Художественная культура и искусство Курс лекций по истории искусства Теория машин и механизмов Математический анализ Расчеты электрических цепей Начертательная геометрия Примеры выполнения заданий
контрольной работы
Лекции и задачи по физике Компьютерная  безопасность Информационные системы Получение электрической энергии Атомная физика
Электротехника и электроника Закон Ома Второй закон Кирхгоф Расчет смешанной цепи с одной э.д.с. Векторная диаграмма Соединение фаз звездой Соединение фаз треугольником Асинхронный электродвигатель Полупроводниковые диоды

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 помощью такой схемы нагляднее представить условия, возникающие при объединении цепей трехфазную систему. Как однофазных цепях переменного тока, стрелки на схеме показывают положительные направления фазных э.д.с. создаваемых ими токов. Положительные определяет разметка зажимов обмоток генератора. Внутри токи направлены от «концов» (X, Y, Z) к «началам» (А, В, С). Во внешней цепи начал приемникам.

Для соединения звездой (условное обозначение Y) зажимы X, Y, Z («концы» обмоток фаз генератора) объединяются в одну общую точку N. Соответственно точке п и три конца фазных цепей приемника (рис. 3.4б) Между нейтральными точками генератора 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 э.д.с. ЕА) то легко убедиться, что объединение системы не изменит контуры, по которым замыкаются токи. Следовательно, нейтральном проводе ток будет равен векторной сумме фазных токов:

İN = İA + İB İC (3.3)

Нагрузка всех трех фаз называется симметричной, если ток во фазах одинаков и равны сдвиги между фазными напряжениями токами, а также полные сопротивления отдельных приемника (т, е. комплексные 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 нейтральном проводе İN = 0. По этой причине для заведомо трехфазной нагрузки нейтральный провод не нужен. В частности, он используется трехфазных двигателей.

При соединении звездой фаз генератора и приемника напряжения на их зажимах называются фазными напряжениями Uф (UA , UB, UC рис. 3.5). Но в системе имеются также между линейными проводами, называемые Uл (UAB,UBC, UCA) Положительные направления фазных напряжений противоположны по отношению к приемнику, включенному проводами (рис. Следовательно, каждое из трех линейных равно векторной разности соответствующих 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 можно взять три вектора фазных напряжений ŮA, ŮB ŮC. Углы ними равны 120o . Для построения линейного напряжения ŮAB следует из ŮA вычесть ŮB, следовательно, нужно к 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 направлению. Так же строятся ŮBC и ŮCA. как рассматриваемая система напряжений симметрична, то векторы фазных линейных образуют три равнобедренных треугольника с острыми углами 30° тупым углом 120°. Опустив из вершины тупого угла любого 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 подается на зажимы трехфазных двигателей, а фазное 220 — осветительные приборы.

При соединении звездой токи в проводах линии передачи—линейные IЛ равны фазным, так как все части фазной цепи и линейные провода соединены последовательно:

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 зависимости от отношения сопротивлений фаз приемника одно фазное напряжение может быть ниже необходимого, а другое слишком велико. По этой причине нейтральном проводе магистрали запрещается устанавливать предохранители или выключатели.

 При расчетах электрических цепей положительные направления токов в элементах цепи в общем случае заранее неизвестны. Поэтому одно из двух воз­можных направлений принимается за положительное и указывается на схеме стрелкой. Это направление выбирают произвольно. Условное положительное направление напряжения на схеме электрической цепи также выбирается произ­вольно и указывается стрелкой. Между зажимами потребителей электрической энергии положительные направления тока и напряжения, как правило, выбира­ются одинаковыми.
Активная мощность трехфазной системы