11. Соединение потребителей электрической энергии звездой

Трехфазная система ЭДС создается трехфазным гене­ратором. В отличие от однофазного генератора в простейшем трехфазном генераторе на якоре содер­жится, не одна, а три одинаковые обмотки (рисунок 4), сдвинутые в пространстве друг относительно друга на угол 120°. Поэтому при вращении якоря в обмотках индуцируются ЭДС с одинаковыми амплитудами, сдвину­тые по фазе друг относительно друга на угол 120°. Такая система трех ЭДС называется симметричной.

Рисунок 4

В реальном генераторе обмотки уложены в пазах ста­тора, а вращается магнитное поле (рисунок 5,а).

Рисунок 5

Начала обмоток статора генератора маркируются А, В, С, концы — X, У, Z. При соединении обмоток гене­ратора звездой (рисунок 5, б) концы обмоток соединяют в узел, называемый нейтралью генератора N, к которому подключают нейтральный провод. К началам обмоток присоединяют линейные провода.

Напряжение между линейным и нейтральным провода­ми называется фазным напряжением.

В режиме холостого хода генератора фазное напря­жение равно ЭДС. Пренебрегая падением напряжения в обмотках генератора, можно считать фазные напря­жения равными ЭДС и при нагрузке генератора. Тогда

U_А = Е_А, Uв = Ев, Uс = Ес. (1)

Напряжение между линейными проводами называ­ется линейным напряжением.

Если бы Е_А и Ев совпадали по фазе, то линейное на­пряжение было бы равно нулю. Так как Е_А и Ев сдви­нуты по фазе на 120°, то вычитание этих величин следует проводить по векторной диаграмме. Учитывая что Е_А = U_A, Ев = Uв, имеем

Uaв = Ua- Uв. (2)

Построим векторную диаграмму напряжений (рисунок 6). Сначала строим симметричную систему векторов фазных напряжений UА, Ub, Uс. Затем откладываем вектор линейного напряжения Uab как разность векторов Uа и Uв. Для этого к вектору Uа прибавляем равный по значению и обратный по знаку вектор —U_B. Анало­гично строим Uвс = Uв — Uс и Uca = Uc — Ua.

Из векторной диаграммы видно, что: 1) при сим­метричной системе фазных напряжений система линейных напряжений также симметрична; 2) система линейных напряжений опережает фазные напряжения на 30° 3) действующее значение линейного напряжения в раз больше действующего значения фазного напряжения. Последнее положение выводится из прямоугольного треугольника Опт (рисунок 6,б):

(3)

12. Соединение потребителей электрической энергии треугольником

При соединении обмоток генератора треугольником (рисунок 6) необходимо так подключить обмотки (напра­вить ЭДС обмоток), чтобы при холостом ходе в контуре отсутствовал ток, т. е. чтобы сумма ЭДС обмоток была равна нулю.

Так как система ЭДС симметричная, то Е_А + Е_В + Е_С = 0, и схема (рисунок 6,б) соединения обмоток гене­ратора в треугольник правильная: конец первой обмотки X соединяется с началом второй обмотки В, конец второй обмотки Y соединяется с началом третьей обмотки С, конец третьей обмотки Z соединяется с началом первой обмотки А к началам обмоток присоединяются линей­ные провода.

Рисунок 6

Очевидно, что линейные напряжения при соединении обмоток генератора в треугольник равны ЭДС, т. е. равны фазным напряжениям генератора.