Незв'язані трифазні системи

Перші багатофазні системи були незв'язаними. Для трифазних кіл не­зв'язані схеми можна зобразити так, як на рис. 1.2. Тут кожна фаза трифазного джерела з кожною фазою трифазного приймача сполучена двома проводами.

Рис. 1.2. Незв'язані трифазні кола

Однак внаслідок великої кількості проводів (шість проводів), які з'єдну­ють джерело й споживач, незв'язані трифазні електричні кола не застосовують. Для зменшення кількості проводів ліній електропересилання (ЛЕП) викори­стовують зв'язані трифазні кола. Застосування таких схем дає змогу зменшити кількість проводів ЛЕП – від шести до трьох, і тим самим отримати значну економію провідникових матеріалів порівняно з однофазними та незв'язними трифазними колами. Існують два способи сполучення окремих фаз джерел та приймачів: сполучення зіркою (Y) та сполучення трикутником (∆).

1.3. Сполучення фаз джерела й приймача зіркою

Якщо в схемі (рис. 1.2, а) сполучити між собою кінці джерела енергії X, Y, Z в один вузол " 0 ", а кінці приймача х, у, z – у вузол " ", то одержимо схему, зображену на рис. 1.3, а – зв'язану трифазну систему при сполученні джерела й приймача зіркою. У цьому випадку три зворотні проводи " зливаються" в один, який називають нейтральним, або нульовим і позначають його літерою N.

Опори проводів лінії А-а, B-b, C-c () при з'єднанні зіркою можуть бути враховані в опорах навантаження (додані до опорів фаз споживача): . Опір нейтрального проводу – це резистивний опір самого проводу (в нейтральний провід навантаження не вмикається).

Проводи А-а, В-b, С-с – на­зивають лінійними проводами; напрактиці їх теж називають фа­зами: фаза А, фаза В, фаза С. Струми в лінійних проводах і _ЛА, і _ЛВ, і _ЛС називають лінійними стру­мами й позначають їх додатний напрям від джерела до приймача, а струм в нейтральному проводі і_N – від на­вантаження до джерела.

При сполученні зіркою фази генератора послідовно сполучені з фазами приймача, тому лінійні струми одночасно є і фазними струмами (фаз генера­тора та приймача):

, або

(1.4)

Напруги між початками фаз джерела й нейтральною його точкою " 0 " (u_A, и_B, и_C) називають фазними напругами джерела. Якщо знехтувати опорами фаз генератора, ці напруги будуть дорівнювати ЕРС: u_A=e_A, u_B=e_B, u_C=e_C. Напруги між початками фаз гене­ратора (напруги між лінійними проводами) називають лінійними напругами и_АВ, и_BC, u_СА. Аналогічно і дляприймача и_a, и_b, и_с – фазні напруги, а и_ab, и_bc, и_са – лі­нійні напруги. Ми будемо розглядати тільки симетричні джерела електричної енергії, для яких: Е_А = Е_B = Ес = E_Ф; U_{AB –} U_BC = U_CA = U_Л; а кути зсуву між векторами фазних ЕРС становлять 120°. На рис. 1.4. побудована векторна діаграма напруг генератора при сполу­ченні його фаз зіркою, з якої випливає, що:

(1.5)

а співвідношення між діючими значеннями лінійних та фазних напруг, як вид­но з прямокутного трикутника OAD, становить:

1/2U_AB=U_Acos30° або 1/2U_Л=U_Ф

чи

(1.6)

Отже, при з'єднанні генератора зіркою в чотирипровідниковому колі є можливість використання двох напруг: лінійної та фазної. Наприклад, в колі злінійною напругою U_Л = 380 В можна застосувати фазну напругу, значення якої є .