1.2. Чотирипровідне електричне коло

На рис. 1.3, а наведена схема трифазного чотирипровідного кола. У цьому колі три проводи є фазними проводами і позначаються А, В та С ( за міжнародною системою позначень L1, L2, L3), а четвертий (нульовий) провід – це провід, що сполучений з нейтральною точкою 0 (за міжнародною системою - N) обмотки генератора (трансформатора).

У чотирипровідному колі напруга на обмотці фази генератора та на опорах навантаження, що вимірюється між лінійним і нейтральним (нульовим) виводом називають фазною напругою. У симетричному колі фазні ЕРС та відповідні їм напруги різних фаз рівні між собою: Е_А=Е_В=Е_С; U_A=U_B=U_C=U_Ф. Напруга між лінійними виводами чи між проводами різних фаз лінії електропередавання називається лінійною напругою. Лінійна напруга у раз більша від фазної: U_AB=U_BC=U_CA=U_Л = U_Ф..

Комплекс лінійної напруги визначають як різницю комплексів відповідних фазних напруг:

; ; .

Струми, що проходять у фазах генератора і приймача, називаються фазними струмами, а струми у проводах лінії прийнято називати лінійними струмами.

Як видно з рис. 1.3, а, фазні та лінійні струми у чотирипровідній мережі рівні між собою. За умови симетрії трифазного кола сума струмів фаз і струм у нульовому проводі дорівнюють нулю: і_А+і_В+і_С=і₀=0. Симетричним називається трифазне електричне коло у якому модулі опорів фаз навантаження та їх характер однакові (комплекси опорів фаз рівні між собою): Z_AB=Z_BC=Z_CA .

Діючі значення фазних струмів різних фаз симетричного чотирипровідного трифазного кола рівні між собою, тому їх можна розраховувати за формулою І_Ф=Е_Ф/Z_Ф , де Z_Ф – модуль повного опору однієї фази.

Якщо електричне коло несиметричне, то у нейтральному проводі проходить сумарний струм, що визначається як векторна сума струмів фаз, чи сума комплексів цих струмів:

İ₀=İ_А+İ_В+İ_С .

Розрахунок несиметричних трифазних кіл виконують за методами, відомими з курсу теоретична електротехніка.

Якщо у чотирипровідному несиметричному електричному колі виникає обрив нульового (нейтрального) провода, то між нейтральною точкою 0 приймача і нейтральною точкою генератора (трансформатора) виникає напруга U_N , комплекс якої можна визначити за формулою:

,

де Y_A ,Y_B ,Y_C - комплекси провідностей фаз електроприймача.

Поява напруги U_N обумовлює зміну значення напруг на фазних опорах приймача, що загрожує порушенням їх нормальної роботи.

На рис. 1.4 наведена векторна діаграма напруг і струмів трифазного несиметричного електричного кола у випадку обриву нульового провідника.

Як видно з векторної діаграми, фазні напруги лінії (генератора) U_А, U_В і U_С рівні між собою, а фазні напруги U_а, U_в і U_с електроприймача відрізняються між собою за величиною, а також за кутами зсуву між ними, які тепер не дорівнюють 120⁰. Це обумовлено тим, що кожна фазна напруга електроприймача визначаються як векторна сума відповідних фазних напруг лінії і напруги U_N, що виникла між нейтралями генератора і електроприймача.

Рис. 1.4. Векторна діаграма напруг і струмів у трифазному електричному колі у випадку обриву нейтрального провода