Включение нагрузки в сеть трехфазного тока

§ 63. ВКЛЮЧЕНИЕ НАГРУЗКИ В СЕТЬ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА

В предыдущем параграфе было отмечено, что трехфазный ток передается четырех- или трехпроводной системой. Как при четырехпроводной, так и при трехпроводной системе потребители энергии могут быть включены в сеть звездой и треугольником.

При четырехпроводной системе для соединения приемников энер­гии звездой их подключают одним концом к линейному проводу, а другим — к нулевому. Выше мы установили, что при соединении об­моток звездой в случае равномерной нагрузки соотношения между линейными и фазными значениями напряжений и токов таковы:

Ток нулевого провода, равный геометрической сумме токов трех фаз, т. е. I_O=I_A+I_B+I_C, при равномерной нагрузке равен нулю. Следовательно, в этом случае в нулевом проводе ток протекать не будет и надобность в этом проводе отпадает. Так, например, трех­фазные двигатели переменного тока включаются в сеть звездой без нулевого провода.

При неравномерной нагрузке ток в нулевом проводе не равен нулю и этот провод приходится сохранять, хотя его и выполняют обычно меньшего, чем линейные провода, поперечного сечения. В случае отсутствия нулевого провода или его обрыва при неравно­мерной нагрузке возникает резкое изменение напряжения. Так, на­пример, при отсутствии нагрузки в фазе А и равных нагрузках в фазах В и С в случае отсутствия нулевого провода нагрузки в этих фазах окажутся включенными последовательно на линейное напря­жение, которое равномерно распределяется между ними (из усло­вия равенства нагрузки). Следовательно, сопротивления нагрузки в фазах В и С окажутся под напряжением, равным половине линей­ного напряжения, т. е.

а напряжение фазы А окажется равным U_A = 1,5 U_ф.

  Таким образом, отключение нулевого провода при неравномер­ной нагрузке недопустимо. Поэтому нулевой провод выполняют всегда «глухим», т. е. в цепь его не устанавливают предохранителей, выключателей и т. д.

  При включении нагрузок в сеть трехфазного тока треугольником  каждая группа нагрузки окажется включенной между двумя линейными проводами. Как было установлено выше, соотношения между линейными и фазными значениями напряжений и токов при соединении приемника энергии треугольником U_л=U_ф, I_л=  I_ф (при равномерной нагрузке).

Очень ценным свойством четырехпроводной системы является  возможность получения двух различных напряжений. Так, если  включить приемники энергии между линейными проводами и нулевым проводом, т. е. звездой, то они окажутся включенными на фаз­ные напряжения. Если другую группу приемников соединить треугольником, то они будут включены только между линейными проводами и окажутся под линейным напряжением, большим в   раза фазного.

Четырехпроводная система широко используется для электро­снабжения смешанных осветительно-силовых нагрузок. Осветительные нагрузки включают на фазное напряжение, а силовые нагрузки (электродвигатели) — на линейное. Для каждой из фаз трехфазной системы справедливы законы цепи однофазного переменного тока.

Сила тока в фазе

где U_ф, Z_ф, r_ф — соответственно напряжение, полное и активное сопротивления рассматриваемой фазы.

Пример 1. Имеется четырехпроводная система с фазным напряжением 127 в. В фазе А было включено 2 лампы, в фазе В— 8 ламп, фаза С отключена. Опре­делить напряжение на лампах в фазах А и В при отключении нулевого провода.

   Решение: Так как фаза С отключена, то при обрыве нулевого провода фазы А и В окажутся включенными последовательно на линейное напряжение, равное U_Л = U_ф=х127=220 в.

  Сопротивление фазы А в=4  раза больше сопротивления фазы В. Поэтому на  лампы фазы А приходится ,   а на лампы фазы В —  линейного напряжения, т. е.

т.е.  лампы фазы А, рассчитанные на  127 в. окажутся под повышенным напряжением и перегорят

Пример 2. В сеть трехфазного тока с линейным напряжением 220 в включили звездой три сопротивления по 10 ом каждое. Затем  эти сопротивления переключили, включив их  в ту же сеть треугольником. Определить, как изменились линейнеы фазные токи после переключения со звезды на треугольник.

Решения. При соединении сопротивлений звездой: фазное напряжение   

фазный ток

линейный ток

При соединении сопротивлений треугольником:

фазное напряжение Uф = 220 в;

фазный ток 

линейный ток I_л=  I_ф = х 22 =38,1 а

Таким   образом,   при   переключении   сопротивлении   со   звезды   на   треугольник

линейный ток увеличился в  раза,

а фазный ток в