СОЕДИНЕНИЕ ФАЗ ЗВЕЗДОЙ
Обмотки фаз генераторов можно было бы соединить с тремя приемниками электроэнергии шестью проводами (рис. 3.4а) и получить таким путем три независимые фазные цепи. Практически подобное соединение применяется лишь в редких случаях, но с помощью такой схемы можно нагляднее представить условия, возникающие при объединении цепей в трехфазную систему. Как и в однофазных цепях переменного тока, стрелки на схеме показывают положительные направления фазных э.д.с. и создаваемых ими токов. Положительные направления определяет разметка зажимов обмоток фаз генератора. Внутри обмоток э.д.с. и токи направлены от «концов» (X, Y, Z) к «началам» (А, В, С). Во внешней цепи токи направлены от начал обмоток фаз генераторов к приемникам.
Для соединения звездой (условное обозначение Y) зажимы X, Y, Z («концы» обмоток фаз генератора) объединяются в одну общую точку N. Соответственно в точке п объединяются и три конца фазных цепей приемника (рис. 3.4б) Между нейтральными точками генератора и приемника проложен общий нейтральный провод (или нейтраль) трехфазной системы, образуемый объединением трех обратных проводов.
Рис.3.4 Образование соединения фаз звездой:
а — схема не объединенной трехфазной системы.
б — объединенная трехфазная система
Если предположить равными нулю поочередно все фазные эдс, кроме одной (например, проследить в объединенной системе контур тока IA при наличии в системе одной э.д.с. ЕА) то легко убедиться, что объединение системы не изменит контуры, по которым замыкаются фазные токи. Следовательно, в нейтральном проводе системы ток будет равен векторной сумме фазных токов:
İN = İA + İB + İC (3.3)
Нагрузка всех трех фаз называется симметричной, если ток во всех фазах одинаков и равны сдвиги фаз между фазными напряжениями и токами, а также полные сопротивления отдельных фаз приемника (т, е. равны комплексные сопротивления фаз приемника).
Рис. 3.5. Положительные направления фазных напряжений при соединении фаз звездой.
Рис. 3.6. Векторная диаграмма линейных и фазных напряжений
для соединения фаз звездой.
При симметричной нагрузке сумма векторов фазных токов образует замкнутый треугольник. Следовательно, в этом случае ток в нейтральном проводе İN = 0. По этой причине для заведомо симметричной трехфазной нагрузки нейтральный провод не нужен. В частности, он не используется для трехфазных двигателей.
При соединении звездой фаз генератора и приемника напряжения на их зажимах называются фазными напряжениями Uф (UA , UB, UC на рис. 3.5). Но в системе имеются также напряжения между линейными проводами, называемые линейными напряжениями Uл (UAB,UBC, UCA) Положительные направления фазных напряжений противоположны по отношению к приемнику, включенному между линейными проводами (рис. 3.5). Следовательно, каждое из трех линейных напряжений равно векторной разности соответствующих фазных напряжений:
ŮAB = ŮA – ŮB;
ŮBC = ŮB – ŮC; (3.4)
ŮCA = ŮC – ŮA;
Численные соотношения между линейными и фазными напряжениями в симметричной системе легко определить на основании векторной диаграммы (рис. 3.6). За основу диаграммы можно взять три вектора фазных напряжений ŮA, ŮB и ŮC. Углы между ними равны 120o . Для построения вектора линейного напряжения ŮAB следует из ŮA вычесть ŮB, следовательно, нужно к ŮA прибавить (—ŮB).
Рис. 3.7. Соотношения между фазными и линейными напряжениями при соединении фаз звездой.
Рис. 3.8. Осветительная нагрузка при соединении приемников
звездой с нейтральным проводом (четырехпроводная система)
1 - квартирные предохранители;
2 - домовые предохранители;
3 - муфта; 4 - кабель.
Последний равен ŮB по величине, но противоположен ему по направлению. Так же строятся ŮBC и ŮCA. Так как рассматриваемая система напряжений симметрична, то векторы фазных и линейных напряжений образуют три равнобедренных треугольника с острыми углами по 30° и тупым углом 120°. Опустив из вершины тупого угла любого из треугольников перпендикуляр на противоположную сторону (рис. 3.7), можно найти, что
Uф cos 30o = Uл /2 или Uл = √3 Uф;
В трехфазной системе, соединенной звездой, линейные напряжения больше фазных в √3 раз. При смешанной осветительной и силовой нагрузке линейное напряжение 380 В подается на зажимы трехфазных двигателей, а фазное 220 В=380/ √3 — на осветительные приборы.
При соединении звездой токи в проводах линии передачи—линейные токи IЛ равны фазным, так как все части фазной цепи и линейные провода соединены последовательно: IЛ = IФ.
При осветительной нагрузке в случае соединения звездой приемники включаются между линейными проводами и нейтральным проводом.
Часто осветительная нагрузка бывает несимметричной, в этом случае необходим нейтральный провод (рис. 3.8). При отсутствии нейтрального провода в зависимости от отношения сопротивлений фаз приемника одно фазное напряжение может быть ниже необходимого, а другое слишком велико. По этой причине в нейтральном проводе магистрали запрещается устанавливать предохранители или выключатели.
Дата добавления: 2020-10-14; просмотров: 376;