Пояснение к работе

Трехфазная система переменного тока имеет ряд преимуществ по сравнению с постоянным током и однофазным переменным током, и поэтому получила широкое применение. Чаще всего электрическая энергия вырабатывается, передается и распределяется между потребителями трехфазными системами. Подавляющее большинство электродвигателей являются двигателями трехфазного переменного тока.

Чтобы в трехфазной системе можно было одновременно пользоваться двумя различными напряжениями (например, 380В-для питания электродвигателей и 220В-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 I_А,I_В,I_С и один нулевой (нейтральный) провод N.n. Нейтральный провод предназначен для симметризации напряжения на фазах потребителя (поддержание одинаковых значений фазных напряжений на всех трех фазах потребителя). По нулевому проводу может протекать уравнительный ток I_О , называемый током нулевого провода. Такая система соединения обмоток трехфазного генератора и приемников (потребителей) называется «звездой» показана на рис.6.1.

 

UА

 

 

Uв

 

Uc

 

Рис. 6.1.

При соединении в звезду ток I_А, протекающий по фазе источника питания, равен току протекающему по линейному проводу фазы А. Этот же ток протекает по фазе Z_А потребителя. Следовательно, при соединении в звезду фазный ток I_Ф тождественно равен линейному току I_Л:

 

I_Ф ≡ I_Л.

Напряжение между линейными проводами, называемое линейным напряжением (например, U_АВ), оказывается в раз больше, чем фазное напряжение источника питания U_А, U_В или U_С,:

 

U_Л= U_Ф.

Если трехфазная система симметрична (Z_А= Z_В= Z_С и ), то по всем трем фазам протекают одинаковые по величине токи, сдвинутые по фазе относительно друг друга на 120⁰. Ток в нейтральном проводе при этом равен нулю. Напряжения во всех фазах потребителя также отличаются друг от друга по фазе на 120⁰ (рис.6.2).

Uа

UА

UАВ

UСА

n

UNn

N

UС

Uв

Iв

UВС

Uc

UВ

Uвc

 

Рис.6.2. Рис.6.3. Рис.6.4.

 

При включении в разных фазах различных по мощности потребителей (несимметричная нагрузка), токи каждой фазы (в каждом линейном проводе), отличаются друг от друга не только фазой, но и величиной. По нейтральному проводу при этом протекает ток, вектор которого на основании первого закона Кирхгофа равен геометрической сумме векторов фазных токов (рис.6.3.)

 

I_А+ I_В+ I_С= I_О.

Обрыв нейтрального провода (трехпроводная система) при несимметричной нагрузке приводит к изменению напряжения на всех фазах потребителей и появлению напряжения смещения нейтрали U_Nn (рис.6.4). Положение точки «n» на векторной диаграмме при измеренных значениях напряжений на фазах потребителей U_Аn, U_Вn и U_Сn может быть определенно методом засечек (рис.6.5) или рассчитана аналитически.

 

 

 

Рис.6.5.