Схемы соединения фаз трехфазной нагрузки

 

Фазы трехфазной нагрузки также могут соединяются по схеме «звезда» или по схеме «треугольник».

Напряжения между началом и концом фазы преемника называются фазными напряжениями приемников и определяются как разность соответствующих потенциалов:

, , .

Токи, протекающие по фазам приемника, называются фазными токами I_Ф. Токи, протекающие по линейным проводам, называются линейными токами I_Л.

Трехфазные цепи рассчитываются теми же методами, которые применялись для расчета однофазных цепей.

 

3.3.1. Соединение фаз трехфазной нагрузки «звездой»

 

При соединении фаз генератора и нагрузки по схеме «звезда - звезда» (рис. 3.7) начала фаз генератора соединяются с началами фаз приемника линейными проводами, а нулевая точка генератора (0) соединяется с нулевой точкой приемника (0’) нулевым (нейтральным) проводом.

При соединении фаз по схеме «звезда» токи, протекающие по линейным проводам I_Л, равны токам в фазах I_Ф. Ток, протекающий по нулевому проводу, называется током нулевого провода и обозначается I₀.

Напряжение между нейтральными точками приемника и генератора называется напряжением смещения нейтрали и определяется по методу двух узлов:

Фазные напряжения приемника при соединении фаз по схеме звезда определяются:

То есть фазные напряжения приемников отличаются от соответствующих фазных напряжений генератора на величину напряжения смещения нейтрали.

Линейные напряжения при любом распределении нагрузок между фазами сохраняют симметричный характер и остаются неизменными и равны разности соответствующих фазных напряжений приемника:

Фазные токи определяются по закону Ома: .

Линейные токи равны соответствующим фазным

Ток нейтрального провода определяется согласно первому закону Кирхгофа, как сумма фазных токов:

Ток нулевого провода также можно определить по закону Ома: .

В случае, если сопротивление нейтрального провода равно нулю Z₀=0, то потенциалы нулевых точек генератора и приемника равны между собой , что обеспечивает при любой нагрузке фаз независимость режима работы одной фазы от другой, так как фазные напряжения приемников равны соответствующим фазным напряжениям генератора :

Фазные токи определяются по закону Ома: .

Ток нейтрального провода определяется согласно первому закону Кирхгофа, как сумма фазных токов:

Рассмотрим случай, когда сопротивления фаз нагрузки одинаковы Z_а= Z_b = Z_c= Z_ф. Такая нагрузка называется симметричной.

Ток нулевого провода в этом случае будет равен нулю:

Так же в этом случае будет равно нулю напряжение смещения нейтрали:

Потенциал нулевой точки приемника и нулевой точки генератора равны. Тогда фазные напряжения приемников будут равны фазным напряжениям генератора. Таким образом, в симметричной трехфазной системе нулевой провод оказывается лишним.

Топографическая диаграмма, совмещенная с векторной диаграммой токов для случая, когда Z_а= Z_b = Z_c = Z_Ф = R приведена на рис. 3.8.

Рассмотрим случай несимметричной нагрузки (рис. 3.9), когда Z_а=jX_L, Z_b = -jX_c, Z_c=R, причем X_L=Х_С=R. Сопротивление нулевого провода равно нулю Z₀=0.

Рис. 3.9

Напряжения фаз генератора

В схеме с нулевым проводом при условии Z₀=0 фазные напряжения приемника равны соответствующим фазным напряжениям генератора:

Фазные токи приемников определим по закону Ома:

Ток в нулевом проводе определяется с помощью первого закона Кирхгофа:

Топографическая диаграмма, совмещенная с векторной диаграммой токов приведена на рис. 3.10. Нагрузка фазы «а» имеет чисто индуктивный характер, поэтому ток в этой фазе отстает от напряжения на угол 90^°, ток фазы «b» опережает напряжение фазы на девяносто градусов, так как нагрузка носит чисто емкостный характер, в фазе «с» ток и напряжение совпадают по фазе, так как нагрузка чисто активная.

Линейные токи равны соответствующим фазным.

Рис. 3.10

Рассмотрим случай, когда нулевой провод в цепи (рис. 3.9) отсутствует (рис. 3.11), Z_а=jX_L, Z_b = -jX_c, Z_c=R, X_L=Х_С=R.

Напряжения фаз генератора

Напряжение смещения нейтрали

Нужно отметить, что величина, стоящая в числителе полученной дроби, это ток который был бы при наличии нулевого провода.

Напряжения фаз нагрузки

Токи в фазах приемников определим по закону Ома:

Линейные токи равны соответствующим фазным.

Причем, согласно первому закону Кирхгофа сумма линейных токов

Топографическая диаграмма, совмещенная с векторной диаграммой токов приведена на рис. 3.12.