4) В каких случаях применяется трехпроводные цепи?

Трехфазные цепи при соединении фаз приемника звездой без нейтрального провода называют трехпроводной. В такую трехпроводную цепь можно включать только симметричные приемники, например трехфазные электродвигатели, электрические печи.

Если приемники симметричные, то токи в фазах будут численно равны и сдвинуты по фазе по отношению к соответствующим фазным напряжениям на один и тот же угол. Построив векторную диаграмму токов для симметричного приемника, легко установить, что геометрическая сумма трех векторов тока равна нулю: I_A+I_B+I_C=0. Следовательно, в случае симметричного приемника ток в нейтральном проводе I_N=0, поэтому необходимость в нейтральном проводе отпадает.

Применяются трехпроводные сети с изолированной нейтралью, у которых нейтральная точка генератора или трансформатора не присоединена к заземляющему устройству. Выбор режима работы нейтрали определяется комплексом требований: экономичности, надежности электроснабжения и электробезопасности. Как правило, при повышенных требованиях электробезопасности рекомендуется применять установки с изолированной нейтралью.

5) В чем преимущества четырехпроводной трехфазной цепи?

В связи с тем что значительная часть приемников, включаемых в трехфазные цепи, бывают несимметричными, очень важно на практике (в частности в схемах с осветительными приборами) обеспечить независимость режима работы отдельных фаз. Кроме четырехпроводной цепи подобными свойствами обладают и трехпроводные цепи при соединении фаз приемника треугольником. Такое соединение получается если три фазы приемника с фазными комплексными напряжениями Z_ab, Z_bc, Z_ac включить между собой линейными проводами.

Симметричные трехфазные приемники, в частности электродвигатели, можно включать в трехпроводную цепь треугольником либо звездой в зависимости от напряжения сети.

6) Как изменится активная мощность симметричного трехфазного приемника при переключении его фаз с треугольника на звезду?

Схема соединения трехфазной нагрузки не зависит от схемы соединения трехфазного генератора. Возможность переключения фаз приемника с соединением звездой на соединение треугольником часто используется для регулирования силы тока и мощности, например для уменьшения пусковых токов трехфазных двигателей.

Рассмотрим как изменятся токи симметричной нагрузки, имеющей постоянные фазные сопротивления Z_Ф , при переключении со звезды на треугольник.

При соединении звездой:

При соединении треугольником на основании закона Ома

, но , следовательно .

Сопоставив выражения линейных токов звезды и треугольника, получим, что при одном и том же U_Л и одинаковом сопротивлении Z_Ф , а для фазных токов .

Мощность трехфазной системы .

В результате уменьшения линейного тока при переключении с треугольника на звезду эта мощность уменьшится в 3 раза.

7) Каковы способы повышения коэфициента мощности симметричных трехфазных приемников?

В современных системах электроснабжения стремятся частично разгружать линии электропередач и трансформаторы от реактивной электроэнергии, приближая в соответствии с технико-экономическими возможностями источники реактивной энергии к местам ее потребления. Это приводит к увеличению коэфициента мощности промышленных предприятий должно осуществляться прежде всего естественным путем, главным образом за счет упорядочивания энергетического режима оборудования, рационального использования установленных мощностей асинхронных двигателей и трансформаторов, замены мало загруженных двигателей двигателями меньших мощностей, ограничение режимов холостого хода трансформаторов и двигателей. В случае необходимости прибегают к искусственным мерам повышения коэфициента мощности с помощью компенсирующих устройств (источников реактивной энергии) – синхронных компенсаторов – мощные синхронные двигатели и статические конденсаторы.

Коэфициент мощности трехфазовых приемников: , где Q_C – реактивная энергия, вырабатываемая компенсирующим устройством, установленным вблизи от приемников, тем выше коэфициент мощности.