Включение потребителей звездой с нейтральным проводом

Применение в схеме звезда нейтрального провода устраняет недостаток, присущий схеме звезда без нейтрального провода. Нейтральный провод выравнивает потенциалы между нейтральной точкой источника N и нейтральной точкой приемника n. Если без нейтрального провода три вектора фазных токов и при симметричной нагрузке образуют симметричную звезду, а при несимметричной нагрузке эти векторы так изменяют своё расположение на векторной диаграмме, что их геометрическая сумма остаётся равной нулю, то при наличии нейтрального провода последний как бы берёт на себя всю тяжесть искажения и по нему протекает ток небаланса I­_N. Теперь, согласно первому закону Кирхгофа, в нейтральной точке n нулю будет равна геометрическая сумма четырех токов: . Фазные токи и сохраняют между собой угол 120˚, следовательно, нейтральная точка n остаётся на месте, совпадая с нейтральной точкой N источника. Фазные напряжения U_А, U_В и U_С у потребителя, как напряжения между точкой n и соответствующими вершинами А, В и С треугольника линейных напряжений, останутся одинаковыми и равными:

.

Таким образом, назначение нейтрального провода заключается в поддержании неизменными фазных напряжений при любых нагрузках фаз.

Поэтому несимметричная нагрузка при включении звездой осуществляется обязательно четырьмя проводами.

В случае обрыва нейтрального провода при несимметричной нагрузке, как было рассмотрено ранее, происходит перераспределение, или, как говорят, перекос фазных напряжений – на фазе с меньшей нагрузкой действует повышенное напряжение, а на фазах с большей нагрузкой – пониженное. Повышение напряжения опасно для изоляции и может вызвать перегрев или перегорание приемников. Понижение напряжения на фазах приведет к тому, что они не получат расчетной мощности. В связи с этим для большей надежности работы нейтрального провода в нем не ставят ни выключателей, ни предохранителей

Включение потребителей треугольником

При соединении треугольником (рис.16) фазные напряжения U_Ф являются в то же время и линейными напряжениями U_Л.

Рис. 16. Схема соединения фаз треугольником

Если не учитывать падение напряжения в обмотках источника и в линейных проводах, линейные напряжения у потребителя U_АВ, U_ВС и U_СА будут равны линейным напряжениям источника U_AB, U_BC и U_CA и остаются таковыми при любых нагрузках фаз. Несимметрия нагрузки при равенстве фазных напряжений будет вызывать неравенство фазных токов I_АВ, I_ВС и I_СА, благодаря чему будут не равны и линейные токи I_A, I_B и I_C . На рис. 17 изображена векторная диаграмма напряжений и токов, построенная в предположении, что I_АВ > I_ВС > I_СА.

Схема соединения потребителей треугольником обеспечивает неизменность фазных напряжений при любых нагрузках фаз, фазные токи не зависят друг от друга, т.е. ведёт себя аналогично схеме соединения звездой с нейтральным проводом. Но первая схема имеет три провода, тогда как вторая – четыре провода. В этом состоит преимущество схемы треугольник по сравнению со схемой звезда. С другой стороны схема соединения фаз источника звездой с нейтральным проводом дает потребителям два напряжения, например, фазное 220 В и линейное 380 В, а схема

треугольник – только одно линейное напряжение 380 В.

Рис. 17.Векторная диаграмма напряжений и

токов при соединении нагрузки треугольником