Особенности системы напряжений на выходе трехфазного источника питания в зависимости от способа соединения обмоток трехфазного генератора.

Для уменьшения количества проводов в линии фазы генератора гальванически связывают между собой. Различают два вида соединений: в звезду и в треугольник. В свою очередь при соединении в звезду система может быть трех- и четырехпроводной.

=== Для звезды: Есть два уровня напряжения - фазные и линейные напряжения.

= Фазными называются напряжения между началами и концами фазных обмоток или между одним из линейных выводов А, В, С и нулевым выводом N. Фазные напряжения равны фазным ЭДС: UА=ЕА, UВ=ЕВ, UС=ЕС (индекс N при фазных напряжениях опускается, так как φN = 0). Линейными называются напряжения между двумя линейными выводами А, В, С.

= Линейные напряжения равны векторной разности двух фазных напряжений: UАВ =UА -UВ; UВС =UВ -UС; UСА =UС –UА. А также

 о

=== Для треугольника: Фазные напряжения равны линейным.

 

Режим работы симметричного трехфазного приемника, соединенного по схеме «Звезда» при четырехпроводной и трехпроводной системах подключения.

 

 

Симметричная нагрузка

Нагрузка считается симметричной, если комплексные сопротивления ее фаз равны: Z_a = Z_b = Z_c.

а) четырехпроводная звезда

Для простоты в качестве сопротивлений фаз нагрузки будем рассматривать активные сопротивления (Z_a = Z_b = Z_c = Z _ф = R _ф). Наличие нулевого провода делает одинаковыми потенциалы узлов N и n (Y_N = ¥), значит U_nN = 0. При этом фазные токи равны, а фазные напряжения на нагрузке будут полностью повторять фазные напряжения генератора. Для фазы А:

.

Аналогично для фаз В и С:

;

Исходя из сказанного, построим топографическую диаграмму фазных напряжений и векторную диаграмму токов (рис.4.9).

в) трехпроводная звезда

Z_N = ¥; Y_N = 0;

.

Поэтому, как и в четырехпроводной схеме, фазы приемника работают независимо друг от друга и нулевой провод не нужен. Диаграмма в данном случае будет абсолютно той же самой.

 

Рис.4.9. Векторная диаграмма для симметричной нагрузки
в трех- и четырехпроводной схеме

Режим работы несимметричного трехфазного приемника, соединенного по схеме «Звезда» при четырехпроводной и трехпроводной системах подключения.

 

Несимметричная нагрузка

Пусть R_a ¹ R_b = R_c;

а ) четырехпроводная звезда

;

;

;

;

.

На векторно-топографической диаграмме токов и напряжений (рис.4.10) показано сложение токов.

 

Рис.4.10. Векторно-топографическая диаграмма для несимметричной нагрузки

 

б) трехпроводная звезда

Из-за неравенства проводимостей ветвей , то есть между точками n и N появляется некоторая разность потенциалов, так называемое смещение нейтрали. При этом фазные напряжения на нагрузках уже не будут повторять систему фазных напряжений генератора. Поэтому задача сводится к задаче определения положения точки n на комплексной плоскости относительно N. Для его определения можно воспользоваться формулой узлового напряжения и теоретически ее рассчитать. Однако можно это сделать, основываясь на экспериментальных данных, суть которых состоит в следующем: производят измерения реальных значений напряжений на фазах нагрузки; в выбранном масштабе для напряжений проводят дуги окружностей радиусами, равными измеренным фазным напряжениям, из точек A, B, C. Точка пересечения этих трех дуг и даст искомое местоположение точки n внутри треугольника, ограниченного линейными напряжениями (рис.4.11).

Соединив точки n и N отрезком, получим смещение нейтрали. По найденным фазным напряжениям приемника направляем векторы токов. Должно выполняться равенство:

По результатам выполненных построений можно сделать главный вывод: если заведомо известно, что нагрузка несимметрич­на или может таковою стать, необходимо использовать четырехпроводную схему.

Рис.4.11. Определение смещения нулевой точки