Теоретические пояснения

Трехфазная цепь состоит из трех основных элементов: трехфазного генератора с трехфазной системой ЭДС , , трёхпроводной или четырёхпроводной линии передачи электрической энергии и приёмников, которые могут быть как трёхфазными так и однофазными. Электрическая схема цепи представлена рис.1.

Рис.1

При соединении звездой концы фаз трехфазного генератора или источника электрической энергии объединены в общую точку N, называемую нейтральной или нейтралью. Аналогично соединяются концы фаз трёхфазного приёмника и точку соединения их n называют нейтралью приёмника. Провода, соединяющие начала фаз источника и приёмника Aa, Bb, Cc называют линейными, провод, соединяющий нейтральные точки источника и приёмника Nn – нейтральным.

Напряжения , , между началами и концами фаз источника питания являются его фазными напряжениями, а напряжения , , между концами фаз приёмника фазными напряжениями приёмника. Напряжения , , между началами фаз источника и соответственно между линейными проводами сети называются линейными.

Трёхфазные источники питания выполняются с симметричной системой ЭДС, которой соответствуют симметричные системы фазных и линейных напряжений. Симметричные системы напряжений характеризуются следующими соотношениями: , = = = , векторы напряжений каждой из систем сдвинуты относительно друг друга на угол 2 /3, по модулю линейные напряжения в раз больше фазных и опережают соответствующие фазные напряжения на угол /6. Векторная диаграмма фазных напряжений источника и линейных напряжений сети показана на рис. 2.

Приёмники (потребители) электрической энергии могут быть симметричными с сопротивлениями и несимметричными, если .

Напряжение между нейтралями n и N можно определить, используя метод междуузлового напряжения [1, с. 161–162] по формуле

,

где , , , – проводимости фаз приёмника и нейтрального провода.

Напряжения в фазах приёмника можно определить по второму закону Кирхгофа по формулам

, , .

Токи линейные равны токам в фазах приёмника, соединённого звездой и определяются по закону Ома

, , ,

ток нейтрального провода .

В трёхфазной цепи с симметричным приёмником напряжение между нейтралями , , , и следовательно по модулю фазные напряжения симметричного приёмника меньше линейных в раз, т. е. , по фазе фазные напряжения приёмника отстают от соответствующих линейных на угол . Векторная диаграмма напряжений приёмника имеет такой же вид как на рис. 2 для источника. Токи в фазах такого приёмника образуют симметричную систему и ток в нейтральном проводе .

В трёхфазной цепи с несимметричным приёмником при наличии нейтрального провода с , напряжение между нейтралями , система фазных напряжений приёмника остаётся симметричной, но . При отсутствии нейтрального провода система фазных напряжений приёмника становится несимметричной. Пример векторной диаграммы цепи с несимметричным приёмником показан на рис.3.

Рис. 3

Активная мощность потребления электрической энергии трёхфазным приёмником равна сумме активных мощностей фаз потребителя

.