Трифазний струм. Переваги при генерації і використанні

Як відомо, американський винахідник Нікола Тесла проводив експерименти в основному зі змінним струмом. Він розробив систему транспортування змінного струму по шести проводам. Ці дроти з’єднувалися попарно з кінцями кожної котушки генератора. Таких котушок три, як в експериментальному генераторі, так і сучасних генераторах. Вони розташовані рівномірно по колу навколо ротора, під кутами 120 градусів до осі обертання.

Російський учений в області електротехніки Михайло Осипович Доліво-Добровольський в 1888 році допрацював винахід Н. Тесла. А саме, він запропонував з’єднати один вихід трьох обмоток разом, і передавати електроенергію по чотирьох проводах. Це була чудова ідея, так як вона дозволила заощадити на проводах з кольорових металів.

Як пізніше з’ясувалося, при симетричному навантаженні, в загальному для трьох обмоток дроті струм дорівнює нулю. Симетрична навантаження досягається, коли до кожної обмотці підключено однаковий опір. Надалі цей провід стали називати нульовим. На нульовому проводі якщо і виникає струм при несиметричного навантаження, то він набагато менше, ніж струми в фазових проводах. Тому, нульовий провід роблять меншого перетину, ніж фазові дроти – це знову ж економія матеріалів.

Крім того, якщо врахувати що за нульового проводу не тече струм при симетричному навантаженні, то можна зовсім не використовувати його. Такі трилінійні системи енергопостачання застосовуються дуже часто там, де можна збалансувати навантаження за рахунок підключення до кожної фази величезної кількості приладів. При цьому зменшується ймовірність того, що на якийсь фазі буде навантаження зі значно відрізняється сумарним опором.

Точно так, як відбувається видалення струмів в нульовому проводі при симетричному навантаженні, так само і відбувається поглинання магнітних потоків в осерді трифазного трансформатора. Тому, можна використовувати сердечник трифазного трансформатора меншого перетину, ніж на однофазному трансформаторі, такої ж потужності.

У побутових мережах застосовується стандартне фазна напруга 220 вольт, це напруга між нульовим проводом і фазою. Лінійна напруга становить 380 вольт, це напруга між двома різними фазовими проводами.

Чому лінійна напруга вище фазного? Це пояснюється зрушенням фаз на 120 градусів. Конкретніше, якщо на одному фазному проводі в момент часу потенціал складає +220 вольт, то на іншому фазному проводі, при зміщенні по синусоїді на 120 градусів, буде потенціал -160 вольт. А, як відомо напруга – це різниця потенціалів, тому напруга між фазами буде +220 – (- 160) = +380 вольт.

Через зсув на 120 градусів, при підключенні до трифазної мережі індуктивного навантаження, в ній створюється обертове магнітне поле. Досить помістити в це магнітне поле барабан, і він почне обертатися. На цьому принципі побудовані найпоширеніші і прості за конструкцією трифазні двигуни.

З усього розглянутого вище можна виділити такі переваги трифазного струму:

  1. Економія на кількості проводів. Якщо треба було б живити споживачів за трьома лініями однофазного струму, то потрібно було б шість проводів.
  2. Трифазний трансформатор має менші розміри в порівнянні з однофазним, при тій же потужності.
  3. У трифазних мережах можна використовувати прості і надійні трифазні двигуни.
  4. Є можливість перемикання в трифазних мережах між двома різними напругами.
Ссылка на основную публикацию