Основні теоретичні положення

Трифазним ланцюгом називають сукупність трьох електричних ланцюгів, у яких діють синусоїдальні ЕРС однакової частоти і амплітуди, але зрушені по фазі одна щодо іншою на кут 120°.

Однією з переваг трифазних ланцюгів є можливість одержати дві експлуатаційні напруги - фазну і лінійну, одна з яких більша за іншу в раз. При з'єднанні споживачів “зіркою” кінці навантажень з'єднують разом, створюючи нейтральну точку 0, а початки навантажень А,В,С підводять до джерела живлення (мал.3.1). Нейтральна (нульова) точка може з'єднуватися за допомогою четвертого нульового або нейтрального проводу з нульовою точкою генератора. Такий трифазний ланцюг отримав назву чотирипровідного.

Він застосовується для живлення несиметричних приймачів. Нейтральний провід служить для вирівнювання фазних напруг приймача при несиметричному навантаженні. Завдяки йому, зміна навантаження в будь-якій фазі приймача приводить до зміни струмів тільки в даній фазі і в нульовому проводі, а в інших фазах режим не змінюється.

Напруги окремих фаз споживача або напруги між лінійними провідниками і нейтраллю називаються фазними напругами. Напруги між лінійними провідниками або між початками окремих фаз споживачів називаються лінійними . Струми в навантаженнях називають фазними , а струми в лінійних провідниках – лінійними . Умовно обрані позитивні напрямки напруг і струмів показані на мал.3.1,а.

İ_A

Ů_AB

Ů_AB Ů_A İ_A İ_B

Ů_CA İ₀ Z_A φ_A

Ů_A İ₀ İ_C

Z_B φ_C І_С φ_B

Ů_C Ů_B Z_C Ů_CA

_İB

Ů_ВC İ_C İ_B

Ů_AC

Мал.3.1

При з'єднанні “зіркою” фазні струми рівні відповідним лінійним струмам: І_ф = І_л. За першим законом Кирхгофа струм нульового проводу дорівнює геометричній сумі фазних струмів: .

Лінійні напруги визначаються геометричною різницею відповідних фазних напруг: .

При наявності нейтрального проводу або симетричного навантаження . Векторна діаграма струмів і напруг для несиметричного навантаження зображена на мал.3.1,б.

У чотирипровідниковому ланцюзі фази приймача працюють незалежно одна від одної. Фазні струми визначаються за законом Ома через відповідні фазні напруги й опори фаз:

У випадку симетричного навантаження фазні струми будуть рівні за розміром і зрушені по фазі на кут 120°. Отже, струм у нейтральному проводі відсутній і потреба в цьому проводі відпадає. Для живлення симетричних приймачів застосовується схема без нейтрального проводу.

При несиметричному режимі в трипровідниковому ланцюзі фазні струми нерівні між собою . Але тому, що їхня сума відповідно до першого закону Кирхгофа повинна бути дорівнювати , зміна струмів може відбуватися за рахунок зміни фазних напруг.

Отже, включення за схемою “зірка” без нульового проводу несиметричного навантаження приведе до перерозподілу або, як говорять, до перекосу фазних напруг приймача; фази, менше навантажені, будуть знаходитися під великою напругою, і навпаки, до фаз, що мають велике навантаження, будуть прикладені знижені напруги.

При симетричному навантаженні, коли :