Соединение обмоток трехфазного генератора треугольником

Большинство мощных промышленных генераторов являются трёхфазными. Это означает, что устройство на выходе выдаёт три отдельных синусоидальных напряжения, разность фаз между которыми составляет 120 градусов. В отличие от генератора постоянного тока оно способно вырабатывать ток при меньшей частоте вращения вала.

Генерация трехфазного тока

В устройстве, в котором функционирует общее вращающееся электромагнитное поле, могут быть воспроизведены три однофазных источника питания. В результате внутри схемы агрегата возникает смещение на 120 механических градусов. Оно создаёт соответствующее электрическое смещение на 120 электрических градусов между любыми двумя соседними источниками.

Когда шесть проводников (по два на каждый источник) выводятся из генератора и соединяются с тремя индивидуально подключёнными электрическими нагрузками, между источниками не происходит какого-либо электромагнитного взаимодействия, а только наблюдается смещение.

Выводы обмоток трёх двухпроводных источников могут соединяться между собой, чтобы практически без потерь передавать мощность трёхфазной линии. При этом в электрической цепи используются только три проводника вместо обычных шести.

Виды соединения обмоток

Для соединения обмоток генератора используются схемы, которые принято называть звездой и треугольником. Каждая из них имеет свои характерные особенности, которые определяют трудоёмкость подключения и последующего регламентного обслуживания. На шильдике устройства обычно имеется значок, указывающий на то, какая схема соединения обмоток используется. При соединении обмоток генератора треугольником наносится значок «Δ». Если же звездой, то «Ƴ».

Трёхфазные схемы являются наиболее распространенной формой производства, передачи и распределения электроэнергии на значительные расстояния, в том числе и потому, что результирующая кривая никогда не проходит через точку, соответствующую нулевой электрической мощности.

Выбор способа для подключения обмоток зависит от желаемой величины линейного напряжения (в сравнении с требующейся по условиям эксплуатации величиной линейного тока). В частности, трёхфазная конфигурация соединения треугольником называется умножителем токовых значений.

Особенности соединения обмоток треугольником

Соединение обмоток генератора треугольником представляет собой замкнутую электрическую цепь, в которой три обмотки соединены последовательно друг с другом. При этом выходной (или концевой) вывод с одной обмотки соединяется с вводом второй, а вывод второй подключается к вводу третьей. Соответственно, вывод третьей обмотки подключается к вводу первой. Таким образом, питающие линии L1, L2 и L3 присоединяются последовательно по одной к трём узловым токопроводящим соединениям, которые обозначают место ввода-вывода мощности генератора.

Следовательно, при подключении трехфазного генератора по схеме треугольник начало третьей обмотки соединяется последовательно с линией обратной связи, а соединение с общим концом любых двух соседних обмоток конструктивно выводится, как один из трех проводников трехфазной линии. На схемах проводники обозначаются как линия 1 (L1) или фаза A, линия 2 (L2) или фаза B и линия 3 (L3) или фаза C.

Соотношение электрических параметров при соединении треугольником

Когда отдельные выводы (начальный и конечный, либо клеммы обмоток) трёхфазного генератора соединены по схеме треугольника, каждая отдельная фазная обмотка подключается непосредственно через две из трёх питающих электрических линий. В случае, когда это происходит, линейное напряжение трёхфазного тока, измеренное между любыми двумя линиями питания, будет равно напряжению переменного тока, измеренному на тех же узлах (соединениях) входа-выхода. Из этого следует, что:

• Линейное напряжение, измеренное между линиями питания L1 и L2, равно напряжению обмотки, которое существует на узлах входа-выхода, подключенных к L1 и L2.
• Конечные величины линейного напряжения однофазной обмотки переменного линейного тока генератора в конфигурации треугольника равны между собой. Таким образом, справедливой будет зависимость U_линии= U_фазы.

Трёхфазный линейный ток, который подаётся на любой из трёх проводников питания со схемой треугольника, представляет собой совокупность значений данного параметра, которые протекают от двух однофазных обмоток, подключённых к этой линии соответствующими входными и выходными узлами. Два линейных переменных тока, протекающих от двух других трёхфазных линейных проводников в данный входной/выходной узел, имеют общий путь линейного проводника. Хотя эти две обмотки фактически присоединены параллельно к одному линейному проводнику, значения тока во всех трёх обмотках находятся в противофазе друг к другу на 120 электрических градусов. Таким образом, значение фазы = значению линии/√3 (или 1,732).

Вследствие фазового сдвига на 120 градусов между любыми двумя соседними токами обмоток их величины складываются векторным, а не алгебраическим образом. Если параметры обмоток складывать алгебраически, то итоговая линейная величина будет равняться удвоенному значению тока.

Если характеристический треугольник генератора образован неправильно, то есть неправильно подключены конец и начало хотя бы одной из обмоток, то значение тока в замкнутом контуре достигает катастрофической величины, что становится причиной короткого замыкания.

Видео по теме