Главная Движение носителей электрических зарядов



§ 4.2. Способы соединения фаз источника трехфазного тока и соотношения между его линейными и фазными напряжениями

На рис. 4.4 показана схема трехфазной цепи, фазы которой электрически не связаны друг с другом. Такую трехфазную цепь называют несвязаиной. Так как в несвязанной трехфазной цепи каждая из фаз источника соединяется с приемником двумя проводами, то в этом случае имеется шесть соединительньгх проводов. Несвязанные трехфазные цепи неэкономичны, и обычно их не применяют.

С целью уменьшения числа соединительных проводов в трехфазной системе используют связанные цепи, в которых фазы источника (или приемника) соединяются между собой звездой или треугольником.

Трехфазная система создана и внедрена в практику русским ученым М. О. Доливо-Добровольским в 90-х годах XIX столетия, который изобрел все звенья этой системы - генераторы, трансформаторы, линии электропередачи и двигатели трехфазного тока.

При соединении фаз источника звездой (рис. 4.5, а) концы фаз X, Y, Z объединены в общую точку N, называемую нейтральной, а начала фаз А, В, с с помощью проводов соединены с приемником тремя проводами, которые называются линейными. Такую трехфазную систему называют трехпроводной.

При соединении фаз источника треугольником (рис. 4.5, б) необходимо подключить конец каждой фазы к началу следующей, т. е. конец X первой фазы - с началом В второй фазы, конец Y второй фазы - с началом С третьей фазы и конец Z третьей фазы - с началом А первой фазы. Начала фаз А, В, с с помощью проводов соединяют с приемниками. Следует отметить, что при соединении треугольником фазы источника создают замкнутый контур и на первый взгляд может показаться, что в контуре при отключенных приемниках может возникнуть ток короткого замыкания, однако этого не происходит, так как в симметричной трехфазной системе сумма мгновенных значений э. д. с. Сл + ев + ее = 0. Следовательно, при холостом ходе источника ток в его фазах не возникает.

Соединение отдельных фаз трехфазных приемников звездой или треугольником осуществляют таким же образом, как и соединение

звездой или треугольником источников. При соединении источника, например, звездой приемники могут быть соединены различным способом, т. е. одни - звездой, а другие - треугольником и т. д. Если нагрузка несимметричная, т. е. сопротивления фаз приемника не равны между собой, то при соединении источника и приемников звездой необходимо применять помимо


Рис. 4.4




Рис. 4.5

трех линейных проводов четвертый, нейтральный провод, соединяющий нейтральные точки N и N источника и приемника (далее рис. 4.7, а).

Напряжение между началом и концом фазы источника называют фазным (1/ф). Например, при соединении звездой фазными являются напряжения между началами фаз и нейтральной точкой источника iV (рис. 4.5, а).

Фазными токами (/ф) называются токи, проходящие через каждую фазу источника или приемника. Напряжения между началами А, В, с фаз источника или между линейными проводами называются линейными напряжениями 1/,, а токи в линейных проводах - линейными токами 1„.

При анализе трехфазных цепей важно знать условные положительные направления э. д. с, напряжений и токов, ибо от их выбора зависят знаки в уравнениях, составляемых по законам Кирхгофа, а также направления векторов на векторных диаграммах. Как уже указывалось (см. §4.1), за условное положительное направление э. д. с. в каждой фазе источника принимают направление от ее конца к началу, а за условное положительное направление напряжения в каждой фазе источника принимают направление от начала фазы к ее концу, направление же фазных токов совпадает с направлением э. д. с. в каждой фазе источника (рис. 4.5, а, б).

За условные положительные направления линейных напряжений принимают направление от начала одной фазы к началу другой, в частности напряжение направлено от А к В, напряжение Иве - от В к С, напряжение Uca - от с к А. Линейные токи, проходящие через линейные провода, всегда направлены от источника к приемнику (рис. 4.5, а, б). Фазные напряжения и токи приемников направлены в одну и ту же сторону.

Согласно второму закону Кирхгофа, э. д. с. фазы АХ при соединении звездой (рис. 4.5, а)

Ёа = 1а?оа + и а,

откуда и а = Ёа - 1а?оа, где Zqx - внутреннее сопротивление фазы А источника. Аналогично находят напряжения в двух других фазах:

Ub= Ёв- 1в?ов1 Vc = Ёс- icZ{



На практике приемники подключают не к отдельному источнику, а к сети, питающейся от системы параллельно работающих генераторов. Поэтому обычно пренебрегают внутренними сопротивлениями фаз источников и считают фазные э. д. с. равными фазным напряжениям.

Чтобы найти связь между фазными и линейными напряжениями, при соединении источников э. д. с. звездой согласно с выбранными условными положительными направлениями фазных и линейных напряжений по второму закону Кирхгофа можно записать следующие соотношения: Uab + Ub - и а = 0; Овс +Uc- Ub = 0; UcA + Va - Uc = 0, откуда

Uab =U- Ub; Ubc =Ub- Uc; Uca = Uc ~ Ua-Для симметричных источников

U = и в = и с = 1/ф; ив = Ubc = Uca = U,.

(4.5)

Если принять потенциал нейтральной точки источника ф; = О, то потенциалы начала его фаз будут равны фазным напряжениям: Va = - Фм = Ф; и в = Ц>в - = в; Vc= *с- n = Фо а линейные напряжения

Vab = - Фв = Va - и в;

Ubc = Фв- Фс= Ub - Uc, (4-6)

Uca =(?c-(Pa = Uc- Ua-

По соотношениям (4.5), зная значения фазных напряжений, можно построить векторные диаграммы фазных и линейных напряжений источника при соединении его фаз звездой (рис. 4,6, а, б), которые будут представлять собой симметричную систему векторов, так как система фазных и линейных напряжений трехфазных генераторов, питающих электрическую сеть, вследствие их конструктивных особенностей симметрична.

Векторная диаграмма, представленная на рис. 4.6, а, соответствует симметричной системе фазных и линейных напряжений при соединении источников звездой. В этом случае на диаграмме как фазные, так и линейные напряжения соответственно равны и сдвинуты соответственно друг





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 [26] 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148


0.0106