Тема 5.2. Соединение обмоток источника и фаз приемника «звездой» и «треугольником»

На статоре генератора трехфазной ЭДС расположено три обмотки. Для соединения источника и приемника в несвязанной системе ЭДС необходимо шесть проводников. С целью сокращения числа проводников, обмотки источника и фазы приемника соединяют звездой или треугольником. Применение связанных систем ЭДС  существенно  снижает  стоимость  и  эксплуатационные расходы линий передачи и распределения электроэнергии.  Причем обмотки источника и фазы приемника могут иметь разные схемы соединения.

На рисунках  5. 5 представлена трехфазная система электрических цепей при соединении обмоток источника и фаз приемника звездой.

На рисунке 5.5 приняты следующие обозначения:

1) А,В,С –выводы начала обмоток источника (генератора или трансформатора);

2) х,у,z – выводы концов обмоток источника;

3) А´,В´,С´- выводы начала фаз приемника;

4) х´,у´,z´ - выводы концов фаз приемника.

При соединении звездой концы обмоток источника (х,у,z) соединяются в общую точку N , которая называется нейтральной точкой источника. Аналогично концы фаз приемника  (х´,у´,z´) соединяются в общую точку N´ , которая называется нейтральной точкой приемника.

Основными понятиями  для трехфазной  системы электрических цепей являются:

а) Линейные провода (АА´,ВВ´,СС´) - проводники, соединяющие начала обмоток источника с началом фаз приемника.

б) Нулевой или нейтральный проводник (NN´) – проводник соединяющий нейтральную точку источника с нейтральной точкой приемника.

в) Линейный ток – ток протекающий по линейному проводу.

г) Фазный ток –ток протекающий по фазе.

д) Линейное напряжение (U_АВ, U_ВС, U_СА)- разность потенциалов  между выводами  начал двух фаз или напряжение между каждой парой линейных проводов.

е) Фазные напряжения (U_А, U_В, U_С)- разность потенциалов между выводами начала и конца одной фазы или для схемы изображенной на рисунке 5.5 напряжение между линейным и нулевым проводом.

На рисунке 5.5. изображена схема трехфазной четырехпроходной трехфазной системы.

В некоторых случаях, число проводов может быть уменьшено до трёх, тогда в схеме будет отсутствовать нулевой провод.

В теме 5.1. рассмотрен вопрос получения трехфазной ЭДС. В обмотках источника индуцируются ЭДС с одинаковой амплитудой и частотой и сдвинутых на 120° (формула 5.1). Напряжение на выводах источника отличается от ЭДС на величину падения напряжения на внутреннем сопротивлении источника. Если внутренним сопротивлением пренебречь, тогда напряжение на выводах обмоток источника и ЭДС наводимое в обмотке будут равны. Тогда фазные напряжения можно записать в комплексной форме (формула 5.5). 

                                                                                                                                                             (5.5)

где U_A, U_В, U_С– действующее значение напряжения  фазы определяется по формуле (5.6)

                                                                                                                                                                    (5.6)

Выразим линейные напряжения через фазные напряжения. Примем потенциал точки N  равным  0 В.

                                                                                                                                                (5.7)

В симметричной трехфазной системе действующие значения ЭДС на фазах источника равны. 

                                                                                                                                             (5.8)

Определим линейные напряжения, как разность потенциалов выводов начал соответствующих фаз (согласно определению) и с учетом выражений  (5.7) получим формулы, связывающие линейные и фазные напряжения для схемы соединения звездой.

                                                                                                                                   (5.9)

 

Действие по формуле (5.9) можно выполнить графическим способом, построив векторную диаграмму или в комплексной форме. Векторная диаграмма фазных и линейных напряжений представлена на рисунке 5.6. 

Рисунок 5.6.- Векторная диаграмма фазных и линейных напряжений источника при соединении обмоток звездой

 

Из прямоугольного треугольника  выразим косинус угла 30°.

                                                                                                                                                       (5.10)

Из вывода (5.10) следует, что действующее значение линейного напряжения больше действующего значения фазного напряжения в√3 раз.  На схеме, изображенной на рисунке 5.5 видно, что ток линейный равен току фазному. 

Таким образом, можно записать соотношения  для схемы соединения звездой (формула (5.11).

 

Iл=Iф

Линейное напряжение равно 380В. Определите фазное напряжение, если фазы потребителя соединены звездой (ответ округлите в большую сторону, до ближайшего целого значения).