Трифазні ланцюга
Основною системою струму, прийнятої в даний час повсюдно, є трифазні електричні ланцюги, які мають ряд переваг перед однофазними.
Трифазним струмом називається система трьох однофазних струмів, створюваних трьома електрорушійна силами, що мають однакові амплітуди і частоту, але зсунутими одна по відношенню до іншої по фазі на 120? або в часі на третину періоду.
Кожна, окремо взята ланцюг, такий трифазної системи в скороченні називається фазою.
Трифазний струм, який проводять трифазні ланцюга, можна отримати, з'єднавши три однакових генератора, що дають змінний однофазний струм, ротори, яких, знаходяться в незмінному положенні, жорстко прив'язані один до одного і не змінюють свого положення при обертанні. При цьому статорні обмотки генераторів розгорнуті щодо один одного на 120? в сторону обертання ротора. За таких умов цілком очевидно, що електрорушійна сила другого генератора буде затримуватися в своїх змінах по відношенню до першого генератору на 120 ?, тобто максимальне значення електрорушійної сили того ж напрямку в другому генераторі настане після того, як всі ротори генераторів повернуться на 120 ?. Електрорушійна сила третього генератора також буде запізнюватися щодо другого генератора на 120 ?.
Але такий спосіб одержання струму, який мають трифазні ланцюга, виявляється економічно невигідним і технічно складним. Набагато простіше три такі статорні обмотки з'єднати в одному корпусі. Такий генератор отримав назву генератора трифазного струму.
Таким чином, статор генератора трифазного струму має три обмотки (звані фазами генератора), зміщені на 120? відносно один одного. Ротор ж генератора трифазного струму конструктивно однаковий з ротором генератора однофазного струму.
Під час обертання ротора у всіх обмотках будуть створюватися однакові по частоті і амплітуді електрорушійні сили, але тільки вони будуть не одночасно досягати своїх максимумів. Вважаючи, що максимальна електрорушійна сила створюється в момент проходження центру північного полюса ротора під початком обмотки, неважко бачити, що максимум електрорушійної сили того ж напрямку в другій обмотці настане після повороту ротора на 120 ?, а в третій - після повороту на 240? щодо першої.
З'єднуючи з зовнішньої ланцюгом кожну фазу генератора, ми отримаємо три ланцюга однофазного струму, що не мають між собою жодних електричних з'єднань, причому струми в кожній окремій ланцюга при однаковому їх опорі будуть рівні за амплітудою, але зрушені по фазі відносно один одного також на 120 ?.
Щоб з'єднати такий генератор із зовнішнім ланцюгом, потрібно шість проводів. Для зменшення кількості проводів, які йдуть на зовнішній ланцюг, необхідно з'єднати обмотки приймачів і генератора між собою, утворивши електрично поєднану трифазну систему. Такий зв'язок можна виконати двома різними способами: трикутником і зіркою.
Обидва з'єднання дають можливість заощадити матеріал при передачі такої ж потужності від трьох автономних трифазних генераторів.
Трифазні ланцюга дали можливість створити простий по пристрої і зручний в експлуатації електродвигун, який отримав назву асинхронного. Його пристрій заснований на застосуванні обертового магнітного поля. У найпростішому випадку таке магнітне поле можна отримати, обертаючи підковоподібний магніт.
Якщо в обертовому поле помістити замкнутий провідник, укріплений на осі, то магнітне поле, при своєму обертанні перетинаючи боку контуру провідника, буде индуктировать в них електрорушійну силу індукції, що створює індукційний струм в цьому замкнутому контурі. Цей струм, при взаємодії з магнітним полем обертового магніту, призведе виток в обертання. Напрямку обертання витка визначається за допомогою правила лівої руки.
Трифазні електродвигуни складаються з двох частин: обертової частини - ротора і нерухомою - статора.
Обертове магнітне поле створюється в двигуні не шляхом механічного обертання магнітних полюсів, а при обтіканні змінним трифазним струмом нерухомих обмоток статора.
Трифазні ланцюга були розроблені одним з видатних електротехніків XIX і початку XX в. - Російським інженером М. О. Доліво-Добровольським (1862-1919). Ця система відкрила найширші можливості промислового використання електричної енергії. Найважливіші з них:
- економія в проводах лінії, що з'єднує станцію з потребітелем;
- можливість отримання обертального магнітного поля, що застосовується в трифазних двигунах.