Общая электротехника Однофазный переменный ток Трехфазные цепи Машины постоянного и переменного тока Трансформаторы и выпрямители Электроника Теория электросвязи Анализ электрических цепей Мощность трехфазной цепи

Примеры выполнения курсовых работ по электротехнике и электронике

Схема соединения «звездой» в трехфазных цепях

Несвязанная трехфазная цепь, в которой каждая обмотка генератора питает свою фазную нагрузку (рис. 41), требует шесть соединительных проводов. Такая схема практически не применяется.

 

Назначение и принцип действия трансформатора Трансформатор представляет собой статический электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты. Трансформатор имеет не менее двух обмоток, у которых есть общий магнитопровод и которые электрически изолированы друг от друга.

Рис. 41. Несвязанная трехфазная цепь

На практике используют связанные трехфазные цепи, при этом число соединительных проводов от генератора к нагрузке уменьшается до трех или четырех.

На электрических схемах трехфазный генератор принято изображать в виде трех обмоток, расположенных под углом 120º друг к другу.

При соединении фаз трехфазного генератора или приемника электрической энергии «звездой» (рис. 42) концы фаз источника или приемника Х, Y, Z объединены в общую точку N, которая называется нейтральной или нулевой точкой, а начала фаз подключаются к соответствующим линейным проводам.

 


Рис. 42. Трехфазная схема при соединении обмоток

генератора и приемника по схеме «звезда»

Провода, соединяющие начало фаз генератора и приемника электрической энергии, называются линейными проводами, а провод, соединяющий концы фаз генератора и приемника электрической энергии, называется нейтральным или нулевым.

В связанных трехфазных цепях различают фазные и линейные напряжения и токи. Фазным называется напряжение между началом и концом фазы генератора или приемника. Фазные напряжения обозначаются прописными буквами с одним буквенным индексом: , , . Линейным называется напряжение между началами фаз генератора (или приемника) или напряжение между линейными проводами. Линейные напряжения обозначаются прописными буквами с двойным буквенным индексом: , , .

Каждое линейное напряжение при соединении обмоток генератора «звездой» определяется векторной разностью двух составляющих фазных напряжений.

 (125)

Векторную диаграмму, удовлетворяющую уравнениям (125), можно начинать строить с изображения векторов фазных напряжений, выходящих из одной точки под углом 120º друг к другу (рис. 43).

UA

   


Рис. 43. Векторная диаграмма трехфазной цепи при

соединении симметричной активно-индуктивной

нагрузки «звездой». Векторы линейных и фазных

напряжений выходят из одной точки

Вектор  определится как сумма векторов  и , вектор  – как сумма векторов  и , и вектор  – как сумма векторов  и .

Для полноты картины на векторной диаграмме изображаются также векторы токов, отстающих на угол φ от векторов соответствующих напряжений (нагрузка считается симметричной активно-индуктивной).

Уравнениям (125), связывающим векторы фазных и линейных напряжений, удовлетворяет также векторная диаграмма, изображенная на рис. 44. Такую векторную диаграмму называют топографической.

Вектор, соединяющий концы двух векторов фазных напряжений, исходящих из одной точки, является их разностью. Векторы линейных напряжений образуют равносторонний треугольник.

Из векторной диаграммы

. (126)

Следовательно, между линейным и фазным напряжением в схеме «звезда» существует зависимость

  . (127)

 


Рис. 44. Топографическая векторная диаграмма

трехфазной цепи при соединении нагрузки «звездой».

Векторы линейных напряжений образуют

равносторонний треугольник

Соотношение (127) выполняется:

–при наличии нейтрального провода при симметричной и несимметричной нагрузках;

–при отсутствии нейтрального провода только при симметричной нагрузке.

Ток, протекающий по линейному проводу, называется линейным током IЛ. Ток, протекающий между началом и концом фазы, называется фазным током IФ. При соединении «звездой»

.  (128)

Ток в нейтральном проводе в соответствии с первым законом Кирхгофа (см. рис. 28) определится суммой мгновенных значений токов фаз:

.  (129)

Для действующих значений рассматривается векторная сумма фазных токов:

.  (130)

Токи в фазах определяются по закону Ома:

; ; . (131)

При симметричной нагрузке

, (132)

где   – углы сдвига по фазе между фазными напряжениями и фазными токами.

В соответствии с первым законом Кирхгофа для точки N (см. рис. 28)

.  (133)

Следовательно, при симметричной нагрузке (см. рис. 43) ток нейтрального провода как векторная сумма фазных токов равен нулю (сумма трех векторов одинаковой длины, выходящих из одной точки под углом 120º друг к другу).

Нейтральный провод в этом случае не нужен, и схема из четырехпроводной превращается в трехпроводную.

При несимметричной нагрузке обрыв нейтрального провода вызывает значительное изменение фазных токов, а следовательно, и фазных напряжений, что в большинстве случаев недопустимо. Потребители, рассчитанные на фазное напряжение, при уменьшении фазного напряжения будут работать не в номинальном режиме, при увеличении фазного напряжения могут выйти из строя. Поэтому в цепь нейтрального провода предохранители и устройства защиты не устанавливаются.

Таким образом, при несимметричной нагрузке наличие нейтрального провода обязательно.


Преимущества цифровой обработки сигналов