В электрической схеме трехфазный генератор, обмотки которого соединены по схеме звезда, изображают в виде трех индуктивных катушек, расположенных друг к другу под углом 120. При соединении звездой одноименные зажимы (например, концы x, y,z) трех обмоток объединяют в одну точку, которую называют нулевой точкой. Обмотки генератора обозначают буквами A, B, C(см. рис. 4.5).

A

C B

A

x

z y

C b

Рис. 4.5

При соединении обмоток генератора треугольником конец первой обмотки генератора соединяют с началом второй, конец второй – с началом третьей, конец третьей – с началом первой. Геометрическая сумма эдс в замкнутом треугольника равна нулю (см. временную диаграмму на рис. 4.1). Поэтому, если к зажимам A, B, C не присоединена нагрузка, то по обмоткам генератора не будет протекать ток.

Пять простейших способов соединения трехфазного генератора с трехфазной нагрузкой представлены на рис. 4.6-4.10.

A

O

C B

Рис. 4.6

Схема соединения звезда–звезда с нулевым проводом

A

C B

Рис. 4.7

Схема соединения звезда–звезда без нулевого провода

A

C B

Рис. 4.8

Схема соединения звезда–треугольник

A

C B

Рис. 4.9

Схема соединения

треугольник –треугольник

A

C B

Рис. 4.10

Схема соединения треугольник –звезда

Нулевым проводом называют провод, соединяющий нулевые точки генератора и нагрузки. Провода, соединяющие точки A, B, и С генератора с нагрузкой, называют линейными.

Текущие по линейным проводам токи называют линейными, а напряжения между линейными проводами – линейными и обозначают, например, (линейное напряжение между точками A и B).

При соединении фаз звездой (с нулевым проводом) линейные токи равны фазным I_л = I_ф . При соединении фаз многоугольником линейное напряжение между проводами, присоединенными к одной и той же фазе приемника или источника питания, равно соответствующему фазному напряжению.

Рассмотрим более подробно соединение источника питания и приемника по схеме звезда.

Пренебрегая сопротивлением всех проводов, легко определить токи трех фаз приемника и генератора.

Ток в нейтральном контуре:

Для приемника с одинаковыми сопротивлениями всех трех фаз:

Ток в нулевом проводе равен нулю. Поэтому в случае симметричного приемника (или при симметричной нагрузке генератора) нулевой провод не нужен. Примером такого приемника является трехфазный двигатель с соединением трехфазных обмоток по схеме звезда.

A

C B

Рис. 4.11

Векторная диаграмма фазных и линейных напряжений при соединении источника питания и приемника по схеме треугольник дана на рис. 6 с учетом индуктивного характера нагрузки.

Рис. 4.12

(_*)

Для линейных напряжений (по II закону Кирхгофа):

При наличии нейтрального провода условия (_*) выполняются как при симметричном, так и при несимметричном приемнике, а при отсутствии нейтрального провода – только при симметричном. В обоих случаях векторы комплексных значений фазного и линейного напряжений образуют три одинаковых равносторонних треугольника с углами 30 при основании. Следовательно, между действующими значениями фазных и линейных напряжений справедливо соотношение:

Например, линейное напряжение U_л = 380 В, а фазное U_ф = 220 В или U_л = 220 В, а U_ф = 127 В.

При соединении источника напряжения и приемника по схеме звезда соответствующие I_л = I_ф. Каждый трехфазный двигатель представляет собой симметричный приемник. Поэтому для подключения электродвигателей применяют трехпроводные линии. Но для осветительной нагрузки нейтральный провод необходим, так как нет оснований расчитывать на полную симметрию такого трехфазного приемника.

I_лA I_лB I_лС U_линA U_линB U_линC .

(квартирные предохранители)

А B C “0”

(магистральные предохранители)

Рис. 4.13 Осветительная сеть жилого дома.

В нейтральном проводе четырехпроводной осветительной магистрали запрещена установка предохранителей, так как при отключении нейтрального провода фазовые напряжения могут стать неравными. В результате в фазах может наблюдаться недокал, а в других – перекал и быстрое перегорание лампы. Следовательно, если при таком соединении перегорит один из магистральных предохранителей, то отключатся лампы только одной фазы.

Рассмотрим более подробно соединение источника напряжения и приемника по схеме треугольник (см. рис. 4.9).

По первому закону Кирхгофа: