Соединение нагрузки генератора трехфазного тока звездой

Токи I_A, I_B, I_C можно назвать и линейными и фазными одновременно. I₀ – ток в нулевом проводе.

В данном случае возможны несколько случаев, в зависимости от нагрузки:

а) Нагрузка фаз равномерная (одинаковая по величине и характеру)

Если генератор вырабатывает симметричные ЭДС и нагрузка фаз равномерная, то вся трехфазная система считается равномерной и ее расчет производится на одну фазу.

В данной цепи I_Ф = I_Л:

Из формул видно, что токи одинаковы по величине и сдвинуты между собой на одинаковые углы в 120° (как действующие на нагрузках фазные напряжения), а относительно своих напряжений на одинаковые углы φ, определяемые нагрузкой. Токи I_A, I_B, I_C– являются симметричными (одинаковыми по величине и сдвинуты на 120°), следовательно:

Ток I₀равняется сумме I_A, I_B, I_Cследовательно, I₀=0. Значит, нулевой провод можно не проводить, но при этом нужно обязательно заземлить “0” нагрузки и “0” генератора на случай аварийного режима.

Порядок расчета такой цепи:

Дано: U_Л, Z_Ф

Найти: I_Ф, I_Л, I₀, S, P, построить векторную диаграмму.

Решение: I_Ф = I_Л; I₀ =0;

Вид векторной диаграммы зависит от характера нагрузки:

б) Нагрузка фаз неравномерная и нет нулевого провода φ

Такую цепь можно рассматривать как цепь с двумя узлами и тремя ветвями, в каждой из которых есть ЭДС. Для расчета такой цепи можно применить метод узлового напряжения. Согласно этому методу между узлами Oи O₁есть некоторое узловое напряжение, рассчитываемое по формуле:

Определим токи в ветвях цепи:

В формулах токов выражение в скобках – это напряжение, действующее на фазах нагрузки, из формул и векторной диаграммы видно, что эти напряжения становятся разными по величине (перекос фаз), что недопустимо. Для устранения этого необходим нулевой провод, если это сделать, то в формулу узлового напряжения добавляется проводимость нулевого провод, так как проводимость провода в идеале равна бесконечности, то:

Токи в ветвях при этом становятся разными по величине и в сумме не равны 0:

За счет тока в нулевом проводе выравнивается напряжение на фазах нагрузки.