3.3 Основные схемы соединения трехфазного генератора и нагрузки

/

Если к каждой фазе генератора при помощи двух проводов присоединить нагрузочные сопротивления, то образуется три электрически не связанные цепи однофазного синусоидального тока.

За положительные направления в трехфазных цепях принимают:

  • для ЭДС – от концов фаз к началам;
  • для токов – от генератора к нагрузке.

Несвязанные трехфазные цепи не нашли применения из-за их неэкономичности (большое число проводов). Практически в реальных трехфазных системах цепи отдельных фаз объединяются в общую систему по схеме «звезда» или «треугольник». При этом число соединительных проводов уменьшается до трех, четырех и возможны пять простейших способов соединения трехфазного генератора и нагрузки: звезда – звезда; звезда – звезда с нейтральным проводом; звезда – треугольник; треугольник – звезда; треугольник – треугольник.

3.3.1 Соединение по схеме звезда

3.3.2 Соединение трехфазного генератора и нагрузки по схеме треугольник

3.3.1 Соединение по схеме звезда

При соединении фаз генератора или обмоток трехфазного трансформатора в звезду их концы x,y,z соединяют в одну общую точку N, называемую нулевой или нейтральной. Начала фаз выводят на клеммную колодку, куда подключают провода, соединяющие генератор с приемником. Эти провода образуют трехфазную линию и называются линейными (рис.3.4).

Соединение трехфазного генератора и нагрузки по схеме звезда

Рисунок 3.4 – Соединение трехфазного генератора и нагрузки по схеме звезда

Если нейтральная точка генератора соединена с нейтральной точкой нагрузки, то образуется четырехпроводная трехфазная цепь. Провод, соединяющий нейтральные точки генератора и нагрузки называется нулевым или нейтральным.

Токи, текущие по линейным проводам, называют линейными токами и обозначают IА;IB;IC - IЛ

Напряжения между линейными проводами называют линейными напряжениями и обозначают UАB;UBC;UCA - UЛ.

Нагрузка, как и фазы генератора, может быть соединена в звезду. При этом каждое из трех сопротивлений нагрузки zА;zB;zC называется фазой нагрузки. Токи, текущие по фазам нагрузки, называют фазовыми токами IА;IB;IC - IФ, а напряжения на фазах нагрузки – фазовыми напряжениями UА;UB;UC - UФ.

При соединении генератора в звезду:

а) линейные напряжения по модулю в √3 больше фазовых напряжений генератора:

б) линейный ток генератора равен его фазовому току:

При соединении нагрузки в звезду:

а) линейный ток равен фазовому:

б) линейные напряжения связаны с фазовыми соотношениями:

В симметричной трехфазной системе . Тогда

Если нагрузочные сопротивления одинаковы по величине и характеру, то такая нагрузка называется равномерной.

При равномерной нагрузке:

Так как ZА;ZB;ZC, то ток нейтрального провода:

и нейтральный провод можно изъять без изменения режима работы цепи.

Векторная диаграмма при индуктивном характере равномерной нагрузки показана на рисунке 3.5.

Векторная диаграмма при индуктивном характере равномерной нагрузки

Рисунок 3.5 – Векторная диаграмма при индуктивном характере равномерной нагрузки

3.3.2 Соединение трехфазного генератора и нагрузки по схеме треугольник

Чтобы соединить фазы трехфазного генератора (или трансформатора) в треугольник, нужно конец каждой фазы подключить к началу следующей (рис.3.6). При таком соединении симметричного генератора с отключенной нагрузкой внутри него никаких токов нет, так как

Соединение трехфазного генератора и нагрузки по схеме треугольник

Рисунок 3.6 – Соединение трехфазного генератора и нагрузки по схеме треугольник

При соединении по схеме «треугольник – треугольник» фазовые напряжения генератора и приемника одновременно являются линейными, т.е.

Линейные и фазовые токи отличаются. Для получения соотношений между ними следует единообразно выбрать их направления:

а) для линейных токов – от генератра к нагрузке;

б) для фазовых – по часовой стрелке.

Тогда из первого закона Кирхгофа:

Из этих соотношений видно, что при равномерной нагрузке

При равномерной нагрузке линейный ток по модулю в √3 больше фазового.

Векторная диаграмма при индуктивном характере равномерной нагрузки показана на рисунке 3.7.

Векторная диаграмма при индуктивном характере равномерной нагрузки

Рисунок 3.7 – Векторная диаграмма при индуктивном характере равномерной нагрузки

/

Другие разделы главы 3: