Система трехфазного переменного тока была предложена в 1888 г. выдающимся русским электротехником М. О. Доливо-Добровольским. Основное преимущество трехфазного тока перед однофазным заключается в простоте получения вращающегося магнитного поля, использование свойств которого лежит в основе принципа действия и конструкции широко применяемых трехфазных электрических машин — асинхронных и синхронных двигателей и генераторов.

Система трехфазного тока, кроме того, дает экономию материала проводов линий передач. В самом деле, мощность при однофазном токе

P_o = UI cosφ

передается по двум проводам, а мощность при трехфазном токе Р_т = √ 3UI cosφ — по трем проводам. То есть увеличение мощности Р_т/Р_о = √3 = 1,73 Раза (на 73%) требует увеличения общего сечения проводов в 3/2 = 1,5 раза (на 50%).

Ранее при рассмотрении принципиальной, схемы генератора переменного тока было принято, что проводник вращается'в неизменяющемся ни по значению, ни по направлению магнитном поле. Но в конечном счете совершенно безразлично, перемещается ли проводник в стационарном (не меняющемся) магнитном поле или магнитное поле перемещается относительно неподвижного проводника. Значит, в реальном генераторе магнит можно расположить на роторе и вращать его, а обмотку, в которой индуктируется э.д.с, разместить на статоре — неподвижной части машины. Тогда полученный переменный ток можно отводить в сеть непосредственно, то есть обойтись без недостаточно надежного скользящего контакта кольца-щетки, что является существенным улучшением конструкции генератора.

Для усиления магнитного поля на роторе размещают обмотку и через два кольца и щетки подводят к ней постоянный ток от аккумуляторов, выпрямителей или от небольшого по мощности в сравнении с мощностью основного генератора дополнительного генератора постоянного тока.

На рисунке 7.1 приведена принципиальная схема генератора трехфазного переменного тока. На статоре расположены три обмотки. В каждой индуктируется однофазный ток, который может быть использован независимо от токов, получаемых в других обмотках. Но в этом случае на каждую обмотку генератора надо два провода, то есть всего шесть проводов. Эти обмотки принято называть фазами: фаза А, фаза В, фаза С. Они сдвинуты по отношению одна к другой на 120 . При вращении магнита в обмотках статора индуктируются равные по значению и частоте э.д.с. Но эти э.д.с. сдвинуты одна относительно другой на 120°.

Например, положительный максимум э.д.с. (наводимый силовыми линиями, исходящими из северного полюса) в фазе А возникнет в момент, показанный на рисунке 7.1. Положительный максимум э.д.с. в фазе В будет наведен в тот момент, когда ротор повернется на угол 120°, а в фазе С — на угол 240° и т. д (рис. 7.2). Частота ƒ колебаний э.д.с. связана с частотой n вращения ротора и числом пар полюсов р формулой

Для генератора, показанного на рисунке 7.1, р = 1. Чтобы получить частоту ƒ = 50 Гц, нужно вращать ротор с частотой

На рисунке 7.3 изображена схема генератора, у которого число пар полюсов р = 2. В этой машине за один оборот ротора в каждой обмотке (фазе) статора совершается два полных колебания э.д.с. Чтобы частота в сети составила/=50 Гц, ротор должен вращаться с частотой

Направление индуктируемой э.д.с. в каждый момент определяют по правилу правой руки. На клеммную доску генератора выводят три начала и три конца (см. рис. 7.1) фазных обмоток. Каждая пара Н и К представляет собой отдельный источник-переменного однофазного тока.