Основные понятия и определения по трехфазным цепям

С учетом принятой выше условности, ниже рассматривается лишь случай, когда обмотки СГ (источника питания) соединены в звезду с выведенной нулевой точкой N, а приемника — в звезду с выведенной нулевой точкой п и без таковой и в треугольник. Тогда могут быть три варианта трехфазных цепей: а) трехфазная четырехнроводная (рис. 5.4, а, ключ К замкнут); б) трехфазная трехпроводная при соединении нагрузки в звезду (см. рис. 5.4, а, ключ К разомкнут); трехфазная трехпроводная при соединении нагрузки в треугольник (рис. 5.4, 6).

Рис. 5.4.

Приведем основные понятия и определения по электрическим величинам в трехфазных цепях, считая здесь и в дальнейшем сопротивления источников питания и проводов, соединяющих его с нагрузкой, равными нулю.

Фазой называют обмотки источника и сопротивления нагрузки. Фазные напряжения — напряжения между началами и концами фаз источника и приемника, например в цепи с соединением источника и приемника по схеме звезда—звезда (Y—Y) фазными напряжениями являются (см. рис. 5.4, а):

при Y—Д (см. рис. 5.4, б) — U_A, Ub, U_c, U_ab, U_bc, U_са.

Фазные токи — токи, протекающие по фазам источника и приемника: при Y—Y (см. рис. 5.4, а) — I_A = I_Q} I_B = I_b, 1_С = /_с; при Y—Д (рис. 5.4, б) — 1_аЬ,

1Ьс?" ^са'

Провода, соединяющие начала обмоток источников и приемников, называются линейными (А—а, В—Ь, С—с), в то время как соединяющий их нейтральные точки — нулевым (N—n).

Линейные напряжения — напряжения между линейными проводами или выводами источника и вводами приемника: при Y—Y и Y—Д — U_ABf U_BC, U_CA, Uafr U_bcy U_ca.

Токи, протекающие по линейным и нулевому проводам, называются соответственно линейными (/_л, I_в, 1₀ 1_а, /_/;, 1_С) и нулевым (I_nN) —

Из приведенного очевидны следующие соотношения:

• при Y—Y (см. рис. 5.4, а) линейные и фазные токи приемника равны между собой.

• комплексный ток в нулевом проводе равен сумме линейных (фазных) комплексных токов.

• при Y—Д (см. рис. 5.4, б) линейные и фазные напряжения приемника равны между собой

Приведем соотношения между фазными и линейными токами и напряжениями в симметричных трехфазных цепях при соединении нагрузки в звезду и треугольник без доказательств (доказательства см. в параграфах 5.4 и 5.5):

• а) в цепи Y—Y (см. рис. 5.4, а) и_фу = U_JlY/ J3 или ?/_Лу = >/3?/ф_Г. Например, Uф_У = 220 В, подведенное в дом или квартиру, есть напряжение между точками а—п — U_a, или b—n — U_b, или с—п — U_c четырехнроводной цепи с и_Лу = 380 В, поскольку и_ф? = U_nY/ 7з = 380 / 7з = 380 / 1,73 — 220 В;
• б) в цепи Y—Д (см. рис. 5.4, б) 1_иЬ = /" / V3 или 1_а = л/з 1_аЬ. Например, если 1_а = 3,46 А, то 1_аЬ = 3,46 / 1,73 = 2 А.

Однофазные цепи синусоидального тока, рассмотренные выше, есть одна из фаз четырехпроводной трехфазной цепи (см. рис. 5.4, а, ключ К замкнут), т. е. контуры A—a—n—N_y или B—b—n—N, или C—c—n—N.

В заключение сделаем несколько практических выводов из рассмотренного.

• 1. В четырехроводной трехфазной цепи (на рис. 5.4, а ключ К замкнут) независимо от характера и симметрии нагрузки U_A = U_a, U_B = U_b, U_c= U_c, поскольку при этом нейтральные точки пи N, a значит, обмотки источника питания и нагрузки оказываются соединенными параллельно.
• 2. В четырехпроводной трехфазной цепи при обрыве нулевого провода (на рис. 5.4, а ключ К разомкнут) и неравномерной нагрузке происходит так называемый перекос фаз, под которым понимают неравенство фазных напряжений на нагрузке.

На практике бытовая нагрузка питается от четырехпроводной низковольтной сети по схеме: квартира, например, А от фазы а—п, Б — Ь—п, В — с—п. Если нулевой провод цел, то независимо от нагрузок в указанных квартирах напряжения будут равны по 220 В. Если нулевой провод оборвется по каким-то причинам, а нагрузки, например лампы накаливания, будут разными, то напряжения в указанных квартирах будут разными: например, в квартире, А могут гореть тускло (напряжение меньше 220 В), Б — ярче (напряжение выше 220 В), В — ярче всех (напряжение гораздо выше 220 В). В результате в квартире В лампочки могут перегореть, и тогда ситуация изменится в корне.