5.2. Соединение звездой

5.2.1. Три независимые цепи можно объединить таким образом, что концы фазных обмоток генератора и фазы приемников образуют два узла (рис. 5.2). Такое объединение называется соединением звездой.

5.2.2. Провод, соединяющий два узла, называется нейтральным, или нейтралью. Другие провода называются линейными. На­пряжение на зажимах фаз генератора (или нагрузки) называется фаз­ным напряжением. Ток в обмотках фаз или фазных нагрузках — это фазный ток. Напряжение между линейными проводами — линейное напряжение. Ток в линейных проводах называется линейным током.

5.2.3. Ток в нейтральном проводе

Если система симметрична, то

В этом случае

Следовательно, если нагрузка симметрична, ток в нейтральном про­воде отсутствует.

5.2.4. Из схемы, приведенной на рис. 5.2, вытекает

т. е. при соединении звездой линейный ток всегда является и фазным током. Линейные напряжения являются разностью соответствующих фазных напряжений:

Векторная диаграмма трехфазной цепи при соединении в звезду приве­дена на рис. 5.3.

Векторы фазных напряжений , , сдвинуты на треть периода относительно друг друга.

Токи в фазах отстают на угол φ, ли­нейные напряжения определяют как геометрическую разность векто­ров ( и др.).

При симметричной нагрузке из треугольников напряжений следует:

При соединении звездой используют основные соотношения

(при условии симметрии).

5.2.5. Применяют трехпроводную и четырехпроводную схемы соеди­нения приемников звездой. Трехфазные приемники электрической энер­гии, которые имеют гарантированную симметричную нагрузку, вклю­чаются по трехпроводной схеме (т. е. без нулевого провода). Типичной нагрузкой такого типа являются трехфазные асинхронные двигатели, имеющие симметричную нагрузку фаз.

Обычные однофазные приемники электрической энергии (бытовые приборы, лампы, электрические инструменты и т. п.) включаются по четырехпроводной схеме (т. е. с нулевым проводом). Нулевой провод обеспечивает одинаковые фазные напряжения на приемниках при не­симметричной нагрузке. Кроме того, можно применять как линейное, так и фазное напряжение на приемниках.

5.2.6. Включение потребителей в трех­фазную систему выполняют по схеме, приведенной на рис. 5.4.

Нейтральный провод предотвращает возможность возникновения явления «пе­рекоса фаз». Это такое явление, когда в од­них фазах напряжение будет повышен­ным, а в других — сниженным.

5.3. Соединение треугольником

5.3.1. Обмотки генератора и нагрузки можно объединить так, как. показано на рис. 5.5. Такое соединение называется соединением тре­угольником. В этом случае цепь будет трехпроводной.

5.3.2. Из схемы соединения треугольником вытекает

т. е. при соединении треугольником линейное напряжение является всегда и фазным напряжением. По закону Кирхгофа линейные токи связа­ны с фазными токами соотношениями

Векторную диаграмму (рис. 5.6) удобно начинать строить с векторов линейных (они же и фазные) напря­жений. Фазные токи отстают от них на угол φ.

В этом случае из треугольников токов можно получить соотношение

5.3.3. Таким образом, если цепь имеет соединение треугольником, ос­новные расчетные соотношения имеют такой вид:

(при симметричной нагрузке).

5.3.4. В трехфазную систему при соединении треугольником нагрузка включается по схеме, приведенной на рис. 5.7. Преимущество этого соеди­нения заключается в отсутствии чет­вертого провода. Кроме того, если на­грузка соединена треугольником, то явление перекоса фаз не возникает.