Соединение приемников энергии звездой

СОЕДИНЕНИЕ ПРИЕМНИКОВ ЭНЕРГИИ ЗВЕЗДОЙ

Соединение приемников энергии звездойПри соединении приемников энергии звездой трехфазная система может быть четырехпроводной (осветительная нагрузка) или трехпроводной (силовая нагрузка).

В первом случае лампы включаются между каждым из линейных проводов и нейтральным проводом (рис. 6-8).

При этом нейтральный провод обеспечивает равенство напряжений на отдельных фазах приемников и на соответствующих фазах генератора. Таким образом, условия работы приемников энергии остаются теми же, что и в однофазной цепи.

Рис. 6-8. Схема соединения звездой с нейтральным проводом.

При этом соединении (рис. 6-8) токи в линейных проводах равны токам в соответствующих фазах приемника и генератора, т. е.

Iф = Iл

Токи в отдельных фазах приемников вычисляются по известным формулам:

IA = UA/zAIB = UB/zB; и IC = UC/zC

Углы сдвигов фазных токов относительно фазных напряжений приемников определяются через их косинусы:

cos φA = rA/zA cos φB = rB/zBcos φC = rC/zC

где rA, rBrCzA, zzактивные и полные сопротивления фаз приемников.

Мгновенное значение тока в нейтральном проводе, по первому правилу Кирхгофа, равно сумме мгновенных значений фазных токов:

i0 = iA + iB + iC

Вектор тока в нейтральном проводе определяется как сумма векторов фазных токов:

I0 = IA + IB + IC

Пример 6-2. Фазное напряжение генератора 220 в, сопротивление

фаз приемника zA = zB = rA = rB = 22ом, zC = rC = 44 ом

Определить ток в нейтральном проводе. Фазные токи

IA = IB = Uф/zA = 220/22 = 10aIC = Uф/zC = 220/44 = 5a

Векторная диаграмма четырехпроводной трехфазной цепи при активной нагрузке

Рис. 6-9. Векторная диаграмма четырехпроводной трехфазной цепи при активной нагрузке.

На векторной диаграмме (рис. 6-9) построены векторы фазных на пряжений и токов. Сумма векторов фазных токов дает вектор тока в ней тральном проводе, откуда I0 = а. Он отстает по фазе от напряжения UА на угол φ = 60°.

Сечение нейтрального провода берут равным (или несколько меньшим) сечению линейных проводов, так как ток в нейтральном проводе обычно меньше, чем токи в линейных проводах.

При неодинаковых сопротивлениях фаз приемников, при нейтральном проводе напряжение на каждой фазе приемника

равно Uл/√3 = 0,58 Uл , которое и является номинальным для приемника. Обрыв нейтрального провода вызовет изменение напряжения на фазах приемников. В фазе приемника с меньшим сопротивлением напряжение уменьшится и может достигнуть нулевого значения при rф = 0. В фазе с большим сопротивлением напряжение увеличится и может достигнуть значения Uл, что недопустимо, так как в √3 раз превышает номинальное напряжение приемника, и при осветительной нагрузке лампы, включенные в эту фазу, перегорят. Во избежание разрыва в нейтральном проводе не устанавливают предохранители и выключатели.

При одинаковых сопротивлениях фаз приемника (электродвигатель) и при симметричных фазных э. д. с. генератора фазные токи будут равны между собой и сдвинуты на одинаковые углы от соответствующих фазных напряжений, т. е. система токов также будет симметричной. В этом случае ток в нейтральном проводе, равный сумме фазных токов, равен нулю и, следовательно, необходимость в нем отпадает. Он может быть отсоединен и мы получим трехфазную трехпроводную систему.

Расчет трехфазной цепи при симметричной системе напряжений и одинаковой (равномерной) нагрузке фаз сводится к расчету одной фазы.

Схема соединения трехфазного генератора и приемника звездой

Рис. 6-10. Схема соединения трехфазного генератора и приемника звездой.

Допустим приемник энергии, соединенный звездой включен в сеть (рис. 6-10). Если сопротивление фаз приемника zA = zb zС zф, то фазные напряжения приемника

UA = UB = UC = UФ = U/√3

Фазные токи

IA = IB = IC = IФ = UФ/zФ

Угол сдвига фазного тока от фазного напряжения можно определить через его

соs φФ = rФ/zФ

Активная мощность фазы

РФ = UФIФ COS φФ.

Для симметричной системы при равномерной нагрузке активная мощность всех фаз

 Р = 3РФ = 3UФIФ cos φФ.

Учитывая, что при соединении звездой Iф = Iл и Uф = UЛ/√3

получим:

Р = 3UФIФ cos φФ =3(UЛIЛ/√3)cos φФ = 3 UI cos φ.

В последней формуле U и I — линейные величины, а φ — угол сдвига фаз между фазным напряжением и фазным током.

Реактивная мощность трехфазной системы

=√3UIsin φ,

а полная мощность

= √3UI

При неравномерной нагрузке фаз или при несимметричной системе напряжений мощности трехфазной системы определяются как сумма мощностей трех фаз.

Пример 6-3. Электродвигатель трехфазного тока, соединенный звездой, включен в сеть с напряжением 380 е. Мощность двигателя квт,

ток. двигателя 9 а. Определить коэффициент мощности. Мощность электродвигателя

P= √3 UI cos φ,

откуда

cos φ = P/√3 UI = 5000/1,73 • 380 • 9 = 0,84

 

Статья на тему Соединение приемников энергии звездой