Що таке трифазний струм

Сучасний спосіб життя неможливо уявити без електроенергії та благ, які з нею пов`язані. Відсутність природного газу легко компенсується твердопаливними джерелами тепла, вода також доступна, а от без електрики настає справжнісінький «кінець світу».

Переважна більшість сучасних електростанцій генерують трифазний змінний струм. Серед його переваг особливо слід відзначити легкість отримання і наступних перетворень, високу надійність і простоту конструкції призначених для нього асинхронних електродвигунів. Трифазний струм - це найбільш поширений у всьому світі тип електроенергії.

Система трифазного електричного струму являє собою сукупність трьох ланцюгів однофазного струму з однаковою частотою і амплітудою, однак, зміщених щодо один одного на 120 градусів (або, що одне і те ж, 1/3 періоду). Кожна з цих ланцюгів називається фазою, відповідно, всі три формують трифазний струм.

Теоретичні основи досить прості: металева рамка обертається в магнітному полі, перетинаючи лінії напруженості. Щоб відповідно до закону електромагнітної індукції отримати електричний струм, достатньо підключити до її висновків навантаження і створити ланцюг. Якщо ж необхідний трифазний струм, то пристрій ускладнюється: в механізмі розташовуються три ідентичні рамки, зсунуті одна відносно іншої на 120 градусів. Підсумком є генерація трьох електрорухомий сил (ЕРС). У стандартних електростанціях швидкість обертання незмінна.

На практиці ж реалізація трохи відмінна від теорії. Трифазний струм створюють спеціальні машини - генератори. У них обмотки фазних ланцюгів нерухомі (порівняйте з теорією) і певним чином розташовані на полюсах статора (нерухома частина машини). А обертове магнітне поле створюється ротором. Момент обертання йому повідомляє енергія падаючої води в гідроелектростанціях, парової турбіни в АЕС та ін.

Одна з особливостей ланцюгів, що використовують трифазний струм, полягає в залученні на боці споживача всього трьох або чотирьох проводів - три фазних і нульовий. Цього вдається досягти завдяки способом з`єднання обмоток генератора - зіркою або трикутником.

З`єднання зіркою увазі, що кінці всіх трьох обмоток сходяться в одній нульовій точці. Виходячи із закону Кірхгофа, випливає, що сума всіх струмів в цій точці (вузлі) дорівнює нулю, тому ніякого замикання не відбувається. З нульової точки виводиться нульовий провід. Напруга, заміряне між цим проводом і будь-яким з трьох лінійних, в 1.73 разів менше, ніж значення напруги між самими лінійними проводами. У першому випадку виходить фазна напруга, а в другому лінійне.

Важливою особливістю з`єднання зіркою є необхідність уникати перекосу фаз, тобто, контролювати, щоб протікають в гілках струми були приблизно рівні. Та невелика неминуча різниця призводить до появи невеликого струму в нульовому проводі, але він невеликий.

Зовсім інший тип з`єднання обмоток генератора - трикутником, дозволяє скасувати нульовий провід. При її реалізації кожен кінець обмотки з`єднується з початком наступної, фактично, утворюючи трикутник, а напруги знімаються з його вершин. При такому способі фазное і лінійне напруги рівні. Також необхідний контроль за рівністю струмів в гілках, так як при ігноруванні цього загальне значення струму в замкнутому ланцюзі може стати надмірним, викликаючи нагрівання генератора і вихід його з ладу.

Більшість електричних двигунів, призначених для трифазної мережі, передбачають можливість вибору способу з`єднання обмоток на зірку або трикутник. Це дозволяє вибирати робочу напругу. Так, при з`єднанні обмоток навантаження зіркою розрахункове напруга буде в 1.73 разів менше, ніж при трикутнику.