3.4 Основные теоретические положения
Преимущества трехфазных электрических цепей.:
- экономичность передачи энергии, по сравнению с однофазными цепями;
- возможность сравнительно простого получения кругового вращающегося магнитного поля, необходимого для работы трехфазного асинхронного двигателя;
- возможность получения в одной установке двух напряжений: фазного и линейного.
При соединении
трехфазного потребителя звездой (рисунок
3.1) одни концы его фаз соединены в общую
точку, называемую нейтральной или
нулевой 0`, другие концы фаз соединяются
проводами с сетью (источником питания).
Провод, соединяющий нулевые точки
потребителя и сети, называется нулевым.
Остальные провода, соединяющие потребитель
с сетью, называются линейными. Трехфазная
цепь при наличии нулевого провода
называется четырехпроводной, без
нулевого провода – трехпроводной,
напряжения между линейными проводами
и токи в них называются линейными.
Электрические величины – токи, напряжения,
сопротивления и мощности – относящиеся
к отдельным фазам, называются фазными.
В электротехнике принято при символах
электрических величин, относящихся к
потребителю, ставить индекс «штрих»,
например
,
;
соответствующие символы электрических
величин сети (генератора) добавочных
индексов не имеют, например
,
.
Как следует из схемы (см. рис. 3.1), при соединении потребителя звездой линейные и фазные токи равны между собой
В трехфазных
системах сопротивления фаз потребителя
могут быть самыми разнообразными как
по величине, так и по характеру. При этом
нагрузку называют симметричной, когда
комплексные сопротивления фаз равны,
то есть
;
в противном случае нагрузку называют
несимметричной.
3.4.1 Симметричная активная нагрузка
Сеть считаем
симметричной трехфазной системой
синусоидальных напряжений. Фазные
напряжения потребителя также образуют
симметричную систему такого же порядка
следования фаз, как и сеть. Линейные
напряжения в этом случае будут в
раз больше фазных, то есть
Так как сопротивления фаз потребителя равны, будут равны по величине и фазные токи потребителя, образуя также симметричную систему. При наличии нулевого провода ток в нем будет равен нулю, то есть:
Поэтому при симметричной нагрузке нулевой провод не используется. Разность потенциалов между нулевыми точками сети и потребителя также равна нулю, то есть
Мощность потребителя вычисляется так:
(при активной
нагрузке
).
Векторная диаграмма для случая симметричной активной нагрузки без учета сопротивлений проводов показана на рисунке 3.6
3.4.2 Общий случай несимметричной активной нагрузки с нулевым проводом
Сеть считаем
симметричной системой синусоидальных
напряжений. Если сопротивление нулевого
провода принять равным нулю, то при всех
режимах работы потребителя напряжение
между нулевыми точками равно нулю, то
есть
.
Фазные напряжения потребителя равны:
и образуют симметричную систему. Нулевой провод в данном случае обеспечивает независимый режим работы фаз потребителя. Фазные токи образуют несимметричную систему, так как они разные по величине
; 
; 
Ток в нулевом проводе равен сумме комплексов действующих значений фазных токов
Активная мощность потребителя вычисляется так:
(при активной
нагрузке
).
Векторная диаграмма для случая несимметричной активной нагрузки с нулевым проводом показана на рисунке 3.7
Рисунок 3.6 Рисунок 3.7