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 IФ. Токи, протекающие по линейным проводам, называются линейными токами IЛ.

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 IЛ, равны токам в фазах IФ. 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 Zа= Zb = Zc= Zф. 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 Zа= Zb = Zc = ZФ = R приведена на рис. 3.8.

 
 

Рассмотрим случай несимметричной нагрузки (рис. 3.9), когда Zа=jXL, Zb = -jXc, Zc=R, причем XL=ХС=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), Zа=jXL, Zb = -jXc, Zc=R, XL=ХС=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.