Электротехника

Электроэнергетика — наука о выработке, передаче и потреблении электроэнергии, а также о разработке устройств для этих целей. К таким устройствам относят: трансформаторы, электрические генераторы, ТЭНы, электродвигатели, низковольтную аппаратуру и электронику для управления силовыми приводами. Многие государства мира имеют электрическую сеть, называемую электроэнергетической системой, которая соединяет множество генераторов с потребителями энергии.

     
    
Трехфазовый ток

Помимо однофазного переменного тока, основные свой­ства которого были рассмотрены в предыдущей главе, в электротехнике применяются многофазные системы пере­менных токов. Всякая многофазная система представляет собой совокупность нескольких переменных токов одина­ковой частоты, отличающихся друг от друга по фазе. Из всех возможных многофазных систем наиболее широкое и почти исключительное распространение получила трехфаз­ная система переменных токов, разработанная М. О. Долнво-Добровольским в 1889 г.

Трехфазной системой переменных токов или просто трехфазным током называется совокупность трех перемен­ных токов одинаковой частоты, отличающихся друг от друга по фазе на одну треть периода. При этом обычно пред­полагают, что амплитуды всех трех токов тождественны.

Система трехфазного тока, образующая единую трех­фазную цепь, состоит из трех отдельных цепей. Каждая такая цепь трехфазной системы сокращенно называется фазой (не следует смешивать с понятием, характеризую­щим мгновенное состояние периодически изменяющейся ве­личины). Ток каждой такой фазы представляет собой по своим свойствам обычный переменный ток, который по этой причине и получил название однофазного тока.

Одно из самых важных свойств трехфазного тока со­стоит в том, что в каждый данный момент времени сумма мгновенных значений входящих в его состав трех однофаз­ных токов равна нулю. Это позволяет трехфазный ток пере­давать по трем проводам вместо шести. Вторым важным свойством трехфазного тока является создание вращающе­гося магнитного поля.

Таким образом, каждая из обмоток трехфазного гене­ратора является самостоятельным источником электриче­ской энергии и может замыкаться на свой приемник элек­троэнергии. В этом случае для передачи энергии требуется шесть проводов. В результате получается так называемая несвязанная трехфазная система. Но на практике обмогки трехфазных генераторов обычно соеди­няются по схеме звезды или по схеме треугольника. Такими же способами соединяются и потребители трехфазного тока.

Зажимы обмоток трехфазного генератора принято на­зывать началами и копнами фаз. причем первые обозна­чаются буквой И или буквами А. В, С, а вторые —бук­вой К или буквами X, Y, Z. Положительным направлением э. д. с. и тока в обмотке генератора считают направление от конца фазы к ее началу, а в приемниках, наоборот,— от начала к концу.

Пол соединением звездой понимается такое соединение фаз генератора или потребителя, при котором концы всех фаз соединяются в общую узловую точку, а их начала — с проводами, соединяющими генератор и потребитель. Уз­ловая то-1ка называется нейтральной или нулевой, а про­вод, соединяющий нулевые точки генератора и потреби­теля,— нулевым или уравнительным. Провода же, соеди­няющие начала фаз генератора с началами фаз потреби­теля, называются линейными. Схема звезды с нулевым про­водом называется четырехпроводной, а без нулевого провода — трехпроводной.

Четырехпроводная схема звезды применяется при не­равномерной нагрузке на фазы, а трсхпроводная — при равномерной, т. е. когда нагрузки всех трех фаз одинаковы по величине и характеру. Нулевой провод в схеме выпол­няет роль обратного, через который проходит сумма всех трех однофазных токов. При равномерной же нагрузке на фазы суммарный ток в нулевом проводе равен нулю и не­обходимость в таком проводе отпадает. В этом случае обратным проводом для тока каждой фазы являются про­вода других фаз системы.