15. Трехфазные цепи. Основные определения. Соединение фаз потребителя по схеме «Звезда» (основные определения и соотношения). Нейтральный провод. Мощность в трехфазной цепи.

Трёхфазная цепь – представляет собой совокупность трёх однофазных цепей, соединённых в общую электрическую цепь и содержащую: источник трёхфазной системы ЭДС (трёхфазный генератор); трёхфазный потребитель или приемник электрической энергии (нагрузка); соединительные провода (линия электропередачи).

2. Электрическая схема трёхфазной четырёхпроводной лэп

Здесь: A-N; B-N; C-N – фазы генератора,

а-n; b-n; c-n – фазы потребителя.

Провода, соединяющие начала фаз генератора и потребителя: L 1 (А-а). L 2 (В-b) и L 3 (C-c) – называются линейными проводами (фазы ЛЭП), а токи в них также называются линейными токами I_A , I_B , I_C . На электрических схемах за условное положительное направление линейных токов принято направление от генератора к потребителю.

Провод N, соединяющий нейтральные точки генератора и потребителя N-n – называется нейтральным проводом (нейтралью). Ток в этом проводе называется нейтральным током и направлен от потребителя к генератору, поэтому в соответствии с первым правилом Кирхгофа: .

Напряжения между линейными проводами (фазами ЛЭП) называются линейными напряжениями U_AB ; U_BC ; U_CA . Условное положительное направление линейных напряжений указано на схеме.

Напряжение между началом и концом фазы потребителя (нейтральной точкой) называется фазным напряжением U_а , U_b , U_c . Ток, протекающий в фазе потребителя, называется фазным током I_а , I_b , I_c . Условное положительное направление фазных напряжений и токов принято от начала к концу фазы.

Способы соединения фаз потребителя и режимы работы трёхфазной цепи

На практике наиболее часто в трёхфазных цепях встречаются три способа соединения фаз потребителя:

1. Звезда с нейтралью - четырёхпроводная система;2. Звезда (звезда без нейтрали) - трёхпроводная система;3. Треугольник - трёхпроводная система.

1. Соединение фаз потребителя по схеме «звезда» (трёхпроводная система)

По первому правилу Кирхгофа для вершин звезды (a, b, c) следует, что линейный ток равен фазному: I _Л = I _Ф , а для нейтральной точки n : I_А +I_В +I_С = 0 .

По второму правилу Кирхгофа для контуров .

Трёхпроводная система «звезда» используется только при симметричной нагрузке фаз , создаваемой трёхфазными потребителями. При этом в каждой фазе цепи протекают равные по величине токи и сдвинутые по фазе на 120⁰ , что обеспечивает сохранение симметричной системы фазных напряжений. В этом случае напряжения на фазах потребителя равны по величине и сдвинуты по фазе на 120⁰, благодаря чему обеспечивается номинальный режим работы всех трёх фаз потребителя.

В трёхпроводной системе «звезда» при симметричной нагрузке фаз между линейными и фазными напряжениями существует простое количественное соотношение: U _Л U _Ф или U _Ф = U _Л / .