Багатофазні ланцюга і системи
Багатофазної системою електричних ланцюгів називають сукупність електричних ланцюгів, в яких діють синусоїдальні ЕРС однієї і тієї ж частоти, зсунуті відносно один одного по фазі і створювані загальним джерелом електричної енергії. Окремі електричні ланцюги, що входять до складу багатофазної електричної ланцюга, називаються фазами. Число фаз багатофазної системи ланцюгів буде позначатися через m.
Зазвичай електричні ланцюги, що утворюють багатофазну систему ланцюгів, тим або іншим способом електрично збігаються один з одним. При цьому багатофазну систему електричних ланцюгів ми будемо коротко називати багатофазної ланцюгом. Зокрема, при
m = 3 ми маємо трифазну ланцюг.
Сукупність ЕРС, що діють в фазах багатофазної ланцюга, а також сукупність струмів і напруг в багатофазної ланцюга називають багатофазної системою, відповідно, ЕРС, струмів і напруг.
Розглянемо основні ознаки класифікації багатофазних систем ЕРС, напруг і струмів.
Розрізняють системи симетричні і несиметричні.
Симетричною називають багатофазну систему ЕРС, в якій ЕРС в окремих фазах рівні по амплітуді і відмінні по фазі один від одного на кути, рівні
,
де q - будь-яке ціле число.
Для трифазного ланцюга (m = 3) при q = 1 отримуємо систему трьох рівних по амплітуді ЕРС, зсунутих один щодо одного на кут
Відповідно, для діючих значень ЕРС в комплексній формі можемо написати:
Відповідно, симетричну трифазну систему ЕРС можна записати у вигляді:
Як видно з рис.1, ЕРС в фазах проходять через максимум в порядку номерів фаз (1, 2, 3, 1, 2, 3). Таку систему називають симетричною системою прямої послідовності.
Прийнявши q = 2, отримаємо симетричну систему зворотній послідовності (рис. 1, б), в якій ЕРС проходять через максимум в зворотному порядку номерів фаз (1, 3, 2, 1, 3, 2).
Її можна написати у вигляді:
Поклавши q = 0, отримаємо систему нульової послідовності (рис. 1, в), в якій всі три ЕРС проходять через максимум одночасно. Її можна записати у вигляді:
Відзначимо важливе положення, що для симетричній системи з прямою або зворотною послідовністю сума ЕРС у всіх фазах дорівнює нулю:
Все сказане вище відноситься в рівній мірі до симетричним системам напруг і струмів.
Несиметричними системами називають багатофазні системи, що не відповідають вищезазначеним умовам симетрії.
Нерідко фази позначають буквами A, B, C (або a, b, c). У такому випадку при прямому проходженні фаз, ЕРС проходять через максимум в порядку алфавіту (A, B, C, A, B, C ...).
Іншою важливою ознакою класифікації є залежність або незалежність миттєвого значення потужності багатофазної системи від часу.
Врівноваженими називають багатофазні системи, миттєве значення потужності яких не залежить від часу.
Неврівноваженими називають багатофазні системи, миттєве значення потужності яких є функцією часу.
Перейдемо тепер до питання про зв'язуванні багатофазних ланцюгів. Основними видами зв'язування є зв'язування зіркою і зв'язування многоугольником (найчастіше трикутником).
Трифазні ланцюга змінного струму
Елементи трифазних ланцюгів змінного струму.
Генератори, лінії передачі електроенергії, електродвигуни виявляються технічно більш досконалими, і в кінцевому підсумку більш вигідними економічно, якщо вони побудовані на принципах трифазних ланцюгів змінного струму.
Створення в 1889р. видатним українським вченим Михайлом Йосиповичем. -Добровольскім (1862 - 1919) пов'язаної трифазного ланцюга змінного струму стало важливою подією в історії електротехніки. (Він же винайшов і асинхронний двигун АД).
Трифазна електрична ланцюг є впорядкованим електричним з'єднувачем трьох джерел змінної напруги (або струму), що мають постійну різницю часових фаз, і трьох споживачів (або трьох груп споживачів) електроенергії.
Кожна гілка трифазного ланцюга називається фазою.
Впорядкованість трифазного ланцюга проявляється в тому, що в фазах джерелом забезпечується приблизна рівність амплітуд напружень, а також амплітуд струмів. Це досягається конструкцією генераторів і вирівнюванням опорів фаз споживачів.
Для отримання трифазного струму на електростанціях застосовують спеціальні трифазні генератори, що мають три обмотки, зсунуті відносно один одного і тому дають три ЕРС з фазовим зрушенням 1200 між собою.
Наявність двох різних напруг є одним з достоїнств трифазного струму.
Графіки а) і векторна діаграма б) фазних і одного лінійного напруги.
Кожна фаза має початок і кінець. Початок фаз прийнято позначати латинськими літерами A, B, C, а кінці - буквами X, Y, Z.
Практично використовуються дві схеми симетричних з'єднань трьох фаз: зірка (рис. 2а), коли з'єднуються разом кінці всіх обмоток X, Y, Z, і трикутник (рис. 2б), коли з'єднуються початок однієї обмотки з кінцем іншого в послідовності A - Z,
