Оглавление:
Потребители электрической энергии и способы их соединения при подключении к трехфазному источнику
Потребителями (приемниками) в трехфазных электрических цепях могут быть однофазные и трехфазные устройства. Однофазные потребители электроэнергии — это, как правило, маломощные осветительные и нагревательные устройства, микродвигатели, блоки питания и др. В зависимости от указанного в паспорте номинального напряжения 
однофазный потребитель подключается на равное ему линейное или фазное напряжение сети. Для сети это несимметричная нагрузка.
Трехфазный потребитель электроэнергии — устройство, состоящее из трех одинаковых по параметрам двухполюсников, называемых фазами и рассчитанных на подключение к определенному номинальному (линейному) напряжению. Примерами таких потребителей могут быть асинхронные двигатели, мощные нафевагельные усгройства, содержащие гри одинаковых нагревательных элемента (фазы) и т.д.
Трехфазные потребители для сети являются симметричной нафузкой. Это означает, что все его фазы имеют одинаковое комплексное сопротивление.
В зависимости от линейного напряжения в линии электропередачи и номинального напряжения фаз потребителя их соединяют либо звездой, либо треугольником.
Соединение трехфазного источника электрической энергии и приемников электрической энергии звездой
Рассмотрим трехфазную цепь при соединении обмоток генератора и фаз приемника звездой (рис. 3.7). В обмотках генератора индуцируется симметричная система ЭДС, сопротивление обмоток генератора равно нулю. Поэтому можно считать систему фазных 
и линейных 
напряжений генератора симметричными и неизменными.
Трехфазный приемник электрической энергии образован тремя приемниками с комплексными сопротивлениями 
. Приемник называется симметричным, если
Здесь
Если комплексные сопротивления не равны — приемник не симметричный.
Общую точку 
, образованную соединением концов трех фаз приемника, принято называть нейтралью нагрузки. Точки 
и соединяет нейтральный (нулевой) провод. Остальные зри провода, соединяющие выводы генератора 
с выводами приемника 
называются линейными.
Ток в фазах генератора или приемника называют фазным током 
. Ток в линейном проводе называют линейным током 
. Линейные токи цепи и фазные токи приемника на рис.3.7 обозначены соответственно 
и 
.
При соединении генератора и приемников звездой принадлежащие одной фазе обмотка генератора, линейный провод и приемник соединяются последовательно. Поэтому линейный ток равен фазному току, т.е.
Сопротивления линейных и нулевого проводов равно нулю. Тогда системы фазных 
и линейных 
напряжений приемника будут совпадать с системами фазных 
и линейных 
напряжений генератора.
Ток в каждой фазе может быть определен по закону Ома. Так, для фазы 
приемника с учетом (3.3) и (3.7)
где 
— сдвиг фаз между фазным напряжением 
и фазным током 
. Аналогично определяют токи 
и 
.
В соответствии с первым законом Кирхгофа с учетом (3.10)
откуда
Следовательно, комплексный ток в нейтральном проводе равен сумме комплексных фазных токов.
При симметричной системе напряжений и симметричной нагрузке (3.8) фазные токи 
равны по величине и сдвинуты по фазе на один и тот же угол относительно соответствующих напряжений. Векторная диаграмма фазных напряжений генератора и фазных токов для этого режима работы трехфазной цепи приведена на рис. 3.8,а. Из диаграммы видно, что 
.
Таким образом, при симметричном приемнике, соединенным по схеме «звезда», симметричной системе фазных напряжений генератора соответствует симметричная система фазных токов, ток в нейтральном проводе отсутствует и необходимости в нейтральном проводе нет. Трехфазная цепь без нейгрального провода называется трехироводной.
При несимметричной нагрузке комплексные сопротивления 
. не равны, фазные токи оказываются разными но значению и сдвинутыми на различные углы (рис. 3.8,6). Ток в нейтральном проводе не равен нулю. Вектор 
может быть найден геометрическим сложением фазных токов (рис.3.8,б).
При несимметричной нагрузке применяют четырехпроводные цепи, так как в отсутствии нейтрального провода между точками 
и 
появляется напряжение 
, которое принято называть напряжением смещения нейтрали.
При наличии ненулевого напряжения смещения нейтрали фазные напряжения нагрузки в соответствии со вторым законом Кирхгофа определяются выражениями:
Как следует из (3.13) система фазовых напряжений нагрузки становится несимметричной. При этом нарушается соотношение (3.6) между фазными и линейными напряжениями.
При наличии обладающим нулевым сопротивлением нейтральным проводе в трехфазной цепи с несимметричной нагрузкой фазные напряжения нагрузки становятся равными друг другу, соотношение (3.6) выполняется.
В соответствии с методом двух узлов (см. 1.11) напряжение смещения нейтрали при несимметричной нагрузке и не нулевом сопротивлении нейтрального провода
где 
— фазные напряжения генератора; 
— комплексные проводимости соответствующих фаз приемника; 
— комплексная проводимость нейтрального провода, которая полагается равной нулю при отсутствии нейтрального провода и равной бесконечности при его наличии.
Соединение трехфазного источника электрической энергии звездой и фаз приемника треугольником
Рассмотрим трехфазную цепь при соединении обмоток генератора звездой а фаз приемника треугольником (рис. 3.9).
При соединении фаз потребителя треугольником к фазным выводам источника электрической энергии 
подсоединяются три фазы потребителя с комплексными сопротивлениями, 
. Таким образом, к фазам приемника приложена симметричная система линейных напряжений трехфазного источника электрической энергии и фазные напряжения приемника равны соответствующим линейным напряжениям источника.
В фазах приемника протекают фазные токи 
комплексные действующие значения которых
В линейных проводах 
протекают линейные токи 
комплексные действующие значения которых
Как следует из (3.16), сумма линейных комплексных токов всегда равна нулю: 
На векторной диаграмме система линейных напряжений генератора (фазных напряжений нагрузки) 
образует замкнутый треугольник (рис.3.10,а). Фазные токи 
при симметричной нагрузке равны по значению и сдвинуты по отношению к векторам напряжений на одинаковый угол 
.
Для определения соотношения между действующими значениями фазных и линейных токов при симметричной нагрузке можно воспользоваться векторной диаграммой токов (рис.3.10,6), построенной на основании уравнений (3.16). Фазные токи на этой диаграмме такие же, как и на рис.3.10,а. Векторы линейных токов образуют замкнутый треугольник.
Из равнобедренного треугольника, образованного векторами 
и 
, следует 
Таким образом, при симметричном приемнике 
стемы фазных и линейных токов тоже симметричны, а действующие значения линейных и фазных токов находятся в соотношении 
. В случае несимметричного выпол приемника эти соотношения между фазными и линейными токами не меняются, а сами токи не представляют собой симметричные системы.
Эта теория взята со страницы помощи с заданиями по электротехнике:
Возможно эти страницы вам будут полезны:
| Трехфазные электрические кепи: основные определения |
| Способы соединения фаз трехфазного генератора электрической энергии |
| Мощность трехфазной цепи |
| Защитное заземление и зануление в трехфазных сетях |
