Есть конспект?
Пришлите нам!

Соединение обмоток генератора

Для уменьшения количества проводов между генератором и потребителем фазные обмотки должны быть соединены между собой определённым образом, как в генераторе, так и у потребителя. Обмотки генератора обозначаются: U1 – U2,

V1 – V2, W1 – W2   (фазы A, B, C). Индексом 1 обозначается начало обмотки, индексом 2 – конец.

В практике используют 2 различные соединения: соединение звездой и треугольником.

 

Соединение звездой.

Условимся, что положительно направленный ток выходит из обмотки генератора через её начало и входит в неё через её конец. Если все концы обмоток генератора соединить в одной точке О, а к их началам подсоединить провода, идущие к приёмникам электрической энергии, у которых концы также соединены в одной точке О´, то получим соединение звездой.

Рис.5.3.

По общему обратному проводу будет протекать ток:

IN = I1 + I2 + I3 . Общий провод называется нейтральным (или нулевым) проводом.

Если все три фазы имеют одинаковые нагрузки, то фазные токи будут равны по модулю, отличаясь друг от друга по фазе на 120˚:

i1 = I1∙sinωt,   

i2 = I2∙sin(ωt – 120˚),  

i3 = I3∙sin(ωt + 120˚).

Сложим токи с помощью векторной диаграммы.

Суммарный ток, т.е. ток в общем проводе равен нулю, поэтому провод ОО´ называется нулевым. Провода, соединяющие начала обмоток генератора с приёмником электроэнергии, называются линейными. Система трёхфазного тока с нулевым проводом (или нейтралью) называется четырёхпроводной.

В цепях трёхфазного тока различают два типа напряжений: линейные и фазные. То же относится и к токам. Напряжение между двумя линейными проводами называется линейным, а между линейным проводом и нейтралью – фазным. Соответственно, токи, протекающие в линейных проводах, называются линейными, а в фазных – фазными.

 

Линейные напряжения обозначаем двойными индексами, а фазные – одинарными. При соединении звездой линейный ток совпадает с фазным. Построим диаграмму линейных и фазных напряжений при соединении звездой.

Из рис.5.5 видим, что

U12 = U1 – U2

U23 = U2 – U3

U31 = U3 – U1

Рис.5.6.

Мы видим, что линейные напряжения также образуют трёхлучевую звезду, повёрнутую относительно звезды фазных напряжений на угол 30˚ против часовой стрелки. Рассмотрим соотношение между модулями линейных и фазных напряжений. Из треугольника U12U1N получим U12/2 = U1∙ cos30˚ = U1∙√3/2,

U12 = √3∙U1, т.е. в трёхфазной системе при соединении звездой Uл = √3Uф    (5.5). Если линейное напряжение 220В, то фазное – 220/√3 = 127В.

Если фазное напряжение равно 220В, то линейное – 380В. Если нагрузка становится неравномерной, то можно считать, что соотношение (5.5) соблюдается, только в этом случае в нейтральном проводе течёт ток.

Соединение звездой без нулевого провода применяется при подключении трёхфазных двигателей (здесь нагрузка симметричная), а соединение с нулевым проводом – при электрификации жилых домов. К дому подводят три фазы и нейтральный провод, а внутри дома стремятся равномерно нагрузить каждую из фаз, чтобы общая нагрузка была симметричной.

 

 

Различные примеры соединения потребителя звездой.

 

Найти токи потребителей и в нейтральном проводе, если Uл = 400В.

 

Решение.

U1 = U2 = U3 =Uл/√3 = 400/√3 = 230В.

Токи потребителей:

I1 = U1/R1 = 2,3А;

I2 = U2/R2 = 230/230 = 1А;

I3 = U3/R3 = 230/57,3 = 4А.

Для получения геометрической суммы токов используем векторную диаграмму.

Масштаб возьмём

I1 + I2 + I3 = IN 

Из векторной диаграммы определяем, что IN = 2,5А.

 

Рассмотрим особый случай, когда несимметричность получается в результате повреждения одной из фаз (например, сгорел предохранитель).

Если нейтральный проводник целый, то повреждённая фаза останется без питания. В остальных фазах нормальная работа продолжится. I2 = U2/R2 и I3 = U3/R3.

Ток в нейтральном проводе будет равен геометрической сумме I2 + I3.

В нейтральный провод нельзя ставить предохранители, выключатели и другие устройства, которые могут привести к его размыканию. В случае обрыва нейтрали фазовое напряжение может превысить обусловленное значение.

Если в системе нет нейтрального провода, то обрыв фазы приведёт к положению, как в однофазной сети.

Потребители во второй и третьей фазах будут соединены последовательно и

I2 = I3 = U23/(R2 +R3).

Ещё раз о соединении обмоток генератора или трансформатора. Важно учитывать, чтобы обмотки трансформатора или генератора были соединены правильно. Это значит, что начала обмоток соединяются с линейным проводом, а концы между собой. Если одна из обмоток подсоединена неправильно, то возникает несимметричная линейная система, что показано на рисунке, где мы видим, что представляют собой линейные и фазные напряжения, если обмотка V1 – V2 соединена неправильно. U12, U23 и U31 теперь не равны и образуют несимметричную систему.

 

Соединение треугольником

При соединении треугольником соединяют конец первой фазовой обмотки U2 с началом второй фазовой обмотки V1, её конец соединяют с началом третьей обмотки W1, а конец третьей обмотки соединяют с началом первой обмотки U1.

Три обмотки генератора образуют теперь замкнутую цепь с очень маленьким сопротивлением. Но короткого замыкания там не получится, т.к. сумма ЭДС будет равна нулю.

Линейные напряжения в случае соединения треугольником равны фазовым напряжениям: U1 = U12, U2 = U23, U3 = U31 соответственно, т.е.Uф =Uл.

Главное, что надо иметь в виду, чтобы обмотки генератора или трансформатора были соединены правильно. Если одна из фазовых обмоток соединена наоборот, тогда сумма ЭДС в цепи не будет равна нулю, а сравняется с двукратным фазным напряжением.

 

7.4. Соединение потребителя треугольником

Потребители соединяются треугольником, если их рабочее напряжение равно линейному напряжению. Существуют два вида изображений на схемах: потребители расположены под углом 120˚ или параллельно друг другу.

При соединении в треугольник линейные напряжения равны фазному напряжению Uл = Uф. Токи в фазах: I12 = U12/R12, I23 = U23/R23, I31 = U31/R31.

Векторные диаграммы при соединении треугольником можно тоже рисовать по-разному. Можно рисовать векторы, исходящими из одной начальной точки, а можно векторы напряжений изобразить треугольником (рис.130). При симметричной нагрузке векторы фазовых токов равны, и векторная диаграмма симметрична. Если нагрузка не симметрична, то этого не будет.

Пример.

В трёхфазной сети с напряжением 400В объединены в треугольник потребители с разным сопротивлением нагрузки.

Найдём фазовые и линейные токи в этой цепи.

Фазовые токи:

I12 = U12/R12 = 4A;

I23 = U23/R23 = 8A;

I31 = U31/R31 = 2A.

Линейные токи можно найти из векторной диаграммы, учитывая следующие соотношения: I1 + I31 = I12I2 + I12 = I23I3 + I23 = I31. Здесь в масштабе построены вычисленные фазовые токи и геометрическим сложением определены линейные токи.

 

 

Особый случай несимметричной нагрузки получается при обрыве одного из проводов. Посмотрим, что получится при обрыве L1.

 


Схема в этом случае приобретёт следующий вид:

R23 будет работать в нормальном режиме: I23 = U23/R23. Потребители R12 и R31 будут подсоединены неправильно и их ток: I12 = I31 = U23/(R12 + R31). Линейный ток I2 будет равен геометрической сумме токов I23 и I12.


Dr.BoT© Konspektiruem.ru