Главная Движение носителей электрических зарядов



относительно друга на угол 2л/3. Кроме того, из векторной диаграммы видно, что векторы линейных напряжений Ьв, Ubc. Рса. опережают по фазе соответственно векторы фазных напряжений U, Ug, Uc на угол 2я/6.

Векторную диаграмму фазных и линейных напряжений источника при соединении звездой. можно представить и так, как показано на рис. 4.6, б, где линейные напряжения изображены векторами, соединяющими соответствующие векторы фазных напряжений.

Из векторных диаграмм рис. 4.6, а, 6 можно получить соотношение, связывающее между собой фазные и линейные напряжения симметричного источника при соединении звездой. Так, для фазы А Uав = = 211а cos 30° = \IJa-

В общем случае при соединении фаз симметричного источника звездой связь между линейными и фазными напряжениями описывается выражением

1/л = 1/зС7ф. (4.7)

Таким образом, при соединении фаз симметричного источника звездой линейные напряжения в ]/з раз больше фазных напряжений.

Для приемников низкого напряжения номинальными являются

= 380 В и 1/ф = 220 В; = 220 В и (Уф = 127 В.

Следует отметить, что в практике эксплуатации синхронных генераторов фазы их трехфазных обмоток соединяют только звездой, так как при отклонении э. д. с. источника от синусоидальной формы из-за наличия высших гармоник сумма мгновеннь1х значений э. д. с. не будет равна нулю. При соединении фаз синхронного генератора треугольником при холостом ходе в его обмотках будут возникать токи, которые будут вызывать их нагревание и снижение к. п. д. генератора.

Из рис. 4.5, б видно, что при соединении фаз источника треугольником линейные напряжения равны фазным: t/j, = 1/ф.

Итак, независимо от способа соединения фаз источника линейные напряжении между линейными проводами трехфазной цепи одинаковы и сдвинуты по фазе относительно друг друга на угол 2п/3, вследегвие чего сумма их мгновенных значений или векторов всегда равна нулю. Однако значения линейных напряжеиш при соединении фаз источника треугольником будут /3 раз меньше, чем значения линейных напряжений при соединении фаз того же источника звездой.

§ 4.3. Трехфазные цепи при соединении приемников звездой

Соединение звездой при симметричной нагрузке. При соединении приемников звездой концы фаз приемника соединены в общий узел N. При этом концы всех фаз генератора соединены в общий узел N, а начала фаз - с нагрузкой - звездой сопротивлений.

Если узлы N и N соединить проводом, называемым нейтральным, с сопротивлением Z,, то получим четырехпроводную цепь (рис. 4.7, а). Сопротивления проводов, связывающих источник с нагрузкой, можно учесть в сопротивлениях нагрузки Z, Z, Z.



Ua f

Uca la Ug L

Рис. 4.7


Так как при соединении звездой фазы генератора соединены последовательно с фазами нагрузки, линейные токи одновременно являются и фазными токами как в фазах генератора, так и в фазах нагрузки:

/ф = /л- (4.8)

За условные положительные направления линейных токов 1, 1 принимают направления от источника к нагрузке, а за положительное направление тока в нейтральном проводе - от нагрузки к источнику.

Согласно первому закону Кирхгофа, ток в нейтральном проводе

h=iA + tB + tc. (4.9)

При симметричной нагрузке 11 = 0 = Uc и Za=Zt = Z„ поэтому токи в фазах приемника равны по значению и сдвинуты по фазе на один и тот же угол относительно соответствующих напряжений, т. е. фх = = Фв = Фс = ф. Векторная диаграмма напряжений и токов для симметричной нагрузки представлена на рис. 4.7, б. Из диаграммы видно, что ток в нейтральном проводе равен нулю (/;v = 0), так как 1а + h + h = 0. Таким образом, если нагрузка равномерная, то необходимость в нейтральном проводе отпадает. Трехфазная цепь без нейтрального провода является трехпроводной.

Рассмотрим четырехпроводную цепь (рис. 4.7, а) более подробно. Найдем для этой цепи напряжение между нейтральными точками iV и N, или смещение нейтрали, по методу двух узлов:

U,Y+UbY,+ UcYc

Unn -

Ya + Yb+Yc + n

где Ua = UaI Us = [/e-2o°; Uc = t/eo"; J„ = l/z,; = l/Z; У, - = 1/Z<. - комплексы проводимостей фаз приемника; = l/Z - комплекс проводимости нейтрального провода. Так как при симметричной нагрузке У<, = Уь = У» то (4.10) можно переписать в ввде

YAVaUsUc) (4.11)

Unn =

Ya+Y



При симметричной системе напряжений имеем (1 + Ub + Uc = = С/х(1 + е-Я2о + eJ"") == О, а значит, согласно (4.11), (/.д, = 0. Так как ток в нейтральном проводе /д, = l/jvjv/Zjv, то при симметричной нагрузке = 0. Следовательно, еще раз можно подчеркнуть, что при симметричной нагрузке напряжение между нейтральными точками N и N и ток в нейтральном проводе равны нулю.

Согласно второму закону Кирхгофа, для контуров (см. рис. 4.7, а) NAaNN, NBbNN, NCcNN находим

if, = Ua - I/nw; ih = Ub - Un-n; Uc = Uc - Unn- (4.12) Так как при симметричной нагрузке (/.д, = О, то из (4.12) следует, что

Ua = ih; Ub = Ub; Uc = Uc-

Итак, зная фазные напряжения и сопротивления нагрузки, находим токи в каждой фазе приемника:

h = i7„/Z„; h = Ub/Zb-, h = Uc/Zc. (4.13)

Так как при симметричной нагрузке токи в фазах приемника равны, то достаточно определить ток только в одной из фаз трехфазной цепи.

Соединение звездсш при несимметричной нагрузке. При несимметричной нагрузке сопротивления приемника не одинаковы, т. е. ZtZt ф Z. Для несимметричных нагрузок применяют четырехпроводные цепи, так как между точками N и N появляется напряжение (/дгл? и напряжения на фазах нагрузки различны. При этом нарушается соотношение между фазными и линейными напряжениями Un = j/з 1/ф, причем на одних фазах нагрузки напряжение становится большим, а на других - меньшим, чем 1/л з.

Наличие нейтрального провода в цепи с несимметричной нагрузкой позволяет выравнивать напряжение на фазах приемника и поддерживать их неизменными, равными фазным напряжениям источника Ui,/y, т. е. нейтральный провод обеспечивает симметрию фазных напряжений приемника. Иначе говоря, при наличии нейтрального провода, когда Zjv = О, даже при несимметричной нагрузке фазные напряжения приемника равны друг другу и соблюдается соотношение между фазными и линейными напряжениями 1/д = /з 1/ф.

Если нагрузка несимметрична (Z ф Zb¥= Zc) и нейтральный провод имеет конечное сопротивление Zjv, то напряжение l/jy-jv между нейтральными точками N и N определяется по формуле (4.10), а напряжения на фазах нагрузки - по формулам (4.12). Тогда токи в схеме рис. 4.7, а

1л = UJZ„ = {иа - U„.r,)Y,; is = UJZb = (1/ - i*; ic = UJZ, = [Uc - U.f,)Y,; /д = Uf,.f,/Z = tZ/v-wb = /л + Ь + /о

Если напряжения источника 11, Ub, Uc образуют симметричную систему, то при отсутствии нейтрального провода и при l/jy-jv ф О напряжения на фазе нагрузки 11 и U несимметричны, что видно из векторной топографической диаграммы, приведенной на рис. 4.8. Особенностью этой диаграммы является то, что каждой точке электрической цепи А, В, С, N и N соответствует определенная точка на диаграмме.



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


0.0111