6.4 Назначение нулевого провода в четырехпроводной цепи
Ток в нулевом
проводе равен нулю при строго симметричной
нагрузке. Если нагрузка несимметричная,
т. е.
,
то неравными будут и токи:
Тогда на основе построения, аналогичного
приведенному на рис. 6.8, нетрудно
убедиться, что при симметрии фазных
напряжений ток в нулевом проводе не
равен нулю:
(за исключением некоторых частных
случаев). Таким образом, при симметрии
фазных напряжений и несимметрии нагрузки
в нулевом проводе есть ток. Представим
себе, что нулевой провод оборвался:
.
При этом токи
,
,
должны измениться так, чтобы их векторная
сумма оказалась равной нулю:
.
Но при заданных
сопротивлениях нагрузки
токи могут измениться только за счет
изменения фазных напряжений. Следовательно,
обрыв нулевого провода в общем случае
приводит к изменению фазных напряжений;
симметричные фазные напряжения становятся
несимметричными.
Р
ассмотрим
топографическую векторную диаграмму,
представленную на рис. 6.14.
Рисунок 6.9 Топографическая векторная диаграмма ЭДС и напряжений трехфазной цепи при отсутствии нулевого провода
Для простоты пренебрежем падением напряжения внутри обмоток генератора и проводах линии и будем считать, что напряжения на нагрузке равны ЭДС генератора.
При несимметрии нагрузки и отсутствии нулевого провода фазные напряжения , , будут различными и точка О' займет на векторной диаграмме положение, отличное от точки О.
Введем нулевой провод с пренебрежимо малым сопротивлением, как показано на рис. 6.5. При этом потенциалы точек О и О' окажутся одинаковыми. Это означает, что точки О и О' на топографической диаграмме рис. 6.9 должны быть совмещены.
Точка О на
топографической диаграмме не может
изменить своего положения, так как
симметрия ЭДС
обеспечивается
конструкцией генератора. Следовательно,
точка О' перейдет в точку О, т. е. фазные
напряжения на нагрузке станут
симметричными.
Таким образом, нулевой провод в четырехпроводной цепи предназначен для обеспечения симметрии фазных напряжений при несимметричной нагрузке.
Несимметрия фазных напряжений недопустима, так как приводит к нарушению нормальной работы потребителей, рассчитанных на определенное рабочее напряжение.
6.5 Соединение нагрузки треугольником. Векторные диаграммы. Соотношение между фазными и линейными токами и напряжениями
Треугольником
могут быть соединены как обмотки
генератора, так и фазы нагрузки. При
соединении треугольником фазные и
линейные Напряжения равны:
(рис. 6.10). Применив первый закон Кирхгофа
узлам А, В и С,
найдем связь между линейными
,
,
и фазными
,
и
токами. Для векторов токов справедливы
соотношения
,
,
.
Рисунок 6.10 Соединение нагрузки треугольником
Этим уравнениям удовлетворяют векторные диаграммы, представленные на рис. 6.11. При симметричной нагрузке
,
Р
исунок
6.11 Векторные диаграммы напряжений и
токов трехфазной цепи при соединении
нагрузки треугольником
Из треугольника фазных и линейных токов (рис. 6.12) находим
Р исунок 6.12 К определению соотношения между фазными и линейными токами при соединении нагрузки треугольником
Таким образом, при соединении треугольником
,
