Электричество шаг за шагом

В создании и использовании трёхфазных систем энергоснабжения есть немало важных особенностей и тонкостей, о некоторых нельзя не сказать несколько слов.

В больших электрических сетях у генератора или (и) у промежуточного мощного трансформатора, фазы, как правило, соединены звездой, и к потребителю приходят четыре провода — три основных, как их называют, линейных провода и нулевой провод (Р-93). При этом потребителю можно доставлять электроэнергию в полном, в трёхфазном варианте, а можно подвести к нему только одну фазу, что, как правило, и получаем мы с вами — в наши квартиры приходят лишь два провода, нулевой и один из линейных. То есть из трёх фазовых напряжений мы получаем одно, одну фазу, две другие, но тоже по одной, получают соседние подъезды или соседние дома. Таким образом, все три фазы по возможности равномерно нагружены.

От источника электроэнергии (генератор, трансформатор), соединённого звездой, можно получить и другое напряжение, оно называется линейным и снимается с двух линейных проводов, то есть с выводов соседних фаз. Фактически линейное напряжение U_л есть сумма двух фазовых напряжений U_ф, но поскольку они сдвинуты по фазе на 120°, то при их суммировании напряжение U_ф не удваивается. Линейное напряжение в 1,7 раза больше фазового, то есть в сети, где U_ф = 127 В, линейное напряжение U_л = 220 В, в самых распространённых сетях, где U_ф = 220 В, линейное напряжение U_л = 380 В, это цифры, узаконенные стандартами многих стран. В квартиры линейное напряжение обычно не вводят, его используют большей частью на производстве, где легче контролировать соблюдение правил безопасности и где мощности нужны побольше.

Важная характеристика трёхфазной цепи — её симметричность, равномерность нагрузки для всех трёх фаз. Она снижает потери в линиях электропередачи, а при идеально одинаковой нагрузке ток в нулевом проводе равен нулю, и провод этот вообще не нужен. Существенная неравномерность нагрузки заметно повышает потери, а в аварийной ситуации — при коротком замыкании одной из фаз — два других фазовых напряжения могут подскочить до уровня линейных. То есть в сети 220 В напряжение может подняться до 380 В, что, конечно, иначе чем катастрофой не назовёшь. К счастью, до неё, как правило, не доходит, автоматы мгновенно разрывают короткозамкнутую цепь, а если нужно, снимают напряжение с двух нормальных фаз.

ВК-196.Каждый из нас слышал об огромной скорости электрического тока — из Владивостока в Москву телеграфный сигнал приходит за 0,03 секунды. Поэтому очень странное впечатление производят сообщения о том, что электроны, создающие ток, проходят лишь несколько миллиметров в секунду. Вместе с тем это верно и никак не противоречит первой цифре. При включении электрической цепи электрическое поле вдоль неё мчится со скоростью света, и медленные электроны начинают двигаться сразу во всей цепи.

Т-167. Магнитное поле быстро вращается, перемещается по кругу, наполняя силой электрические мускулы планеты. Почти в одно время с изобретением трёхфазных систем, то есть более ста лет назад, был придуман способ создания с их помощью вращающегося магнитного поля. От трёх фаз трёхфазного генератора к трём электромагнитам статора подводят сдвинутые по времени три тока. Электромагниты равномерно расположены по кругу, то есть со смещением на угол 120° (Р-74). Каждая катушка электромагнита получает, так сказать, свой фазовый ток, и во время амплитуды этих своих фазовых токов электромагниты будут поочередно, один за другим, создавать своё максимальное магнитное поле. В итоге это максимально сильное поле будет перемещаться по кругу, будет вращаться.

Если в такое вращающееся магнитное поле поместить короткозамкнутую рамку, то в ней наведётся ток, он создаст своё магнитное поле, это поле будет схвачено (Т-8) внешним, вращающимся полем, и рамка начнёт вращаться вместе с ним. Эта маленькая хитрость открыла путь к созданию очень простых, надежных и эффективных асинхронных двигателей переменного тока, во всём мире они стали основным электрическим работником и выпускаются миллионными тиражами. Уже одного этого достаточно, чтобы назвать многофазные системы невидимым миру великим изобретением.