15. Соединение обмоток генератора звездой.
СОЕДИНЕНИЯ ОБМОТОК ГЕНЕРАТОРА
На рис. 65 показана схема генератора, у которого имеются три независимые однофазные цепи. Э.д.с. в этих цепях одинаковы, имеют одинаковые амплитуды и сдвинуты по фазе на 1/3 периода. К каждой паре зажимов обмотки статора генератора можно подключить провода, подводящие ток к нагрузке. Эти три фазы выгоднее объединить в одну общую трехфазную систему. Для этого обмотки генератора соединяют между собой звездой или треугольником.
При соединении обмоток генератора звездой (рис. 66) концы всех трех фаз X, Y и Z (или начала A, В и С) соединяются между собой, а от начала (или концов) выводятся провода, отводящие энергию в сеть. Полученные таким образом три провода называются линейными, а напряжение между любыми двумя линейными проводами — линейными напряжениями Uл. От общей точки соединений концов (или начал) трех фаз (от нулевой точки звезды) может
быть отведен четвертый провод, называемый нулевым. Напряжение между любым из трех линейных проводов и нулевым проводом равно напряжению между началом и концом одной фазы, т. е. фазному напряжению Uф.
Обычно все фазы обмотки генератора выполняют одинаковыми так, что действующие значения э. д. с. в фазах равны, т. е. ЕA= ЕB=ЕC. Если в цепь каждой фазы генератора включить нагрузку,
то по этим цепям будут протекать токи. В случае одинакового по величине и характеру сопротивления всех трех фаз приемника, т. е. при равномерной нагрузке, токи в фазах равны по силе и сдвинуты по фазе относительно своих напряжений на один и тот же угол j. Как максимальные, так и действующие значения фазных напряжений при равномерной нагрузке равны, т. е. UA= UB=UC. Эти напряжения сдвинуты по фазе на 120°, как показана на векторной диаграмме (рис. 67). Напряжение между любыми точками схемы (см. рис. 66) соответствует векторам (рис. 67) между теми же точками. Так, например, напряжение между точками A и О схемы (фазное напряжение UА) соответствует вектору A-O диаграммы, а напряжение между линейными проводами А и В схемы — вектору линейного напряжения АВ диаграммы. По векторной диаграмме легко установить соотношение между линейным и фазным напряжением. Из треугольника АОа можно записать следующее соотношение:
откуда
т,
е. при соединении обмоток генератора
звездой линейное напряжение в
= 1,73 раза больше фазного (при равномерной
нагрузке).
Из схемы (см. рис. 66) видно,
что при соединении обмоток генератора
звездой ток в линейном проводе равен
току в фазах генератора, т. е. Iл=Iф.
На основании первого закона Кирхгофа можем записать, что ток в нулевом проводе равен геометрической сумме токов в фазах генератора, т. е.
При равномерной нагрузке токи в фазах генератора равны между собой и сдвинуты по фазе на 1/3 периода. Геометрическая сумма токов трех фаз в этом случае равна нулю, т. е. в нулевом проводе тока не будет. Поэтому при симметричной нагрузке нулевой провод может отсутствовать. При несимметричной нагрузке ток в нулевом проводе не равен нулю, но обычно нулевой провод имеет меньшее поперечное сечение, чем линейные.