Новые статьи

Как устроена и работает светодиодная люстра с дистанционным пультом: опыт ремонта своими руками
Как выбрать лампы освещения для дома
Как прозвонить электрическую цепь тестером, мультиметром

Варианты подключения трехфазной нагрузки


Теоретическая электротехника





3-х фазные трансформаторы, электродвигатели и другие электроприемники подключаются к выводам генераторов по схеме звезды (γ) либо треугольника (Δ). При этом учитываются следующие особенности:

- линейные и фазные величины напряжений генератора отличаются в 1,732 раза. Uл=√3Uф;
- конструкция электроприемника выполнена для работы с определенным напряжением, называемым номинальным. Его требуется подключать к соответствующим выходным цепям генератора.

Именно поэтому, необходимо выбирать оптимальное соотношение между номинальными величинами напряжений генератора и нагрузки при выборе схемы соединения фаз.

При равенстве номинального напряжения нагрузки, фазным значениям генератора выбирается схема звезды. При этом способе выхода с обмоток приемника подключаются к общей точке "N", которую именуют нейтральной либо нулевой.

Входы с обмоток (начала фаз) коммутируют к линейным клеммам 3-х фазного генератора A, B и C соединительными проводниками.

Варианты подключения по схеме звезда:

Варианты подключения по схеме звезды

В соединительных проводах между генератором и приемником протекают токи. Их называют линейными токами.

В обмотках приемников тоже протекают токи, которые получили название фазных. Их направление от начала (входа в обмотку) к концу (выходу) считается положительным (+).

При последовательном подключении фаз нагрузки к линейным проводам генератора в образовавшейся цепи циркулируют одни и те же электротоки IА, IВ и IС. Они в схеме звезды равны для линии и обмоток приемника, другими словами: Iл= Iф.

У схемы звезды с нулевым проводом в нейтрали протекает нулевой (не значит, что его значение равно нулю) или нейтральный ток, обозначаемый IN.

Возникающую при прохождении тока разность потенциалов между началом и окончанием каждой обмотки в приемнике называют фазным напряжением, обозначают UАN, UBN и UCN.

Разности потенциалов между точками подключения начала фаз называют линейными напряжениями, обозначают UАВ, U и U. Их значения одинаковы для генератора и нагрузки.

У электроприемников схемы звезды с нулевым проводником для любой обмотки подключается соответствующее фазное напряжение от генератора. Оно обозначается для фазы:

   А: UАN=UАN= UА;
   В: UВN=UВN=UВ;
   С: UСN=UСN=UС.

Любая фаза работает самостоятельно, не зависит от других. В ней токи (линейные или фазные) определяют формулой по закону Ома:

   IА=UА/ZА;
   IВ=UВ/ZВ;
   IС=UС/ZС
.

Первый закон Кирхгофа позволяет определить ток в нейтральном проводе как геометрическую сумму линейных либо фазных токов выражением: IN=IA+IB+IC.

При равных и симметричных нагрузках (ZA=ZB=ZC) величина тока в нейтральном проводе равна нулю. IN=0. Поэтому, симметричные 3-х фазные электроприемники (электродвигатели) подключают без нейтрального провода.

Для случая нарушения симметрии нагрузки характерно появление в нулевом проводнике тока, величина которого определяется отличиями от симметричных составляющих.

Такие отклонения снижают на стадии проекта и производства, чем и объясняются незначительные величины токов в нулевом проводе по сравнению с фазными/линейными значениями.

Описываемые 1-м законом Кирхгофа соотношения токов для любых нагрузок схем звезды без нулевого провода (IA+IB+IC=0) определяют взаимозависимость векторов.

Изменение одного любого вектора ведет к одновременному преобразованию остальных, чем проявляется зависимость режима. Ток нейтрали формирует разность потенциалов с величиной отличной от нуля.

На комплексной плоскости напряжение нулевой последовательности изображается вектором Un, смещающим центральную точку соединения векторов фазных напряжений для приемника (UАN, UВN, UСN), которые теряют равенство с фазными напряжениями генератора (UА, UВ, UС). Возникает перекос с фазными напряжениями у приемника.

Комплексная плоскости напряжения нулевой последовательности


Способ расчета векторов тока и напряжения для схемы звезды без нулевого провода. Методом 2-х узлов вычисляются параметры смещения нейтральной точки для вектора напряжения нейтрали (UN):

Расчеты фазных токов внутри приемника

ZN – значение комплексного сопротивления нейтрального провода. Для схемы без нулевого провода ZN=∞.

Определение фазных напряжений основано на вычислении разности потенциалов между началами и окончаниями обмоток:

   UАN=UА-UN;
   UВN=UВ-UN;
   UСN=UС-UN
.

Расчеты фазных токов внутри приемника производятся на основе закона Ома:

Формулы для расчета полной мощности в фазах

Величина тока в нейтральном проводнике вычисляется геометрической суммой входных линейных/фазных токов на основе 1-го закона Кирхгофа:

   IN=IA+IB+IC.

Формулы для расчета полной мощности в фазах:

Расчет векторов тока и напряжения для схемы звезды без нулевого провода

При разных нагрузках в фазах возникает перекос напряжений в схеме, который может привести к неисправностям. Поэтому, эксплуатировать такие нагрузки в схемах электроприемников без нулевого провода (часто это коммутируемые цепи освещения, обогрева и др.) запрещено.


Способ расчета векторов тока и напряжения для схемы треугольника. При равенстве значений номинальных напряжений электроприемника величинам линейных напряжений генератора используется схема треугольника.

Для ее создания в приемнике выход одной обмотки подключается ко входу другой с выводом точки коммутации (являющейся вершиной треугольника) на клемму для соединения проводами с линейным выводом 3-х фазного генератора. Так формируются подключения к фазам А, В, С.

Расчет векторов тока и напряжения для схемы треугольника

В обмотках такого приемника проходят фазные токи IАB, IBC, I. А токи, подводимые к приемнику от генератора по проводам, называют линейными. Их обозначают IА, IB, IC.

Для рассматриваемой цепи выполняется равенство подводимых напряжений с линии фазным напряжениям приемника UАB, UBC, U. Каждая отдельная фаза работает самостоятельно без зависимости от остальных.

Расчет фазных токов проводится по закону Ома:

Расчет фазных токов по закону Ома

Вектора линейных токов описываются 1-м законом Кирхгофа в точках вершин треугольника и вычисляются как геометрическая разность векторов в фазах:

   IА=IАB-IСА;
   IВ=I-IАВ;
   IC=IСА-IВС.

Для симметричного режима нагрузок выполняется симметричность фазных и линейных токов, которые определяются соотношением Iл=√3Iф. При несимметричном режиме нагрузок соотношения векторов линейных и фазных описываются 1-м законом Кирхгофа.

Примерное соотношение векторов для произвольной 3-х фазной цепи, работающей по схеме треугольник на комплексной плоскости, представлено на векторной диаграмме.

Cоотношение векторов для произвольной 3-х фазной цепи






Теоретическая электротехника