Теоретические сведения. Трехфазная система питания электрических цепей представляет собой совокупность трех синусоидальных ЭДС или напряжений

Трехфазная система питания электрических цепей представляет собой совокупность трех синусоидальных ЭДС или напряжений, одинаковых по частоте и амплитудному значению, сдвинутых по фазе относительно друг друга на угол 2p/3, т.е. 120º (рисунок 4.1).

Рисунок 4.1 Векторная диаграмма

В симметричных источниках питания значения ЭДС равны. Пренебрегая внутренним сопротивлением источника, можно принять соответствующие ЭДС источника равными напряжениям, действующим на его зажимах Е _А = U _А, Е _В = U _В, Е _С = U _С.

Электрическая цепь, в которой действует трехфазная система ЭДС или напряжений, называется трехфазной. Существуют различные способы соединения фаз трехфазного источников питания и трехфазных потребителей электроэнергии. Наиболее распространенными являются соединения «звезда» и «треугольник».

При соединении фаз трехфазного потребителя электроэнергии «звездой» (рисунок 4.2) концы фазных обмоток x, y и z объединены в общую нейтральную точку N, а начала фаз А, В, С подключаются к соответствующим линейным проводам.

Рисунок 4.2 Схема соединения обмоток фаз приемника «звездой»

Напряжения U _А, U _В, U _С, действующие между началами и концами фаз потребителя являются его фазными напряжениями. Напряжения U _АВ, U _ВС, U _СА, действующие между началами фаз потребителя являются линейными напряжениями (рисунок 4.2). Линейные токи I _л в питающих линиях (I _А, I _В, I _С) одновременно являются и фазными токами I _ф, протекающими по фазам потребителя. Поэтому при наличии симметричной трехфазной системы при соединении фаз потребителя «звездой» справедливы следующие соотношения:

I _л = I _ф, (4.1)

U _л = U _ф. (4.2)

Активная Р, реактивная Q и полная S мощности потребителя электроэнергии при симметричной нагрузке (Z _А = Z _В = Z _С = Z _ф) и соединении фаз «звездой» определяют как сумму соответствующих фазных мощностей.

Р = Р _А + Р _В + Р _С = 3 Р _ф;

Р _ф = U _ф I _фcos φ _ф;

Р =3 U _ф I _фcos φ _ф = 3 R _ф U _л I _лcos φ _ф;

Q = Q _А + Q _В + Q _С = 3 Q _ф;

Q =3 U _ф I _фsin φ _ф = 3 Х _ф U _л I _лsin φ _ф;

S = = U _л I _л.

Соединение, при котором начало последующей обмотки фазы потребителя электроэнергии соединяется с концом предыдущей фазы (при этом начала всех фаз подключаются к соответствующим линейным проводам), называется «треугольником».

При соединении «треугольником», как видно из схемы (рисунок 4.3) фазные напряжения оказываются равными линейным напряжениям

U _л = U _ф. (4.3)

Рисунок 4.3 Схема соединения обмоток фаз приемника «треугольником»

При симметричной системе питания U _АВ = U _ВС = U _СА = U _ф = U _л. Соотношение между линейными и фазными токами при соединении потребителя «треугольником» и симметричной нагрузке

I _л = I _ф. (4.4)

При симметричном потребителе электроэнергии с соединением фаз «треугольником» полную S, активную P и реактивную Q мощности отдельных фаз потребителя определяют по формулам, полученным для соединения фаз «звездой».