Соединение фаз генератора и приемников электрической энергии звездой

1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ТРЕХФАЗНОГО ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

2.

2. Соединение фаз генератора и
приемников электрической
энергии звездой

3.

Каждая из обмоток трехфазного
генератора может служить
самостоятельным источником энергии
и питать отдельный электроприемник.
При этом получается так называемая
несвязанная трехфазная система.
Однако она неэкономична, т.к. от
каждой фазы генератора к фазам
приемника идет по два провода, а
всего их получится – шесть.

4.

5.

Для большей экономичности все три
фазы соединяют в одну общую
трехфазную систему: в «звезду» и
«треугольник».

6. Соединение в звезду

7.

При соединении обмоток генератора
звездой концы всех трех фаз
соединяют в одну общую точку, а к
началам подсоединяют провода,
отводящие электрическую энергию в
сеть.
Такие провода называются
линейными, а напряжение между
любыми двумя линейными проводами –
линейным напряжением:
UЛ (UAB, UBC, UCA)

8.

• От общей точки соединения концов
(или начал) трех фаз (от нулевой
точки) может быть отведен четвертый
провод, называемый нулевым или
нейтральным.
• Напряжение между любым из
линейных проводов и нейтральным
проводом называется фазным
напряжением UФ (UA, UB, UC).
• Таким образом, получается
трехфазная четырехпроводная цепь.

9.

• Токи, протекающие в фазах
генератора и нагрузки называются
фазными и обозначаются IФ или IА, IВ,
IС.
• Токи, протекающие по линейным
проводам, называются линейными и
обозначаются IЛ.

10.

При соединении звездой фаза
генератора, линейный провод и фаза
нагрузки соединены
последовательно, поэтому IЛ = IФ.

11.

По нейтральному проводу протекает
ток, равный геометрической сумме
трех токов:
I N I A I B I C

12.

Благодаря наличию нейтрального
провода, фазные напряжения
потребителя остаются
неизменными при любой нагрузке.

13.

Если ток в нейтральном проводе равен
нулю, то трехфазная система становится
трехпроводной и между проводами
действует только линейное напряжение.

14.

Соотношения между линейными и
фазными напряжениями определяются
по формулам:

15.

Векторная диаграмма, построенная по этим
уравнениям

16.

• Нагрузка может быть симметричной
(равномерной) или несимметричной
(неравномерной).
• При симметричной нагрузке все
фазы имеют одинаковое
сопротивление или в каждой из фаз
имеется одинаковое количество
электроприемников.
Z A Z B Z C

17.

• При симметричной нагрузке токи в
фазах равны между собой:
I A I B I C
• При симметричной нагрузке ток в
нулевом проводе равен нулю.
• Линейное напряжение в случае
симметричной нагрузки и при наличии
нейтрального провода больше фазного
в 3 раз.
U Л 3U ф

18.

Векторные диаграммы напряжений и
токов для симметричной активной
нагрузки при наличии нейтрального
провода и без него

19.

• При несимметричной нагрузке
сопротивление фаз разное или разное
количество электроприемников.
Z A Z B Z C
I A I B I C
• Если в системе есть нейтральный
провод, то в нем появится ток.

20.

Благодаря наличию нейтрального
провода, при несимметричной нагрузке
напряжения на фазах потребителя
энергии остаются неизменными и
равными фазным напряжениям.

21.

Векторные диаграммы напряжений и
токов для несимметричной активной
нагрузки при наличии нейтрального
провода и без него

22.

В случае отсутствия или обрыва
нейтрального провода нулевая точка
смещается в сторону более
нагруженной фазы, и напряжения на
фазах потребителя изменяются, что
приводит к нарушению нормальной
работы приемников энергии.
Поэтому в нейтральный провод не
рекомендуется ставить предохранитель
или рубильник.

23.

Если в качестве нагрузки трехфазной
трехпроводной цепи используются
лампы накаливания одинаковой
мощности, то их накал определяется
фазным напряжением.
А так как напряжения на фазах различны,
то лампы будут гореть с различной
яркостью.
Наибольший накал ламп будет в той
фазе, в которой включено меньшее
количество ламп.

24.

В случае обрыва одной из фаз, например
фазы А без нейтрального провода
(отключены все лампы в этой фазе), две
другие фазы В и С оказываются
включенными последовательно и
находятся под линейным напряжением
UВС. Если сопротивления одинаковы, то
напряжения их будут равны, и каждое
составляет половину линейного
напряжения UВС /2

25.

В этом случае лампы, включенные в фазу
А, погаснут, а в фазах В и С будут иметь
меньший накал.

26.

Уменьшение сопротивления одной из
фаз (например, фазы А) до нуля, что
соответствует короткому замыканию в
ней, приводит к смещению нулевой
точки в вершину треугольника
линейных напряжений, тогда UА = 0, а
фазные напряжения UВ и UС становятся
равными линейным: UАВ и UСА.
Ток в фазе А в три раза больше тока в
рабочем режиме.

27.

Лампы, включенные в фазу А, гаснут, а в фазах
В и С горят ярче обычного, что в конечном
итоге приведет к их быстрому перегоранию.

28.

Отсюда следует вывод, что при
несимметричной нагрузке фаз нельзя
применять соединение приемников по
схеме «звезда» без нулевого провода.

29. Домашнее задание

• Евдокимов Ф.Е. Теоретические
основы электротехники.
Гл. 20, 21, § 20.2, 21.1, с. 344-347, 354360.
• Немцов М.В., Немцова М.Л.
Электротехника и электроника.
Гл. 6, § 6.2, 6.5, с. 159-162, 165-166.