4. Нулевой провод

Рассмотренные случаи несимметрии в трехфазных цепях, так или иначе приводят к изменению напряжений приемника и сдвига фаз между ними. Изменение напряжений влечет за собой изменение токов, т.е. перекос фаз. Перекос фаз в трехфазной цепи создает неодинаковые напряжения на фазах приемника, несмотря на симметрию фазных эдс источника питания. Это недопустимо, так как создается аварийный режим работы трехфазной системы.

Напряжение на нейтральном проводе по закону Ома

. (6-114)

Из выражения следует, что напряжение на нулевом проводе равно нулю при или= 0.

Как известно, ток в нулевом проводе =+При симметричной нагрузке

В остальных случаях ток в нулевом проводе имеет отличную от нуля величину и будет тем больше, чем сильнее отличаются нагрузки в фазах приемника.

Теоретически сопротивление нулевого провода никогда не может быть равным нулю, так как любой провод, соединяющий точи 0 и 0', всегда обладает каким-то сопротивлением. Однако практически, если сечение нулевого провода составляет 0,3 – 0,5 от сечения линейного провода и имеет хорошие контакты, то считается, что = 0. Тогда.

Таким образом, напряжение на фазах приемника будет равно эдс фаз генератора и система приемника будет симметричной, хотя нагрузки на фазах приемника неодинаковы.

Нулевым является провод, выравнивающий потенциалы точек 0 и 0', поэтому его часто называют уравнительным. Отсутствие нулевого проводапри несимметричной нагрузке приводит к перекосу системы. Следовательно, функция нулевого провода состоит в том, чтобы при несимметричной нагрузке фаз приемника сохранить симметричность системы приемника. Кроме того, наличие нулевого провода дает возможность получить от генератора не только линейное, но и фазное напряжение, что очень важно при электроснабжении.

5. ТРЕХПРОВОДНАЯ СИСТЕМА. СОЕДИНЕНИЕ ТРЕУГОЛЬНИКОМ.

Обмотки трехфазного генератора, а также трехфазные нагрузки могут быть соединены еще одним способом: конец первой обмотки соединяют с началом второй, конец второй – с началом третьей, конец третьей – с началом первой, а узлы соединения служат отводами (рис. 91 а). Такой способ соединения называют треугольником.

а б

Рис.91

Кажущегося короткого замыкания в обмотках генератора не произойдет, так как в любой момент времени сумма эдс в его обмотках равна нулю:

=0 (6-115)

и ток при отсутствии внешней нагрузки в замкнутом треугольнике также равен нулю.

Это справедливо в том случае, если все три эдс строго синусоидальны. Но в работе генератора форма эдс может отклоняться от синусоидальной, поэтому соединение треугольником обмоток генератора, как правило, не применяют. Однако соединение треугольником широко используется у трехфазных потребителей, создающих симметричную нагрузку (двигатели, печи, осветительные системы и т.д.).

Если включить фазы приемника тока: (рис.91 а)- непосредственно между линейными проводами трехпроводной системы, то получим соединение токоприемников треугольником. При таком соединении нет различия между фазным и линейным напряжениями, так как напряжение между началом и концом каждой фазы приемника является в то же время линейным напряжением, т.е.

(6-116)

В общем виде

. (6-117)

Если различие между фазным и линейным напряжениями в соединении треугольником отсутствует, зато появляется различие между фазными () и линейными (токами приемника.

Построим векторные диаграммы токов и найдем зависимость между их абсолютными значениями. Условимся положительными направлениями фазных токов считать направления от А к В, от В к С и от С к А, а положительными направлениями линейных токов – направления от генератора к приемнику. Тогда по первому закону Кирхгофа имеем:

(6-118)

откуда

Из последних соотношений видно, что любой из линейных токов равен геометрической разности фазных токов.

Также следует, что при любых равных значениях фазных токов геометрическая сумма линейных токов равна нулю, т.е.

(6-119)

В случае симметричной нагрузки (=векторы фазных токов одинаково сдвинуты по фазе на угол φ относительно соответствующих векторов напряжений и создают симметричную трехлучевую звезду фазных токов (рис.91б).

Для построения на этой же диаграмме векторов линейных токов воспользуемся соотношениями ( ), на основании которых вектор каждого линейного тока представляет собой разность между двумя соседними векторами, отсчитанными против часовой стрелки. Произведя построения, аналогичные построениям векторов линейных напряжений (см. рис. ), получим, что векторы линейных токов образуют трехлучевую звезду, повернутую относительно звезды фазных токов на 30⁰. Из полученной диаграммы видно, что линейные токи представляют собой основания равнобедренных треугольников с углами 120⁰при вершине. Из диаграммы следует, что соотношение между фазными и линейными токами равно

(6-120)

Таким образом, два способа включения потребителей (звездой или треугольником ) расширяет возможности использования этих потребителей. Например, если каждая из трех обмоток трехфазного электродвигателя рассчитана на рабочее напряжение 220В, то, электродвигатель может быть включен треугольником в сеть 220/127Bили звездой в сеть 380/220В.