.

Лабораторные работы по электротехнике

Соединение трехфазной цепи звездой

При соединении генератора звездой вместе соединяются концы фаз, образуя нулевую (нейтральную) точку 0 (рис. 1.2). К началам фаз генератора А, В, С с помощью трехпроводной линии передачи присоединяется приемник. Если последний также соединен звездой, нулевые точки генератора 0 и приемника 0’ могут быть соединены нулевым (нейтральным) проводом 0’0.

А, В, С ­— начала фаз генератора;

а, b, с — начала фаз нагрузки;

А-а, В-b, С-c — линии.

Различают величины, относящиеся к фазам генератора и приемника и к линейным проводам:

EA, EB, EC – фазные ЭДС генератора;

UA, UB, UC – фазные напряжения нагрузки;

UAB, UBC, UCA – линейные напряжения, т.е. напряжения между двумя линиями;

UN=U0’0 – напряжение между нулевыми точками нагрузки и генератора;

IA, IB, IC – фазные и одновременно линейные токи.

Так как линейные провода соединены последовательно с фазами генератора и приемника, линейные токи в звезде являются соответственно фазными токами İл=İф.

Для получения симметричных соотношений между величинами следует выбирать положительные направления токов во всех фазах единообразно; обычно направляют токи от генератора к нагрузке, то есть в сторону передачи энергии. В соответствии с законом Ома U=Zİ положительные направления фазных напряжений совпадают с направлением токов. Положительные направления линейных напряжений могут быть выбраны произвольно, но также единообразно. Произволен также выбор направления тока в нулевом проводе, но, как правило, за положительное направление İN выбирают направление от потребителя к источнику.

Для схемы рис. 1.2 по второму закону Кирхгофа:

 

 

Геометрическая сумма линейных напряжений равна нулю, поэтому векторная диаграмма линейных напряжений представляет собой замкнутый равносторонний треугольник.

При соединении трехфазной цепи звездой различают три основных режима работы:

симметричный режим;

несимметричный режим при ZN=0;

несимметричный режим при ZN ¹0.

Симметричный режим ( ZA=ZB=ZC ).

В симметричном режиме все фазы находятся в одинаковых условиях и токи İA, İB, İC будут равны по величине и сдвинуты по фазе на 120 °, то есть образуют трехфазную симметричную систему токов (рис. 1.3). При этом ток в нулевом проводе İN=İA+İB+İC=İA(1+a2+a)=0. Величина линейного напряжения . На векторной диаграмме нулевая точка генератора 0 совпадает с нулевой точкой нагрузки 0’ и находится в центре тяжести треугольника линейных напряжений (рис. 1.3).

 


Несимметричный режим при ZN=0 (ZA ¹ZB ¹ZC).

В этом режиме UN=ZNİN=0, то есть нулевая точка генератора 0 совпадает с нулевой точкой нагрузки 0’, фазные ЭДС генератора являются фазными напряжениями нагрузки. Диаграмма напряжений будет та же, что и при симметричной цепи (рис. 1.3). При этом обеспечивается независимая работа фаз, то есть расчет можно вести отдельно для каждой фазы (рис. 1.4). 

Векторная диаграмма токов при индуктивном характере нагрузки в фазе А и емкостном в фазе В и фазе С представлена на рис. 1.4.

 


Несимметричный режим при ZN ¹0 (ZA ¹ZB ¹ZC).

В несимметричной цепи в общем случае, когда İN ¹0, между нулевыми точками генератора и приемника возникает узловое напряжение UN=ZNİN, что вызывает на векторной диаграмме смещение точки 0’ относительно 0. В соответствии с методом двух узлов:

 


В звезде без нулевого провода YN=0. На рис. 1.5 показана векторная диаграмма напряжений для несимметричного режима при ZN ¹0. 

Y=1/Z – комплексная проводимость. Фазные напряжения нагрузки и токи:

UA=ĖA -UN; UB=ĖB -UN; UC=ĖC -UN;

A=YAUA; İB=YBUB; İC=YCUC .

Выражение для узлового напряжения показывает, что UN будет изменяться при изменении нагрузки в любой фазе; вместе с UN будут изменяться напряжения всех фаз приемника, а следовательно и все токи. Таким образом, звезда без нулевого провода, а также звезда с ZN¹0 не обеспечивает независимой работы фаз.


Исследование линейной электрической цепи постоянного тока