Как соединить фазы звездой

Чем отличаются соединения звездой и треугольником

Питание асинхронного электродвигателя происходит от трехфазной сети с переменным напряжением. Такой двигатель, при простой схеме подключения, оснащен тремя обмотками, расположенными на статоре. Каждая обмотка имеет сдвиг друг относительно друга на угол 120 градусов. Сдвиг на такой угол предназначен для создания вращения магнитного поля.

Концы фазных обмоток электродвигателя выведены на специальную «колодку». Выполнено это с целью удобства соединения. В электротехнике используют основных 2 метода подключения асинхронных электродвигателей: методом соединения “треугольника” и метод “звезды”. При соединении концов применяют специально предназначенные для этого перемычки.

Различия между «звездой» и «треугольником»

Исходя из теории и практических знаний основ электротехники, способ подключения «звезда», позволяет электродвигателю работать плавнее и мягче. Но при этом данный способ не позволяет выйти двигателю на всю мощность, представленную в технических характеристиках.

Соединив фазные обмотки по схеме «треугольник», двигатель способен быстро выйти на максимальную рабочую мощность. Это позволяет использовать по полной КПД электродвигателя, согласно техпаспорта. Но у такой схемы соединения есть свой недостаток: большие пусковые токи. Для уменьшения значения токов применяют пусковой реостат, позволяя осуществить более плавный пуск двигателя.

Соединение «звездой» и его преимущества

Реверсивная схема двигателя 380 на 220 Вольт

Каждая из трех рабочих обмоток электродвигателя имеет два вывода – соответственно начало и конец. Концы всех трех обмоток соединяют в одну общую точку, так называемую нейтраль.

При наличии нейтрального провода в цепи схему называют 4-х проводной, в противном случае, она будет считаться 3-х проводной.

Начало выводов присоединяют к соответствующим фазам питающей сети. Приложенное напряжение на таких фазах составляет 380 В, реже 660 В.

Основные преимущества применения схемы «звезда»:

  • Устойчивый и длительный режим безостановочной работы двигателя;
  • Повышенная надежность и долговечность, за счет снижения мощности оборудования;
  • Максимальная плавность пуска электрического привода;
  • Возможность воздействия кратковременной перегрузки;
  • В процессе эксплуатации корпус оборудования не перегревается.

Существует оборудование с внутренним соединением концов обмоток. На колодку такого оборудования будет выведено всего лишь три вывода, что не позволяет применить другие методы соединения. Выполненное в таком виде электрооборудование, для своего подключения не требует грамотных специалистов.

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети по схеме звезда

Соединение «треугольником» и его преимущества

Принцип соединения «треугольник» заключается в последовательном соединении конца обмотки фазы А с началом обмотки фазы В. И дальше по аналогии – конец одной обмотки с началом другой. В итоге конец обмотки фазы С замыкает электрическую цепь, создавая неразрывный контур. Данную схему можно назвать было кругом, если бы не структура монтирования. Форму треугольника предает эргономичное размещение соединения обмоток.

При соединении «треугольником» на каждой из обмоток, присутствует линейное напряжение равное 220В или 380В.

Основные преимущества применения схемы «треугольник»:

  • Увеличение до максимального значения мощности электрооборудования;
  • Использование пускового реостата;
  • Повышенный вращающийся момент;
  • Большие тяговые усилия.

Недостатки:

  • Повышенный ток пуска;
  • При длительной работе двигатель сильно греется.

Метод соединения обмоток двигателя «треугольником» широко используется при работе с мощными механизмами и наличия высоких пусковых нагрузок. Большой вращающий момент создается за счет увеличения показателей ЭДС самоиндукции, вызванных протекающими большими токами.

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети по схеме треугольник

Тип соединения «звезда-треугольник»

В сложных механизмах, зачастую используется комбинированная схема «звезда-треугольник». При таком переключении резко вырастает мощность, и если двигатель по техническим характеристикам не предназначен для работы по методу «треугольника», то он перегреется и сгорит.

Схемы подключения звездой и треугольником

В этом случае напряжение на соединении каждой обмотки будет в 1,73 раза меньше, следовательно, будет меньше и протекающий в этот период ток. Дальше происходит увеличение частоты и продолжение снижения показания тока. Тогда применяя релейно-контактную схему, произойдет переключение со «звезды» на «треугольник».

В итоге, используя данную комбинацию, получим максимальную надежность и эффективную продуктивность используемого электрического оборудования, не боясь вывести ее из строя.

Переключение «звезда-треугольник» допустимо для электродвигателей с облегченным режимом пуска. Этот метод неприменим, если необходимо понизить ток пуска и одновременно не снижать большой пусковой момент. В этом случае применяют двигатель с фазным ротором с пусковым реостатом.

Основные преимущества комбинации:

  • Увеличение срока службы. Плавный пуск позволяет избежать неравномерности нагрузки на механическую часть установки;
  • Возможность создания двух уровней мощности.

Соединение фаз приёмника звездой;

Основные понятия

Трёхфазные электрические цепи

ЛЕКЦИЯ № 9

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

УНИВЕРСИТЕТ»

(ДГТУ)

Трёхфазные электрические цепи

по дисциплине ОСНОВЫ ТЕОРИИ ЦЕПЕЙ

Ростов-на-Дону
2013 г.

1. Трехфазная электрическая цепь: основные понятия.

2. Соединение фаз приёмника звездой.

3. Соединение фаз приёмника треугольником.

4. Мощность в трехфазной цепи

Литература: Немцов М.В. Электротехника и электроника: Учебник для вузов. — М.: Высш. шк., 2012. С.107-119.

1 Трехфазная электрическая цепь:

Трехфазная цепь — это совокупность трёхфазной системы ЭДС, трёхфазной нагрузки и соединительных проводов.

Трёхфазную систему ЭДС(напряжений) получают с помощью синхронного трёхфазного генератора (рисунок 9.1), в обмотках которого при вращении ротора индуктируются три синусоидальные ЭДС одной и той же частоты, равные по амплитуде и сдвинутые по фазе относительно друг друга на угол 120°:

;

;

где EАmBmCm амплитудные значения ЭДС фаз генератора A, В и С (рисунок 9.1).

В настоящее время трехфазные системы получили широко распространение благодаря тому, что:

— при одинаковых условиях питание трехфазным напряжением позволяет получить значительную экономию материала проводов по сравнению с тремя однофазными линиями;

— трехфазный генератор (при прочих равных условиях) дешевле, легче, надежнее и экономичнее, чем три однофазных генератора такой же общей мощности;

— трехфазная система позволяет проще получить вращающееся магнитное поле;

— меньше пульсации момента на валу приводного двигателя при равномерной загрузке генератора.

Рисунок 9.1 ‑ Трёхфазный синхронный генератор и временная

диаграмма трёхфазной ЭДС

Часть трехфазной цепи, в которой протекает один из токов, называется фазой.По способу соединения фаз различают соединение звездойи треугольником.

Обычно обмотки генератора трехфазного тока соединены звездой, поэтому на щитках генераторов трехфазного тока имеются четыре выводных клеммы А, В, С, N (или 0), к которым присоединены свободные концы фазных обмоток генератора и его нейтральная (нулевая) точка.

Соединения фаз приёмников электрической энергии может быть как звездой, так и треугольником. Генератор и приемник связаны между собой проводами, называемыми линейными(или линиями).

Читать еще:  Как сделать большой подсолнух из бумаги

Обмотки статора генератора соединяют по схеме звезда (рисунок 9.2, а, слева) или треугольник (рисунок 9.2, б, слева). Фазы трёхфазного приёмника (нагрузки) также соединяют по схеме звезда или треугольник (рисунок 9.2, а и б, справа).

Рисунок 9.2 ‑ Соединение фаз генератора и приёмника

по схеме звезда (а) и треугольник (б)

Соединение, при котором концы всех трех фаз потребителя объединяют в общую точку, называемую нейтральной точкой n, а начала фаз подсоединяют к трехфазному источнику питания посредством линейных проводов, называется соединением звездой трехфазного потребителя.

Соединение, при котором конец первой фазы соединяется с началом второй, конец второй с началом третьей, а конец третьей ‑ с началом первой, называется соединением трехфазного потребителя треугольником.

Передача электрической энергии от источника к потребителю осуществляется с помощью линейных проводов, причем трехфазная система может быть трехпроводной или четырехпроводной. Четвертый провод — нейтральный (Nn), соединяющий общие точки фаз источника N и потребителя п.

В трехфазных электрических цепях различают фазные и линейные напряжения и токи. Токи IA, IВ, IС или Iлвсоответствующих линейных проводах, называются линейными. Токи, протекающие по отдельным фазам ‑ фазными. Ток IN в нейтральном проводе ‑ нейтральным.

На рисунке 9.3 изображена трёхфазная цепь, у которой источник и приёмник соединены звездой с нейтральным(нулевым) проводом (четырёхпроводная система).

Рисунок 9.3 ‑ Комплексная схема замещения четырёхпроводной

Напряжение между двумя любыми линиями в такой цепи называется линейным напряжениеми обозначается UАВ, UВС, UСА или Uл.

Напряжение между любой линией и нейтральным (нулевым) проводом N-n называется фазным напряжениеми обозначается UА , UВ , UС для генератора и Ua , Ub , Uс для приемника или Uф.

Фазные напряжения приёмника в схеме звезда-звезда с нейтральным проводом равны фазным напряжениям источника:

а так называемое напряжение смещения нейтралимежду точками n и N при нулевом сопротивлении нейтрального провода равно нулю (

В случае симметичной нагрузки () модули фазных токов одинаковы и равны соответствующим линейным токам

На векторной диаграмме векторы токов составляют симметричную звёзду (как и векторы фазных напряжений), поэтому сумма комплексов фазных токов

т. е. ток в нейтральном проводе равен нулю и нейтральный провод можно убрать. В результате получим трёхпроводнуюсистему включения приёмника с генератором по схеме звезда-звезда (Y-Y).

В четырёхпроводной системе обеспечивается независимый режим работы фаз приёмника (кроме короткого замыкания в фазе, которое недопустимо): в случае изменения сопротивления одной фазы (в том числе при её обрыве) напряжения и токи двух других фаз не изменяются.

При этом соблюдается соотношение между линейными и фазными напряжениями:

, (9.2)

т. е. фазные напряжения в раза меньше линейных.

Это соотношение можно установить из рассмотрения векторной диаграммы, приведенной на рисунок 9.4:

Рисунок 9.4 ‑ Векторная диаграмма токов и напряжений при соединении приёмников звездой и симметричном режиме

В осветительных системах (реже Uл = 220 В, а Uф = Uл /= 127 B).

При несимметричной нагрузке (Za Zb Zc, например, Za = — jXa, Zb = = Rb — jXb и Zc = Rc — jXc), фазные и линейные токи (для каждой фазы) а ток в нейтральном проводе (рисунок 9.3)

При несимметричной нагрузке и в случае отсутствия нейтрального провода (трёхпроводная система Y-Y без нуля) имеет место зависимыйрежим работы фаз приёмника: при изменении сопротивления одной фазы изменяются все фазные напряжения.Между точками n и N (см. рисунок 9.5) появится напряжение смещения нейтрали

,

Напряжения фаз приёмника находят из соотношений:

Рисунок 9.5 ‑ Векторная диаграмма напряжений при соединении

приемников звездой, несимметричном режиме и отсутствии

В результате получается несимметричная звезда фазных напряжений приёмника (“перекос” фаз), причем в одной фазе, например, в фазе а, напряжение Ua может возрасти и значительно превыситьфазное напряже­ние UA генератора (что в большинстве случаев недопустимо), а в других фазах — уменьшиться. Очевидно, что при наличии напряжения UN напряжения на фазах приёмника не составляют симметричной системы и не равны по величине.

На рисунке 9.5 показано построение векторной диаграммы напряжений при несимметричной нагрузке и отсутствии нейтрального провода с использованием метода засечек. Вначале в выбранном масштабе mU строят симметричную систему векторов фазных напряжений генератора UА, UВ, UC. Затем из концов этих векторов с помощью циркуля проводят засечки радиусами la, lb, lc, равными фазным напряжениям на приёмнике Uа, Uв, Uс с учетом масштаба. В точке пересечения этих трех засечек n лежит конец вектора напряжения UN. Соединив точку n с концами векторов UА, UВ, UC, получают векторы фазных напряжений на приёмнике Uа, Uв, Uс.

Значительная несимметрия фазных напряжений приёмника образуется при разных по характеру сопротивлениях нагрузки, например, при

При наличии нейтрального провода напряжение UN определяется следующим выражением:

Если сопротивление нейтрального провода мало (проводимость велика), то мало и напряжение UN.

При этом система фазных напряжений на приёмнике близка к симметричной системе фазных напряжений генератора.

Следовательно, наличие нулевого провода обеспечивает эффект выравнивания напряжений на фазах приёмника. При этом чем больше несимметрия нагрузки, тем больше величина уравнительного тока в нейтральном проводе, определяемого выражением:

По этой причине в осветительных системах запрещается устанав­ливать предохранители и выключатели в нейтральном проводе.

§60. Схема соединения «звездой»

Схема «звезда с нулевым проводом». При соединении фазных обмоток источника трехфазного тока (например, генератора) по схеме «звезда с нулевым проводом» концы его трех обмоток соединяют в общий узел 0, который называется нулевой точкой, или нейтралью источника (рис. 206). Приемники электрической энергии объединяют в три группы ZA, ZB и Zc (фазы нагрузки), концы которых также соединяют в общий узел 0′ (нулевая точка, или нейтраль нагрузки). Обмотки источника соединяют с фазами нагрузки четырьмя проводами. Провода 1, 2 и 3, присоединенные к началам фазных обмоток (А, В, С), называют линейными. Провод 4, соединяющий нулевые точки 0 и 0′, называют нулевым, или нейтральным. Напряжения uА, uв и uс между началами и концами обмоток отдельных фаз источника или фаз нагрузки ZA, ZB и Zc называют фазными. Они равны также напряжениям между каждым из линейных проводов и нулевым проводом. При отсутствии потери напряжения в обмотках источника (при холостом ходе) фазные напряжения равны соответствующим э. д. с. в этих обмотках. Фазными токами iA, iB, ic называют токи, протекающие по обмоткам источника или фазам нагрузки ZA, ZB и Zc. Напряжения uAB, uBC, uCA между линейными проводами и токи, проходящие по этим проводам, называют линейными.

Примем условно за положительное направление токов iA, iB и ic в фазах источника — от конца соответствующей фазы к ее началу,

Рис. 206. Схема «звезда с нулевым проводом», направление в ней линейных и фазных токов и напряжений

Рис. 207. Векторные диаграммы напряжений для схемы «звезда с нулевым проводом»

в фазах нагрузки — от начала к концу, а в линейных проводах — от источника к приемнику. Будем считать положительными напряжения uА, uB и uC в фазах источника и нагрузки, если они направлены от начала фаз к концам, а линейные напряжения uАВ, uBC, uСА — если они направлены от предыдущей фазы к последующей.

Читать еще:  Как сделать подсветку динамиков

Из рис. 206 следует, что в схеме «звезда» линейные токи равны фазным, т. е. Iл = Iф, так как при переходе от фазы источника или нагрузки к линейному проводу нет каких-либо ответвлений. Мгновенные значения напряжений согласно второму закону Кирхгофа:

Переходя от мгновенных значений напряжений к их векторам, имеем:

Следовательно, линейное напряжение равно разности векторов соответствующих фазных напряжений. По полученным векторным уравнениям можно построить векторную диаграмму (рис. 207, а), которую можно преобразовать в диаграмму (рис. 207,б). Из этой диаграммы видно, что в симметричной трехфазной системе векторы линейных напряжений ?AB, ?ВС, ?СА образуют равносторонний треугольник ABC, внутри которого расположена симметричная трехлучевая звезда фазных напряжений ?А, ?В, ?С. В равнобедренных треугольниках АОВ, ВОС и СОА основание равно Uл две другие стороны — Uф и острый угол между этими сторонами и основанием составляет 30°. Следовательно,

Таким образом, в трехфазной системе, соединенной по схеме «звезда с нулевым проводом», линейное напряжение больше фазного в ?З раз. Величина ?З = 1,73 положена в основу шкалы номинальных напряжений переменного тока: 127, 220, 380 и 660 В. В этом ряду каждое следующее значение напряжения больше предыдущего в 1,73 раза.

В нулевом проводе проходит ток i0, мгновенное значение которого равно алгебраической сумме мгновенных значений токов, проходящих в отдельных фазах: i0 = iA+iB+ic.

Переходя от мгновенных значений токов к их векторам, имеем:
?=?A+?B+?C.

Векторы токов ?А, ?В и ?С сдвинуты относительно векторов соответствующих напряжений ?A, ?B, ?С на углы ?A, ?B, ?C (рис. 208, а). Значения этих углов зависят от соотношения между активным и реактивным сопротивлениями, включенными в данную фазу. На этой же диаграмме показано сложение векторов ?А, ?В и ?C для определения вектора тока ?. Обычно ток ? меньше токов

Рис. 208. Векторные диаграммы напряжений и токов в отдельных фазах для схемы «звезда с нулевым проводом» при неравномерной (а) и равномерной (б) нагрузках фаз

IA, 1В и IC в линейных проводах, поэтому нулевой провод имеет площадь поперечного сечения, равную или даже несколько меньшую площади сечения линейных проводов.

В схеме «звезда с нулевым проводом» приемники электрической энергии можно включать на два напряжения: линейное Uл (при подключении к двум линейным проводам) и фазное UФ (при подключении к нулевому и одному из линейных проводов).

Схема «звезда без нулевого провода». При равномерной или симметричной нагрузке всех трех фаз, когда во всех фазах включены одинаковые активные и реактивные сопротивления (RA =RB = RC и ХAВС), фазные токи iA, iB и iC будут равны по величине и сдвинуты от соответствующих фазных напряжений на равные углы. В этом случае получаем симметричную систему токов, при которой токи iA, iB, iC будут сдвинуты по фазе друг относительно друга на угол 120°, а ток i в нулевом проводе в любой момент времени равен нулю (рис. 208,б).

Очевидно, что при равномерной нагрузке можно удалить нулевой провод и передавать электрическую энергию источника к приемнику по трем линейным проводам 1, 2 и 3 (рис. 209). Такая схема называется «звезда без нулевого провода». При трехпровод-ной системе передачи электрической энергии в каждое мгновение ток по одному (или двум) проводу проходит от источника трехфазного тока к приемнику, а по двум другим (или одному) протекает обратно от приемника к источнику (рис. 210). Векторная диаграмма напряжений для схемы «звезда без нулевого провода» при равномерной нагрузке фаз будет такая же, как и для схемы «звезда с нулевым проводом» (см. рис. 207). Такими же будут и соотношения между фазными и линейными токами и напряжениями:

Следует отметить, что схема «звезда без нулевого провода» может быть применена только при равномерной нагрузке фаз. Практически это имеет место лишь при подключении к источникам трехфазного тока электрических двигателей, так как каждый трехфазный электродвигатель снабжен тремя одинаковыми обмотками, которые равномерно нагружают все три фазы. При неравномерной нагрузке напряжения на отдельных фазах нагрузки будут различными. На некоторых фазах (с меньшим сопротивлением) напряжение уменьшится, а на других увеличится по сравнению с нормальным, что является недопустимым.

Рис. 209. Схема «звезда без нулевого провода»

Практически неравномерная нагрузка фаз возникает при питании трехфазным током электрических ламп, так как в этом случае распределение тока между всеми тремя фазами не может быть гарантировано (отдельные лампы могут включаться и выключаться в индивидуальном порядке). Особенно опасны в схеме «звезда без нулевого провода» обрыв или короткое замыкание в одной из фаз. Можно показать путем построения соответствующих векторных диаграмм, что при обрыве в одной из фаз напряжение в других двух фазах уменьшается до половины линейного, вследствие чего лампы, включенные в эти фазы, будут гореть с недокалом. При коротком замыкании в одной из фаз напряжение в других фазах увеличивается до линейного, т. е. в ?З раз, и все лампы, включенные в этих фазах, перегорят. Поэтому при схеме «звезда с нулевым проводом» во избежание разрыва цепи нулевого провода в ней не устанавливают предохранители и выключатели.

Рис 210. Кривые изменения токов в линейных проводах (а) при трехпроводной системе и направление в них токов в различные моменты времени (б в, г)

Соединение приемников энергии звездой

При соединении приемников энергии звездой трехфазная система может быть четырехпроводной (осветительная нагрузка) или трехпроводной (силовая нагрузка).

В первом случае лампы включаются между каждым из линейных проводов и нейтральным проводом (рис. 6-8).

При этом нейтральный провод обеспечивает равенство напряжений на отдельных фазах приемников и на соответ ствующих фазах генератора. Таким образом, условия работы приемников энергии остаются теми же, что и в однофазной цепи.

Рис. 6-8. Схема соединения звездой с нейтральным проводом.

При этом соединении (рис. 6-8) токи в линейных проводах равны токам в соответствующих фазах приемника и генератора, т. е.

Токи в отдельных фазах приемников вычисляются по известным формулам:

Читать еще:  Как сделать полки вместо окна

Углы сдвигов фазных токов относительно фазных напряжений приемников определяются через их косинусы:

Мгновенное значение тока в нейтральном проводе, по первому правилу Кирхгофа, равно сумме мгновенных значений фазных токов:

Вектор тока в нейтральном проводе определяется как сумма векторов фазных токов:

Пример 6 -2. Фазное напряжение генератора 220 в, сопротивление

Определить ток в нейтральном проводе. Фазные токи

Рис. 6-9. Векторная диаграмма четырехпроводной трехфазной цепи при активной нагрузке.

На векторной диаграмме (рис. 6-9) построены векторы фазных на пряжений и токов. Сумма векторов фазных токов дает вектор тока в ней тральном проводе, откуда I = 5 а. Он отстает по фазе от напряжения UА на угол φ = 60°.

Сечение нейтрального провода берут равным (или несколько меньшим) сечению линейных проводов, так как ток в нейтральном проводе обычно меньше, чем токи в линейных проводах.

При неодинаковых сопротивлениях фаз приемников, при нейтральном проводе напряжение на каждой фазе приемника

равно Uл/ √3 = 0,58 Uл , кото рое и является номинальным для приемника. Обрыв нейтрального провода вызовет изменение напряжения на фазах приемников. В фазе приемника с меньшим сопротивлением напряжение уменьшится и может достигнуть нулевого значения при r ф = 0. В фазе с большим сопротивлением напряжение увеличится и может достигнуть значения Uл, что недопустимо, так как в √3 раз превышает номинальное напряжение приемника, и при осветительной нагрузке лампы, включенные в эту фазу, перегорят. Во избежание разрыва в нейтральном проводе не устанавливают предохранители и выключатели.

При одинаковых сопротивлениях фаз приемника (электродвигатель) и при симметричных фазных э. д. с. генератора фазные токи будут равны между собой и сдвинуты на одинаковые углы от соответствующих фазных напряжений, т. е. система токов также будет симметричной. В этом случае ток в нейтральном проводе, равный сумме фазных токов, равен нулю и, следовательно, необходимость в нем отпадает. Он может быть отсоединен и мы получим трехфазную трехпроводную систему.

Расчет трехфазной цепи при симметричной системе напряжений и одинаковой (равномерной) нагрузке фаз сводится к расчету одной фазы.

Рис. 6-10. Схема соединения трехфазного генератора и приемника звездой.

Допустим приемник энергии, соединенный звездой включен в сеть (рис. 6-10). Если сопротивление фаз прием ника zA = zb = zС = zф, то фазные напряжения приемника

Угол сдвига фазного тока от фазного напряжения можно определить через его

Активная мощность фазы

Для симметричной системы при равномерной нагрузке активная мощность всех фаз

В последней формуле U и I — линейные величины, а φ — угол сдвига фаз между фазным напряжением и фазным током.

Реактивная мощность трехфазной системы

а полная мощность

При неравномерной нагрузке фаз или при несимметричной системе напряжений мощности трехфазной системы определяются как сумма мощностей трех фаз.

Пример 6-3. Электродвигатель трехфазного тока, соединенный звездой, включен в сеть с напряжением 380 е. Мощность двигателя 5 квт,

ток. двигателя 9 а. Определить коэффициент мощности. Мощность электродвигателя

cos φ = P/√3 UI = 5000/1,73 • 380 • 9 = 0,84

Статья на тему Соединение приемников энергии звездой

Соединение обмоток генератора звездой

Соединение обмоток генератора звездой или треугольником позволяет уменьшить число проводов, соединяющих генератор с приемником, с шести при несвязанной системе до четырех или до трех.

Рисунок 12.4 Соединение обмоток генератора звездой

При соединении звездой (рис. 12.4) к началам обмоток генератора А, В, С присоединяют три линейных провода ( желтый , зеленый , красный ), идущих к приемнику. Концы обмоток X, У, Z объединяют в узел, называемый нейтралью генератора или его нейтральной точкой N. В четырехпроводной системе к нейтрали генератора присоединяется нейтральный провод ( синий ). В трехпроводной системе он отсутствует.

Токи протекающие по линейным проводам называются линейными токами Iл. Так как в схеме соединения звездой линейный провод включен последовательно с фазой то линейный ток будет равен фазному.

Напряжения между линейными и нейтральным проводами называются фазными напряжениями: uA, uB и uC. Фазное напряжение отличается от фазной ЭДС на падение напряжения в обмотке генератора.

В дальнейшем будем считать, что падениями напряжения в фазах генератора можно пренебречь т.е. принять uA= eA, uB = eB и uC = eC или считать что заданы напряжения uA, uB и uC. Напряжения между линейными проводами называются линейными: uAB, uBC и uCA. Положительное направление напряжения указывается порядком записи индексов, например, положительное направление напряжения uAB от точки А к точке B (рис. 12.4).

Мгновенные значения фазных напряжений равны разностям мгновенных значений потенциалов начала и концов соответствующих обмоток:

Мгновенные значения линейных напряжений равны разностям мгновенных значений потенциалов начал соответствующих обмоток, т.е.

Концы обмоток соединены в узел, поэтому потенциалы их одинаковы φx= φy= φz.

Мгновенное значение линейного напряжения между проводами A и B

По аналогии для двух других линейных напряжений можем написать

Рис. 12.5 Векторная диаграмма фазных и линейных напряжений при соединении обмоток генератора звездой

Следовательно, можно утверждать, что мгновенное значение любого линейного напряжения равно алгебраической разности мгновенных значений соответствующих фазных напряжений. Аналогично при символической записи любое комплексное линейное напряжение равно разности соответствующих фазных комплексных напряжений, т.е.

На векторной диаграмме (рис. 12.5) изображены три вектора фазных напряжений

Вектор любого линейного напряжения равен разности соответствующих векторов фазных напряжений. Из векторной диаграммы (рис. 12.5) видно, что векторы двух смежных фазных напряжений и вектор соответствующего линейного напряжения, например векторы образуют замкнутый треугольник. При симметричной системе напряжений действующие значения фазных напряжений равны друг другу, т.е. UA = UB = UC = UФ, и действующие значения линейных напряжений одинаковы, т.е. UAB = UBC = UCA = UЛ. Поэтому треугольник равнобедренный и имеет углы 30, 30 и 120 градусов. Из треугольника находим, что

т.е. линейное напряжение в √З раз больше фазного напряжения. Кроме того, из рис. 12.5 следует, что звезда векторов линейных напряжений повернута на 30° в сторону вращения векторов относительно звезды векторов фазных напряжений.

Алгебраическая сумма линейных напряжений всегда равна нулю. Действительно, приняв во внимание выражение 12.5 можно написать

У симметричной трехфазной системы равна нулю и сумма фазных напряжений:

как и сумма фазных ЭДС (рис. 12.2)

В этом можно убедиться, сложив соответствующие векторы, как это показано для фазных напряжений на рис. 12.5.

Трехфазная система соединённая в звезду получила наибольшее распространение, так как в ней можно получить на нагрузке одновременно два напряжения линейное (√З * фазное, к примеру 220*√З = 380 в) и фазное (к примеру 220 в) . При этом нагрузка может быть как трехфазной так и однофазной, симметричной и не симметричной.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector