В этой статье я предлагаю Вам своими глазами увидеть прохождение тока в трехфазной системе электроснабжения. Практика всегда лучше теории в плане усвоения чего-либо нового, однако тащить три фазы в квартиру для изучения трехфазного тока удовольствие весьма сомнительное да и противозаконное, поэтому для проведения опытов воспользуемся маленьким трехфазным генератором с Алиэкспресс.
Для удобства использования я добавил к нему редуктор, ручку и станину. Не смотря на маленький размер, мощности такого генератора вполне достаточно, чтобы зажигать не только светодиоды, но и низковольтные лампы накаливания, что делает его идеальным устройством для проведения экспериментов с электричеством.
Упрощенная схема данного генератора выглядит следующим образом:
Обмотки генератора внутри соединены по схеме звезда - концы фаз обмоток генератора соединяют в одну общую точку называемую нейтральной точкой или нейтралью.
Таким образом на выходе генератора мы имеем выводы трех фаз и нейтраль генератора. На схемах проще использовать другое обозначение, и первый опыт который мы рассмотрим - подключим к одной из катушек через нулевой провод 2 светодиода.
Светодиод это полупроводниковый прибор который проводит ток только в одном направлении, и судя по тому что после вращения ручки генератора они оба светятся ток в цепи меняет свое направление.
Человеческий глаз не в состоянии разглядеть смену направления тока - зато с этой задачей отлично справится высокоскоростная камера со скоростью съемки 1000 кадров в секунду. Снимем видео про то как светятся светодиоды и замедлим его в 400 раз.
Нарисовав график изменения яркости светодиодов в зависимости от времени получим картинку похожую на всем знакомый синус.
Картинка будет аналогична той, как если бы мы подключили светодиоды, в бытовую сеть через токоограничивающий резистор. При смене направления тока (переходе через ноль) оба светодиода гаснут, что отлично видно на этом гиф изображении.
Добавим в нашу схему еще две пары светодиодов и соединим все по схеме звезда:
Нейтраль генератора подключать не будем - и покрутим ручку.
Все три пары светодиодов светятся, а вот путь прохождения тока в этой цепи (нейтраль то не подключена) нам поможет выяснить высокоскоростная камера.
Из этой видеозаписи прекрасно видно, что трехфазный ток представляет из себя три изменяющихся напряжения по графику синуса. Более того, из этого видео видно, что переход через ноль в каждой паре светодиодов происходит в разное время.
Видео можно разбить на отдельные кадры, и если начать с того момента когда ток в фазе А равен 0
Потом
и.т.д. можно построить вот такую табличку (отследить полное прохождение тока в трехфазной цепи)
А если перенести эти точки на график - получится знакомая картинка из Википедии
Из этой таблички также прекрасно видно почему линейное напряжение (например между точкой А и B) больше чем фазное (например между A и N) На одной из фаз у нас положительный потенциал и в это же время на другой отрицательный. Впрочем это уже тема отдельной статьи.
Нейтральный провод, (рабочий ноль) в этой схеме называется нулевым проводником не потому, что в реальных системах электроснабжения его обычно заземляют, а потому, что именно относительно него мы производим измерения потенциалов и в катушке 1 и в катушке 2 и в катушке 3. В нашем примере нагрузка была симметрична (имеющая одинаковое энергопотребление) - поэтому можно его и не подключать.
Полный список всех статей канала доступен по этой ссылке
