Запуск возможен только в случае соединения обмоток «звездой» с подключением нулевого провода (что не является обязательным для работы). Если нагрузка не позволит двигателю запуститься и развить номинальные обороты, то из-за увеличения тока в обмотках и уменьшения охлаждения он выйдет из строя через несколько минут (перегрев, пробой изоляции и короткое замыкание).
Продолжение работы будет при любом типе соединения обмоток, но так как при этом перестаёт поступать примерно половина энергии, то продолжительная работа возможна только при нагрузке двигателя значительно менее чем на 50 %. При большей (номинальной) нагрузке увеличение тока в работающих фазах неминуемо вызовет перегрев обмоток с дальнейшим пробоем изоляции и коротким замыканием. Это одна из частых причин преждевременного выхода из строя асинхронных двигателей.
Принцип получения трехфазного тока
Самым простейшим способом создания многофазных ЭДС является использование вращающегося магнитного поля в трехфазном генераторе. В статоре закладывается система обмоток, которые можно представить условно сосредоточенными индуктивностями, расположенными в пространстве под углом 1200, имеющими одинаковое число витков. Внутри статора по направлению стрелки с частотой w вращается ротор, представляющий собой постоянный магнит. Вся система крепится на станине. В соответствии с законом электромагнитной индукции, в катушке индуктивности вращающееся магнитное поле наводит ЭДС, изменяющуюся по закону синуса. А так как обмотки расположены под углом 1200 , то ЭДС в каждой обмотке смещается во времени на тот же угол.
Если считать, что система координат комплексной плоскости поставлена осью действительных чисел в момент времени, когда ротор своим северным полюсом расположен перпендикулярно оси обмотки фазы А (см. рис. 3.1), то в обмотках фаз будет наводиться ЭДС:
eA = Em1∙sinωt
eB = Em2∙sin(ωt – 120˚)
eC = Em3∙sin(ωt + 120˚)
В совокупности, такую систему ЭДС называют системой, соединенной в «звезду». Если же начала и концы обмоток соединить так, чтобы начало предыдущей обмотки было соединено с концом следующей, то ЭДС соединяются в «треугольник».
Схема «звезда−звезда» с нейтральным проводом
Схема «треугольник−треугольник»
Временная диаграмма падений напряжений:
Прямой порядок следования − ЭДС следующей фазы отстает от предыдущей на угол 2ᴨ/3 (1200).
Линейные − напряжения между фазными выводами.
Фазные − напряжения между фазными и нейтральными выводами.
Работающие в настоящее время электростанции производят трёхфазный ток. Главное его преимущество заключается в лёгкости получения вращающегося магнитного поля. Вращающееся поле используется в самом простом и надёжном двигателе в мире – асинхронном (его также называют индукционным двигателем). Трёхфазный ток легко производить и экономично передавать.
На первом рисунке показан принцип получения однофазного тока и его форма. Здесь рамка вращается в поле постоянного магнита и в ней индуцируется синусоидальная ЭДС.
На современных генераторах обычно сделано наоборот: фазные обмотки размещены в неподвижной части генератора – статоре, а магнитное поле создаётся вращающимся с одной скоростью ротором, который представляет собой электромагнит (рис.125).
Векторная диаграмма и график трёхфазного тока
Преимущества трехфазных цепей
Трехфазные системы имеют ряд преимуществ перед другими системами (однофазными и многофазными):
· позволяют легко получить вращающееся магнитное поле (на этом основан принцип работы разных двигателей переменного тока).
· трехфазные системы наиболее экономичны, имеют высокий КПД.
· конструкция трехфазных двигателей, генераторов и трансформаторов наиболее проста, что обеспечивает их высокую надежность.
· один трехфазный генератор позволяет получать два различных (по величине) напряжения.
Современные электрические системы, состоящие из генераторов, электростанций, трансформаторов, линий передачи электроэнергии и распределительных сетей, представляют собой в подавляющем числе случаев трехфазные системы переменного тока.
