3.2. Четырехпроводная трехфазная цепь

Четырехпроводная трехфазная цепь широко применяется для электроснабжения промышленных предприятий, фабрик, заводов, жилых домов.

Провода, соединяющие фазы генератора и приемника, называются линейными (провода А-А, В-В, С-С). Точка О – нулевая (нейтральная) точка генератора, соответственно точка, О' – нулевая (нейтральная) точка приемника, потребителя. Провод, соединяющий точки О – О', называется нулевым, или нейтральным.

Напряжение между началом и концом фазы называется фазным напряжением (U_А, U_B, U_С). Ток, протекающий по фазе, называется фазным током (I_А, I_В, I_С). Напряжение между двумя любыми линейными проводами называется линейным напряжением (U_AB, U_BC, U_CA).

Ток, протекающий по линейному проводу, называют линейным (I_А, I_B, I_С). Как видно из схемы рис. 3.4, если потребители соединены в звезду с нулевым _{проводом, то фазный ток равен линейному току (Iф = Iл), а напряжения отличаются в раз (). В данной схеме могут быть два напряжения, отличающиеся в раз, поэтому ГОСТ установил следующие номинальные напряжения приемников переменного тока — 127, 220, 380, 660 В, соответственно применяется три системы 220/127; 380/220 и 660/380.}

_{Линейные напряжения равны разности фазных напряжений:}

_.

Рис. 3.4. Схема четырехпроводной трехфазной цепи

3.2.1. Симметричный режим работы четырехпроводной трехфазной цепи

_{Если три фазы потребителя имеют одинаковые сопротивления zA = zB = zС, то в этом случае наступает симметричный режим работы цепи, который является основным рабочим режимом. В качестве примера симметричной нагрузки можно назвать трехфазные трансформаторы, трехфазные асинхронные двигатели.}

_{Токи в фазах равны и определяются по закону Ома:}

_{; ; .}

_{Углы сдвига по фазе определяются отдельно для каждой фазы:}

_{; ; .}

_{Ток в нейтральном проводе в данном случает будет равен нулю:}

_.

_{Напряжение между нейтралями генератора и приемника также равно нулю:}

_,

_{где – проводимость трехфазных и одного нейтрального провода.}

_{Векторная диаграмма для случая симметричной нагрузки строится следующим образом (рис. 3.5).}

_{Рис. 3.5. Векторная диаграмма для режима симметричной нагрузки при соединении потребителей в звезду}

_{Откладываем три вектора фазных напряжений под углом 120° друг относительно друга. Векторы фазных токов отстают от векторов соответствующих напряжений на углы φA,φB,φC (активно-индуктивная нагрузка). Звезда линейных напряжений опережает звезду фазных напряжений на угол 30°.}

3.2.2. Несимметричный режим работы четырехпроводной трехфазной цепи

_{Если три фазы потребителя имеют разные сопротивления zA ≠ zB ≠ zC , то токи также будут неравны IA ≠ IB ≠ IC . Ток в нулевом проводе определяется по векторной диаграмме (рис. 3.6) или аналитическим путем. Напряжение между нейтралями генератора и приемника U00 ≠ 0. Нейтральный провод служит для поддержания постоянного напряжения на фазах приемника, поэтому в нейтральном проводе запрещается установка предохранителей и выключателей.}

_{Рис. 3.6. Векторная диаграмма для режима несимметричной нагрузки при соединении потребителей в звезду}