Способы соединения фаз генератора и нагрузки

Каждая фазная обмотка имеет две крайние точки или два вывода, которые условно называются началом и концом обмотки. За начало обмотки генератора обычно принимается тот вывод, к которому направлена положительная ЭДС. На рис. 7.2 одноименные выводы фазных обмоток генератора обозначены буквами н (на­чало) и к (конец).

Показанное на схеме рис. 7.2 соединение обмоток трехфазного генератора называется звездой: все концы фазных обмоток генератора соединены в одной общей точке. Иногда для упрощения рисунка фазы генератора изображают не под углом 120°, а параллельно, рис. 7.5, а.

Рис. 7.5. Соединение трехфаз­ного генератора звездой,

а – схема; б – векторная диаграмма ЭДС.

Общая точка фазных обмоток генератора называется нейтральной точкой. В зависимости от требова­ний нейтральная точка может быть выведена к отдельному выводу, обозначенному на рис. 7.5, а буквой N.

При соединении обмоток трехфазного генератора тре­угольником, рис. 7.6, а, начало одной фазной обмотки соединяется с концом следующей по порядку фазной об­мотки так, что все три обмотки образуют замкнутый тре­угольник, причем направления ЭДС в контуре треуголь­ника совпадают и сумма ЭДС равна нулю. Общие точки соединенных обмоток генератора выводятся к выводам, к которым присоединяются линейные провода или нагрузка.

При отсутствии нагрузки, т.е. при режиме холостого хода в обмотках генератора, соединенных треугольни­ком, ток не циркулирует, так как сумма трех фазных ЭДС равна нулю, рис. 7.6, б.

Рис. 7.6. Соединение трехфаз­ного генератора треугольником,

а – схема; б – векторная диаграмма ЭДС.

Нагрузка в трехфазной цепи также может быть сое­динена звездой, рис. 7.7, а,или треугольником, рис. 7.7, б и в.

Рис. 7.7. Соединение нагрузки звездой (а) и треуголь­ником (б и в).

На практике применяются различные комбинации сое­динении, например: 1) генератор может быть соединен звездой, а нагрузка – звездой или треугольником; 2) ге­нератор может быть соединен треугольником, а нагруз­ка – звездой или треугольником.

Соединение нагрузки звездой без нейтрального провода (рис. 7.2) при­меняется только при одинаковой нагрузке всех трех фаз. Между тем условие равномерной загрузки фаз на прак­тике не всегда выполняется (например, в случае освети­тельной нагрузки). При неравномерной нагрузке напря­жения на фазах, т. е. на сопротивлениях лучей звезды нагрузки, получаются неодинаковыми. Кроме того, в схеме рис. 7.2 недопустимым является включе­ние или отключение одной фазы нагрузки.

В этом отношении соединение нагрузки треугольни­ком имеет преимущество: сопротивления фаз, т. е. сторон треугольника, могут быть неодинаковы и даже в крайнем случае могут включаться и отключаться независимо друг от друга.

Такая же возможность имеется при соединении гене­ратора и нагрузки звездой, если их нейтральные точки соединены нейтральным проводом или через землю (рис. 7.8, а и б).

Рис. 7.8. Соединение заезда – звезда с нейтральный проводом (а)

и заземленными нейтральными точками (б).

Электродвижущие силы, наводимые в фазных обмот­ках генератора, напряжения на их выводах, напряжения на фазах нагрузки и токи в них называются соответст­венно фазными ЭДС, напряжениями и токами и обозна­чаются .

Напряжения между линейными проводами и токи в них называются линейными напряжениями и то­ками и обозначаются .

При соединении фаз звездой фазные токи равны ли­нейным токам: . При соединении фаз треугольником фазное напряжение равно соответствующему линей­ному напряжению: .

Различают симметричный и несимметричный режимы работы трехфазной цепи. При симметричном режиме комплексные со­противления всех трех фаз одинаковы и ЭДС образуют симметричную систему; в противном случае имеет место несимметричный режим.