3. Трехфазное соединение звездой с нейтральным проводом

В звезде с нейтральным проводом каждая фаза нагрузки с помощью нейтрального провода и соответствующей линии независимо подключена к своему генератору. Следовательно, если не учитывать малые падения напряжения в линии, фазные напряжения, также как ЭДС генератора равны по величине и сдвинуты по фазе на 120⁰.

Соответственно, линейные напряжения

Из векторной диаграммы линейных и фазных напряжений можно найти соотношение между ними. По теореме косинусов для любого линейного напряжения (учитывая, что cos120⁰ = – 0.5) получим

=

Следовательно, в звезде с нейтральным проводом при любой нагрузке линейные напряжения (Uл) равны по величине и в раз больше фазных (Uф).

Uл = U_AB = U_BC = U_CA = Uф = Ua =Ub =Uc

Из схемы соединения нагрузки звездой следует, что линейные токи равны соответствующим фазным

Ток в нейтральном проводе можно определить из I закона Кирхгофа для нейтральной точки нагрузки “n” – сумма геометрическая (векторная), следовательно, для определения In нужно построить векторную диаграмму.

Пример расчета трехфазной нагрузки, соединенной звездой с нейтральным проводом

Пусть известно линейное напряжение и сопротивления

всех фаз

1. Определяем фазные напряжения

Ua = Ub = Uc = Uл /

2. Определяем сопротивления фаз, фазные токи и углы сдвига фаз между током и напряжением

Аналогично определяются Zb, Ib, φ_b; Zc, Ic, φ_c

3. Ток в нейтральном проводе определяется по векторной диаграмме (ВД)

Порядок построения ВД

3.1. Строим 3 вектора фазных напряжений со сдвигом на 120⁰

3.2. Относительно каждого из этих напряжений строим фазные токи , учитывая величину и направление угла сдвига фаз между током и напряжением.

3.3.Складываем геометрически

фазные токи и находим ток

в нейтральном проводе

4. ФМС

ФМС служат для усиления магнитного поля и придания ему нужной конфигурации. При введении в катушку ФМС он намагничивается и его собственное магнитное поле складывается с полем катушки. В результате магнитный поток (МП) резко возрастает (приблизительно в  раз).

 – магнитная проницаемость ФМС (до 10 000).

Следовательно, используя ФМС, при том же токе в катушке можно получить в  раз больший МП, или заданный МП получить при в  раз меньшем токе в обмотке.

Это огромный плюс использования ФМС. Но есть и минусы.

–– В ФМС возникают дополнительные потери энергии (потери в стали)

Рст = Рвт + Рг

1. Вихревые потери Рвт – ток переменный => МП переменный, он будет в самом ФМС индуктировать ЭДС (закон Фарадея), сердечник проводящий, по нему текут вихревые токи, которые разогревают сердечник. Для уменьшения этих потерь сердечники делают не сплошными, а набирают из тонких изолированных пластин, или прессуют из ферромагнитного порошка с диэлектрическим связующим.

2. Гистерезисные потери Рг – или потери на перемагничивание. Ток переменный, при каждом изменении направления тока ФМС перемагничивается, на это тратится энергия, пропорциональная частоте и площади петли гистерезиса. Для уменьшения этих потерь ФМС изготавливают из магнито-мягких материалов с узкой петлей гистерезиса.