 |
5.4. Соединение звездой без нулевого провода
|
|
|
|
5. 4. Соединение звездой без нулевого провода
Схема соединения источника и приемника звездой без нейтрального провода приведена на рис. 5. 10.
Рис. 5. 10
При симметричной нагрузке, когда Za = Zb = Zc = Zφ , напряжение между нейтральной точкой источника N и нейтральной точкой приемника n равно нулю, UnN = 0.
Соотношение между фазными и линейными напряжениями приемника также равно 
, т. е. UФ = UЛ / , а токи в фазах определяются по тем же формулам, что и для четырехпроводной цепи. В случае симметричного приемника достаточно определить ток только в одной из фаз. Сдвиг фаз между током и соответствующим напряжением φ = arctg (X / R).
При несимметричной нагрузке Za ≠ Zb ≠ Zc между нейтральными точками приемника и источника электроэнергии возникает напряжение смещения нейтрали UnN.
Для определения напряжения смещения нейтрали можно воспользоваться формулой межузлового напряжения, так как схема рис. 5. 10 представляет собой схему с двумя узлами,
, 5. 10
где Ya = 1 / Za; Yb = 1 / Zb; Yc = 1 / Zc – комплексы проводимостей фаз нагрузки.
Очевидно, что теперь напряжения на фазах приемника будут отличаться друг от друга. Из второго закона Кирхгофа следует, что
Ú a = Ú A – Ú nN; Ú b = Ú B – Ú nN; Ú c = Ú C – Ú nN. 5. 11
Зная фазные напряжения приемника, можно определить фазные токи:
İ a = Ú a / Za = Ya Ú a; İ b = Ú b / Zb = Yb Ú b; İ c = Ú c / Zc = Yc Ú c. 5. 12
Векторы фазных напряжений можно определить графически, построив векторную (топографическую) диаграмму фазных напряжений источника питания и UnN (рис. 4. 11).
При изменении величины (или характера) фазных сопротивлений напряжение смещений нейтрали UnN может изменяться в широких пределах. При этом нейтральная точка приемника n на диаграмме может занимать разные положения, а фазные напряжения приемника Ú a, Ú b и Ú c могут отличаться друг от друга весьма существенно.
|
|
|
Таким образом, при симметричной нагрузке нейтральный провод можно удалить и это не повлияет на фазные напряжения приемника. При несимметричной нагрузке и отсутствии нейтрального провода фазные напряжения нагрузки уже не связаны жестко с фазными напряжениями генератора, так как на нагрузку воздействуют только линейные напряжения генератора. Несимметричная нагрузка в таких условиях вызывает асимметрию ее фазных напряжений Ú a, Ú b, Ú c и смещение ее нейтральной точки n из центра треугольника напряжений (смещение нейтрали).
Рис. 5. 11
Направление смещения нейтрали зависит от последовательности фаз системы и характера нагрузки.
Поэтому нейтральный провод необходим для того, чтобы:
§ выравнивать фазные напряжения приемника при несимметричной нагрузке;
§ подключать к трехфазной цепи однофазные приемники с номинальным напряжением в раз меньше номинального линейного напряжения сети.
Следует иметь в виду, что в цепь нейтрального провода нельзя ставить предохранитель, так как перегорание предохранителя приведет к разрыву нейтрального провода и появлению значительных перенапряжений на фазах нагрузки.
5. 5. Соединение треугольником
Если обмотки генератора трехфазного тока соединить так, что конец первой обмотки соединяется с началом второй, конец второй с началом третьей, конец третьей с началом первой, а к общим точкам подключить линейные провода, то получим соединение треугольником, (рис. 4. 12). Кажущегося короткого замыкания в обмотках генератора не произойдет, так как сумма мгновенных значений ЭДС в них равна нулю:
|
|
|
Рис. 5. 12
К линейным проводам в этом случае подключаются узловые точки (рис. 5. 12). В чем легко убедиться, построив векторную диаграмму (рис. 5. 13).
Рис. 5. 13. Векторная диаграмма линейных и фазных напряжений
На рисунке 5. 12 три приемника тока Zab, Zbc, Zca также включены треугольником. В отличие от соединения звездой, где в большинстве случаев применяется четырехпроводная система, здесь используются три провода.
При соединении треугольником существуют только линейные напряжения (UAB, UBC, UCA), поскольку нулевой провод отсутствует, но появляются фазные и линейные токи. Соотношения между линейными и фазными токами легко могут быть получены, если для каждой узловой точки потребителя применить первое правило Кирхгофа:
5. 13
Из этих соотношений видно, что любой из линейных токов равен геометрической разности двух фазных токов, сложение этих равенств показывает, что геометрическая сумма линейных токов равна нулю.
5. 14
Таким образом, в трехфазной системе, соединенной треугольником, линейные токи больше фазных, а фазные напряжения совпадают с линейными.
Наличие двух способов включения нагрузок расширяет возможности потребителей. Например, если каждая из трех обмоток трехфазного электродвигателя рассчитана на напряжение 220 В, то электродвигатель может быть включен треугольником в сеть 220/127 В или звездой в сеть 380/220 В. Соединение треугольником чаще всего используется в силовых установках (электродвигатели и т. п. ), где нагрузка близка к равномерной. В трехфазных цепях способ включения нагрузки (звездой или треугольником) не зависит от способа включения обмоток генератора или трансформатора, питающего данную цепь.
|
|
|
