Вопрос 26
Несимметричная
нагрузка. Сопротивление нейтрального
провода, как и линейных проводов
(рис.3.8.), примем равным нулю:
.
Наличие несимметричной нагрузки
приемника предполагает выполнение
условия:
По аналогии со случаем симметричной нагрузки фазные напряжения можно записать так:
;
;
.
Токи в фазах приемника можно определить следующим образом:
Тогда ток в
нейтральном проводе:
Благодаря нейтральному проводу (см. рис.3.8.)напряжения на каждой из фаз приемника при несимметричной нагрузке будут неизменными и равными соответствующим фазным напряжениям источника питания как по величине, так и по фазе. Т.е фазные и линейные напряжения приемника образуют симметричную систему. Однако токи в фазах будут разными.
С
ледовательно:
Нейтральный провод обеспечивает
симметрию фазных напряжений приемника
при несимметричной нагрузке.
Поэтому в четырехпроводную сеть включают однородные приемники (например, лампы накаливания) и режим работы каждого такого приемника, находящегося под неизменным фазным напряжением источника питания, не будет зависеть от режима работы приемников, включенных в другие фазы.
Если
сопротивлением нейтрального провода
не пренебречь, то при
фазные напряжения приемника не будут
равны соответствующим напряжениям
источника. В этом случае между нейтральными
токами источника и приемника возникает
напряжение
,
называемое напряжением относительно
нейтрали или напряжением между
нейтралями.
Это напряжение
определяется методом двух узлов.
,
(3.10.)
где
;
;
;
- комплексы проводимостей фаз и
нейтрального провода.
Зная
,
,
и
можно построить потенциальную диаграмму
(рис.3.10.) и определить векторы фазных
напряжений приемника
,
и
.
Комплексные значения этих напряжений можно определить воспользовавшись уравнениями, составленными по второму закону Кирхгофа
;
;
.
(3.11.)
Зная фазные напряжения приемника (3.11.) можно определить фазные токи:
(3.12.)
Ток в
нейтральном проводе:
При увеличении
сопротивления нейтрального провода
эффективность его использования
уменьшается, а именно, чем больше
,
тем больше фазные напряжения приемника
отличаются от фазных напряжений источника
(см. формулу 3.11).
В случае
обрыва нейтрального провода (
)
при несимметричной нагрузке величина
будет максимальной.
По этой причине плавкие предохранители в нейтральный провод не ставят, так как при перегорании предохранителя на фазах нагрузки могут возникнуть значительные перенапряжения. В нейтральный провод не вводят также выключатели (при выполнении лабораторной работы №5 тумблер в нейтральном проводе следует выключать только при соблюдении условия симметричной нагрузки в фазах приемника).
Вопрос 27
Для самого
общего случая предположим, что фазы
симметричного приемника
и нейтральный провод отсутствует
(рис.3.11.а). В этом случае комплексные
значения токов определяются как для
однофазной цепи:
,
,
.
(3.13.)
Здесь
,
,
- напряжения на фазах нагрузки,
соответствующие напряжениям точек “a”,
“b” и “c”.
Если потенциалы узлов “N”
и “n” не равны, то
напряжение между ними
называется напряжением смещения
нейтрали.
Напряжение
на каждой фазе потребителя, соединяемого
звездой, с учетом напряжения смещения
,определяется
следующим образом:
;
;
(3.14)
Найдем напряжение смещения нейтрали воспользовавшись методом двух узлов:
(3.15.)
а) Для симметричного режима (когда
;
;
;
)
будем иметь:
.
(3.16.)
Откуда
(3.16.)следует, что, если напряжение смещения
нейтрали отсутствует (
),
то напряжения на фазах потребителя
будут одинаковыми по величине
.Возвращаясь
к ранее полученному выражению (3.13.),
получим выражение для токов в каждой
из трех фаз:
;
;
.
(3.17.)
Сумма линейных
токов в системе “симметричный источник
– равномерная нагрузка” (сопротивление
фаз одинаковы по величине
и имеют одинаковый угол сдвига фаз
,
т.к.
)
будет представлена в виде:
.
(3.18.) Другими словами – при симметричной
нагрузке нулевой провод не нужен.