Значение нулевого провода

Оглавление:

Роль нулевого провода

а) Нулевой провод необходим, чтобы напряжения на фазах нагрузки оставалось одинаковыми в случае неравномерной нагрузки (не было перекоса фаз);

б) Нулевой провод необходим на случай аварийного режима:

— Короткое замыкание фазы. Если нет нулевого провода, то на оставшихся фазах нагрузки, вместо фазного напряжения будет действовать линейное напряжение (в корень из 3 раз большее), что приведет к выходу оборудования из строя. Если нулевой провод подключен, напряжение на нагрузках не изменится.

— Обрыв фазы. При отсутствии нулевого провода оставшиеся фазы оказываются соединены последовательно и включены на линейное напряжение, следовательно, напряжение на них уменьшится. Если нулевой провод подключен, напряжение на нагрузках не изменится.

Практически ток в нулевом проводе в 2 – 3раза меньше тока в линейных проводах, поэтому нулевой провод выполняется меньшим сечением. Обрыв нулевого провода крайне нежелателен, поэтому предохранители в него не ставят.

Пример:

Нагрузка соединена звездой,

Характер нагрузки индуктивный. Определить: IФ, IЛ, RФ, P, S, Q.

Ток в нулевом проводе равен 0, следовательно, нагрузка равномерная.

Определим мощности цепи:

Построим векторную диаграмму:

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

Значение нулевого провода

1.При вращении рамок против часовой стрелки в них индуктируются э.д.с. eA = Em sint; eB = sin (t – 120°); eC = sin (t + 120°).

Какие э.д.с. будут индуктироваться при вращении рамок по часовой стрелке?

Знаки начальных фаз изменятся на противоположные

Направления векторов э.д.с. в рамках изменятся на противоположные

Изменится ли порядок следования векторов (порядок чередования фаз), если изменить направление вращения рамок?

Четырехпроводная трехфазная система. Векторная диаграмма. Роль нулевого провода.

Дата добавления: 2015-08-31 ; просмотров: 6718 ; Нарушение авторских прав

Чтобы в трехфазной системе можно было одновременно пользоваться двумя различными напряжениями (например, 380 В — для питания электродвигателей и 220 В — для питания электрических ламп и других однофазных потребителей) применяют четырехпроводную систему электроснабжения. Четырехпроводная линия трехфазной системы имеет четыре провода: три линейных, по которым протекают линейные токи IA, IB, IC и один нулевой (нейтральный) провод, предназначенный для поддержания одинаковых значений фазных напряжений на всех трех фазах потребителя. По нулевому проводу может протекать уравнительный ток I, называемый нулевым или нейтральным током. Такая система соединения обмоток трехфазного генератора и приемников (потребителей) называется «звездой» и показана на рисунке..

Для расчета трехфазной цепи применимы все методы, используемые для расчета линейных цепей. Обычно сопротивления проводов и внутреннее сопротивление генератора меньше сопротивлений приемников, поэтому для упрощения расчетов таких цепей (если не требуется большая точность) сопротивления проводов можно не учитывать (ZЛ = 0, ZN = 0). Тогда фазные напряжения приемника Ua, Ub и Uc будут равны соответственно фазным напряжениям источника электрической энергии(генератора или вторичной обмотки трансформатора), т.е. Ua = UA; Ub = UB; Uc = UC. Если полные комплексные сопротивления фаз приемника равны Za = Zb = Z c, то токи в каждой фазе можно определить по формулам:

В соответствии с первым законом Кирхгофа ток в нейтральном проводе:

Векторная диаграмма напряжений четырехпроводной трехфазной цепи:

Нулевой (нейтральный) провод необходим для выравнивания фазных напряжений нагрузки, когда сопротивления этих фаз различны. Благодаря нейтральному проводу, каждая фаза нагрузки оказывается включенной на фазное напряжение генератора, которое практически не зависит от величины тока нагрузки, так как внутреннее падение напряжения в фазе генератора незначительно. Поэтому напряжение на каждой фазе нагрузки будет практически неизменным при изменениях нагрузки.

Назначение нулевого провода

Провод, соединяющий нулевую точку фаз генератора,трансформатора с нулевой точкой нагрузки, называют нулевым или нейтральным.

Его называют нулевым потому, что в некоторых случаях ток в нем равен нулю, и нейтральным исходя из того, что он одинаково принадлежит любой из фаз.

Назначение нулевого провода в том, что он необходим для выравнивания фазных напряжений нагрузки, когда сопротивления этих фаз различны, а также для заземления электрооборудования в сетях с глухозаземленной нейтралью.

Благодаря назначению нулевого провода напряжение на каждой фазе нагрузки будет практически одинаковым при неравномерной нагрузке фаз. Осветительная нагрузка, включенная звездой, всегда требует наличия нулевого провода, так как равномерная нагрузка фаз не гарантируется. в э

Сечение нулевого провода трехфазных линий, в которых нулевые провода не используют для заземления (специальные или реконструируемые сети освещения), принимают близким к половине сечения фазных проводов.

Если, например, фазные провода имеют сечение 35 мм2, нулевой провод берется 16 мм2.

Сечение нулевого провода трехфазной системы с глухозаземленной найтралью, в которой нулевой провод используется для заземления, должно быть не менее половины сечения фазных проводов, а в некоторых случаях равно им.

Нулевой провод воздушных линий 320/220 В должен иметь одинаковую марку и сечение с фазными проводами:

на участках, выполненных стальными проводами, а также биметаллическими и сталеалюминиевыми фазными проводами, сечением 10 мм2;

при невозможности обеспечения другими средствами необходимой селективности защиты от коротких замыканий на землю (при этом допускается принимать сечение нулевых проводов большее, чем фазных проводов).

Поскольку в одно- и двухфазных линиях по нулевому и фазному проводам протекает ток одинаковой величины, то для этих линий сечение нулевых и фазных проводов берут одинаковым.

Аналогично нулевые проводники стояков в жилых зданиях при сечении фазных проводов до 16 мм2 (по меди) должны иметь сечение, равное се чению фазных проводов.

Особого подхода требует выбор нулевого провода в сетях с газоразрядными лампами. В нулевых проводах трехфазных линий, питающих газоразрядные лампы, протекает ток высших гармоник, вызванный индуктивно емкостными ПРА. Этот ток не влияет на потерю напряжения, а влияет только на нагрев проводов.

Сечение нулевого провода в таких случаях выбирают по допусти мому току нагрузки.

Ток в нулевом проводе трехфазных линий при смешанной нагрузке (лампы накаливания и газоразрядные лампы) определяют приблизительно как сумму 90% тока газоразрядных ламп и 30% тока ламп накаливания самой нагруженной фазы.

НАЗНАЧЕНИЕ НЕЙТРАЛЬНОГО ПРОВОДА

Дата добавления: 2014-10-07 ; просмотров: 2147 ; Нарушение авторских прав

Рассмотрим схему на рис. 5.12. При ZA ≠ Z B ≠ZC система токов нессиметричная (IА ≠ IB≠ IC ), поэтому, в соответствии с рис. 5.5, в нейтральном проводе суще­ствует ток IN = Ia + 1в + Iс. Этот ток создает падение; напряжения INZN в нейтральном проводе.

За счет падения напряжения на нейтральном провода
потенциалы точек Nun разные, поэтому фазное напря­жение приемника U’c не равно фазному напряжению
источника Uc. Чтобы эти напряжения были равны, должно
быть близким к нулю сопротивление нейтрального про­
вода.

При уменьшении Zc до нуля (короткое замыкание фазы приемника) фазное напряжение U′c = IcZc умень­шится до нуля. Изменение сопротивления фазы прием­ника влечет за собой изменение его фазного напряжения.

При коротком замыкании фазы С приемника потен­циал нейтральной точки п становится равным потен­циалу точки С, а значит, напряжения UA и U’b возрастут до линейных напряжений Uca и Ubc что недопустимо. Для защиты приемника от такого режима в каждой фазе устанавливают, например, предохранители. При коротком замыкании перегорает плавкая вставка пред­охранителя, что не допускает переноса потенциала точки С в точку п.

При наличии нейтрального провода короткое замыка­ние фазы С приемника является одновременно корот­ким замыканием для источника ЕС, поэтому предохрани­тель срабатывает надежно. При отсутствии нейтрального провода предохранитель не сработает, так как режим

ZС = 0 не является коротким замыканием для источни­ка ЕС .

Таким образом, если сопротивление нейтрального про­вода, называемого на практике нулевым проводом, значительное, то:

1) система фазных напряжений прием­ника несимметричная;

2) изменение нагрузки (сопро­тивления) одной фазы приводит к изменению напряже­ния на всех фазах приемника; 3) при повреждении изоля­ций одной фазы приемника (коротком замыкании) могут выйти из строя приемники двух других фаз за счет перенапряжений на них; 4) работа предохранителей (или других защитных аппаратов) становится ненадеж­ней. Учитывая это, нулевой провод стремятся выполнить с малым сопротивлением.

А как быть при неожиданных обрывах нулевого прово­да? Эксплуатировать цепь при этом нельзя из-за опас­ности выхода из строя приемников при коротком замы­кании одной из фаз.

Более надежным является многократное повторное заземление нулевого провода: в нейтральной точке гене­ратора, в местах разветвлений линий, у общественных и производственных зданий, в конце трехфазной ли­нии и т. д. При обрыве нулевого провода ток проходит через заземления.

Заметим, что с целью уменьшения несимметричности фазного напряжения приемников на практике стремятся однофазные приемники распределить равномерно по фа­зам, чтобы уменьшить ток нулевого провода, который — при равномерной нагрузке равен нулю.

Значение нулевого провода

Благодарность была бы кстати

Мы успешно продвигаем

Головная боль любого электрика — пропадание нуля. При его отсутствии все потребители окажутся без электричества. Нулевой провод появляется от средней точки обмоток высоковольтного трансформатора, соединенных в звезду. Эту точку разводят на все шкафы и щитки, а также от этой точки тянется шина заземления. Нулевой провод наиболее важен для безопасности электрооборудования.

Переменное напряжение в сети имеет синусоидальную форму. Три фазы сдвинуты относительно друг друга на угол 120*. Это немного непонятно, поэтому эти кривые проилюстрированы здесь. Если измерить напряжение стандартным вольтметром, это значение между фазным проводом и нулевым будет 220 В, но это среднее значение за половину периода. Тестер не осциллограф, а только измеритель среднего. На самом деле мгновенные значения пиковых напряжений больше 220 В в квадратный корень из 2. Иными словами, 220*2^0,5=311 В.

Синусоида напряжения говорит, что среднее значение напряжения 220 В, пиковое значение 311 В. Измерения ведутся относительно нулевой оси абсцисс.

Форма кривой между двумя фазами также является синусоидой. Среднее значение линейного напряжения 380 В, а пиковое 536 В.

Смотрите так же:  Вес кабеля провода

На взгляд простого обывателя непонятно почему при пропадении нуля, напряжение в сети должно возрасти. Логика подсказывает совсем обратное — полное пропадение напряжения. И действительно, если отключить нулевой провод на вашу квартиру, то свет потухнет и ничего страшного с оборудованием не случится. Но здесь речь идет о обрыве нуля на подстанции или на распределительных поэтажных квартирных щитах.

Разматывать клубок начнем с самого начала — счетчика активной энергии. На первый взгляд — стандартный прибор, но здесь есть подводный камень. В счетчике есть две обмотки — напряжения, включаемая между фазой и нулем, и тока, включаемую в разрыв фазы. Напряжение между точками А и В — 220 В, полностью падающие на обмотке напряжения.

При обрыве нуля, фаза протечет через обмотку напряжения и потечет к потребителю. Если потребитель возьмет индикатор и ткнет в розетку, то обнаружит сразу две фазы, но при этом вольтметр покажет стабильный ноль. Возможно, от данной информации у многих мозг закипит, но здесь ничего волшебного нет. Все дело в счетчике.

При обрыве фазы все более логично — нигде ничего наблюдаться не будет.

Теперь о главном. При обрыве нуля до счетчиков, которые запитывают две и более квартир возникает интересный процесс. Оба счетчика останутся соединенными по нулевому проводу, но нуля не будет. Ситуацию усугубит то, что счетчики для равномерной загрузки трансформатора запитывают разными фазами. Получится, что одна фаза от первого счетчика пройдет через обмотку напряжения и сталкнется с другой фазой от второго счетчика, также прошедшей через обмотку напряжения. Короткого замыкания не получится, т.к. две последовательно включенные обмотки напряжения, работающие при напряжении 220 В, будут запитаны от 380 В, т.е на каждую обмотку придется по 190 В. Это даже меньше заявленного, что для обмоток приемлимо. Для потребителя окажется, что на одном проводе будет потенциал в 220 В, а на втором проводе потенциал 190 В. И вроде все также неплохо, ведь на первый взгляд напряжение в квартире станет равным 220 — 190 = 30 В, но это не так.

В зависимости от загрузки нолевая точка сместиться к более загруженному потребителю и он получит вместо 220 В, значительно меньше, например на 100 В меньше, т.е 120 В, а вот его сосед получит 380 — 120= 260 В. Если же один потребитель будет вообще не загружен, то он и получит в свою систему все 380 В. Это не значит, что нужно запускать все приборы чтобы не допустить перекоса. Обрыв ноля — аварийный случай и встречается редко.

Часто в литературе описывается сдвиг фаз, при котором из-за несимметричности фаз, сдвигается точка нулевого потенциала и вместо нуля на проводе будет висеть 5-10 В, относительно провода заземления. В принципе, это нормально. Невозможно подключить равномерно множество однофазных потребителей с тем, чтобы загрузка была идеально симметричной. Лично я измерял ток в заземляющем проводе от высоковольтного трансформатора к заземлителям и он составлял 4 А. Сама по себе неравномерность фаз — норма.

В качестве эксперимента можно взять два трансформатора и подключить их последовательно между двумя фазами. Провод от средней точки обоих трансформаторов нужно вначале подключить к нулевому проводу. Нужно убедиться в напряжении на трансформаторах. Напряжение должно составлять 220 В. Если отключить нулевой провод и промерить напряжения на трансформаторах, то здесь и будет фокус — напряжения будут отличаться в том случае, если нагрузки на трансформаторах будут различными, или, если мощности трансформаторов будут различными, т.к. различным будет сопротивление первичных обмоток.

Результаты опыта следующие — обрыв ноля вызывает перекос фаз между всеми потребителями, смещая нулевую точку в зависимости от загрузки этих потребителей. Чем больше нагрузка, тем меньшее напряжение придет на квартиру.

Нулевой провод: его определение и назначение

Нулевой провод — это проводник электрической сети, имеющий нейтральное значение, в то время, когда фаза несет в себе напряжение 220 Вольт. На схемах нейтраль обозначается латинской буквой N, и имеет синюю либо голубую окраску, смотря какая маркировка кабеля. В старых системах заземления принято совмещать рабочий и защитный нули, и в этой ситуации они имеют желто-зеленую окраску и их обозначение записывается, как PEN.

Все линии электропередач для чего-то предназначены, следовательно, они могут характеризоваться наличием:

  • глухозаземленной нейтрали;
  • эффективно-заземленного нулевого проводника;
  • изолированного ноля.

Современное обустройство жилых домов зачастую оборудовано системой электросети с глухим заземлением нулевого провода. Для правильной работы данного типа сети энергию доставляют от трехфазных генераторных установок по трем фазам с высоким напряжением. Кроме того, от этого же источника электроэнергии ведется четвертый кабель, именуемый рабочим нулем.

Определяем ноль по цветовой маркировке

Важно! В случае неравномерной нагрузки на три фазы электросети, наблюдается несбалансированный ток в нейтральном проводе.

Повторное заземление нулевого провода

Повторным заземлением нулевого проводника, является защита, установленная на определенных правилами ПУЭ промежутках на всей протяженности нейтрали. В задачи повторного заземления включается снижение силы напряжения в нулевом проводе и электроприборах, которые были занулены относительно грунта. Это свойство целесообразно в качестве защиты от обрыва нулевого провода и при пробое электрического напряжения на корпус электрических приборов.

Схема повторного заземления

При создании защиты в электросети старайтесь выбирать нулевой и защитный проводники таким образом, чтобы в случае произошедшего замыкания на металлический корпус оборудования, произошло короткое замыкание в сети или оплавление предохранителей. Обычно, при установленном автоматическом выключателе данный фактор вызывает его срабатывание.

Важно! При возникновении короткого замыкания в зануленной элекроцепи, полученное напряжение должно трижды превысить значение номинального тока.

Нейтраль должна быть непрерывной от каждого корпуса электроустановки до нулевых проводников источников электроэнергии.

Методика определения ноля и заземления

В ходе работы с зануленными электрическими частями, нередко возникает вопрос, как определить ноль и заземление. Для этого существует специальная методика, принцип которой, мы объясняем для читателей доступным языком. Сразу обращаем внимание новичков, если вам требуется установить прибор в домашних условиях, определять ноль, фазу и заземление необходимо в месте крепления.


Существует самая простейшая методика, по которой определяется заземление — это использование цветовой маркировки, однако и этот способ является не всегда надежным.

  1. Начнем методику при помощи специальной лампы. Но для начала соберем ее в единое целое;
  2. Берем обычный патрон и вкручиваем в него подходящую лампу накаливания;
  3. На клемму гнезда крепим провода и избавляем их концы от изоляционного слоя при помощи стриппера;
  4. Теперь поочередно соединяем провода лампы с поддающимися определению жилами, если лампочка загорится, значит, вы нашли фазу. В ситуации с двухжильными кабелями дело обстоит намного проще, вам важно найти лишь фазу, при находке которой лампочка загорается, следовательно, оставшийся проводник — это нейтраль.

Важно! В случае, если к вашей сети подключены УЗО или автоматы и при этом лампа не загорается во время проверки, значит вы нашли ноль и «землю».

Что бывает при обрыве нуля в поводке

Задачи и назначение нулевого провода

Нулевой защитный проводник — это жила, соединяющая зануленные части электроустановок с глухозаземленной нейтралью источника снабжения электроэнергии. Такой проводник предназначен, чтобы создавать короткое замыкание в сети с минимальным сопротивлением, в то время, когда рабочий ноль, является активным поставщиком электрического тока к потребительским приборам.

Прямыми задачами нейтрального проводника считаются:

  • обеспечение равномерности токов в нагрузочных фазах, даже если наблюдается неравномерное снабжение током;
  • нулевой проводник и его правильное обустройство полезно при риске аварийных ситуаций;

Мы с вами ответили на вопрос, какое назначение рабочего нулевого провода и нулевого защитного. Отсюда можно сделать вывод, что присутствие нейтрали в любой системе электросети, является обязательным условием. Кроме того, важно знать методы работы с ним для обеспечения безопасности работы электрической цепи.

Чем опасно повреждение нулевого провода?

Обрыв либо обгорание нулевых проводников признано электриками опасным явлением. Для наглядности рассмотрим, каким бывает, обрыв нейтрали:

  • обрыв PEN-проводника в питающем кабеле. При подобном нарушении в электропроводке, человек не заметит случившегося, к тому же здесь остается один контур заземления, что делает произошедшее вполне безопасной ситуацией;
  • обгорание нулевого проводника в распределителе. Здесь имеется высокий риск массового выхода из строя электрических приборов. Происходит перекос фазных проводников, то есть в одном проводе напряжение больше, чем в другом. Если в квартире не включено потребителей, возможно повышение напряжение в цепи до 380 Вольт;

Важно! Если в случае обрыва нулевого провода, у вас оставались подключенными много мощных потребителей, напряжение упадет ниже 220 В, и это приведет к нарушению работоспособности всех, на то время включенных приборов.

  • обрыв в квартирном электрощитке. В такое ситуации, вероятнее всего в розетках будет наблюдаться вторая фаза, причем электроприборы не будут работать от таких источников.

Схема опасности при обрыве нулевого провода

Внимание! Ни в коем случае, не используйте нулевой провод для заземления. Для этого есть специальный PE-проводник.

hi-electric.com

Рассмотрим схему на рис. 5.12. При Z A ≠ Z B ≠Z C система токов нессиметричная (I А ≠ I B ≠ I C ), поэтому, в соответствии с рис. 5.5, в нейтральном проводе суще­ствует ток I N = Ia + 1в + I с. Этот ток создает падение; напряжения I N Z N в нейтральном проводе.

За счет падения напряжения на нейтральном провода
потенциалы точек Nun разные, поэтому фазное напря­жение приемника U»c не равно фазному напряжению
источника U c . Чтобы эти напряжения были равны, должно
быть близким к нулю сопротивление нейтрального про­
вода.

При уменьшении Zc до нуля (короткое замыкание фазы приемника) фазное напряжение U′c = IcZc умень­шится до нуля. Изменение сопротивления фазы прием­ника влечет за собой изменение его фазного напряжения.

При коротком замыкании фазы С приемника потен­циал нейтральной точки п становится равным потен­циалу точки С , а значит, напряжения U A и U»b возрастут до линейных напряжений Uca и Ubc что недопустимо. Для защиты приемника от такого режима в каждой фазе устанавливают, например, предохранители. При коротком замыкании перегорает плавкая вставка пред­охранителя, что не допускает переноса потенциала точки С в точку п.

При наличии нейтрального провода короткое замыка­ние фазы С приемника является одновременно корот­ким замыканием для источника Е С , поэтому предохрани­тель срабатывает надежно. При отсутствии нейтрального провода предохранитель не сработает, так как режим

Смотрите так же:  Как проверить сопротивление обмоток двигателя мультиметром

Z С = 0 не является коротким замыканием для источни­ка Е С.

Таким образом, если сопротивление нейтрального про­вода, называемого на практике нулевым проводом, значительное, то:

1) система фазных напряжений прием­ника несимметричная;

2) изменение нагрузки (сопро­тивления) одной фазы приводит к изменению напряже­ния на всех фазах приемника; 3) при повреждении изоля­ций одной фазы приемника (коротком замыкании) могут выйти из строя приемники двух других фаз за счет перенапряжений на них; 4) работа предохранителей (или других защитных аппаратов) становится ненадеж­ней. Учитывая это, нулевой провод стремятся выполнить с малым сопротивлением.

А как быть при неожиданных обрывах нулевого прово­да? Эксплуатировать цепь при этом нельзя из-за опас­ности выхода из строя приемников при коротком замы­кании одной из фаз.

Более надежным является многократное повторное заземление нулевого провода: в нейтральной точке гене­ратора, в местах разветвлений линий, у общественных и производственных зданий, в конце трехфазной ли­нии и т. д. При обрыве нулевого провода ток проходит через заземления.

Заметим, что с целью уменьшения несимметричности фазного напряжения приемников на практике стремятся однофазные приемники распределить равномерно по фа­зам, чтобы уменьшить ток нулевого провода, который — при равномерной нагрузке равен нулю.

Для расчета трехфазной цепи применимы все методы, используемые для расчета линейных цепей. Обычно сопротивления проводов и внутреннее сопротивление генератора меньше сопротивлений приемников, поэтому для упрощения расчетов таких цепей (если не требуется большая точность) сопротивления проводов можно не учитывать (Z Л = 0, Z N = 0). Тогда фазные напряжения приемника U a , U b и U c будут равны соответственно фазным напряжениям источника электрической энергии(генератора или вторичной обмотки трансформатора), т.е. U a = U A ; U b = U B ; U c = U C . Если полные комплексные сопротивления фаз приемника равны Z a = Z b = Z c , то токи в каждой фазе можно определить по формулам

İ a = Ú a / Z a ; İ b = Ú b / Z b ; İ c = Ú c / Z c .

В соответствии с первым законом Кирхгофа ток в нейтральном проводе

İ N = İ a + İ b + İ c = İ A + İ B + İ C .

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.

При соединении источника питания треугольником (рис. 3.12) конец X одной фазы соединяется с началом В второй фазы, конец Y второй фазы – с началом С третьей фазы, конец третьей фазы Z – c началом первой фазы А. Начала А, В и С фаз подключаются с помощью трех проводов к приемникам.

Соединение фаз источника в замкнутый треугольник возможно при симметричной системе ЭДС, так как

Ė A + Ė B + Ė C = 0.

Если соединение обмоток треугольником выполнено неправильно, т.е. в одну точку соединены концы или начала двух фаз, то суммарная ЭДС в контуре треугольника отличается от нуля и по обмоткам протекает большой ток. Это аварийный режим для источников питания, и поэтому недопустим.

Напряжение между концом и началом фазы при соединении треугольником – это напряжение между линейными проводами. Поэтому при соединении треугольником линейное напряжение равно фазному напряжению.

Пренебрегая сопротивлением линейных проводов, линейные напряжения потребителя можно приравнять линейным напряжениям источника питания: U ab = U AB , U bc = U BC , U ca = U CA . По фазам Z ab , Z bc , Z ca приемника протекают фазные токи İ ab , İ bc и İ ca . Условное положительное направление фазных напряжений Ú ab , Ú bc и Ú ca совпадает с положительным направлением фазных токов. Условное положительное направление линейных токов İ A , İ B и İ C принято от источников питания к приемнику.

В отличие от соединения звездой при соединении треугольником фазные токи не равны линейным. Токи в фазах приемника определяются по формулам

İ ab = Ú ab / Z ab ; İ bc = Ú bc / Z bc ; İ ca = Ú ca / Z ca .

Линейные токи можно определить по фазным, составив уравнения по первому закону Кирхгофа для узлов a, b и c (рис 3.12)

Сложив левые и правые части системы уравнений, (3.20), получим

İ A + İ B + İ C = 0,

т.е. сумма комплексов линейных токов равна нулю как при симметричной, так и при несимметричной нагрузке.

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 (Z a , Z b , Z c ) 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 U Ф – напряжение между началом и концом фазы или между линейным проводом и нейтралью (U A , U B , U C у источника; U a , U b , U c у приемника). Если сопротивлением проводов можно пренебречь, то фазное напряжение в приемнике считают таким же, как и в источнике. (U A =U a , U B =U b , U C =U c ). За условно положительные направления фазных напряжений принимают направления от начала к концу фаз.

Линейное напряжение (U Л) – напряжение между линейными проводами или между одноименными выводами разных фаз (U AB , U BC , U CA ). 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 (I Ф) – это токи в фазах генератора и приемников.

· Линейные (I Л) – токи в линейных проводах.

50. Понятие о несимметричных режимах работы в трехпроводной и четырехпроводной цепях. Назначение нулевого провода.

В общем случае при несимметричной нагрузке Z ab ≠ Z bc ≠ Z ca . Обычно она возникает при питании от трехфазной сети однофазных приемников. Например, для нагрузки, рис. 3.15, фазные токи, углы сдвига фаз и фазные мощности будут в общем случае различными.

Векторная диаграмма для случая, когда в фазе ab имеется активная нагрузка, в фазе bc – активно-индуктивная, а в фазе ca – активно-емкостная приведена на рис. 3.16, топографическая диаграмма – на рис. 3.17.

Построение векторов линейных токов произведено в соответствии с выражениями

İ A = İ ab — İ ca ; İ B = İ bc — İ ab ; İ C = İ ca — İ bc .

Таким образом, при несимметричной нагрузке симметрия фазных токов İ ab , İ bс, İ ca нарушается, поэтому линейные токи İ A , İ B , İ C можно определить только расчетом по вышеприведенным уравнениям (3.20) или найти графическим путем из векторных диаграмм (рис. 3.16, 3.17).

Важной особенностью соединения фаз приемника треугольником является то, что при изменении сопротивления одной из фаз режим работы других фаз остается неизменным, так как линейные напряжения генератора являются постоянными. Будет изменяться только ток данной фазы и линейные токи в проводах линии, соединенных с этой фазой. Поэтому схема соединения треугольником широко используется для включения несимметричной нагрузки.

При расчете для несимметричной нагрузки сначала определяют значения фазных токов İ ab , İ bc , İ ca и соответствующие им сдвиги фаз φ ab , φ bc , φ ca . Затем определяют линейные токи с помощью уравнений (3.20) в комплексной форме или с помощью векторных диаграмм

При симметричной системе напряжений и несимметричной нагрузке, когда Z a ≠ Z b ≠ Z c и φ a ≠ φ b ≠ φ c токи в фазах потребителя различны и определяются по закону Ома

İ a = Ú a / Z a ; İ b = Ú b / Z b ; İ c = Ú c / Z c .

Ток в нейтральном проводе İ N равен геометрической сумме фазных токов

İ N = İ a + İ b + İ c .

Напряжения будут U a = U A ; U b = U B ; U c = U C , U Ф = U Л / , благодаря нейтральному проводу при Z N = 0.

Следовательно, нейтральный провод обеспечивает симметрию фазных напряжений приемника при несимметричной нагрузке.

Поэтому в четырехпроводную сеть включают однофазные несимметричные нагрузки, например, электрические лампы накаливания. Режим работы каждой фазы нагрузки, находящейся под неизменным фазным напряжением генератора, не будет зависеть от режима работы других фаз

Его называют нулевым потому, что в некоторых случаях ток в нем равен нулю, и нейтральным исходя из того, что он одинаково принадлежит любой из фаз.

Назначение нулевого провода в том, что он необходим для выравнивания фазных напряжений нагрузки,когда сопротивления этих фаз различны, а также для заземления электрооборудования в сетях с глухозаземленной нейтралью.

Благодаря назначению нулевого провода напряжение на каждой фазе нагрузки будет практически одинаковым при неравномерной нагрузке фаз. Осветительная нагрузка, включенная звездой, всегда требует наличия нулевого провода, так как равномерная нагрузка фаз не гарантируется.в э

Сечение нулевого провода трехфазных линий, в которых нулевые провода не используют для заземления (специальные или реконструируемые сети освещения), принимают близким к половине сечения фазных проводов.

Если, например, фазные провода имеют сечение 35 мм2, нулевой провод берется 16 мм2.

Сечение нулевого провода трехфазной системы с глухозаземленной найтралью, в которой нулевой провод используется для заземления, должно быть не менее половины сечения фазных проводов, а в некоторых случаях равно им.

Нулевой провод воздушных линий 320/220 В должен иметь одинаковую марку и сечение с фазными проводами:

на участках, выполненных стальными проводами, а также биметаллическими и сталеалюминиевыми фазными проводами, сечением 10 мм2;

при невозможности обеспечения другими средствами необходимой селективности защиты от коротких замыканий на землю (при этом допускается принимать сечение нулевых проводов большее, чем фазных проводов).

Поскольку в одно- и двухфазных линиях по нулевому и фазному проводам протекает ток одинаковой величины, то для этих линий сечение нулевых и фазных проводов берут одинаковым

51.Причины возникновения переходных процессов в электрических цепях. Дифференциальные уравнения электрического состояния цепей и методы их решения.

Переходные процессы возникают при любых изменениях режима электрической цепи: при подключении и отключении цепи, при изменении нагрузки, при возникновении аварийных режимов (короткое замыкание, обрыв провода и т.д.). Изменения в электрической цепи можно представить в виде тех или иных переключений, называемых в общем случае коммутацией. Физически переходные процессы представляют собой процессы перехода от энергетического состояния, соответствующего до коммутационному режиму, к энергетическому состоянию, соответствующему после коммутационному режиму.

Переходные процессы обычно быстро протекающие: длительность их составляет десятые, сотые, а иногда и миллиардные доли секунды. Сравнительно редко длительность переходных процессов достигает секунд и десятков секунд. Тем не менее изучение переходных процессов весьма важно, так как позволяет установить, как деформируется по форме и амплитуде сигнал, выявить превышения напряжения на отдельных участках цепи, которые могут оказаться опасными для изоляции установки, увеличения амплитуд токов, которые могут в десятки раз превышать амплитуду тока установившегося периодического процесса, а также определять продолжительность переходного процесса. С другой стороны, работа многих электротехнических устройств, особенно устройств промышленной электроники, основана на переходных процессах. Например, в электрических нагревательных печах качество выпускаемого материала зависит от характера протекания переходного процесса. Чрезмерно быстрое нагревание может стать причиной брака, а чрезмерно медленное отрицательно оказывается на качестве материала и приводит к снижению производительности.

Смотрите так же:  220 вольт йошкар-ола адреса

В общем случае в электрической цепи переходные процессы могут возникать, если в цепи имеются индуктивные и емкостные элементы, обладающие способностью накапливать или отдавать энергию магнитного или электрического поля. В момент коммутации, когда начинается переходный процесс, происходит перераспределение энергии между индуктивными, емкостными элементами цепи и внешними источниками энергии, подключенными к цепи. При этом часть энергия безвозвратно преобразуется в другие виды энергий (например, в тепловую на активном сопротивлении).

После окончания переходного процесса устанавливается новый установившийся режим, который определяется только внешними источниками энергии. При отключении внешних источников энергии переходный процесс может возникать за счет энергии электромагнитного поля, накопленной до начала переходного режима в индуктивных и емкостных элементах цепи.

52. Законы коммутации и их использование при определении начальных условий.

Первый закон коммутации состоит в том, что ток в ветви с индуктивным элементом в начальный момент времени после коммутации имеет то же значение, какое он имел непосредственно перед коммутацией, а затем с этого значения он начинает плавно изменяться. Сказанное обычно записывают в виде i L (0 -) = i L (0 +), считая, что коммутация происходит мгновенно в момент t = 0.

Второй закон коммутации состоит в том, что напряжение на емкостном элементе в начальный момент после коммутации имеет то же значение, какое оно имело непосредственно перед коммутацией, а затем с этого значения оно начинает плавно изменяться: U C (0 -) = U C (0 +).

Следовательно, наличие ветви, содержащей индуктивность, в цепи, включаемой под напряжение, равносильно разрыву цепи в этом месте в момент коммутации, так как i L (0 -) = i L (0 +). Наличие в цепи, включаемой под напряжение, ветви, содержащей разряженный конденсатор, равносильно короткому замыканию в этом месте в момент коммутации, так как U C (0 -) = U C (0 +).

Однако в электрической цепи возможны скачки напряжений на индуктивностях и токов на емкостях.

В электрических цепях с резистивными элементами энергия электромагнитного поля не запасается, вследствие чего в них переходные процессы не возникают, т.е. в таких цепях стационарные режимы устанавливаются мгновенно, скачком.

В действительности любой элемент цепи обладает каким-то сопротивлением r, индуктивностью L и емкостью С, т.е. в реальных электротехнических устройствах существуют тепловые потери, обусловленные прохождением тока и наличием сопротивления r, а также магнитные и электрические поля.

Переходные процессы в реальных электротехнических устройствах можно ускорять или замедлять путем подбора соответствующих параметров элементов цепей, а также за счет применения специальных устройств.

53. Описание процесса заряда и разряда конденсатора, включенного последовательно с резистором. Простейший генератор пилообразного напряжения.

Нейтраль в ЛЭП

В линиях электропередач разных классов применяются различные виды нейтралей. Это связано с целевым назначением и различной аппаратурой защиты линии от короткого замыкания и утечек. Нейтраль бывает глухозаземлённая, изолированная и эффективно-заземленная.

Глухозаземлённая нейтраль

Применяется в линиях напряжением от 0,4 кВ и до 35 кВ, при небольшой длине ЛЭП и большом количестве точек подключения потребителей. Потребителю приходят только фазы, подключение однофазной нагрузки осуществляется между фазой и нулевым проводом (нейтралью). Нулевой провод генератора также заземлён.

Изолированная нейтраль

Применяется в линиях с напряжением свыше 2 кВ до 35 кВ, такие линии имеют среднюю протяжённость и сравнительно небольшое число точек подключения потребителей, которыми обычно являются ТП в жилых районах и мощные машины фабрик и заводов.
В линиях на 50 кВ может применяться как изолированная, так и эффективно-заземлённая нейтраль.

Эффективно заземленная нейтраль

Применяется на протяжённых линиях с напряжением от 110 кВ до 220 кВ (п. 1.2.16 ПУЭ)

Напишите отзыв о статье «Нейтральный провод»

Примечания

  • «Теоретические основы электротехники. Электрические цепи» Бессонов Л. А. Москва. «Высшая школа». 1996 ISBN 5-8297-0159-6

Отрывок, характеризующий Нейтральный провод

Вопрос6.Для чего используется нейтральный провод?

Ответ6 . Нейтральный провод используется для выравнивания фазных напряжений на клеммах нагрузки. A = а; В = b ; C = c . В этом случае, падения напряжения на нагрузке остаются равными фазным напряжениям генератора. В случае, если внутреннее сопротивление генератора пренебрежимо мало (равно нулю), то напряжения на нагрузке остаются равными фазным напряжениям генератора, постоянными и не зависят от величины нагрузки. (Ток будет изменяться, а напряжение на нагрузке не изменится ).

Вопрос7.Какими уравнениями описывается электрическое состояние цепи при несимметричной нагрузке?

Ответ7 . При несимметричной нагрузке фаз и отсутствии нейтрального провода фазные комплексы напряжения на нагрузке,,связаны с соответствующими комплексными напряжениями источника Ů A , Ů В, Ů С уравнениями Кирхгофа:

;

;

;

— комплексное напряжение между нейтральными точками нагрузки и источника (сети ).

называют напряжением смещения нейтрали.

Напряжение смещения нейтрали рассчитывается методом 2-х узлов:

где: Ė –комплексные ЭДС, – комплексы проводимости фаз нагрузки.

Токи фаз нагрузки находят по закону Ома:

İ a = a /Z a = ( A —

)/Z a ;

İ b = b /Z b = ( B —

)/Z b ;

İ a = c /Z c = ( C —

)/Z c .

Вопрос8.Как построить совмещенные векторные диаграммы напряжений и токов для исследованных режимов трехфазной цепи?

Построение векторных диаграмм начинаем с векторов линейных напряжений, задаваемых сетью и от условий опыта не зависящих. Это равносторонний треугольник образованный векторами линейных напряжений. Длина вектора соответствует линейному напряжению, а углы между векторами соответствуют сдвигу фаз между векторами напряжений.

Построение векторной диаграммы для случая равномерной нагрузки .(симметричный режим).

1.Выбираем комплексную плоскость (+1,j). Реальную ось +1 направляем вертикально вверх, мнимую- вдоль оси -Х. (поворот на угол +90°).

2. Выбираем масштаб напряжений, например 1см→20В. Вектор U a(в масштабе) откладываем вдоль реальной оси +1.Конец вектора обозначаем малой буквойа .

3.Вектора U b иU c (в масштабе) рисуем под углами +120° и –120° соответственно. Концы векторов обозначаем малыми буквамиb иc соответственно.

4. Точку, соответствующую началу координат, обозначим малой буквой n . Это точка нейтрали приемника.

5.Строим вектора линейных напряжений. Для этого соединяем концы фазных векторов. Получим вектора U a b =U A B , U bc =U BC , U c а =U C А. Отметим, что линейные напряжения приемника равны линейным напряжениям генератора.

ТочкаN на векторной диаграмме, соответствующая нейтральной точке генератора, находится в центре треугольника линейных напряжений. В данном случае нейтраль генератора N совпадает с нетралью приемника n . В общем случае точку n , соответствующую нейтральной точке нагрузки, находят методом засечек. Векторы токов откладывают по отношению к соответствующим векторам фазных напряжений с учетом сдвига фаз между ними.

Ниже приведены векторные диаграммы для различных режимов работы.

При обрыве фазы А и одинаковой нагрузке двух других фаз, нейтральная точка приемника n переместится на середину линейного напряжения Ů BC .СопротивленияZ b иZ c окажутся соединенными последовательно и включенными на линейное напряжение BC . Падение напряжения между точками А иn увеличится, а фазные напряжения b и c станут равными половине линейного BC .

Режим 3. Короткое замыкание фазы А (рис. 9).

При замыкании фазы А и одинаковой нагрузке двух других фаз (то есть при соединении начала нагрузки фазы А с нулевой точкой нагрузки) точка nперемещается в точку А. Фазное напряжение Ů а становится равным нулю, ток İ a увеличивается, а фазные напряжения b и c становятся равными линейным.

Сопротивления, Z а ≠Z b ≠Z c , фазные напряжения приемника а ≠ b ≠ c , между точкамиNиnпоявляется напряжение смещения нейтрали.

4.1 Вначале строим треугольник линейных напряжений.

4.2. Методом засечек (циркулем или линейкой) из каждой вершины откладываем соответствующие вектора фазных напряжений приемника. Точка пересечения дуг даст точку нейтрали приемника n . Точку нейтрали генератораN оставляем на прежнем месте.

4.3 Соединяем точку n иN . Это вектор напряжения смещения нейтралиU nN (в масштабе).

4.4 Строим вектора фазных токов нагрузки. В случае, если нагрузкой являются лампочки, которые можно представить как активные сопротивления, то сдвига фаз между фазным напряжением и фазным током нагрузки не будет. Поэтому вектора токов откладываем (в масштабе) вдоль соответствующих векторов фазных напряжений.

***) В общем случае надо определить сдвиги фаз между током и соответствующим фазным напряжением по закону Ома в комплексной форме и строить вектор тока с помощью транспортира.

Режим 5 . Неравномерная нагрузка с нейтральным проводом (рис.11).

При наличии нейтрального провода фазные напряжения приемника становятся равными фазным напряжениям источника A = а; В = b ; C = c:

Похожие статьи:

  • 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 […]
  • Провода трещат Почему ЛЭП трещат? 4 Причины. Причин появления треска на линиях электропередач может быть множество. Стоит разобраться в самых распространенных из них. Причина №1: атмосферное перенапряжение. Чаще всего такие явления возникают из-за […]
  • Заземление этажного щита Этажный щиток. Заземление. дом 9-ти этажный, 7-ми подъездный, 87 года выпуска (сделан из блок-комнат). 2 ввода. от ТП идет два кабеля 4-х жильного. щитки на этажах на 4-ре квартиры. к этажным щиткам идет 4 кабеля: 3 фазы, ноль. в этижном […]
  • Реле тока рт-40 технические характеристики Реле тока РТ-40, РТ-140 Реле тока РТ-140 применяется в схемах релейной защиты и автоматики энергетических систем в качестве органа, реагирующего на повышение тока. Условия эксплуатации реле РТ40, РТ-140 Высота над уровнем моря до […]
  • Автомат выключатель освещения схема Автомат выключатель освещения схема Простая система автоматически включает свет в прихожей при открывании входной двери. Свет горит примерно 1,5 минуты, за которые вполне успеваешь войти и раздеться-разуться, а потом свет автоматически […]
  • Магнитный пускатель нереверсивный Нереверсивный магнитный пускатель Конструктивно нереверсивный магнитный пускатель представляет собой металли- ческую коробку, внутри которой располагаются следующие аппараты и устройства: 2. два тепловых реле; 3. кнопочный пост управления […]