2.3 Режимы работы трёхфазной цепи, соединённой по схеме четырёхпроводная звезда

При работе трехфазных цепей различают симметричные и несимметричные режимы работы. При симметричном режиме работы сопротивления фаз приемника должны иметь одинаковую величину и одинаковый характер (например, чисто активный или активно–индуктивный с одинаковыми коэффициентами мощности и т. д.).

При несимметричном режиме работы сопротивление фаз приемника могут отличаться как по величине, но отличаются по характеру. Такая нагрузка называется равномерно-разнородная.

2.3.1. Режим симметричной нагрузки

Для простоты построения векторных диаграмм рассмотрим случай когда нагрузка носит чисто активный характер. Если характер нагрузки будет отличаться от чисто активного, то все выкладки остаются прежними, а векторные диаграммы токов поворачиваются на угол равный углу сдвига по фазе между фазными токами и напряжениями. Согласно определению при симметричной нагрузке при активном характере должно выполняться условие:

. (3.8)

Тогда согласно (3.4) фазные токи, также будут равны по величине:

. (3.9)

Если считать, что сопротивление линейных и нейтрального проводов равны нулю или очень мало, то потенциалы точек A,B,C,N и соответственно a,b,c,n будут равны. Но так как генератор вырабатывает систему симметричных ЭДС, то напряжения, линейные и фазные, приемника будут постоянны и независимы от режима работы приемника.

Согласно уравнениям (3.3) и (3.8) на рис. 23 построена векторная диаграмма напряжений и токов при симметричной нагрузке.

Рисунок 23. Векторная диаграмма токов и напряжений при симметричной нагрузке

Как следует из векторной диаграммы рис.23, векторная сумма фазных токов I_a,I, I_c будет равна нулю, а треугольник «abn» - равносторонний.

Поэтому, согласно (3.3), при симметричной нагрузке ток в нейтральном проводе будет равен нулю.

2.3.2. Режим изменения тока одной фазы

Рассмотрим режимы работы трехфазной цепи, соединенной по схеме четырехпроводная звезда при изменение величины сопротивления одной фазы. Допустим, сопротивление фазы «в» уменьшили, т.е.

.

Тогда согласно системе уравнений (3.4) токи I_a,и I_c (для рис. 20) останутся неизмененными, а ток I_в, - увеличится т.е.:

.

Для определения тока в нейтральном проводе на рис. 24 построена векторная диаграмма токов.

Рисунок 24. Векторная диаграмма токов и напряжений при увеличении тока фазы «в»

Сравнивая векторные диаграммы токов при симметричной нагрузке (рис. 23) и при увеличении тока фазы «в» (рис. 24) можно сделать следующие выводы:

1. При увеличение тока одной фазы токи в двух других фазах не меняются;

2. При увеличении тока одной фазы в нейтральном проводе появляется ток I_n

2.3.3. Режим несимметричной нагрузки

Рассмотрим случай, когда нагрузка во всех фазах носит чисто активный характер, и между величинами сопротивления фаз справедливо следующее соотношение:

.

Тогда согласно системе уравнений (2.3), между величинами фазных токов будет справедливо следующие соотношение:

.

Для определения тока в нейтральном проводе, согласно (3.4), на рис. 25 построена векторная диаграмма токов и напряжений.

Рисунок 25. Векторная диаграмма токов и напряжений при несимметричной нагрузке

Сравнивая векторные диаграммы при симметричной (рис. 23) и при несимметричной нагрузке (рис. 25)можно сделать следующие выводы:

1. При несимметричной нагрузке токи в фазах приемника не зависят друг от друга;

2. При несимметричной нагрузке по нейтральному проводу будет протекать ток.