Трёхфазный ток. Асинхронный электродвигатель. Трёхфазный трансформатор

1.

Трёхфазный ток.
Асинхронный
электродвигатель.
Трёхфазный
трансформатор.

2.

Многопроводная
(шестипроводная) трёхфазная
система переменного тока
изобретена Николой Теслой.
Значительный вклад в развитие
трёхфазных систем внёс М. О.
Доливо-Добровольский, который
впервые предложил трёх- и
четырёхпроводную системы
передачи переменного тока,
выявил ряд преимуществ
малопроводных трёхфазных
систем по отношению к другим
системам и провёл ряд
экспериментов с асинхронным
электродвигателем.

3.

Трехфазная система переменного
тока.
Трехфазной системой электрических цепей
называют систему, состоящую из трех цепей, в
которых действуют переменные, ЭДС одной и
той же частоты, сдвинутые по фазе друг
относительно друга на 1/3 периода (φ=2π/3).
Каждую отдельную цепь такой системы коротко
называют ее фазой, а систему трех сдвинутых
по фазе переменных токов в таких цепях
называют просто трехфазным током.

4.

Почти все генераторы, установленные на наших
электростанциях, являются генераторами трехфазного тока.
По существу, каждый такой генератор представляет собой
соединение в одной электрической машине трех
генераторов переменного тока, сконструированных таким
образом, что индуцированные в них ЭДС сдвинуты друг
относительно друга на одну треть периода.

5.

Здесь имеются три самостоятельных якоря, расположенных
на статоре электрической машины и смещенных на 1/3
окружности (120о). В центре электрической машины
вращается общий для всех якорей индуктор, изображенный
на схеме в виде постоянного магнита.
В каждой катушке индуцируется переменная ЭДС одной и
той же частоты, но моменты прохождения этих ЭДС через
нуль (или через максимум) в каждой из катушек окажутся
сдвинутыми на 1/3 периода друг относительно друга, ибо
индуктор проходит мимо каждой катушки на 1/3 периода
позже, чем мимо предыдущей.

6.

Каждая обмотка трехфазного генератора
является самостоятельным генератором тока и
источником электрической энергии.
Присоединив провода к концам каждой из них
мы получили бы три независимые цепи,
каждая из которых могла бы питать те или иные
электроприемники, например электрические
лампы.
В этом случае для передачи всей энергии,
которую поглощают электроприемники,
требовалось бы шесть проводов. Можно
однако, так соединить между собой обмотки
генератора трехфазного тока, чтобы обойтись
четырьмя и даже тремя проводами, т. е.
значительно сэкономить проводку.

7.

Первый из этих способов
называется соединением звездой
Соединение звезд заключается в том, что мы соединяем концы всех
обмоток в одну точку генератора, которая называется нулевой точкой
или нейтралью, и соединяем генератор с приемниками
электроэнергии четырьмя проводами: тремя так
называемыми линейными проводами, идущими от начала обмоток
1, 2, 3, и нулевым или нейтральным проводом, идущим от нулевой
точки генератора. Такая система проводки
называется четырехпроводной. Напряжение между фазным
проводом и нейтралью (Ua, Ub, Uc) называется фазным. Напряжение
между двумя фазными проводами (UAB, UBC, UCA) называется
линейным

8.

В случае равномерной нагрузки всех трех фаз генератора,
т. е. при приблизительно одинаковых токах в каждой из
них, ток в нулевом проводе равен нулю.
При несимметричной нагрузке ток в нулевом проводе не
равен нулю, но, вообще говоря, он слабее, чем ток в
линейных проводах.Поэтому нулевой провод может быть
тоньше, чем линейные.
При эксплуатации трехфазного переменного тока стремятся
сделать нагрузку различных фаз по возможности
одинаковой. Поэтому, например, при устройстве
осветительной сети большого дома при четырехпроводной
системе вводят в каждую квартиру нулевой провод и один
из линейных с таким расчетом, чтобы в среднем на каждую
фазу приходилась примерно одинаковая нагрузка.

9.

Соединение треугольником
Треугольник — такое соединение, когда конец
первой фазы соединяется с началом второй фазы,
конец второй фазы с началом третьей, а конец
третьей фазы соединяется с началом первой.

10.

При соединении треугольником линейное
напряжение генератора равно его фазному
напряжению: Uл = Uф.
Таким образом, переключение обмоток
генератора со звезды на треугольник
приводит к снижению линейного напряжения
в √3 ≈ 1,73 раза. Соединение треугольником
также допустимо лишь при одинаковой или
почти одинаковой нагрузке фаз. Иначе ток в
замкнутом контуре обмоток будет слишком
силен, что опасно для генератора.
Если, например, линейное напряжение
трехпроводной сети равнялось 380 В, то при
соединении звездой (рис. 5) напряжение на
каждой из нагрузок будет равно 220 В, а при
включении треугольником (рис. 7) будет равно
380 В.

11.

Асинхронная машина
— электрическая машина переменного тока, частота
вращения ротора которой не равна (в двигательном режиме
меньше) частоте вращения магнитного поля, создаваемого
током обмотки статора.

12.

• Асинхронные машины сегодня составляют бо́ льшую часть
электрических машин, применяясь главным образом в качестве
электродвигателей и являются основными преобразователями
электрической энергии в механическую, в подавляющем
большинстве это асинхронные двигатели с короткозамкнутым
ротором (АДКЗ).
• Принцип действия асинхронного двигателя заключается в том,
что ток в обмотках статора создает вращающееся магнитное
поле. Это поле наводит в роторе ток, который
начинает взаимодействовать с магнитным полем таким
образом, что ротор начинает вращаться в ту же сторону, что и
магнитное поле. Частота вращения ротора всегда немного
меньше частоты вращения магнитного поля, т.к. при равенстве
скоростей поле перестанет наводить в роторе ток, и на ротор
перестанет действовать сила. Отсюда и название —
асинхронный двигатель (в отличие от синхронного, частота
вращения которого совпадает с частотой магнитного поля).
Относительная разность скоростей вращения ротора и частоты
переменного магнитного поля называется скольжением. В
установившемся режиме скольжение невелико: 1-8% в
зависимости от мощности

13.

Достоинства и недостатки
Достоинства:
Недостатки:
• Простота изготовления.
• Относительная
дешевизна.
• Высокая надёжность в
эксплуатации.
• Невысокие
эксплуатационные
затраты.
• Возможность включения
в сеть без каких-либо
преобразователей (для
нагрузок, не
нуждающихся в
регулировке скорости).
• Небольшой пусковой момент.
• Значительный пусковой ток.
• Отсутствие возможности
регулирования скорости при
подключении
непосредственно к сети и
ограничение максимальной
скорости частотой сети.
• Сильная зависимость
(квадратичная)
электромагнитного момента
от напряжения питающей
сети (при изменении
напряжения в 2 раза
вращающий момент
изменяется в 4 раза)
• Низкий коэффициент
мощности.

14.

Трехфазный трансформатор

15.

Трехфазный трансформатор имеет основу – магнитный
сердечник, собранный из трёх ферромагнитных
стержней. На стержнях располагаются первичная
обмотка высокого напряжения и вторичная обмотка
низкого напряжения. Для соединения фаз первичных
обмоток применяют схемы «треугольник» либо
«звезда». Аналогичным способом соединения
выполняются и вторичные обмотки.
На первичную обмотку подаётся электроэнергия из
питающей сети, а на вторичную подключается нагрузка.
Электроэнергия передаётся за счет электромагнитной
индукции. Главная функция магнитопровода –
обеспечить между обмотками магнитную связь.
Магнитопровод изготавливают из тонких стальных
пластин. Чтобы сократить потери, стальные листы
между собой изолируют, используя оксидную пленку
или специальный лак.

16.

Обмотки с магнитопроводом погружаются в бак, в котором
находится трансформаторное масло. Оно одновременно
выполняет функцию изоляции и охлаждающей среды. Такие
трансформаторы называются масляными. Трехфазный
трансформатор, у которого в качестве охлаждения и
изоляции используется воздух, называют сухим. Недостаток
масляных трансформаторов заключается в повышенной
пожароопасности.

17.

Домашнее задание
•П.3.5 – 3.9
•Упр. 3 (9 – 11)