Соединение трехфазной цепи звездой

При соединении звездой концы всех трех обмоток генератора объединяют в одну общую точку, которая называется нейтральной точкой генератора, или нейтралью (рис. 4.2). Также поступают и с приемниками, которые образуют нейтральную точку (нейтраль) трехфазного приемника.

Трехфазная цепь, связанная звездой

Рис. 4.2. Трехфазная цепь, связанная звездой

При этом три обратных провода отдельных фаз объединяются в один, и система из шестипроводной становится четырехпроводной.

Провода, идущие от генератора к приемникам, называются линейными, а провод, соединяющий нейтральные точки генератора и приемника, называется нейтральным. Показанные на этом рисунке направления действия ЭДС, токов и напряжений соответствуют направлениям, принятым в большинстве учебников по теории цепей.

Трехфазная цепь, связанная звездой, имеет ряд особенностей.

1. Токи линейных проводов, не разветвляясь, попадают в фазы приемников, поэтому фазные токи равны токам в линейных проводах:

2. Ток в нейтральном проводе /N равен алгебраической сумме комплексных токов всех трех фаз. В соответствии с первым законом Кирхгофа для нейтральной точки приемника (0') имеем

При отсутствии или обрыве нейтрального провода получаем

В этом случае, зная два линейных тока, можно легко найти третий ток.

3. Если генератор вырабатывает симметричную систему фазных ЭДС (рис. 4.1, б) и, кроме того, комплексные сопротивления всех трех фаз цепи одинаковы (ZA=ZB=Zc = Z0=R±jX), то комплексные токи, определяемые в соответствии с формулой закона Ома (/ф = Сф/^ф), имеют одинаковые действующие значения и сдвинуты друг относительно друга по фазе на 120° (как это показано на рис. 4.2, б). Они образуют симметричную систему фазных токов и при этих условиях 1А + 1в + = 0- Следовательно, ток в нейтральном проводе отсутствует и этот провод фактически не нужен.

Рассмотренный выше режим работы трехфазной цепи называется симметричным. В этом режиме работают все трехфазные приемники (например, трехфазные двигатели, нагревательные печи). Они имеют три одинаковые обмотки и не нуждаются в нейтральном проводе. Такие трехфазные приемники называют симметричными. Однофазные же приемники (лампы освещения, бытовые приборы) при соединении их звездой требуют наличия нейтрального провода для поддержания одинакового напряжения на всех трех фазах цепи.

4. Трехфазные цепи, связанные звездой, широко используются в электроэнергетике для передачи электромагнитной энергии на большие расстояния.

Возможная несимметрия в ЛЭП компенсируется нейтральным проводом, в качестве которого используется земля (система с заземленной нейтралью).

5. При связывании звездой (рис. 4.2) различают фазные и линейные напряжения. Фазные напряжения (UA, UB, Uc) действуют между началом и концом каждой фазы. Их направление принято в соответствии с направлением фазных токов цепи — от начала фазы к ее концу (к нейтральной точке 0'). Линейные напряжения (UАВ, Use, Uел) действуют между линейными проводами. Их направление принято по часовой стрелке.

В соответствии со вторым законом Кирхгофа для каждого из трех контуров, образованных одним линейным и двумя фазными напряжениями, имеем

Для построения, например, вектора линейного напряжения UАВ надо сложить в соответствии с формулами (4.4) вектор фазного напряжения UА с вектором Uв, взятым с обратным знаком: UAB=UA +{-U в). Если полученный таким образом вектор UАВ перенести параллельно самому себе так, чтобы его конец совпал с концом вектора UA, то его начало совпадет с концом вектора Uв. Аналогичным образом следует поступить и при построении векторов Uвс и UCA.

как это показано на векторной диаграмме рис. 4.3.

Векторная диаграмма симметричной цепи, соединенной звездой

Рис. 4.3. Векторная диаграмма симметричной цепи, соединенной звездой

Перенеся эти векторы параллельно самим себе аналогично предыдущему, получим, что вектор линейного напряжения Uвс расположится между концами векторов фазных напряжений UB и Uc, а вектор линейного напряжения UCA — между концами векторов фазных напряжений Uc и 0А.

В частном случае, если система векторов фазных напряжений симметрична, то система векторов линейных напряжений также симметрична и образует равносторонний треугольник, из геометрии которого следует, что действующие значения (длины векторов) линейных напряжений в 73 больше действующих значений фазных напряжений:

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >