1.2. Способы соединения фаз трехфазного источника

Соединение фаз источника звездой (). При таком типе соединения (рис. 2) концы фаз X, Y, Z объединяют в одну общую точку Nи, которая называется нейтральной (индекс «и» обозначает принадлежность нейтральной точки источнику).

Провода, подключенные к началам фаз А, В, С (линейные провода, или фазы А, В, С), в также нейтральный провод образуют четырехпроводную линию электропередачи.

Напряжения на фазах источника U_А, U_В и U_С, а также токи I_А, I_В, I_С в этих фазах принято называть фазными.

Напряжения U_АВ, U_ВС и U_СА между любыми двумя линейными проводами, а также токи в них принято называть линейными.

Из рис. 2 видно, что при соединении звездой () линейные токи являются одновременно фазными. На этом же рисунке изображены принятые положительные направления ЭДС, токов и напряжений, а также векторная диаграмма линейных и фазных напряжений, которая построена на основании уравнений, составленных по П закону Кирхгофа для рассматриваемой цепи.

Рис. 2

Например, для контура I имеем:

U_АВ  = U_А - U_В

аналогично для других контуров:

U_ВС  = U_В - U_С

U_СА  = U_С - U_А

Из элементарных геометрических свойств равностороннего треугольника, образованного векторами линейных напряжений, которые тоже сдвинуты на 120⁰  относительно друг друга, видно, что при соединении фаз источника звездой () линейное напряжение в 3 раз больше фазного, т.е. U_Л =  3 U_Ф. Таким образом, в четырехпроводной линии существуют две группы напряжений, отличающихся в 3 раз:

а) линейные (между любыми линейными проводами А, В, С);

б) фазные (между любым линейным проводом и нейтральным).

В этом случае вольтметр PV1 (рис. 2), подключенный на линейное напряжение   U_АВ, покажет, например, 380 В, а вольтметр PV2, включенный на фазное напряжение U_В, покажет 220 В^*.

Достоинством четырех проводной линии является то, что к ней возможно подключить однофазные потребителя, рассчитанные на различные напряжения (например, 380 В и 220 В). Более подробно о подключении однофазных потребителей см. 1.4

Соединение фаз источника треугольником (). Такой способ соединения (рис. 3) реализуется, когда начало каждой фазы соединяют с концом предыдущей, соблюдая прямую последовательность чередования фаз А, В, С.

Провода, подключенные к началам фаз, образуют трехпроводную линию электропередачи и также называются линейными проводами (или фазными).

Из схемы (рис. 3) видно, что при соединении фаз источника треугольником () линейные напряжения тождественно равны фазным.

При подключении к источнику трехфазного потребителя в линейных проводах возникнут линейные токи I_А, I_В,I_C, которые не будут равны фазным токам в обмотках источника I_ВА,I _СВ и I_АC (как в случае соединения звездой), а связаны с ними соотношениями, следующими из 1 закона Кирхгофа:

I_А = I_ВА – I_АС

I_В = I_СВ – I_ВА

I_С = I_АС – I_СВ

При работе источника на холостом ходу круговой ток в фазах источника отсутствует, так как сумма напряжений в этом контуре равна нулю.

Основным отличием трехпроводной линии (при включении источника треугольником) от четырехпроводной (при включении источника звездой с нейтральным проводом) является наличие в линии только одной группы напряжений (линейных). В четырехпроводной линии существуют две группы напряжений – линейные и фазные, что расширяет эксплуатационные возможности линии. Поэтому в основном распространена схема соединения фаз источника звездой и четырехпроводная линия электропередачи. В дальнейшем будем ориентироваться именно на такой источник трехфазного напряжения.