Приемники электрической энергии в трёхфазных системах

В трёхфазных электроэнергетических системах могут иметь место как единые трёхфазные приемники, каковыми являются, например, трёхфазные электрические машины, так и отдельные однофазные приёмники, каковыми являются практически все бытовые электротехнические приборы и устройства.

В качестве приемника энергии в каждой фазе в рамках теоретической электротехники в общем случае выступает обычный однофазный обобщенный приемник (рис. 7).

Рис. 7.

Если сопротивления во всех фазах одинаковы, т.е. , что означает , ,  и  нагрузка называется симметричной. Такая нагрузка является чрезвычайно важным фактором, определяющим эффективность работы трехфазной системы, и задачей всех электроэнергетиков-эксплуатационников является формирование именно симметричных систем нагрузок или в максимальной степени близких к ним. В этой связи самостоятельные однофазные приемники, входящие в трёхфазные системы, должны быть так распределены по отдельным фазам, чтобы в совокупности формировать симметричную систему.

При  нагрузка называется несимметричной. При этом в составе несимметричных нагрузок различают равномерные, когда , но , и однородные, когда , .

При полной аналогии с трехфазным генератором один (как правило, любой) из зажимов приемника каждой фазы определяется как начало фазы нагрузки и обозначается малыми буквами «a», «b» и «c» (рис. 7). Противоположные зажимы обозначаются малыми буквами «x», «y» и «z».

Ток в пределах каждой фазы называется фазным током i_a(t), i_b(t), i_c(t) или .

Напряжения между началом и концом каждой фазы называются фазными напряжениями .

Напряжения между началами двух соседних фаз называются линейными напряжениями .

Поскольку каждая фаза представляет из себя обобщенный приёмник электрической энергии (рис. 8) и находятся каждый под своим собственным «фазным напряжением» , каждая из них может рассматриваться отдельно от других.

При  

и  получаем следующее:

- в области оригиналов ;

- в области комплексных изображений ,

- в обоих случаях , т. е. в полной мере соответствует принципам расчета обобщенного приемника с последовательным соединением R, L, C.

Векторная диаграмма каждой фазы есть векторная диаграмма обобщённого приёмника электрической энергии и, например, для случая  имеет хорошо знакомый из теории однофазных цепей вид рис. 8.

Рис. 8.

Как и в обычных однофазных цепях, в каждой фазе здесь возможны пять характерных случаев:

- идеальная индуктивность, когда ;

- реальная индуктивность (преобладание индуктивности), когда ;

- идеальное активное сопротивление (или резонанс), когда

- реальная ёмкость (преобладание ёмкости), когда

- идеальная ёмкость, когда .

При этом в каждой фазе могут быть определены все виды мощностей:

- активная мощность фазы:

- реактивная мощность фазы:

- полная мощность каждой фазы

Одновременно

 и

.

Все эти простые и хорошо знакомые из общей теории расчета цепей синусоидального тока соотношения в полной мере используются для расчета мощностей каждой фазы трехфазных цепей.

Понятно, что нагрузка в трехфазных цепях во всех случаях представляет из себя связанную систему, т.е., как и на стороне генератора, фазы нагрузки соединяются между собою либо по схеме «звезда», либо по схеме «треугольника».