Несимметричная нагрузка

Нагрузка считается несимметричной, когда сопротивление хотя бы одной из фаз не равно сопротивлениям других фаз.

Несимметричная нагрузка возникает обычно при подключении к трехфазной сети однофазных приемников. Когда имеется несколько однофазных приемников, для более равномерной загрузки линейных проводов сети их делят на три примерно одинаковые в отношении мощности группы (рис. 1.7), называемые фазами приемников.

Особенностью электрической цепи при несимметричной нагрузке является то, что она должна иметь обязательно нейтральный провод. Объясняется это тем, что при его отсутствии значения фазных напряжений приемников существенно зависят от степени несимметрии нагрузки, т.е. от значений и характера сопротивлений приемников различных фаз. Поскольку последние могут изменяться в широких пределах при изменении числа включенных приемников, существенно могут изменяться и фазные напряжения. На одних приемниках напряжение может оказаться значительно больше, а на других – меньше фазного напряжения сети, т.е. того напряжения, на которые рассчитаны приемники.

Рисунок 1.7

На рис. 1.8,а приведена векторная диаграмма цепи (рис. 1.6,а) с несимметричной активной нагрузкой фаз при наличии нейтрального провода, а на рис. 1.8,б – диаграмма той же цепи при его обрыве.

Из сравнения диаграмм видны последствия обрыва нейтрального провода.

Необходимость нейтрального провода становится особо очевидной, если представить, что при отсутствии нейтрального провода отключили все приемники (например, фаз а и b). Очевидно, напряжение фазы с при этом окажется равным нулю, так как фаза с окажется также отключенной.

а) б)

Рисунок 1.8

Для повышения надежности соединения приемников с источником с помощью нейтрального провода в цепь последнего не ставят выключатели и даже защитные устройства, например, предохранители.

Фазные токи, углы сдвига фаз между фазными напряжениями и токами, а также фазные мощности при несимметричной нагрузке в цепи с нейтральным проводом будут в общем случае различными. Для определения мощностей всех фаз необходимо использовать выражения

. (9)

Если требуется определить ток I_N нейтрального провода, то следует использовать комплексный метод. Ток I_N можно также определить по векторной диаграмме.

При решении задачи в комплексной форме следует прежде всего выразить в комплексной форме полные сопротивления фаз и фазных напряжений. После этого нетрудно найти комплексные выражения фазных токов.

Комплексным методом можно воспользоваться и для определения фазных мощностей. Например, мощности фазы а будут равны

. (10)