3.3. Способы включения приемников в трехфазной цепи

Схемы вариантов включения приемников в трехфазную цепь приведены на рис. 3.8.

Рис. 3.8

а – несимметричный приемник, включение «звездой»;

б – симметричный приемник, включение «звездой»;

в – включение «треугольником».

Симметричным является приемник, если комплексные сопротивления его фаз одинаковы.

Z_a = Z_в = Z_с = Z e^j.

Если это условие не выполняется, приемник - несимметричный.

3.4. Соединение элементов трехфазной цепи «звездой»

Рис. 3.9. Схема четырехпроводной трехфазной цепи

При пренебрежении потерями в линиях передачи фазное напряжение источника и приемника (нагрузки)

Ток в фазах нагрузки

При этом линейные токи

Ток в нейтральном проводе

Рис. 3.10. Схема четырехпроводной осветительной цепи

при соединении приемников «звездой»

Нейтральный провод обеспечивает сохранение симметрии фазных напряжений несимметричного приемника. При изменении режима работы одной из фаз режима другие фазы не изменяются.

Как видно из рис. 3.10, в нейтральный провод предохранитель не включается. При несимметричной нагрузке ток в нейтральном проводе может оказаться таким, что предохранитель перегорит. В этом случае, как будет показано ниже, в фазах приемника напряжение может существенно превышать номинальную величину.

При симметричном приемнике сдвиг фазных токов относительно фазных напряжений, как и величины фазных токов одинаковы. Это иллюстрируется векторной диаграммой рис. 3.11.

Рис. 3.11

Следовательно

Необходимость в нейтральном проводе отпадает.

К чему приводит обрыв нейтрального провода при несимметричной нагрузке? Это иллюстрируется схемой на рис. 3.12 и векторной диаграммой рис. 3.13.

Рис. 3.12 Рис. 3.13

Возникает напряжение между нейтралями в источнике и приемнике _nN. Фазные напряжения в приемнике отличаются от фазного напряжения источника.

Напряжение _nN определяется по формуле межузлового напряжения:

где Y_a, Y_в, Y_с – комплексные проводимости фаз приемника. Тогда согласно второму закону Кирхгофа напряжения в фазах приемника:

Токи в фазе рассчитываются по закону Ома.

3.5. Аварийные режимы в трехпроводной цепи

Случай обрыва фазы в трехпроводной цепи иллюстрируется схемой и векторной диаграммой на рис. 3.14.

Рис. 3.14

К точкам «в» и «с» схемы рис. 3.14,а приложено линейное напряжение. Если Z_в = Z_с, то падение напряжения на каждом из этих сопротивлений равно , т.е. фазное напряжение в приемнике на этих сопротивленияхи точка «n» располагается в середине основания треугольника векторной диаграммы рис. 3.14,б. Фазное напряжение на сопротивлениях Z_в и Z_с уменьшается в раз по сравнению с номинальным. Величина фазового напряжениияопределяется длиной катетаnA из треугольника АВn. Ток I_a = 0. Токи в фазах «в» и «с» определяются по закону Ома.

Случай короткого замыкания в фазе «а» трехпроводной линии иллюстрируется схемой и векторной диаграммой рис. 3.15.

Рис. 3.15

К сопротивлениям Z_в и Z_с подведено линейное напряжение. Следовательно, в фазах «в» и «с» приемника фазное напряжение равно линейному, т.е. увеличиваются в раз относительно номинального. Точка «n» на векторной диаграмме рис. 3.15,б смещается в верхний угол треугольника. Токи рассчитываются по закону Ома. Токопределяется первым законом Кирхгофа