4.2. Соединение приемников энергии звездой

4.2.1. Соединение приемников энергии звездой при симметричной нагрузке

Рисунок 28

При симметричной нагрузке, т. е. одинаковом сопротивлении фаз приемника

Z_А = Z_В = Z_С =Z, система токов также симметрична

(117)

Равномерная нагрузка обеспечивает равенство потенциалов нейтральных точек N генератора и N′ нагрузки. В этом случае нейтральный провод не нужен и он может быть отсоединен без изменения режима работы цепи. Так получается трехфазная трехпроводная система (рис.28), соединенная по схеме звезда – звезда.

Расчет трехфазной системы при симметричной нагрузке сводится к расчету одной фазы.

I_Ф = I_Л =U/Z. (118)

. (119)

4.2.2. Соединение приемников энергии звездой при несимметричной нагрузке

Рисунок 29

При достаточно малом сопротивлении нейтрального провода разность потенциалов между нейтральными точками N и N′ равна нулю. Таким образом, создается три самостоятельных контура (рис.29), причем нейтральный провод с весьма малым сопротивлением обеспечивает равенство фазных напряжений генератора и соответствующих фазных напряжений приемника

UA=U′A, UB=U′B, UC=U′C. (120)

Ток в каждом контуре определяется по закону Ома

. (121)

Положительное направление тока в нейтральном проводе выбирается от приемников к генератору. Поэтому ток в нейтральном проводе по первому закону Кирхгофа равен сумме токов в линейных проводах

. (122)

Ток в нейтральном проводе обуславливается неравномерной нагрузкой фаз. Обрыв нейтрального провода при неравномерной нагрузке фаз приемника вызывает изменение фазных напряжений: повышение на одних и понижение на других фазах приемника. Такое изменение недопустимо, поэтому в нейтральных проводах предохранители не устанавливают.

Если сопротивлением нейтрального провода пренебречь нельзя, то при неодинаковых сопротивлениях фаз приемника через нейтральный провод проходит ток I_N и между нейтралями приемника N′ и генератора N возникает разность потенциалов – смещение нейтрали

UN′N=UN=IN ·ZN. (123)

Пренебрегая сопротивлением фаз генератора и линейных проводов, напряжения на фазах приемника определим как разности соответствующих ЭДС генератора и смещением нейтрали

. (124)

При симметричной системе ЭДС фазные напряжения приемника отличаются друг от друга тем больше, чем больше смещение нейтрали.

Применив метод узлового напряжения, смещение нейтрали определим по формуле

, (125)

где . (126)

Топографическая диаграмма цепи показана на рис. 30.

Рисунок 30

Вопросы для самопроверки

1. Какие достоинства имеет трехфазная система?

2. Что такое симметричная трехфазная система ЭДС и как записывается каждая ЭДС этой системы?

3. Получение симметричной трехфазной системы ЭДС, обозначение обмоток генератора. Векторная диаграмма трехфазной системы ЭДС.

4. Что называют последовательностью фаз?

5. Соединение обмоток генератора звездой и соотношение линейных и фазных напряжений и токов.

6. Как определяется напряжение смещения нейтрали и напряжение на каждой фазе потребителя, соединенного звездой?

7. Условие равномерной нагрузки фаз трехфазного потребителя.

8. Какова роль нулевого провода?