Трехфазная система электрических цепей. Основные понятия и определения

Трехфазные электрические цепи

Трехфазная система электрических цепей – это совокупность электрических цепей, в которых действуют три синусоидальные ЭДС одной и той же частоты, сдвинутые друг относительно друга по фазе и создаваемые общим источником энергии.

Если все три ЭДС равны по значению и сдвинуты по фазе на 120° или (по отношению друг к другу, то такая система называется симметричной. Если ЭДС не равны по значению и (или) сдвинуты по фазе друг относительно друга на различные углы, то такая система называется несимметричной. Аналогично определяются трехфазные системы напряжений и токов. Векторные диаграммы симметричных и несимметричных систем ЭДС приведены на рис.6.1.

π/2

2π/3

2π/3 2π/3 2π/3

2π/3

2π/3

а. б. в.

Рис.6.1

Часть трехфазной системы электрических цепей, в которой может существовать один из токов трехфазной системы, называется фазой. Таким образом, фазой является обмотка источника питания (генератора, трансформатора), в которой индуцируется ЭДС, и приемник (нагрузка), подключенный к этой обмотке. В трехфазных системах электрических цепей используется второе значение термина «фаза».

Применяют следующие обозначения фазы (рис.6.2): А (В, С) или а (в, с) – начало фазы, Х (Y, Z) или x (y, z) – конец фазы (прописные буквы относятся к источнику энергии, а строчные – к нагрузке).

За начало фазы принимают полюс (клемму) источника от которого ток поступает во внешнюю цепь при положительном его значении.

В аналитической форме мгновенные значения фазных ЭДС записываются:

;

; (6.1)

.

A a

E_A U_A I_A Z_A

x

Y

X

z y

U_C Z

ZC

c

E_B Z_B

B

b

E_C U_B

C I_B

I_C

Рис.6.2

В графическом виде симметричная трехфазная система ЭДС приведена на рис.6.3.

e_A e_B e_C

π/3 2π/3 π 2π

ωt

Рис.6.3

В симметричной трехфазной системе ЭДС сумма мгновенных значений фазных ЭДС в любой момент времени равна нулю: (рис.6.3). Это же выполняется и для амплитудных (действующих) значений векторов: (рис.6.4).

2π/3

2π/3 2π/3 E_A E_B

p

E_C

Рис.6.4

На векторной диаграмме (рис.6.1,а или 6.4) фаза В отстает от фазы А, а фаза С – от фазы В. Такое чередование фаз АВС называется прямой последовательностью, а чередование фаз АСВ – обратной.