2 Соединение трехфазных потребителей в «звезду»

На рисунке представлена схема соединения фаз генератора звездой. Условное обозначение этой схемы Y. Концы К всех трех фаз соединяют в общую точку, называемую нулевой. Если отводят только три провода от генератора А, В, С, то такую систему называют трехфазной трехпроводной. Если отводят также четвертый, нейтральный, или «нулевой» провод N (О), то систему называют трехфазной четырехпроводной. Нулевую точку генератора, а следовательно, и нулевой провод надежно заземляют.

Ток в нулевом проводе появится только тогда, когда три фазы будут нагружены неравномерно. Ток, протекающий по нулевому проводу, равен алгебраической сумме токов в трех фазах:

По абсолютной величине in всегда меньше, чем ток в любой из фаз, если нагрузка включена во все фазы. Поэтому сечение нулевого провода принимается меньшим, чем сечение фазных проводов.

Рис. 1. Схема соединения обмоток генератора в звезду.

Только в том случае, если нагрузка включена между одной из фаз и нулевым проводом, а к другим фазам нагрузка не включена, ток в нагруженной фазе равен току в нулевом проводе.

Напряжение между любой из фаз и нулевым проводом называетсяфазным напряжением и обозначается Uф. Оно равно напряжению между началом каждой из фаз и ее концом (рис. 2). 

Напряжение между фазными проводами называется линейным напряжениеми обозначается Uл. Оно равно геометрической разности двух фазных напряжений (рис. 2), то есть линейные напряжения между фазами А и В, В и С, С и А

Рис. 2. Векторы линейных и фазных напряжений.

Абсолютная величина линейного напряжения может быть определена из треугольника векторов АОВ. Основание этого треугольника АВ равно линейному напряжению:

Или

Таким образом, в трехфазной четырехпроводной системе получают два напряжения: Uф — фазное и Uл — линейное. Линейное напряжение больше, чем фазное, в 1,73 раза. Сила тока в линейном проводе Iлравна но величине и направлению току в фазной обмотке Iф.

3.Основные сведения об электрическом поле

Электростатическое поле – частный случай электромагнитного поля, создаваемого совокупностью неподвижных в пространстве электрических зарядов, которые также неизменны во времени. Изменяющееся электрическое поле неизбежно приводит к появлению магнитных полей из-за явления электромагнитной индукции. Так как диэлектрики не обладают магнитными свойствами, то вполне допустимо ограничиться рассмотрением действием на диэлектрик электрического поля.

Основными характеристиками электрического поля являются его напряженность и потенциал. Напряженность поля является векторной величиной, потенциал – скалярной, определяемой некоторым числом. Электрическое поле определено, если известно распределение напряженности поля и потенциала во всех точках этого поля.

Электрическое поле обладает способностью оказывать механическое воздействие на помещенный в него заряд, с силой, прямо пропорциональной величине этого заряда. В основу определения электрического поля положено его механическое проявление, описываемое законом Кулона – «Два точечных заряда взаимодействуют с силой, пропорциональной произведению зарядов и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними»

где - единичный вектор, направленный вдоль линии, соединяющей заряды.

Электрическое поле можно охарактеризовать совокупностью силовых и эквипотенциальных линий. Силовая линия определяет, как бы двигался весьма малый положительный заряд, не обладающий инерцией. Силовые линии начинаются на отрицательных зарядах и заканчиваются на положительных.

Эквипотенциальными называют поверхности, имеющие равный потенциал. пересечение эквипотенциальных поверхностей с секущей плоскостью дает нам эквипотенциальные линии.

Потенциал φ поля можно определить как работу по переносу единичного положительного заряда из данной точки в точку с нулевым потенциалом. Точка с нулевым потенциалом выбирается произвольно.

Потенциал и напряженность поля связаны между собой общим уравнением

Электрическое поле является потенциальным. Это обозначает, что работа по перемещению заряда в этом поле не зависит от длины траектории, а определяется только координатами начальной и конечной точек траектории. В частности, работа по перемещению заряда по замкнутому контуру равняется нулю.

Для расчетов напряженности электрического поля, создаваемого системой зарядов, используют теорему Гаусса, которая формулируется следующим образом : поток вектора напряженности электрического поля через любую замкнутую поверхность равен сумме свободных зарядов, находящихся внутри этой поверхности, деленное на произведение ε₀∙ε. Здесь ε – диэлектрическая проницаемость вещества, ε₀ = 8,84∙10^-12 Ф/м – электрическая постоянная.