Соединения обмоток генератора

ПЛАН

Трехфазные генераторы. Соединения обмоток генератора

Соединения приемников энергии

ВОПРОС 1. ТРЕХФАЗНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ.

СОЕДИНЕНИЯ ОБМОТОК ГЕНЕРАТОРА

Ранее рассмотрены свойства однофазного переменного тока. Однако однофазная система неэкономична вследствие несовершенства однофазных электрических машин.

Так, например, при одинаковых габаритах, массе активных материалов (стали и меди) и потерях энергии мощность однофазной машины в 1,5 раза меньше мощности трехфазной машины. Поэтому для электрификации используется трехфазная система переменного тока.

Трехфазной системой переменного тока или просто трехфазной системой называется цепь или сеть переменного тока, в которой действуют три ЭДС одинаковой частоты, но взаимно смещенные по фазе на одну треть периода. То есть в простейшем трехфазном генераторе на якоре содержится не одна, а три одинаковые обмотки, сдвинутые в пространстве друг относительно друга на угол 120º. Такая система трех ЭДС называется симметричной.

Отдельные цепи, составляющие трехфазную систему, называются фазами.

Рисунок 1. Кривые изменения ЭДС в трехфазной обмотке генератора

При нагрузке генератора на зажимах катушек устанавливаются напряжения, называемые фазными.

Если нагрузка отсутствует (холостой ход), фазные напряжения равны ЭДС, индуктируемым в катушках статора.

Обмотки генератора соединяют между собой в звезду или в треугольник.
При соединении обмоток генератора звездой (рисунок б) концы всех трех фаз соединяют в общую точку О, а к началам подсоединяют провода, отводящие энергию в сеть.

Рисунок 2. Соединение обмоток генератора в звезду

Эти три провода называются линейными, а напряжение между любыми двумя линейными проводами — линейным напряжением Uл.

От общей точки соединения концов (или начал) трех фаз (от нулевой точки звезды) может быть отведен четвертый провод, называемый нулевым.

Напряжение между любым из трех линейных проводов и нулевым проводом равно напряжению между началом и концом одной фазы, фазному напряжению Uф.

Обычно все фазы обмотки генератора выполняются одинаковыми, так что действующие значения ЭДС в фазах равны.

По векторной диаграмме легко установить соотношение между линейным и фазным напряжениями.

или ;

т. е. при соединении обмоток симметричного генератора звездой линейное напряжение в 3 = 1,73 раза больше фазного.

На основании первого закона Кирхгофа ток в нулевом проводе равен геометрической сумме токов в фазах генератора:

При соединении обмоток генератора треугольником (рисунок а) начало каждой фазы соединяется с концом другой фазы. Таким образом, три фазы генератора образуют замкнутый контур.

Рисунок 3. Соединение обмоток генератора в треугольник

При соединении обмоток генератора треугольником:

;