Способы соединения фаз нагрузки

Способы соединения фаз источника энергии (генератора) и фаз потребителей энергии

Каждая фаза системы может не иметь гальванической (проводной) связи с другими фазами. Такая система называется несвязанной. Схема трехфазной несвязанной системы приведена на рис.6.2.

Потенциал любой точки в каждой фазе несвязанной цепи можно принять равным нулю. Приняв равными нулю потенциалы концов фаз источников энергии (Х, Y, Z), можно объединить в точку N концы фаз источников энергии (Х, Y, Z). Концы фаз приемников (x, y, z) можно объединить в точку n. Такое соединение обмоток источника энергии и (или) приемников (нагрузок) называется соединение звездой. Точки N и n называются нейтральными, а соединяющий их провод – нейтральным. Провода, соединяющие точки А и а (В и в, С и с), называются линейными. Поскольку каждая фаза такой системы имеет гальваническую (проводную) связь с другими фазами, то такая система называется связанной. Схема трехфазной связанной системы приведена на рис.6.5.

a

A

I_A

N I_N n

c

C B I_B b

I_C

Рис.6.5

Способы соединения фаз источника энергии (генератора)

Фазы трехфазного источника энергии могут быть соединены звездой и треугольником.

Схема соединения трехфазного источника энергии звездой показана на рис.6.5 и рис.6.6,а. Напряжение между началом и концом фазы источника энергии называется фазным напряжением . В трехфазной системе имеется три фазных напряжения – . За условные положительные направления ЭДС фаз источника энергии принимают направления от конца к началу фазы. Положительное направление тока фазы обычно принимают совпадающим с направлением ЭДС фазы, а положительное направление падения напряжения на нагрузке фазы совпадает с направлением тока фазы.

Напряжение между линейными проводами называется линейным напряжением . В трехфазной системе имеется три линейных напряжения – , которым соответствуют линейные ЭДС – . Векторная диаграмма фазных и линейных ЭДС приведена на рис.6.6,б.

A A

N

C B C B C B

а. б. в.

Рис.6.6

Линейные ЭДС определяются:

;

; (6.2)

.

Выразим значение линейной ЭДС через значение фазной ЭДС. На рис.6.6,б приведен фрагмент векторной диаграммы ЭДС. Перпендикуляр, опущенный из точки N на вектор , разбивает его на два равных отрезка. Длинна каждого из отрезков равна . В сумме оба отрезка равны длине вектора , т. е. линейной ЭДС. Таким образом линейная ЭДС:

. (6.3)

Аналогичным образом связаны линейное и фазное напряжения:

. (6.4)

Схема соединения трехфазного источника энергии треугольником показана на рис.6.6,в. В этом случае нагрузка подключается к вершинам треугольника. Линейные и фазные ЭДС и напряжения в таком случае равны:

, . (6.5)

Фаза образуют замкнутый контур, ток в котором при симметричном источнике равен нулю. На практике невозможно выполнить все обмотки одинаковыми, т.е. система ЭДС всегда несимметрична и в контуре, образованном треугольным соединением обмоток возникает ток, называемый уравнительным. Поэтому соединение фаз источника энергии в треугольник используется редко.

Фазы трехфазного приемника энергии (нагрузки) также могут быть соединены звездой и треугольником. Трехфазная четырехпроводная система с нагрузкой, соединенной звездой, показан на рис.6.5. Часть трехфазной трехпроводной системы с нагрузкой, соединенной звездой, показана на рис.6.7,а, и часть трехфазной системы с нагрузкой, соединенной в треугольник, показана на рис.6.7,б.

А A

a

a y

B

В

n

x c b

z

C

b

С c

а. б.

Рис.6.7

Нагрузка в трехфазной цепи может быть:

- неоднородной и неравномерной, если сопротивления фаз нагрузки различны по характеру (аргументу) и значению (модулю),т.е. и ;

- равномерной, если сопротивления фаз нагрузки равны по значению (модулю) но отличаются по характеру (аргументу), т.е. и;

- однородной, если сопротивления фаз нагрузки различны по модулю, но одинаковы по характеру (аргументу), т.е. и ;

- симметричной, если сопротивления фаз нагрузки одинаковы по модулю и характеру (аргументу), т.е. и .