Меню

Обмотка трехфазного генератора индуцируется эдс отличающиеся друг от друга по

Трехфазная система ЭДС

Трехфазные электрические цепи представляют собой частный случай многофазных цепей. Многофазная система электрических цепей есть совокупность нескольких однофазных электрических цепей, в каждой из которых действуют синусоидальные ЭДС одной и той же частоты, создаваемые общим источником энергии и сдвинутые друг относительно друга по фазе на один и тот же угол. Термин «фаза» применяется для обозначения угла, характеризующего стадию периодического процесса, а также для названия однофазной цепи, входящей в многофазную цепь.

Обычно применяют симметричные многофазные системы , у которых амплитудные значения ЭДС одинаковы, а фазы сдвинуты друг относительно друга на один и тот же угол 2π где m — число фаз. Наиболее часто в электротехнике используют двухфазные, трехфазные, шестифазные цепи. В электроэнергетике наибольшее практическое значение имеют трехфазные системы.

Трехфазные цепи — это совокупность трех однофазных цепей, в которых действуют синусоидальные ЭДС одной и той же частоты, сдвинутые по фазе друг относительно друга на угол Источником электрической энергии в трехфазной цепи является синхронный генератор, в трех обмотках которого, конструктивно сдвинутых друг относительно друга на угол и называемых фазами, индуцируются три ЭДС в свою очередь, также сдвинуты относительно друг друга на угол Устройство трехфазного синхронного генератора схематически показано на рис. 1.

В пазах сердечника статора расположены три одинаковые обмотки. На переднем торце статора витки обмоток оканчиваются зажимами А, В, С (начало обмоток) и соответственно зажимами X, Y, Z (концы обмоток). Начала обмоток смещены относительно друг друга на угол и соответственно их концы также cдвинуты относительно друг друга на угол 2π/3 ЭДС в обмотках статора индуцируются в результате пересечения их витков магнитным полем, которое возбуждается постоянным током, проходящим по обмотке вращающегося ротора, которая называется обмоткой возбуждения. При равномерной частоте вращения ротора в обмотках статора индуцируются синусоидальные ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые по фазе относительно друг друга на угол

На рис. 2 (б) показано изменение мгновенных значений ЭДС трехфазного генератора, а на рис. 3 (а, б) даны его векторные диаграммы для прямой и обратной последовательности чередования фаз. Последовательность, с которой ЭДС в фазных обмотках генератора принимает одинаковые значения, называют порядком чередования фаз или последовательностью фаз. Если ротор генератора вращать в направлении, указанном на рис. 1, то получается последовательность чередования фаз ABC, т. е. ЭДС фазы В отстает по фазе от ЭДС фазы А, и ЭДС фазы С отстает по фазе от ЭДС фазы В.

Такую систему ЭДС называют системой прямой последовательности . Если изменить направление вращения ротора генератора на противоположное, то последовательность чередования фаз будет обратной. У генераторов роторы всегда вращаются в одном направлении, вследствие чего последовательность чередования фаз никогда не изменяется.

Читайте также:  Генераторе ключей для finereader

На практике у генераторов обычно применяется прямая последовательность чередования фаз. От последовательности чередования фаз зависит направление вращения трехфазных синхронных и асинхронных двигателей. Достаточно поменять местами две любые фазы двигателя, как возникает обратная последовательность чередования фаз и, следовательно, противоположное направление вращения двигателя.

Последовательность фаз необходимо также учитывать при параллельном включении трехфазных генераторов.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

§ 3.5. Трехфазный ток

Трехфазным током называется система трех гармонических токов одинаковых частот и амплитуд, сдвинутых по фазе на 1/3 периода (φ = 120°, или 2π/3).

Генератор трехфазного тока

Трехфазную систему токов принципиально можно получить от трех одинаковых генераторов переменного однофазного тока. Одинаковые роторы у этих генераторов насажены жестко на общий вал (рис, 3.12). Статорные обмотки генераторов повернуты друг относительно друга на 120° в сторону вращения роторов (см. рис. 3.12).

При равномерном вращении роторов в статорных обмотках каждого генератора индуцируется гармоническая ЭДС (см. § 3.2). Частоты и амплитуды всех трех ЭДС совпадают. Колебания ЭДС второго генератора запаздывают по фазе относительно колебаний ЭДС первого генератора на 2π/3 (120°), а колебания ЭДС третьего генератора запаздывают относительно колебаний ЭДС второго генератора тоже на 2π/3 (120°) или относительно колебаний ЭДС первого генератора на 4π/3 (240°). Объясняется это тем, что в процессе вращения роторы пересекают плоскости статорных обмоток второго и третьего генераторов с запаздыванием соответственно на 1/3 и 2/3 периода по сравнению с моментом прохождения ротора через плоскость статорной обмотки первого генератора.

Один из выводов обмотки генератора называют ее началом, а другой — концом. Какой вывод считать началом, а какой — концом, зависит от выбора положительного направления обхода контура статорной обмотки. Этот выбор, хотя и является произвольным, должен быть одинаковым для всех генераторов. Примем, например, за положительное направление обхода статорной обмотки первого генератора направление по часовой стрелке, если смотреть на эту обмотку со стороны выхода из плоскости обмотки северного полюса индуктора (ротора). Тогда началом обмотки является клемма А, а ее концом — клемма X. Так же определяются начала (B и С) и концы (У и Z) статорных обмоток второго и третьего генераторов (см. рис. 3.12).

Читайте также:  Генератор для создания стихов

Но получение трехфазного тока при помощи трех генераторов оказывается технически сложным и экономически невыгодным. Гораздо проще все три статорные обмотки совместить в одном корпусе (рис. 3.13) и вместо трех роторов применить один. Такой генератор называется генератором трехфазного тока.

Таким образом, статор генератора трехфазного тока имеет три уложенные в пазах статора независимые обмотки, сдвинутые в пространстве одна относительно другой на 1/3 окружности статора. Каждая статорная обмотка называется фазой* генератора.

Ротор генератора трехфазного тока конструктивно ничем не отличается от ротора генератора однофазного тока.

При вращении ротора во всех обмотках статора индуцируются одинаковые по частоте и амплитуде ЭДС, но сдвинутые по фазе на 2π/3. Приняв за начало отсчета времени момент, в который ЭДС первой фазы еA имеет нулевое значение (рис. 3.14), можно записать:

Электродвижущая сила второй фазы генератора, отстающая от ЭДС первой фазы на 2π/3, равна:

ЭДС третьей фазы, отстающая от ЭДС второй фазы на 2π/3 и от ЭДС первой фазы на 4π/3, записывается так:

На рисунке 3.14 представлены графики ЭДС, индуцируемых в обмотках генератора трехфазного тока. Каждая из обмоток трехфазного генератора может быть самостоятельным источником тока и питать свою цепь. В этом случае получается несвязанная трехфазная система, требующая для передачи энергии шесть проводов. На практике такие системы не применяются.

С целью уменьшения числа проводов, идущих во внешнюю цепь, обмотки трехфазного генератора соединяются между собой, образуя электрически связанную трехфазную систему. Можно так соединить между собой обмотки генератора трехфазного тока, чтобы вместо шести проводов обойтись четырьмя или даже тремя проводами. Это значительно экономит материал, идущий на изготовление проводов.

* Этот термин не следует путать с фазой гармонически колеблющейся величины.

Источник

Получение трехфазной системы ЭДС

Трехфазная система ЭДС создается трехфазными генераторами. В неподвижной части генератора (статора) размещают три обмотки, сдвинутые в пространстве на 120º. Это фазные обмотки, или фазы, которые обозначают А, В и С. Этими же буквами обозначают начало обмоток фаз генератора. Концы обмоток обозначают соответственно X, Y и Z. На рисунке показано, как изображают на схемах обмотки генератора с условными положительными направлениями ЭДС.

Каждая фазная обмотка генератора изображена на рисунке одним витком (у реальных генераторов каждая обмотка имеет множество витков, расположенных в нескольких соседних пазах, занимающих некоторую дугу внутренней окружности статора). 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 частотой n. Вращение ротора осуществляется каким-либо двигателем.

Читайте также:  Генератор мтлб г 290 характеристики

Благодаря конструктивным приемам 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 обмоток статора (A-X, B-Y, C-Z) и индуцирует в них синусоидальную ЭДС. В момент времени, которому соответствует изображенное на рисунке взаимное положение статора и ротора, в обмотке фазы А индуцируется максимальная ЭДС Em, 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 оборота ротора, осевая линия его полюсов совпадает с плоскостью обмотки фазы В и максимальная ЭДС Em индуцируется в фазе В. Ещё через 1/3 оборота ротора максимальная ЭДС 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, то есть на угол 2π/3. Если принять, что для фазы А начальная фаза равна нулю, то ЭДС фазы А

,

а ЭДС фаз В и С соответственно

Максимальные (амплитудные) значения всех ЭДС и их частоты будут одинаковыми, так как число витков фазных обмоток одинаково и ЭДС индуцируется одним потоком Ф0. Изменение фазных ЭДС еА, еВ и еС показано на рисунке.

Действующее значение фазной ЭДС трехфазной системы определяется по формуле

.

При равных амплитудах действующее значение ЭДС всех фаз равны. При сдвиге по фазе на 2π/3 они образуют симметричную систему. Если при условном положительном направлении вращения векторов (против часовой стрелки) вектор ЭДС отстает по фазе от вектора ЭДС , а вектор ЭДС отстает по фазе от вектора ЭДС , то такая система векторов ЭДС образует прямое чередование фаз.

Если за вектором ЭДС следует сначала вектор ЭДС , а затем вектор ЭДС , то такая система векторов ЭДС образует обратное чередование фаз.

При представлении трехфазной системы ЭДС комплексными числами принято ЭДС фазы А совмещать с положительным направлением вещественной оси.

Тогда при прямом чередовании фаз

;

;

,

где Е – действующее значение ЭДС.

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

.

Источник

Adblock
detector