Трехфазный ток
Трехфазный ток лежит в основе производства и распределения энергии в современной электроиндустрии. Трехфазная система образуется при трех одинаковых по амплитуде и частоте переменных токах, которые сдвинуты относительно друг друга на одну треть периода или 120°. В трехфазной системе существует два способа соединения фаз генератора и токоприемников — соединение звездой и соединение треугольником. Для того чтобы соединить три фазы источника электропитания с тремя нагрузками необходимо шесть проводов. Такая система электроцепи называется несвязной. В наши дни она не применяется, так как ее использование экономически нецелесообразно.
Соединение трехфазной системы по схеме «звезда» подразумевает под собой соединение в общую точку всех обмоток фаз источника питания. В нагрузке производят такое же соединение. После этого все обратные провода соединяются в один и подключаются к общим точкам токоприемника, являющимся источником нагрузки. Соответственно по полученному проводу протекает суммарный ток всех трех фаз. В случае протекания во всех фазах одинаковых токов и их сдвиге относительно друг друга на 1/3 (120°), сумма токов будет равна нулю. В связи с этим в общем проводе ток протекать не будет. Данный провод называется нулевым или нейтральным. Остальные провода, которые соединяют фазы генератора с токоприемниками, называются линейными.
Нагрузка, при которой выполняется условие равенства по величине токов во всех фазах, а так же одинаковых сдвигов фаз по отношению к фазным электродвижущим силам, называется симметричной. При соединении трехфазной системы по схеме «звезда» с симметричной нагрузкой нейтральный (нулевой) провод отсутствует, в связи с тем, что в нем нет необходимости. Такая система является трехпроводной. В других случаях применяется система с нейтральным проводом, которая называется четырехпроводной.
Фазными напряжениями в трехфазной системе являются напряжения между началом и концом фазных обмоток, а напряжения между линейными проводами называются линейными. Токи, которые протекают в обмотках фаз генератора или токоприемника, называются фазными токами, а токи в линейных проводах, линейными соответственно.
Между линейными и фазными величинами при соединении по схеме «звезда» при симметричной нагрузке существует связь. При соединении треугольником обмотки фаз источников питания подключаются последовательно так, чтобы начало первой обмотки соединялось с концом следующей. Все общие точки каждой из пар фазных обмоток генератора соединяются проводами, которые называют линейными, с общими точками каждой пары ветвей электроприемника. Также нетрудно убедиться в том, что соединение треугольником в трехфазной системе можно также получить из трехфазной несвязанной цепи с помощью объединения друг с другом вычерченных рядом проводов. При симметричной нагрузке электросистемы, которая соединяется в треугольник, фазные напряжения равны линейным напряжениям, а линейные токи больше фазных токов в √3-раз. При соединении фаз генератора треугольником из-за более высокого напряжения в фазах генератора требуется увеличение числа витков и усиление изоляции для обмоточного провода, что в свою очередь влияет на увеличение размеров и стоимость машины. В связи с этим фазы трехфазных генераторов в большинстве случаев соединяют по схеме «звезда».
Приемники электроэнергии могут быть включены либо треугольником, либо звездой независимо от способа соединения обмоток генератора. Выбор способа соединения определяется номинальным напряжением приемников и величиной напряжения сети.
