.з = оо), и найдем связь между фазным напряжением (существующим в каждой из обмоток Ос, Оэ, Оз) и линейными нэлряжепиями (между проводами О, 1, й, Я). Очевидно, что линейное напряжение между проводом 0 и любым из других проводов равно фазному напряжению и его амплитуда есть со.
Линейное напряжение между любой парой проводов 1, 8 и,у будет другим. Вычислим, например, напряжение между проводами 1 и Я. Оно равно разности потенциалов между свободными концами обмоток О! и Оэ'. Ф = йозшсэ1 — 1гозш(со1 — 120') = 2йозсп60 соз(со! — 60 ). Но зсп60' = ~/312, соз (со! — 60') = зсп (со1 + 30'), и поэтому Ж = Жоъ'3 зш(сэ1+30'). Мы имеем, следовательно, линейное напряжение, изменяющееся с той же частотой сэ, что и фззное., но с амплитудой в !/3 раэ больше фазного.
Таким образом, при соединении генератора звездой мы можем получить в линии два напряжения, а именно фазное йо и Фо!ссЗ. Допустим теперь, что генератор нагружсн на сопротивления, также соединенные звездой (рис. 211), причем г! = Гэ = Гз (симметричная нагрузка). В этом случае в каждом из проводов 1, е и 3 амплитуда токов со будет одинакова и токи в них будут изменяться по закону с! = со зшсо1, сэ = со з1п(со! — 120'), сз = = со зш(со1 — 240'). В проводе О, являющемся общим, сила тока ! будет равна сумме всех линейных токов: ! = с! + сэ + сэ = со з1псЛ + со зсп (со! — 120') + со сйп (сЛ вЂ” 240'). Но з1п(со1 — 120') + зсп(со1 — 240') = 2зсп(со1 — 180') соз60' = = зсп(ш1 — 180') = — з1псо1. Поэтому = !!+! + з =О.
Таким образом, при симметричной нагрузке сила тока в проводо 0 равна нулю, отчего этот провод называют ндлезьсм. В случае симметричной нагрузки (или даже приблизительно симметричной) нулевой провод можно удалить вовсе и линия будет работать исправно. Возможно и другое соединение обмоток генератора, показанное на рис. 213 (соединение треугольником). Ему соответствует соединение трех источников тока, изображенное на рис.
214. На первый взгляд может показаться, что в этом случае обмотки замкнуты сами на себя (накоротко). Это действительно так и было бы, если бы мы имели три источника посгоянного тока. На самом же деле мы имеем переменные ЭДС, обладающие разностью фаз, что существенно изменяет дело. Действительно, 289 ТРЕХФАЗНЫЙ ТОК 1 123 полная ЭДС треугольника равна 21 = Ж1+ 62+ )Гз = 50 в)пш1+ 8'0 вш (ш1 — 120') + 2го в)п(ш1 — 240').
Но мы уже вычислили выше эту сумму и видели, что она равна нулю. Таким образом, полная ЭДС треугольника равна нулю, и Рис. 214. Последовательное соединение трех исто*п1иков тока Рис. 213. Соединение треугольником если генератор не нагружен, то не только не получается короткого замыкания, но в его обмотках вовсе нет тока. Из рис.
213 ясно без расчетов, что при соединении треугольником линейные напряжения равны фззным напряжениям; при разомкнутом генераторе амплитуда линейных напряжений равна амплитуде ЭДС в одной обмотке Жо. Отметим в заключение, что на рисунках 211 и 213 мы предполагали„что и генератор и нагрузки соединены одинаково— либо звездой, либо треугольником. Разумеется, можно употреблять и комбинированные схемы, соединяя, например, генератор звездой, а потребителей энергии — треугольником, или, наоборот, генератор — треугольником, а потребителей -- звездой.
Попутно отметим одно существенное обстоятельство Вернемся к схеме рис. 211 и предположим, что один из проводов, например провод 1, оборвался или перегорел. Это приведет к выключению нагрузки гн но не нарушит нормальной работы нагрузок гэ и гз, на которых по-прежнему будут фазные напряжения. Не то, однако, произойдет при обрыве нулевого провода. В этом случае каждая пара сопротивлений, например гг и гш окажется соединенной последовательно и включенной под напряжение в эГЗ раз больше фазного. Это напряжение распределится, как при всяком последовательном соединении, неравномерно, пропорционально сопротивлениям гг и гь Так, если сопротивление г1 есть одна лампочка, а сопротивление гэ — девять лампочек (соединенных параллельно), то на ветви гз окажется лишь 1/10 полного напряжения, а на ветви г1 — 9/10 напряжения. Если напряжение сиги (фазисе) было 220 В, то на обеих ветвях окажется 220чгЗ = 380 В, из которых 380 1/10 = 38 В придется на лампочки ветви гш а 380 9/10 = = 342  — на лампочку ветви гь Поэтому лампочка перегорит и ток в обеих ветвях прервется.
По этой причине на нулевой провод никогда не ставят плавкие предохранители, чтобы случайное короткое замыкание не привело к отключению этого провода, а защищают сеть предохранителями, поставленными на остальные провода. 290 техническОе испОльзОВАние мАГнитнОГО пОтОкА Гл. хп $ 129. Векторные диаграммы Выше мы рассматривали переменные токи, которые изменяются по закону синуса или косинуса, т.е. по тому же закону, что и гармонические колебания в механике.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
