Преимущества трехфазных цепей по сравнению с однофазными цепями

Трехфазные электроэнергетические системы значительно экономичнее однофазных систем. Во - первых, экономия достигается за счет сокращения числа соединительных проводов. Достаточно трех или четырех проводов, как на рис. 6.2, вместо шести, как на рис. 6.1. Во - вторых, технико-экономические показатели трехфазных генераторов, трансформаторов и электродвигателей значительно лучше, чем соответствующие показатели однофазных электрических машин. При одинаковой мощности трехфазные генераторы, трансформаторы и электродвигатели имеют в полтора – два раза меньшие размеры и вес и стоят значительно дешевле по сравнению с однофазными.

В трехфазных электродвигателях три фазные катушки, оси которых повернуты относительно друг друга на , (рис. 6.9) создают вращающееся магнитное поле. Такое же магнитное поле создают два вращающихся вокруг оси постоянных магнита (рис. 6.10). Направления осей катушек (векторы  и  на рис. 6.9) связаны с направлением намотки катушек правилом правого винта. Направление вращения магнитного поля зависит от порядка следования фаз в катушках электродвигателя. На рис. 6.9 направление вращения  соответствует прямому порядку следования фаз .

Рис. 6.9. Система трех катушек, подключенных к источнику трехфазного напряжения, которая создает вращающееся магнитное поле (в разрезе, перпендикулярном

оси вращения)

За период изменения тока магнитное поле в трехфазном электродвигателе с тремя катушками совершает один оборот вокруг оси двигателя, так что круговая частота вращения магнитного поля равна круговой частоте тока. Изменяя частоту тока, можно изменить частоту вращения магнитного поля.

Если в качестве подвижной части электродвигателя (ротора) использовать постоянный магнит или электромагнит, питаемый постоянным током, то ротор будет вращаться с частотой вращения магнитного поля. Такие электродвигатели называются синхронными. Если в качестве ротора применен проводящий цилиндр (или похожая на цилиндр конструкция), то ротор будет вращаться со скоростью, меньшей

Рис. 6.10. Магнитное поле, созданное двумя постоянными магнитами (они вращаются вокруг оси, перпендикулярной плоскости рисунка). Между полюсами

нанесены силовые линии магнитной индукции

скорости вращения магнитного поля. Такие двигатели называются асинхронными. Если ротор асинхронного двигателя вращается с частотой вращения магнитного поля, то он оказывается неподвижным относительно магнитного поля, и это поле не возбуждает в теле ротора электрических токов. Вращающийся момент, действующий на ротор со стороны магнитного поля, становится равным нулю. Ротор начнет замедлять вращение и поворачиваться относительно магнитного поля. Изменение магнитного поля в теле ротора возбудит в нем токи. Магнитное поле, действуя на эти токи, создаст вращающийся момент, вызывающий поворот ротора вслед за вращающимся магнитным полем.

Вращающееся магнитное поле создает постоянный (не изменяющийся с течением времени) вращающийся момент. Мгновенная мощность трехфазного электродвигателя – постоянная величина.

В однофазных электродвигателях катушки создают магнитное поле, пульсирующее с частотой тока. Специальными техническими мероприятиями удается создать вращающееся магнитное поле, но при этом сохраняется большая пульсирующая составляющая магнитного поля. Устройство двигателя усложняется, а технические характеристики получаются хуже, чем у трехфазных двигателей. Однофазные электродвигатели переменного тока применяются в основном в бытовой технике, где не требуется большой мощности, а вследствие этого и хороших технических показателей (высокого КПД, высокого коэффициента мощности, отсутствия вибраций и т. д.)