Четырехпроводная трехфазная цепь
Такая цепь содержит три линейных провода и нейтральный провод, соединяющий нейтральные точки лоточника и приемника (рис. 5.7)
Как было показано при анализе трехпроводной цепи при симметричной нагрузке напряжение между нейтральными точками источника и приемника не возникает, поэтому, в соответствии с уравнениями 1, напряжения приемника равны напряжениям источника, т.е. не искажаются. В таком режиме нейтральный провод не нужен.
Диаграммы при симметричной нагрузке в четырех и трехпроводной цепях одинаковы (см. рис. 5.2)
При несимметричной нагрузке в четырехпроводной цепи напряжение, возникающее между нейтральными точками источника и приемника, шунтируется (замыкается накоротко) нейтральным проводом, т.е. UNN' ≈0 . Как следует из уравнений (1) при UNN' =0 фазные напряжения не искажаются. Следовательно, четырехпроводную цепь можно использовать для питания несимметричной нагрузки. Диаграмма этого случая, когда RА=RB<RС показана на рис. 5.8. Вектор тока в нейтральном проводе IN строится на основании уравнения
IN=IA+ IB+ IC
iA
A
A'
zA
UAB
UA
iB
B
B'
zB
UB
C
C'
zC
UN'N
N'
N
Рис 5.4. Схема трехпроводной трехфазной цепи при обрыве линейного провода в фазе С
N
UAB
IA
IA
UA
N'
UB
Рис. 5.5. Векторные диаграммы токов и напряжений при обрыве линейного провода в фазе С трехпроводной цепи.
UA=UAC
UA=UAC
A
'
zA
A'
UAB UB=UBC
B
B'
-IC
N'
IA
C
C'
UN
N
N'
N
UB=UBC
IB
IC
а)
Рис 5.6. Схема и векторные диаграммы трехпроводной цепи при коротком замыкании в фазе С
На рис. 5.9 показана диаграмма четырехпроводной цепи при обрыве линейного провода в фазе С. Из диаграммы видно, что в четырехпроводной цепи искажений фазных напряжений в оставшихся фазах А и В не произошло. Это объясняется тем, что нейтральный провод зашунтировал напряжение между нейтральными точками источника и приемника. Вектор тока в нейтральном проводе IN строится на основании уравнения
IN=IA+ IB
Таким образом нейтральный провод обеспечивает сохранение симметрии фазных напряжений при несимметричной нагрузке.
Важным преимуществом четырехпроводной цепи является то, что при изменении режима одной из фаз режимы других фаз не изменяются, так как постоянство напряжений в фазах обеспечивается нейтральным проводом. В реальных электрических цепях сопротивление нейтрального провода отлично от нуля, и поэтому полного шунтирования напряжения между нейтральными точками не происходит, на что следует обратить внимание при выполнении лабораторной работы.
3-x фазный источник питания приемник
iA
RA
A
A'
iB
UCA
UAB
U'A
UA
RB
B
U'B
B'
iC
UBC
UB
RC
C
C'
U'C
UC
iN
N
N'
Рис. 5.7. Схема четырёхпроводной трехфазной цепи
UAB
IA+IB
IA
IN
UC
UB
IB
IC
UCA
UBC
Рис. 5.8. Векторные диаграммы токов и напряжений при несимметричной нагрузке в четырехпроводной цепи
IA
UA
IN
N
UB
Рис. 5.9. Векторные диаграммы токов и напряжений при обрыве линейного провода в четырехпроводной цепи