3.8. Принципи одержання трифазної системи ЕРС

Система трифазного струму – сукупність трьох синусоїдальних струмів однієї частоти, зсунутих за фазою на кут 120º (), що створюються загальним джерелом.

Виділяють наступні переваги трифазного струму перед однофазним: економічна передача енергії на значні відстані, одержання обертального магнітного поля за нерухомих обмоток, можливість використання однієї фази як однофазного струму, висока якість постійного струму при випрямлянні. Винятково високі показники трифазної системи ЕРС стали причиною всесвітнього її застосування. 

Розглянемо конструкцію та принцип дії найпростішого генератора трифазного струму (рис. 3.36).

Рис. 3.36 – Конструкція генератора трифазного струму

У пазах статора симетрично по колу розташовані три однакові котушки (обмотки), початок і кінець кожної з яких зсунуті у просторі на кут . Початки обмоток позначено літерами А, В, С, кінці – X, Y, Z.

Ротор – електромагніт, що обертається за напрямком руху годинникової  стрілки. При обертанні ротора обертається і його магнітне поле. Магнітні силові лінії перетинають обмотки статора. У них індукуються ЕРС однієї й тієї ж частоти, однакової амплітуди, але зсунуті за фазою на кут .

Прийнявши за початок відліку часу момент, в який ЕРС фази А дорівнює нулю, можна записати миттєві значення всіх трьох ЕРС:

фаза А: ,

фаза В: ,

фаза С: .

Якщо система ЕРС симетрична, то трифазна система симетрична, і можна записати:

                                (3.78)

або за допомогою символічного методу:

фаза А: ,

фаза В: ,

фаза С: ,

.

Лінійна діаграма (або часова діаграма) трифазної системи ЕРС приведена на рис. 3.37. 

Векторна діаграма трифазної системи ЕРС приведена на рис. 3.38.

Генератори електричних станцій виконуються синхронними, тобто з точно визначеною швидкістю обертання вала ротора (наприклад, на Державній районній електричній станції (ДРЕС) швидкість обертання вала ротора генератора становить 3000 об/хв). За вимогами міждержавного стандарту ГОСТ 13109 нормально припустиме відхилення від стандартного значення промислової частоти (50 Гц) мережі живлення становить ±0,2 Гц. Зниження частоти струму призводить до різкого збільшення сили струму в мережі в основному через збільшення струму, який споживається парком електричних двигунів. Зниження частоти струму зумовлює зниження частоти обертання вала двигуна, що за постійної необхідної потужності веде до збільшення обертального моменту ротора двигуна, а отже, і до зростання струму, що споживається двигуном із мережі. Такий режим роботи електроустановок є аварійним і пожежонебезпечним. Він призводить до виходу з ладу трансформаторних підстанцій, загоряння електродвигунів і кабельних ліній, що їх живлять.