Соединение генератора с потребителем звездой

104. Соединение звездой

Если фазные обмотки генератора или потребителя соединить так, чтобы концы обмоток были замкнуты в одну общую точку, а начала обмоток подключены к линейным проводам, то такое соединение называется соединением звездой и обозначается условным знаком . На фиг. 179 обмотки генератора и потребителя соединены звездой. Точки, в которых соединены концы фазных обмоток генератора или потребителя, называются соответственно нулевыми точками генератора (0) и потребителя (0′). Обе точки 0 и 0′ соединены проводом, который называется нулевым или нейтральным проводом. Остальные три провода трехфазной системы, идущие от генератора к потребителю, называются линейными проводами. Таким образом, генератор соединен с потребителем четырьмя проводами. Поэтому эта система называется четырехпроводной системой трехфазного тока.

Сравнивая несвязанную (фиг. 178) и четырехпроводную (фиг. 179) системы трехфазного тока, видим, что в первом случае роль обратного провода выполняют три провода системы, а во втором — один нулевой провод. При работе по нулевому проводу протекает ток, равный геометрической сумме трех токов:

Напряжения, измеренные между началами фаз генератора или потребителя и нулевой точкой или нулевым проводом, называются фазными напряжениями и обозначаются UA, UB, , UCили в общем виде Uф Часто задаются величины э. д. с. фазных обмоток генератора. Они обозначаются

E A, E B, , E C или Еф. Если пренебречь сопротивлениями обмоток генератора, то можно записать:

Напряжения, измеренные между началами фаз А и В, В и С. С и А генератора или потребителя, называются линейными напряжениями и обозначаются UAB , U вс , UCA или в общем виде Uл. Стрелки, поставленные на фиг. 179, показывают выбранное положительное направление тока, которое в линейных проводах принято от генератора к потребителю, а в нулевом проводе — от потребителя к генератору.

Если присоединить зажимы вольтметра к точкам А и В, то он покажет линейное напряжение UAB . Так как положительные направления фазных напряжений UA, UB, и UC выбраны от начал фазных обмоток к их концам, то вектор линейного напряжения UAB будет равен геометрической разности векторов фазных напряжений UA и UB:

Иначе можно сказать, что мгновенное значение линейного напряжения равно разности мгновенных значений соответствующих фазных напряжений. На фиг. 180 вычитание векторов заменено сложением векторов:

Из векторной диаграммы видно, что векторы линейных напряжений составляют замкнутый треугольник.

Зависимость между линейным и фазным напряжениями показана на фиг. 181:

Следовательно, при соединении звездой линейное напряжение в раз больше фазного напряжения.

В дальнейшем, говоря о напряжении в цепях трехфазного переменного тока, если не будет сделано оговорок, будем иметь в виду линейное напряжение.

Ток, протекающий по фазной обмотке генератора или потребителя, называется фазным током и обозначается в общем виде Iф. Ток, протекающий по линейному проводу, называется линейным током и обозначается в общем виде Iл.

Из фиг. 179 видно, что при соединении звездой линейный ток равен фазному току, т. е. Iл= Iф.

Рассмотрим случай, когда нагрузка в фазах потребителя одинакова как по величине, так и по характеру. Такая нагрузка называется равномерной или симметричной. Это условие выражается равенством:

Если предположить, что сопротивления проводов, соединяющих генератор с потребителем (линейных проводов), равны нулю, то напряжение на зажимах потребителя будет равно напряжению на зажимах генератора. Прибавляя к напряжению генератора падение напряжения в его фазных обмотках, получим фазные э. д. с. генератора.

На фиг. 182 дана векторная диаграмма токов, напряжений и э. д. с. при соединении звездой.

Нам известно уже, что в нулевом проводе должна протекать геометрическая сумма токов всех трех фаз. На фиг. 183 даны кривые изменения токов при равномерной нагрузке трехфазной системы. Так как нагрузка равномерна, то максимальные значения для всех трех синусоид тока одинаковы.

Возьмем момент а и, чтобы получить ток в нулевом проводе, сложим мгновенные значения токов всех трех фаз. В этот момент ток третьей фазы i3 равен нулю. Мгновенное значение тока в первой фазе равно i1 , причем этот ток направлен в одну сторону. Одновременно ток во второй фазе равен i2 , но этот ток направлен уже в другую сторону. Так как ток i1 равен току i2 , но оба они имеют противоположные направления, а ток i3 равен нулю, то сумма всех токов также равна нулю,

Сумма трех токов будет равна нулю в момент б.

В момент б ток первой фазы имеет максимальное положительное значение i1. В то же время токи второй и третьей фаз i2 и i3 которые равны между собой, имея отрицательное направление, в сумме равны току i1. Поэтому сумма трех токов снова равна нулю.

При рассмотрении любых других моментов мы также увидим, что при равномерной нагрузке сумма мгновенных значений токов трехфазной системы равна нулю. Следовательно, ток в нулевом проводе будет равен нулю. Отбрасывая нулевой провод в четырехпроводной системе, переходим к трехпроводной системе трехфазного тока, которая представлена схематически на фиг. 184. Таким образом, если имеем равномерную нагрузку, как, например, трехфазные двигатели переменного тока, трехфазные печи и т. п., то к такой нагрузке подводятся только три провода.

Потребители, включенные звездой с неравномерной нагрузкой фаз, нуждаются в нулевом проводе. К таким потребителям, как, например, при осветительной нагрузке, подводятся четыре провода.

Пример 1. Имеется потребитель, сопротивления фаз которого равны: zA =5 ом, zB =10 ом, zC==20 ом. Потребитель соединен звездой и включен в сеть напряжением 380 в. Определить ток в нулевом проводе, если коэффициенты мощности фаз одинаковы, характер нагрузки по фазам также одинаков

.

Векторы э. д. с. обмоток генератора представляют собой симметричную систему: они равны по величине и сдвинуты один относительно другого по фазе на 120°.

Нулевая точка генератора на векторной диаграмме располагается в центре звезды фазных э. д. с. Нулевая точка потребителя, соединенного звездой при равномерной нагрузке, а также при неравномерной нагрузке, но при наличии нулевого провода, с достаточно малым сопротивлением находится в центре тяжести треугольника линейных напряжений. Обрыв нулевого провода во время работы трехфазного потребителя с неравномерной нагрузкой фаз влечет за собой перераспределение токов и напряжений. На этом вопросе остановимся подробнее.

Пусть имеется трехфазный потребитель (фиг. 186, а) с неравномерной активной нагрузкой фаз. Примем отношение сопротивлений фаз потребителя равным rА : rB :rC = 1 :2 : 3. Требуется определить положение нулевой точки потребителя.

При замыкании фазы А накоротко (фиг. 186, б) (rA=0) нулевая точка 0′ совместится с точкой А векторной диаграммы. При этом напряжение на остальных двух фазах В и С увеличивается в раз, так как они окажутся включенными между линейными проводами. При обрыве фазы А (rА = ) сопротивления фаз rB и rC будут включены последовательно между линейными проводами В и С (фиг. 186, в). Нулевая точка потребителя будет находиться на стороне ВС треугольника линейных напряжений в точке D, делящей сторону ВС в отношении rB: rC = 2:3. Можно доказать, что при изменении сопротивления фазы А от rА =0 до r= нулевая точка потребителя будет перемещаться по линии, соединяющей точки А и D.

Если произвести аналогичные рассуждения для фазы В, а затем для фазы С, то мы получим еще две линии: одну — BE, полученную в результате короткого замыкания и обрыва фазы В, другую — CF, полученную в результате короткого замыкания и обрыва фазы С. Линия BE делит сторону АС треугольника в отношении rА : rC = 1 :3. Линия CF делит сторону АВ треугольника в отношении rА : rB =1:2.

Точка пересечения прямых линий AD, BE и CF является нулевой точкой потребителя при данной нагрузке (фиг. 186, г).

Совершенно очевидно, что для определения положения нулевой точки достаточно рассмотреть случаи короткого замыкания и обрыва любых двух фаз.

Векторы представляют собой напряжения на

фазах потребителя. Как видно из диаграммы, при неравномерной нагрузке фазные напряжения потребителя различны по величине, причем величина фазного напряжения пропорциональна сопротивлению фазы.

Смещение нулевой точки потребителя, происходящее в результате неравномерной нагрузки, приводит к нежелательному явлению в осветительных сетях. Чем больше будет число и мощность ламп, включенных в фазе, тем меньше будет их сопротивление, тем меньше будет их фазное напряжение, тем слабее они будут гореть.

Нулевая точка звезды потребителя может находиться внутри треугольника линейных напряжений, совпадать с одной из его вершин, лежать на одной из его сторон и в некоторых случаях может находиться вне треугольника.

Между нулевыми точками генератора и потребителя при неравномерной нагрузке существует разность потенциалов (напряжение смещения нейтрали).

Мы рассмотрели явления, происходящие при неравномерной нагрузке фаз потребителя, включенного звездой без нулевого провода. С устройством нулевого провода отпадают все недостатки, вызванные неравномерной нагрузкой фаз. Осветительная нагрузка, включенная звездой, всегда требует наличия нулевого провода, так как даже равномерная нагрузка фаз в какой-то момент времени не гарантирует ее постоянства на продолжительное время.

Смотрите так же:  Ноги гудят как провода

Соединение обмоток генератора

Для уменьшения количества проводов между генератором и потребителем фазные обмотки должны быть соединены между собой определённым образом, как в генераторе, так и у потребителя. Обмотки генератора обозначаются: U 1 – U 2,

V1 – V2, W1 – W2 ( фазы A, B, C). Индексом 1 обозначается начало обмотки, индексом 2 – конец.

В практике используют 2 различные соединения: соединение звездой и треугольником.

Соединение звездой.

Условимся, что положительно направленный ток выходит из обмотки генератора через её начало и входит в неё через её конец. Если все концы обмоток генератора соединить в одной точке О, а к их началам подсоединить провода, идущие к приёмникам электрической энергии, у которых концы также соединены в одной точке О´ , то получим соединение звездой.

По общему обратному проводу будет протекать ток:

Если все три фазы имеют одинаковые нагрузки, то фазные токи будут равны по модулю, отличаясь друг от друга по фазе на 120˚:

Сложим токи с помощью векторной диаграммы.

Суммарный ток, т.е. ток в общем проводе равен нулю, поэтому провод ОО´ называется нулевым. Провода, соединяющие начала обмоток генератора с приёмником электроэнергии, называются линейными. Система трёхфазного тока с нулевым проводом (или нейтралью) называется четырёхпроводной.

В цепях трёхфазного тока различают два типа напряжений: линейные и фазные. То же относится и к токам. Напряжение между двумя линейными проводами называется линейным, а между линейным проводом и нейтралью – фазным. Соответственно, токи, протекающие в линейных проводах, называются линейными, а в фазных – фазными.

Линейные напряжения обозначаем двойными индексами, а фазные – одинарными. При соединении звездой линейный ток совпадает с фазным. Построим диаграмму линейных и фазных напряжений при соединении звездой.

Из рис.5.5 видим, что

Мы видим, что линейные напряжения также образуют трёхлучевую звезду, повёрнутую относительно звезды фазных напряжений на угол 30˚ против часовой стрелки. Рассмотрим соотношение между модулями линейных и фазных напряжений. Из треугольника U 12U 1N получим U 12/2 = U 1∙ cos30˚ = U1 ∙√3/2,

U 12 = √3∙ U 1 , т.е. в трёхфазной системе при соединении звездой U л = √3U ф (5.5). Если линейное напряжение 220В, то фазное – 220/√3 = 127В.

Если фазное напряжение равно 220В, то линейное – 380В. Если нагрузка становится неравномерной, то можно считать, что соотношение (5.5) соблюдается, только в этом случае в нейтральном проводе течёт ток.

Соединение звездой без нулевого провода применяется при подключении трёхфазных двигателей (здесь нагрузка симметричная), а соединение с нулевым проводом – при электрификации жилых домов. К дому подводят три фазы и нейтральный провод, а внутри дома стремятся равномерно нагрузить каждую из фаз, чтобы общая нагрузка была симметричной.

Различные примеры соединения потребителя звездой.

Найти токи потребителей и в нейтральном проводе, если U л = 400В.

Для получения геометрической суммы токов используем векторную диаграмму.

Из векторной диаграммы определяем, что IN = 2,5А.

Рассмотрим особый случай, когда несимметричность получается в результате повреждения одной из фаз (например, сгорел предохранитель).

Если нейтральный проводник целый, то повреждённая фаза останется без питания. В остальных фазах нормальная работа продолжится. I 2 = U 2/R 2 и I3 = U3/R3.

Ток в нейтральном проводе будет равен геометрической сумме I 2 + I3 .

В нейтральный провод нельзя ставить предохранители, выключатели и другие устройства, которые могут привести к его размыканию. В случае обрыва нейтрали фазовое напряжение может превысить обусловленное значение .

Если в системе нет нейтрального провода, то обрыв фазы приведёт к положению, как в однофазной сети.

Потребители во второй и третьей фазах будут соединены последовательно и

Ещё раз о соединении обмоток генератора или трансформатора. Важно учитывать, чтобы обмотки трансформатора или генератора были соединены правильно. Это значит, что начала обмоток соединяются с линейным проводом, а концы между собой. Если одна из обмоток подсоединена неправильно, то возникает несимметричная линейная система, что показано на рисунке, где мы видим, что представляют собой линейные и фазные напряжения, если обмотка V 1 – V 2 соединена неправильно. U 12, U 23 и U 31 теперь не равны и образуют несимметричную систему.

Соединение треугольником

При соединении треугольником соединяют конец первой фазовой обмотки U2 с началом второй фазовой обмотки V1 , её конец соединяют с началом третьей обмотки W1 , а конец третьей обмотки соединяют с началом первой обмотки U1 .

Три обмотки генератора образуют теперь замкнутую цепь с очень маленьким сопротивлением. Но короткого замыкания там не получится, т.к. сумма ЭДС будет равна нулю.

Линейные напряжения в случае соединения треугольником равны фазовым напряжениям: U1 = U 12, U 2 = U 23, U 3 = U 31 соответственно, т.е.U ф =U л.

Главное, что надо иметь в виду, чтобы обмотки генератора или трансформатора были соединены правильно. Если одна из фазовых обмоток соединена наоборот, тогда сумма ЭДС в цепи не будет равна нулю, а сравняется с двукратным фазным напряжением.

7.4. Соединение потребителя треугольником

Потребители соединяются треугольником, если их рабочее напряжение равно линейному напряжению. Существуют два вида изображений на схемах: потребители расположены под углом 120˚ или параллельно друг другу.

Векторные диаграммы при соединении треугольником можно тоже рисовать по-разному. Можно рисовать векторы, исходящими из одной начальной точки, а можно векторы напряжений изобразить треугольником (рис.130). При симметричной нагрузке векторы фазовых токов равны, и векторная диаграмма симметрична. Если нагрузка не симметрична, то этого не будет.

В трёхфазной сети с напряжением 400В объединены в треугольник потребители с разным сопротивлением нагрузки.

Найдём фазовые и линейные токи в этой цепи.

Линейные токи можно найти из векторной диаграммы, учитывая следующие соотношения: I1 + I 31 = I 12, I 2 + I 12 = I 23, I 3 + I 23 = I 31. Здесь в масштабе построены вычисленные фазовые токи и геометрическим сложением определены линейные токи.

Особый случай несимметричной нагрузки получается при обрыве одного из проводов. Посмотрим, что получится при обрыве L1.


Схема в этом случае приобретёт следующий вид:

R 23 будет работать в нормальном режиме: I 23 = U 23/R 23. Потребители R 12 и R 31 будут подсоединены неправильно и их ток: I 12 = I 31 = U 23/(R 12 + R 31). Линейный ток I 2 будет равен геометрической сумме токов I 23 и I 12.

БЛОГ ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА

Студенческий блог для электромеханика. Обучение и практика, новости науки и техники. В помощь студентам и специалистам

Трехфазный ток. Соединение звездой и треугольником

До сих пор мы изучали переменный ток, который создавался одной э. д. с. Такой ток называется однофазным переменным током. Система из трех однофазных токов, создаваемых тремя э. д. с. одной частоты, но сдвинутых один относительно другого на одну треть периода (120°), называется трехфазным током.

Трехфазный ток вырабатывают трехфазные генераторы. На рис. 1 схематически показан трехфазный генератор, на неподвижной части которого, называемой статором, расположены три отдельные обмотки.

Подвижная часть генератора, называемая ротором, представляет собой электромагнит. При вращении ротора в катушках обмотки статора индуктируется э. д. с.

Так как обмотки смещены одна относительно другой на 120°, то в них индуктируются э. д. с., у которых амплитуды смещены по фазе также на 120°, т. е. в трех обмотках индуктируются э. д. е., угол сдвига фаз между которыми ф = 120° (каждую обмотку обычно называют фазой).

Начала обмоток обозначаются буквами А, В и С, концы соответственно x, у и z.
К кольцам 1 и 2 присоединены концы обмотки электромагнита. Щетки 3, 4 служат для ввода постоянного тока.

Графики э. д. с. в трех обмотках трехфазного генератора представлены на рис. 2.

В трехфазном генераторе как бы имеются три однофазных генератора с общей магнитной системой. Представим, что генератор трехфазного тока подключен к нагрузке так, как показано на рис. 3.

Через А1, А2, А3 обозначены обмотки (фазы) генератора, а через А1 , , А2 , , А3 , — фазы потребителей (электрические лампы).

Три провода B1 — B1 , ; B2 — B2 , ; B3 — B3 , можно соединить вместе в один провод (рис. 4) ОО , , называемый нулевым или нейтральным.

Так как алгебраическая сумма трех равных, сдвинутых друг относительно друга на 120°, синусоидальных токов в любой момент времени равна нулю, то при равномерной нагрузке фаз этот провод не нужен, так как ток в нем в этом случае равен нулю. Точка О, в которой соединяются все три фазы обмотки машины и нулевой провод, называется нулевой или нейтральной.

Соединение фаз генератора трехфазного тока, показанное на рис. 4, называется соединением звездой. Аналогичное соединение цепей нагрузки называется включением нагрузки звездой.

Напряжение между началом и концом фазы называется фазовым напряжением и обозначается Uф.

Напряжение между концами фаз или проводами линий называется линейным напряжением и обозначается Uл. Соответственно и величина тока называется фазовой (Iф) или линейной (Iл). Очевидно, что при соединении звездой Iл = Iф , так как фаза генератора и соответствующая линия соединены последовательно.

Величина линейного напряжения при соединении фаз звездой равна

в чем можно легко убедиться, измеряя напряжение между двумя линейными проводами и сравнивая его с напряжением между нулевым проводом и линейным.

Другое соединение фаз генератора трехфазного тока и его потребителей — соединение треугольником — показано на рис. 5. При соединении треугольником фазы включены последовательно: конец одной соединен с началом другой и т. д., сумма э. д. с. трех фаз в каждый момент времени равна нулю. Поэтому при отключении внешней цепи ток в фазах будет равен нулю. При соединении треугольником фазовое напряжение равно линейному Uф = Uл, а сила тока в линии при равномерной нагрузке фаз равна

Смотрите так же:  Установочные и монтажные провода

Соединение генератора с потребителем звездой

§ 78. Соединение звездой

Если фазные обмотки генератора или потребителя соединить так, чтобы концы обмоток были соединены в одну общую точку, а начала обмоток присоединены к линейным проводам, то такое соединение называется соединением звездой и обозначается условным знаком Y. На рис. 173 обмотки генератора и потребителя соединены звездой. Точки, в которых соединены концы фазных обмоток генератора или потребителя, называются соответственно нулевыми точками генератора (0) и потребителя (0′). Обе точки 0 и 0′ соединены проводом, который называется нулевым, или нейтральным, проводом. Остальные три провода трехфазной системы, идущие от генератора к потребителю, называются линейными проводами. Таким образом, генератор соединен с потребителем четырьмя проводами. Поэтому эта система называется четырех проводной системой трехфазного тока.


Рис. 173. Четырехпроводная система трехфазного тока

Сравнивая несвязанную (см. рис. 172) и четырехпроводную (см. рис. 173) системы трехфазного тока, видим, что в первом случае роль обратного провода выполняют три провода системы, а во втором — один нулевой провод. По нулевому проводу протекает ток, равный геометрической сумме трех токов:

Напряжения, измеренные между началами фаз генератора (или потребителя) и нулевой точкой (или нулевым проводом), называются фазными напряжениями и обозначаются UA, UВ, UC, или в общем виде Uф. Часто задаются величины э.д.с. фазных обмоток генератора. Они обозначаются ЕА, ЕВ, ЕС, или Еф. Если пренебречь сопротивлениями обмоток генератора, то можно записать:

Напряжения, измеренные между началами двух фаз: A и В, В и С, С и A — генератора или потребителя, называются линейными напряжениями и обозначаются UAB, UBC, UCA, или в общем виде Uл. Стрелки, поставленные на рис. 173, показывают выбранное положительное направление тока, которое в линейных проводах принято от генератора к потребителю, а в нулевом проводе — от потребителя к генератору.

Если присоединить зажимы вольтметра к точкам А и В, то он покажет линейное напряжение UAB. Так как положительные направления фазных напряжений UA, UB и UC выбраны от начал фазных обмоток к их концам, то вектор линейного напряжения UAB будет равен геометрической разности векторов фазных напряжений UA и UB:

Аналогично можно записать:

Иначе можно сказать, что мгновенное значение линейного напряжения равно разности мгновенных значений соответствующих фазных напряжений. На рис. 174 вычитание векторов заменено сложением векторов:


Рис. 174. Фазные и линейные напряжения при соединении звездой

Из векторной диаграммы видно, что векторы линейных напряжений составляют замкнутый треугольник.

Зависимость между линейным и фазным напряжениями показана на рис. 175:

или в общем виде


Рис. 175. Зависимость между фазными и линейными напряжениями при соединении звездой

Следовательно, при соединении звездой линейное напряжение в √3 раз больше фазного напряжения.

В дальнейшем, говоря о напряжении в цепях трехфазного переменного тока, если не будет сделано оговорок, будем иметь в виду линейное напряжение.

Ток, протекающий по фазной обмотке генератора или потребителя, называется фазным током и обозначается в общем виде Iф. Ток, протекающий по линейному проводу, называется линейным током и обозначается в общем виде Iл.

На рис. 173 видно, что при соединении звездой линейный ток равен фазному току, т. е. Iл = Iф.

Рассмотрим случай, когда нагрузка в фазах потребителя одинакова как по величине, так и по характеру. Такая нагрузка называется равномерной, или симметричной. Это условие выражается равенством

Нагрузка не будет равномерной, если, например, z1 = r1 = 5 ом; z2 = ωL2 = 5 ом и z3 = 1 /ωC3 = 5 ом, так как здесь выполнено лишь одно условие — равенство сопротивлений фаз потребителя по величине, в то время как характер сопротивлений различен (r1 — активное сопротивление, x2 = ωL2 — индуктивное сопротивление, x3 = 1 /ωC3 — емкостное сопротивление).

При симметричной нагрузке

Фазные коэффициенты мощности вследствие равенства сопротивлений и одинаковости их характера будут одинаковы:

На рис. 176 дана векторная диаграмма напряжений и токов при симметричной нагрузке, соединенной звездой.


Рис. 176. Векторная диаграмма токов и напряжений при соединении звездой

Нам уже известно, что в нулевом проводе должна протекать геометрическая сумма токов всех трех фаз. На рис. 177 даны кривые изменения токов при симметричной нагрузке трехфазной системы. Так как нагрузка симметрична, то максимальные значения для всех трех синусоид тока одинаковы.


Рис. 177. Определение тока в нулевом проводе при симметричной нагрузке

Рассмотрим момент а. Чтобы получить ток в нулевом проводе, сложим мгновенные значения токов всех трех фаз. В этот момент ток третьей фазы i3 равен нулю. Мгновенное значение тока в первой фазе равно i1, причем этот ток направлен в одну сторону. Одновременно ток во второй фазе равен i2, но этот ток направлен в обратную сторону. Так как ток i1 равен току i2, но оба они имеют противоположные направления, а ток i3 равен нулю, то сумма всех токов также равна нулю.

Сумма трех токов будет равна нулю также в момент в.

В момент б ток первой фазы имеет максимальное положительное значение i1. В то же время токи второй и третьей фаз i2 и i3, которые равны между собой, имея отрицательное направление, в сумме равны току i1. Поэтому сумма трех токов снова равна нулю.

При рассмотрении любых других моментов мы также увидим, что при симметричной нагрузке сумма мгновенных значений токов трехфазной системы равна нулю. Следовательно, ток в нулевом проводе будет равен нулю. Отбрасывая нулевой провод в четырехпроводной системе, переходим к трехпроводной системе трехфазного тока, которая представлена схематически на рис. 178. Таким образом, если имеется симметричная нагрузка, как, например, трехфазные двигатели переменного тока, трехфазные печи, трехфазные трансформаторы и т. п., то к такой нагрузке подводятся только три провода.


Рис. 178. Трехпроводная система трехфазного тока

Потребители, включенные звездой с несимметричной нагрузкой фаз, нуждаются в нулевом проводе.

В заключение необходимо обратить внимание на то, что при симметричной нагрузке фазные напряжения отдельных фаз равны между собой. При несимметричной нагрузке трехфазной системы симметрия токов и напряжений нарушается. Однако в четырех-проводных цепях часто пренебрегают незначительной несимметрией фазных напряжений. В этих случаях между линейными и фазными напряжениями существует приведенная выше зависимость

Соединение генератора с потребителем звездой

Калькулятор

Сервис бесплатной оценки стоимости работы

  1. Заполните заявку. Специалисты рассчитают стоимость вашей работы
  2. Расчет стоимости придет на почту и по СМС

Номер вашей заявки

Прямо сейчас на почту придет автоматическое письмо-подтверждение с информацией о заявке.

Билет 28. Соединение фаз генератора и потребителя звездой

Трехфазный генератор в отличие от однофазного имеет три рабочие обмотки, сдвинутые между собой по окружности на 120°. В них индуцируются равные ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые по фазе одна относительно другой на 120°.

Фазой трехфазной системы называется часть трехфазной системы электрических цепей, в которой может протекать один из токов трехфазной системы.

Обмотки трехфазного генератора называются фазами генератора.

Соединим звезду генератора со звездой потребителя.

В общем случае несимметричной нагрузкиактивная мощность трехфазного приемника равна сумме активных мощностей отдельных фаз.

Если фазные обмотки генератора или потребителя соединить так, чтобы концы обмоток были соединены в одну общую точку, а начала обмоток присоединены к линейным проводам, то такое соединение называется соединением звездой и обозначается условным знаком Y. На рис. 1 обмотки генератора и потребителя соединены звездой. Точки, в которых соединены концы фазных обмоток генератора или потребителя, называются соответственно нулевыми точками генератора (0) и потребителя (0’). Обе точки 0 и 0’ соединены проводом, который называется нулевым, или нейтральным проводом. Остальные три провода трехфазной системы, идущие от генератора к потребителю, называются линейными проводами. Таким образом, генератор соединен с потребителем четырьмя проводами. Поэтому эта система называется четырехпроводной системой трехфазного тока.
Сравнивая несвязанную и четырехпроводную системы трехфазного тока, видим, что в первом случае роль обратного провода выполняют три провода системы, а во втором – один нулевой провод. По нулевому проводу протекает ток, равный геометрической сумме токов:
Виды напряжения Фазное напряжение – возникает между началом и концом какой-либо фазы. По другому его еще определяют, как напряжение между одним из фазных проводов и нулевым проводом. Линейное — которое определяют еще как межфазное или между фазное – возникающее между двумя проводами или одинаковыми выводами разных фаз

Нулевой — он потому, что потенциал его относительно земли (грунта) всегда должен быть равным нулю; для этого принимают специальные меры по заземлению этого провода на электрогенерирующих устройствах.
В случае одинаковой нагрузки по фазам токи фаз взаимно уравновешиваются, так что нулевой провод не нужен.
В трёхфазных энергосистемах, как правило, нагрузки по разным фазам разные, поэтому векторная сумма токов не равна нулю и должна протекать по нулевому проводу; в пределе — когда нагружена одна фаза — ток в нуле равен току в фазе, поэтому положено иметь нулевой провод такой же, как и фазовый

Трехпроводная система в которой линия связи источника питания с датчиком и линия датчика с приемником сигнала имеют общий провод, обеспечивает снижение расхода кабеля. Здесь источник питания и вход приемника подключаются к общей точке. Ток в общем проводе является суммой тока ИП и источника питания. Разнесение точек соединения источника питания и приемника сигнала может вызвать погрешность измерения выходного тока ИП.

Смотрите так же:  Пускатель магнитный пмл 5110

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2019 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.001 с) .

Соединение фаз генератора и приемника звездой

Трехфазные электрические цепи

Основные понятия и определения

Трехфазная цепь является частным случаем многофазных систем электрических цепей, представляющих собой совокупность электрических цепей, в которых действуют синусоидальные ЭДС одинаковой частоты, отличающиеся по фазе одна от другой и создаваемые общим источником энергии.

Каждую из частей многофазной системы, характеризующуюся одинаковым током, принято называть фазой. Таким образом, понятие «фаза» имеет в электротехнике два значения: первое – аргумент синусоидально изменяющейся величины, второе – часть многофазной системы электрических цепей. Цепи в зависимости от количества фаз называют двухфазными, трехфазными, шестифазными и т.п.

Трехфазные цепи – наиболее распространенные в современной электроэнергетике. Это объясняется рядом их преимуществ по сравнению как с однофазными, так и с другими многофазными цепями:

· экономичность производства и передачи энергии по сравнению с однофазными цепями;

· возможность сравнительно простого получения кругового вращающегося магнитного поля, необходимого для трехфазного асинхронного двигателя;

· возможность получения в одной установке двух эксплуатационных напряжений – фазного и линейного.

Трехфазная цепь состоит из трех основных элементов: трехфазного генератора, в котором механическая энергия преобразуется в электрическую с трехфазной системой ЭДС; линии передачи со всем необходимым оборудованием; приемников (потребителей), которые могут быть как трехфазными (например, трехфазные асинхронные двигатели), так и однофазными (например, лампы накаливания).

Трехфазный генератор представляет собой синхронную машину двух типов: турбогенератор и гидрогенератор. Модель трехфазного генератора схематически изображена на рис. 3.1.

На статоре 1 генератора размещается обмотка 2, состоящая из трех частей или, как их принято называть, фаз. Обмотки фаз располагаются на статоре таким образом, чтобы их магнитные оси были сдвинуты в пространстве относительно друг друга на угол 2π/3, т.е. на 120°. На рис. 3.1 каждая фаза обмотки статора условно показана состоящей из одного витка. Начала фаз обозначены буквами A, B и C, а концы – X, Y, Z. Ротор 3 представляет собой электромагнит, возбуждаемый постоянным током обмотки возбуждения 4, расположенной на роторе.

При вращении ротора турбиной с равномерной скоростью в обмотках фаз статора индуктируются периодически изменяющиеся синусоидальные ЭДС одинаковой частоты и амплитуды, но отличающиеся друг от друга по фазе на 120° вследствие их пространственного смещения.

На схеме обмотку (или фазу) источника питания изображают как показано на рис. 3.2.

За условное положительное направление ЭДС в каждой фазе принимают направление от конца к началу. Обычно индуктированные в обмотках статора ЭДС имеют одинаковые амплитуды и сдвинуты по фазе относительно друг друга на один и тот же угол 120°. Такая система ЭДС называется симметричной.

Трехфазная симметричная система ЭДС может изображаться графиками, тригонометрическими функциями, векторами и функциями комплексного переменного.

Графики мгновенных значений трехфазной симметричной системы ЭДС показаны на рис. 3.3.

Если ЭДС одной фазы (например, фазы A) принять за исходную и считать её начальную фазу равной нулю, то выражения мгновенных значений ЭДС можно записать в виде

Из графика мгновенных значений (рис 3.3) следует

Комплексные действующие ЭДС будут иметь выражения:

ĖA=Eme j 0 ° =Em(1+j0),
ĖB=Emej 120 ° =Em(−1/2−j /2),
ĖC=Eme + j 120 ° =Em(−1/2+j /2).

Векторная диаграмма трехфазной симметричной системы ЭДС показана на рис 3.4а.

На диаграмме рис. 3.4а вектор ĖA направлен вертикально, так как при расчете трехфазных цепей принято направлять вертикально вверх ось действительных величин. Из векторных диаграмм рис 3.4 следует, что для симметричной трехфазной системы геометрическая сумма векторов ЭДС всех фаз равна нулю:

Систему ЭДС, в которой ЭДС фазы B отстает по фазе от ЭДС фазы A, а ЭДС фазы C по фазе – от ЭДС фазы B, называют системой прямой последовательности. Если изменить направление вращения ротора генератора, то последовательность фаз изменится (рис. 3.4б) и будет называться обратной.

Последовательность фаз определяет направление вращения трехфазных двигателей. Для определения последовательности фаз имеются специальные приборы – фазоуказатели.

В период зарождения трехфазных систем имелись попытки использовать несвязанную систему, в которой фазы обмотки генератора не были электрически соединены между собой и каждая фаза соединялась со своим приемником двумя проводами (рис. 3.5). Такие системы не получили применения вследствие их неэкономичности: для соединения генератора с приемником требовалось шесть проводов (рис. 3.5)

Более совершенными и экономичными являются связанные цепи, в которых фазы обмотки электрически соединены между собой. Существуют различные способы соединения фаз трехфазных источников питания и трехфазных потребителей электроэнергии. Наиболее распространенными являются соединения «звезда» и «треугольник». При этом способ соединения фаз источников и фаз потребителей в трехфазных системах могут быть различными. Фазы источника обычно соединены «звездой», фазы потребителей соединяются либо «звездой», либо «треугольником».

Соединение фаз генератора и приемника звездой

При соединение фаз обмотки генератора (или трансформатора) звездой их концы X, Y и Z соединяют в одну общую точку N, называемую нейтральной точкой (или нейтралью) (рис. 3.6). Концы фаз приемников (Za, Zb, Zc) также соединяют в одну точку n. Такое соединение называется соединение звезда.

Провода Aa, Bb и Cc, соединяющие начала фаз генератора и приемника, называются линейными, провод Nn, соединяющий точкуN генератора с точкой n приемника, – нейтральным.

Трехфазная цепь с нейтральным проводом будет четырехпроводной, без нейтрального провода – трехпроводной.

В трехфазных цепях различают фазные и линейные напряжения. Фазное напряжение UФ – напряжение между началом и концом фазы или между линейным проводом и нейтралью (UA, UB, UC у источника; Ua, Ub, Uc у приемника). Если сопротивлением проводов можно пренебречь, то фазное напряжение в приемнике считают таким же, как и в источнике. (UA=Ua, UB=Ub, UC=Uc). За условно положительные направления фазных напряжений принимают направления от начала к концу фаз.

Линейное напряжение (UЛ) – напряжение между линейными проводами или между одноименными выводами разных фаз (UAB, UBC, UCA). Условно положительные направления линейных напряжений приняты от точек, соответствующих первому индексу, к точкам соответствующим второму индексу (рис. 3.6).

По аналогии с фазными и линейными напряжениями различают также фазные и линейные токи:

· Фазные (IФ) – это токи в фазах генератора и приемников.

· Линейные (IЛ) – токи в линейных проводах.

При соединении в звезду фазные и линейные токи равны

Ток, протекающий в нейтральном проводе, обозначают IN.

По первому закону Кирхгофа для нейтральной точки n (N) имеем в комплексной форме

В соответствии с выбранными условными положительными направлениями фазных и линейных напряжений можно записать уравнения по второму закону Кирхгофа.

Согласно этим выражениям на рис. 3.7а построена векторная диаграмма, из которой видно, что при симметричной системе фазных напряжений система линейных напряжений тоже симметрична: UAB, UBC, UCA равны по величине и сдвинуты по фазе относительно друг друга на 120° (общее обозначение UЛ), и опережают, соответственно, векторы фазных напряжений UA, UB, UC, (UФ) на угол 30°.

Действующие значения линейных напряжений можно определить графи-чески по векторной диаграмме или по формуле (3.8), которая следует из треугольника, образованного векторами двух фазных и одного линейного напряжений:

UЛ= UФ.

Предусмотренные ГОСТом линейные и фазные напряжения для цепей низкого напряжения связаны между собой соотношениями:

Векторную диаграмму удобно выполнить топографической (рис. 3.7б), тогда каждой точке цепи соответствует определенная точка на диаграмме. Вектор, проведенный между двумя точками топографической диаграммы, выражает по величине и фазе напряжения между одноименными точками цепи.

Похожие статьи:

  • 220 вольт в армавире Набор бит в подарок к шуруповертам Dewalt и Stanley в интернет-магазине 220 Вольт Приятный подарок при покупке электроинструментов! Только до конца декабря, приобретая в интернет-магазине 220 Вольт шуруповерты от торговых марок Dewalt […]
  • Отличие провода пунп от ввг Чем отличается ВВГ от ПУНП? Чем отличается ВВГ от ПУНП? Вроде сечение одинаковое, изоляция двойная. Можно ли проводку делать ПУНПом, если она заштукатуривается? Сырьём для ПВХ, методикой испытаний. Этот кабель выпускается по ГОСТ, а […]
  • Заземление гру Заземление гру п. 2.2.19 ПБ 12-529-03: 2.2.19. Надземные газопроводы при пересечении высоковольтных линий электропередачи, должны иметь защитные устройства, предотвращающее падение на газопровод электропроводов в случае их обрыва. […]
  • Как соединить провода интернета обжать Как обжать витую пару В сегодняшней статье я расскажу о том, как правильно обжать сетевой кабель “витая пара” и какие инструменты и аксессуары для этого понадобятся. Конечно, до сих пор встречаются умельцы, которые могут это сделать с […]
  • Можно ли подключить узо без заземления Подключение УЗО без заземления Специальные устройства защитного отключения (УЗО) рекомендуют устанавливать там, где существует высокая вероятность поражения током. Задачей устройства является оперативное отключение всего электрического […]
  • Обрыв телефонного кабеля куда звонить Не работает стационарный телефон Ростелеком, что делать? Городской телефон, хоть давно и пережил себя, но все равно остается на дежурстве у многих абонентов. А вот проблемы, связанные с отсутствием связи или качеством работы городской […]