Трехфазный переменный ток

Из систем многофазного тока наибольшее применение на практике получил трехфазный переменный ток.

Трехфазный переменный ток получается следующим образом. Если в однородном магнитном поле полюсов NS (фиг. 175) поместить три витка, расположив каждый из них по отношению к другому под углом 120°, и вращать витки с постоянной угловой скоростью, то в витках будут индуктироваться э. д. с, которые

также будут сдвинуты по фазе на 120°. Если принять начальную фазу первого витка, равной нулю, то э. д. с. в витках выразятся следующими уравнениями:

Справа на фиг. 175 показана векторная диаграмма э. д. с. трех витков. Как было сказано выше, длина векторов равна действующему значению э. д. с. На практике для получения трехфазного тока на статоре генератора переменного тока делают три обмотки, сдвинутые одна относительно другой на 120°. Они называются фазными обмотками или просто фазами генератора.

На фиг. 176 слева схематически показан двухполюсный генератор трехфазного тока. На статоре машины имеются три обмотки с одинаковым числом витков, сдвинутые на 120° (для двухполюсной машины). Буквами А, В и С отмечены начала; буквами X, У и Z — концы обмоток. Магнитное поле создается обмоткой, имеющейся на роторе. Через щетки и кольца к концам этой обмотки подается постоянное напряжение от специального генератора постоянного тока или от выпрямителя. Ротор генератора при помощи первичного двигателя (паровой турбины, гидротурбины, двигателя внутреннего сгорания и т. п.) приводится во вращение; его магнитное поле пересекает обмотки статора и в них индуктируются синусоидальные э. д. с.

Справа на той же фигуре показаны кривые изменения индуктированных э. д. с. во всех трех обмотках. Положение, в кото-

ром показан ротор на левой части фигуры, отмечено на правой части пунктиром аe₁. В этот момент катушка I находится над серединами полюсoв электромагнита, величина индуктированной э. д. с. в ней имеет максимальное значение и направлена согласно правилу правой руки от конца катушки к ее началу. Э. д. с. в катушке II отстает по фазе от э. д. с. в катушке I на 1/3 периода и э. д. с. в катушке III отстает от э. д. с. в катушке II также на 1/3 периода.

Катушки II и III находятся в зоне действия южного полюса электромагнита ротора, поэтому индуктированные э. д. с. в этих катушках направлены от их начала к концу.

Три такие же синусоиды, как показано на фиг. 176, можно получить путем вращения трех векторов, изображающих в масштабе максимальную величину э. д. с. в катушках статора генератора и сдвинутых один относительно другого на 120° (фиг. 177).

Все сказанное выше об электродвижущих силах относится также к токам и напряжениям. В соответствии с данным выше общим определением отметим, что система трех переменных э. д. с. одной частоты и одинаковой амплитуды, сдвинутых по фазе одна относительно другой на 120° , называется трехфазной симметричной системой.

Обмотки фаз генератора имеют одинаковое число витков и делаются из провода одного сечения. Э. д. с, индуктированные в этих обмотках, будут равны по величине. Если каждая из трех фаз генератора будет работать на отдельную нагрузку (фиг. 178),

то мы будем иметь несвязанную трехфазную систему. В этом случае генератор связан с потребителем шестью проводами. Ток, протекающий в фазе, согласно закону Ома, равен:

Несвязанная система трехфазного тока на практике не применяется.

Фазные обмотки генераторов и потребителей трехфазного тока (двигатели, трансформаторы и др.) соединяются по схеме звездой или треугольником.