1.Trojfázové obvody

Obr. 1.5 Optimální provoz trojfázového zdroje

Poznamenejme, že výše zobrazené časové průběhy napětí, proudů a výkonů odpovídají zdrojovému systému počítacích šipek, takže fázové činné výkony zdroje jsou kladné.

Trojfázová zátěž je často tvořena jedním konstrukčním celkem. Příkladem je v technické praxi konstrukčně jednoduchý a ve střídavých pohonech často používaný asynchronní motor, jehož princip činnosti je opačný k funkci alternátoru. Trojfázová napájecí soustava připojená k vinutím 1 – 1‘, 2 – 2‘, 3 – 3‘ s proudy , , vytváří točivé magnetické pole, viz obr. 1.6, jehož výslednici si můžeme představit jako magnet, otáčející se proti smyslu oběhu sousledné nebo zpětné napájecí soustavy úhlovou rychlostí (kmitočtem) ω této napájecí soustavy. Na obr. 1.6 vpravo je situace zobrazena pro dva časové okamžiky to a t1. Kladný směr proudu odpovídá směru proudu do nákresny (křížek) v obr. 1.6.

Obr. 1.6 Magnetické pole statoru asynchronního motoru buzené proudy jeho vinutí

Asynchronní motor je konstrukčně souměrný a tvořený statorovým a rotorovým vinutím, které je uloženo v drážkách. Je-li napájen ze souměrného trojfázového zdroje napětí, vytvoří se souměrná soustava proudů ve statoru, která jak již bylo zmíněno, vytváří točivé magnetické pole, jenž indukuje v rotoru zatíženého asynchronního motoru proudy, jejichž výsledné magnetické pole v reakci na budící točivé magnetické pole vytváří konstantní moment na hřídeli motoru, protože trojfázový zdroj je optimálně provozován. Poznamenejme, že u reálného asynchronního motoru právě vlivem uložení statorového a rotorového vinutí do drážek je moment motoru zvlněný. Konstantní by byl pouze v případě nekonečného počtu drážek, tj. kdyby proudová vrstva na statoru i rotoru byla spojitě rozložena.

Trojfázová zátěž na obr. 1.7 má ve svých fázích zapojený každý jeden z elementárních pasivních obvodových prvků o hodnotě impedance 10 Ω. Jedná se o souměrnou zátěž?

♦

Zátěž není souměrná, jelikož imitance mají různý charakter a tudíž jejich komplexní hodnota je různá. Je-li např. v 1. fázi rezistor, 2. fázi induktor a 3. fázi kapacitor, jsou jejich hodnoty imitancí následující: impedance resp. admitance , resp. a resp. . Mají stejnou velikost nikoli stejnou fázi.

Obr. 1.7 Trojfázová zátěž: obvodový model nesouměrné zátěže, imitanční model, příklad 1.2

Souměrný trojfázový zdroj tvoří tři dílčí jednofázové zdroje se stejnou efektivní hodnotou napětí, stejným kmitočtem a stejnými fázovými posuny mezi fázovými napětími dílčích zdrojů. Je-li tento zdroj souměrně zatěžován, je optimálně provozován a jeho celkový okamžitý výkon se nemnění v čase čili je konstantní. Souměrný trojfázový zdroj napětí je současně i vyvážený neboť součet okamžitých hodnot dílčích jednofázových zdrojů je v každém čase nulový. Realizací souměrného trojfázového zdroje je alternátor, který podle smyslu otáčení svého budícího elektromagnetu generuje souslednou nebo zpětnou soustavu napětí. Sousledná soustava má sled fází, který je daný pořadím maxim napětí dílčích jednofázových zdrojů A, B, C. Zpětná soustava ho má opačný, tj. A, C, B. Typickou souměrnou trojfázovou zátěží je asynchronní motor, jehož funkce je opačná funkci generátoru, u kterého funkce budícího elektromagnetu alternátoru je nahrazena točivým magnetickým polem statorového vinutí motoru.