Соединение фаз приёмника звездой

Соединение фаз источника и приёмника звездой может выполняться с использованием провода, соединяющего нейтральные точки источника и при­ёмника - с нейтральным(нулевым) проводом - нейтралью (четырёхпроводная система), и без использования нулевого провода (трёхпроводная система).

При соединении звездой имеет место два вида напряжений: линейные U_AB, U_BC, U_CA и фазные U_A, U_B, U_C , а линейные токи соответствующих фаз равны фазным токам нагрузки.

Схема соединения «звезда-звезда с нейтралью» (Y₀/Y₀)

Обеспечивается независимый режим работы фаз приёмника (кроме короткого замыкания в фазе, которое недопустимо). В случае из­менения сопротивления одной фазы (в том числе при её обрыве) напряжения и токи двух других фаз не изменяются.

В этом случае напряжения на фазах приёмника (нагрузки) равны фазным нап­ряжениям источника U_a = U_A; U_b = U_B и U_c = U_C, а комплекс тока в нулевом проводе – в нейтрале, равен сумма комплексов линейных (фазных) токов I₀= I_a + I_b + I_c.

Соблюдается следующее соотношение между линейными U_л и фазными U_ф напряжениями:

,

При симметричной нагрузке: Z_a = Z_b = Z_c, модули фазных то­­ков одинаковы и равны соответствующим линейным токам

I_ф = I_л = U_ф /Z_ф.

Расчёт токов выполняется для одной фазы.

На векторной диаграмме векторы токов составляют сим­метричную звёзду (как и векторы фазных напряжений). Следовательно, сумма ком­плексов фазных токов равна нулю

I_a + I_b + I_c = I₀ = 0

При симметричной нагрузке ток в нейтральном проводе равен нулю, и нейтральный провод можно не использовать.

При несимметричной нагрузке: Z_a Z_b Z_c, фазные токи не равны между собой и расчёт токов выполняется для каждой фазы

; ;

Следовательно, сумма ком­плексов фазных токов не равна нулю и обуславливает наличие тока в нейтральном проводе

I_a + I_b + I_c = I₀

Заключение:Для схемы «звезда-звезда с нейтральным проводом» при различных видах нагрузки напряжения на фазах нагрузки остаются постоянными.

Несимметричность нагрузки обуславливает возникновение тока в нулевом (нейтральном) проводе.

Схема соединения «звезда-звезда без нейтрали» (Y/Y)

При симметричной нагрузке: Z_a = Z_b = Z_c, условия работы цепи аналогичны условиям схемы «звезда-звезда с нулевым проводом»:

I_ф = I_л = U_ф /Z_ф.

Расчёт токов выполняется для одной фазы.

Сумма ком­плексов фазных токов равна нулю: I_a + I_b + I_c = 0

При несимметричной нагрузке: Z_a Z_b Z_c, имеет место зависимый ре­жим работы фаз приёмника: при изменении сопротивления одной фазы изменяются все фазные напряжения.

Между узлами nи N по­явится напря­же­ние смещения ней­трали

,

где Y_a = 1/Z_a; Y_b = 1/Z_b; Y_c = 1/Z_c - проводимости фаз наг­рузки.

Напряжения фаз приёмника находят из соотношений:

U_a = U_A - U_nN ; U_b = U_B - U_nN и U_c = U_C - U_nN .

В результате получается несимметричная звезда фазных напряжений приёмника - «перекос фаз». В одной из фаз, например, в фазе а, напряжение U_a может возрасти и значительно превыситьфазное напряже­ние U_A генератора (что в большинстве случаев недопустимо), а в других фазах - уменьшиться.

Несимметричность фазных напряжений приёмника обусловлена разной по величине и характеру сопротивлений фаз нагруз­ки.

По этой причине в сетях с нейтральным проводом запрещается устанав­ливать предохранители и выключатели в нейтральном проводе.

Комплексы токов фаз приёмника: I_а = U_а /Z_а; I_b = U_b /Z_b; I_c = U_c /Z_c,

а их сумма равна нулю: I_a + I_b + I_c = 0.

Заключение:Для схемы «звезда-звезда без нейтрального провода» при различных видах нагрузки сумма комплексов токов фаз всегда равна нулю.

Несимметричность нагрузки обуславливает возникновение напряжения смещения нейтрали и соответствующие различие комплексов напряжений на фазах нагрузки.