Соединение в звезду

Если обратные провода, соединяющие концы фаз генератора и приемника, заменить одним проводом, то количество проводов уменьшится до четырех (рис.4), соединенные вместе концы обмоток генератора (x, y, z) образуют нулевую (или нейтральную) точку источника «N», в нагрузке, аналогично, получится нулевая (или нейтральная) точка приемника «n». Такое соединение трехфазных генераторов и приемников называется соединением звездой с нулевым (нейтральным) проводом или четырехпроводной трехфазной системой.

Провода, соединяющие выводы генератора с выводами приемника, называются линейными, токи протекающие по ним – линейными токами (). Положительные направления линейных токов – от генератора к нагрузке.

Провод, соединяющий нейтральные точки генератора и нагрузки, называется нейтральным или нулевым проводом. Ток, протекающий по нему – током нейтрали (). Его положительное направление – от нагрузки к генератору.

За положительные направления фазных ЭДС () и фазных токов () источника принято направление от нулевой точки к началам обмотки. По­ложительным направлением фазных токов () и напряжений () приемника принято направление от внешних зажимов фаз к нулевой точке приемника.

Напряжения между двумя линейными проводами называются линейными напряжениями (). Линейные напряжения определяются как раз­ность соответствующих фазных напряжений источника или приемника:

Если фазные токи приемника одинаковы по величине и сдвинуты по фазе относительно фазных напряжений на один и тот же угол, то есть сопротивления фаз равны по величине и характеру, то такой режим работы называется симметричным. При таком режиме ток в нулевом проводе отсутствует. Симметричный режим характеризуется следующими соотношениями:

Если режим работы приемника несимметричен, т.е. нагрузка фаз не одинакова либо по величине, либо по характеру, то в нулевом проводе будет протекать ток, равный геометрической сумме фазных токов:

В четырехпроводной трехфазной системе сопротивление нулевого провода можно считать равным нулю, тогда потенциалы нулевых точек приемника и источника одинаковы, и фазные напряжения приемника равны фазным напряжениям источника как при симметричном, так и при несимметричном режимах.

Для четырехпроводной трехфазной цепи с симметричным источником и симметричным приемником, изображенной на рис. 5, векторная диаграмма напряжений и токов представлена на рис. 6.

Для четырехпроводной цепи с симметричным источником и несимметричным приемником, изображенной на рис. 7, векторная диаграмма напряжений и токов представлена на рис. 8.

Если трехфазный приемник соединен звездой без нулевого провода, то при несимметричном режиме возникает смещение нейтрали приемника , а геометрическая сумма фазных токов остается равной нулю.

Напряжение смещения нейтрали может быть определено по формуле:

где - комплексные проводимости фаз нагрузки.

Фазные напряжения приемника определяются следующими выражениями:

а векторная диаграмма напряжений строится либо по расчетным значениям либо засечками при известных фазных напряжениях источника и приемника (рис. 9).

Фазные и линейные напряжения источника практически остаются постоянными при всех режимах работы приемника и векторная диаграмма источника строится по известному фазному или линейному напряжению источника (рис. 6). Из точка А делают засечку раство­ром циркуля равным фазному напряжению приемника из точки В – напряжению . Так получают нулевую точку приемника n. Соединив ее с точками А, В, С, строят фазные напряжения приемника векторная диаграмма токов строится с учетом сдвига фаз между током и соответствующим фазным напряжением приемника.

Для трехпроводной трехфазной цепи с несимметричной нагрузкой, изображенной на рис. 10, векторная диаграмма напряжений и токов представлена на рис. 11.