Получение трехфазной системы ЭДС

Трехфазный генератор создает одновременно три ЭДС, одинаковые по величине и отличающиеся по фазе на 1200. Получение трехфазной системы ЭДС основано на принципе электромагнитной индукции, используемом в трехфазном генераторе. Трехфазный генератор представляет собой синхронную электрическую машину. Простейшая конструкция такого генератора изображена на рис. 1.

На статоре 1 генератора размещается трехфазная обмотка 2. Каждая фаза трехфазной обмотки статора представляет собой совокупность нескольких катушек с определенным количеством витков, расположенных в пазах статора. Три фазы обмотки статора генератора повернуты в пространстве друг относительно друга на 1/3 часть окружности, т. е. магнитные оси фаз повернуты в пространстве на угол = 120° Начала фаз обозначены буквами A, B и C, а концы — X, Y, Z.

Ротор 3 генератора представляет собой постоянный электромагнит, возбуждаемый постоянным током обмотки возбуждения 4. Ротор создает постоянное магнитное поле, силовые линии которого показаны на рис. 1 пунктиром. При работе генератора это магнитное поле вращается вместе с ротором.

При вращении ротора турбиной с постоянной скоростью происходит пересечение проводников обмотки статора с силовыми линиями магнитного поля. При этом в каждой фазе индуктируется синусоидальная ЭДС.

Величина этой ЭДС определяется интенсивностью магнитного поля ротора и количеством витков в обмотке. Частота этой ЭДС определяется частотой вращения ротора.

Поскольку все фазы обмотки статора одинаковы (имеют одинаковое количество витков) и взаимодействуют с одним и тем же магнитным полем вращающегося ротора, то ЭДС всех фаз имеют одинаковую амплитуду Em и частоту щ.

Но, так как магнитные оси фаз в пространстве повернуты на угол = 120°, начальные фазы их ЭДС отличаются на угол.

Примем начальную фазу ЭДС фазы А, равной нулю, то есть шeA = 0.

тогда:

eA=EmsinѓЦt.

ЭДС фазы В отстает от ЭДС фазы, А на :

eB=Em sin (щt-2р?3)= Em sin (щt-120).

ЭДС фазы С отстает от ЭДС фазы В еще на :

eC=Em sin (щt-4р?3)= Em sin (щt-240).

Действующее значение ЭДС всех фаз одинаковы:

EA=EB=EC=E.

Трехфазная симметричная система ЭДС может изображаться тригонометрическими функциями, функциями комплексного переменного, графиками на временных диаграммах, векторами на векторных диаграммах.

Графики мгновенных значений трехфазной симметричной системы ЭДС на временной диаграмме показаны на рис. 2. Они представляют из себя три синусоиды, сдвинутые друг относительно друга на 1/3 часть периода.

На векторной диаграмме ЭДС фаз изображаются векторами одинаковой длины, повернутыми друг относительно друга на угол 120° (рис.3).

Следует отметить, что чередование во времени фазных ЭДС зависит от направления вращения ротора генератора относительно трехфазной обмотки статора. При вращении ротора по часовой стрелке, как показано на рис. 1, полученная симметричная трехфазная система ЭДС имеет прямое чередование (А — В — С) (рис.3а). При вращении ротора против часовой стрелки образуется также симметричная трехфазная система ЭДС. Однако чередование фазных ЭДС во времени изменится. Такое чередование называется обратным (А — С — В) (рис.3б).

Чередование фазных ЭДС важно учитывать при анализе трехфазных цепей и устройств. Например, последовательность фаз определяет направление вращения трехфазных двигателей, и т. п. Для практического определения последовательности фаз используются специальные приборы — фазоуказатели. многофазный электрический напряжение приемник По умолчанию при построении трехфазных цепей и их анализе принимается прямое чередование фазных ЭДС трехфазного источника.

На схемах обмотку статора генератора изображают как показано на рис. 4 с использованием принятых обозначений начал и концов фаз.

За условное положительное направление ЭДС в каждой фазе принимают направление от конца фазы к началу.