Вериги с трифазен ток

Многофазни и трифазни системи. Принципът на получаване на трифазен ЕМП

Многофазен източник на захранване е набор от ЕМП със същата честота, изместени един спрямо друг във фаза. Комбинацията от многофазен източник и многофазен приемник образува многофазна електрическа верига. Отделно електрически веригикоито са част от многофазна система се наричат ​​фази. По този начин фазата е двустранно понятие. От една страна, това е етап от периодичен процес, от друга страна е част от многофазна електрическа верига.

Ако броят на фазите е m=3, получаваме трифазна система. Трифазната система е основната за захранване на предприятията. Благодарение на своите технически и икономически характеристики, трифазният ток осигурява най-икономичния пренос на електрическа енергия и позволява създаването на прости, надеждни и икономични трансформатори, генератори и електродвигатели.

Фундаменталните изследвания, довели до въвеждането на трифазните системи в практиката, са направени от Никола Тесла (произход – Австро-Унгария, сега Хърватия) и руския учен Доливо-Доброволски.

Основни изобретения, свързани с трифазни системи за захранване, са направени и патентовани от Тесла. В същото време работата на Доливо-Доброволски, който пръв използва трифазен ток за промишлени цели, е от голямо теоретично и практическо значение. Всички връзки на трифазната верига: трансформатори, генератори, предавателни линии и двигатели са разработени от M.O. Доливо-Доброволски толкова дълбоко, че те не са се променили фундаментално до ден днешен.

В някои технически устройства се използват двуфазни, четирифазни и шестфазни системи.

Трифазна ЕМП система се получава в трифазни генератори. Такъв генератор се състои от статор и ротор. В прорезите на статора са разположени три намотки, изместени една спрямо друга в пространството на 120°. Роторът е направен във формата постоянен магнитили електромагнит. Когато се върти, в намотките се индуцира ЕМП, чиито графики на моментните стойности са представени на фиг. 1

Всички ЕМП на разглежданата система имат равни амплитуди E m и са изместени една спрямо друга във фаза под ъгъл от 120 °.Такава система от ЕМП се нарича симетрична.

Трифазна симетрична система

Вземайки референтната точка в момента, когато е a =0, ​​записваме моментните стойности на всички едс.

д L1 =Е м *гряхω T

д L2 =Е м *грях (ω т-120° )

д L3 =Е м *грях (ω т-240° )= Е м *грях (ω t+120)

В символна форма (като комплексни амплитуди):

,

,

, Където

.

Векторна симетрична диаграма трифазна системапоказано на фиг. 2.

Симетричната трифазна система има следните свойства:

,

.

Това свойство е вярно и за токове със симетрично натоварване.

Видове свързване на трифазни вериги .

Има два основни типа свързване на намотките на трансформатори, генератори и приемници в трифазни вериги: свързване звезда и свързване триъгълник.

Звездообразната връзка между източника и приемника е показана на фигура 3.

Напреженията на клемите на отделните фази на приемника или източника се наричат ​​фазови напрежения.

- фазови напрежения. Напреженията между линейните проводници, свързващи трифазния източник с приемника, се наричат ​​линейни напрежения.

- линейни напрежения. Токове, протичащи във фазите на приемника или генератора, се наричат ​​фазови токове. Токове, протичащи в линейни проводници, се наричат ​​линейни токове. Очевидно е, че за свързване в звезда линията тече

са фазови токове. Проводникът, свързващ нулевите възли на източника и приемника (възли n, N), се нарича нулев (общ, неутрален) проводник. Според текущия закон на Кирхоф, токът в неутралния проводник е равен на

.

При симетрично натоварване токовете във фазите са равни. Тогава

=

токът в нулевия проводник ще бъде нула. Следователно, когато симетрично натоварванеизточникът и товарът могат да бъдат свързани само с три линейни проводника.

На фиг. Фигура 4 показва векторна диаграма на веригата в симетричен режим и активно-индуктивен характер на товара, при който токовете изостават от напреженията.

Нека установим връзката между линейните и фазовите напрежения. Линейните напрежения се определят като разликите във фазовите напрежения.

;

;

.

От равнобедрения триъгълник ANB следва

.

На фиг. Фигура 5 показва триъгълна връзка между източник и приемник.

При този тип връзка фазовите ЕМП са свързани последователно. Общите точки на всяка двойка фазови ЕМП и общите точки на всяка двойка приемни клонове са свързани с линейни проводници. На пръв поглед такова свързване на фазов ЕМП е авариен режим на късо съединение. Не трябва обаче да забравяме, че сумата от моментните стойности на ЕМП на трифазен симетричен източник по всяко време е нула.

На фиг. Фигура 6 показва векторни диаграми на напрежения и токове в симетричен режим и активно-индуктивен товар за триъгълна връзка.

Линейните токове се определят като разликите във фазовите токове:

;

;

.

при което:

;

.

Изчисляване на трифазни вериги с асиметричен товар.

Изчисляването на трифазна верига при свързване на източник към приемник в триъгълник не съдържа нищо фундаментално ново в сравнение с изчисляването на конвенционална верига със синусоидален ток. Във веригата на фиг. 5 намираме фазови токове:

;

;

.

Въз основа на намерените фазови токове определяме линейни токовевъз основа на текущия закон на Кирхоф:

;

;

.

Трифазна верига се изчислява по подобен начин, когато източникът и приемникът са свързани чрез звезда с неутрален проводник (Фигура 3). Според закона на Ом определяме фазовите токове:

;

;

.

Фазовите токове за свързване звезда са линейни токове. Токът в нулевия проводник се определя съгласно токовия закон на Кирхоф:

.

За да изчислим асиметрична трифазна верига, когато е свързана със звезда с трипроводна линия, използваме метода на два възела.

Ориз. 7

Нека да определим напрежението между нулевите точки на източника и товара -

, което се нарича неутрално преднапрежение.

Познавайки напрежението

, нека определим линейни (известни още като фазови) токове според закона на Ом за участъка от веригата с ЕМП:

=

,

.

По същия начин

Напрежението на фазите на натоварване ще бъде равно на:

,

,

.

Нека разгледаме два специални случая на асиметрично натоварване.

1) Късо съединение на една от фазите на товара с еднакво съпротивление в другите две фази.

,

.

Неутрално преднапрежение

определяме с добре познат израз, като предварително сме умножили неговия числител и знаменател по

.

,

Така по време на късо съединение товарът е във фаза А, напрежението върху него става нула, а напреженията на фазите INИ СЪСнатоварванията нарастват до линейни, т.е. V

веднъж. Напрежението на неутрално отклонение в този случай ще бъде равно на фазовото напрежение. Векторната диаграма за този случай е показана на фиг. 8а.

2) Отворена верига в една от фазите на натоварване с еднакво съпротивление в другите две фази.

,

.

Напрежението на неутрално отклонение за този случай ще бъде равно на:

Напреженията на фазите на натоварване ще бъдат равни на:

,

,

По този начин, в случай на повреда на фазата Анатоварване, напрежението в него става 1,5 пъти по-голямо от фазовото напрежение, напрежението на фазите INИ СЪСнатоварванията намаляват и стават равни на половината мрежово напрежениенапрежението на неутралното отклонение става равно на половината от фазовото напрежение.

Векторната диаграма за този случай е показана на фиг. 8б

7.5.Мощност в трифазна верига и нейното измерване.

Като се има предвид, че за симетрична трифазна верига, свързана в звезда

,

, а за свързани с триъгълник

,

, получаваме, независимо от вида на връзката

Където - фазово отместване между фазовото напрежение и фазовия ток (cosφ – фактор на мощността).

По същия начин, за реактивни и привидни мощности със симетричен товар, получаваме:

В случай на асиметричен товар, мощностите се изчисляват за всяка от фазите на товара (източника) поотделно и след това се сумират.

За измерване на мощността в четирипроводна трифазна верига, свързана със звезда, ватметрите се свързват съгласно диаграмата, показана на фиг. 7.9.

Общата мощност, консумирана от товара, ще бъде равна на сумата от показанията на три волтметъра, свързани към фазите А, БИ СЪС. В трипроводна верига се използват два ватметъра, свързани съгласно схемата, показана на фиг. 7.10.

Нека покажем, че мощността, показана от два ватметъра, ще бъде равна на пълна мощносттрифазна верига (така наречената схема с два ватметъра или схема на Аарон).

§ 5.1. Главна информация.

Три синусоидални ЕМП с еднаква честота и амплитуда, изместени във фаза на 120 °, образуват трифазна симетрична система. По подобен начин се получават трифазни системи за напрежение и ток.

В момента трифазните системи са широко разпространени, което се дължи главно на следните причини:

1. при еднакви напрежения, мощности на потребителите и други равни условия трифазното захранване позволява значителни икономии на материали за проводници в сравнение с три еднофазни линии;

2. при равни други условия един трифазен генератор е по-евтин, по-лек и по-икономичен от три еднофазни генератора от същия тип обща мощност, същото важи и за трифазни двигатели и трансформатори;

3. Системата с трифазен ток ви позволява да получите въртящо се магнитно поле с помощта на три фиксирани бобини, което значително опростява производството и работата трифазни двигатели;

4. При равномерно натоварване трифазният генератор създава постоянен въртящ момент на вала на задвижващия двигател, за разлика от еднофазния генератор, при който мощността и въртящият момент на вала пулсират с двойна честота на тока.

§ 5.2. Принципът на получаване на трифазен ЕМП. Основни схеми на свързване на трифазни вериги.

Фиг.5-1. Схема на най-простия трифазен генератор.

Фигура 5-1 показва диаграма на най-простия трифазен генератор, с помощта на който е лесно да се обясни принципът за получаване на трифазен ЕМП. В еднородно магнитно поле на постоянен магнит три рамки се въртят с постоянна ъглова скорост ω, изместени в пространството една спрямо друга на ъгъл 120°.

В момент t=0 рамката АХ е разположена хоризонтално и в нея се индуцира ЕМП

.

Точно същата ЕМП ще бъде индуцирана в рамка BY, когато тя се завърти на 120° и заеме позицията на рамка AX. Следователно при t=0

Разсъждавайки по подобен начин, намираме ЕМП в CZ рамката:

Фигура 5-2 показва векторна диаграма на трифазна EMF система.

Фиг.5-2. Векторна диаграма на трифазна ЕМП система.

Всеки трифазен генератор (индустриален) е източник на трифазен симетричен ЕМП, което означава равенство:

1. амплитудни стойностииндуцирана ЕМП във фази A, B, C;

2. всички те са изместени e A, e B, e C един спрямо друг на ъгъл 120°.

Ако товар е свързан към всяка от рамките AX, BY и CZ (с помощта на четки и контактни пръстени), тогава в получените вериги ще се появят токове.

Векторна диаграма трифазни напреженияи токове със симетричен товар е показано на фиг. 5-3.

В трифазна верига протича трифазна система от токове, т.е. синусоидални токовес три различни фази. Нарича се участъкът от веригата, през който протича един от токовете фаза на трифазна верига.

Възможен различни начинисвързване на намотките на генератора към товара. Фигура 5-4 показва разединена трифазна верига, в която всяка намотка на генератора захранва свой собствен фазов товар. Такава схема, която изисква 6 свързващи проводника, практически не се използва.

Фиг.5-4. Несвързана трифазна верига.

На електрически схемиТрифазен генератор обикновено се изобразява като три намотки, разположени под ъгъл от 120 ° една спрямо друга.

Когато са свързани със звезда (фиг. 5-5), краищата на тези намотки се комбинират в една точка, която се нарича нулева точка на генератора и се обозначава с O. Началото на намотките се обозначава с буквите A, Б, В.

Когато е свързан с триъгълник (фиг. 5-6), краят на първата намотка на генератора е свързан към началото на втората, краят на втората към началото на третата, краят на третата към началото на първия. Проводниците на свързващата линия са свързани към точки A, B, C.

В трифазна верига, съгласно GOST, се установяват следните стойности на напрежението за силови вериги: 127; 220; 380; 660 V и повече. Всички те се различават от най-близката цифра с фактор.

§ 5.3. Свързване звезда на намотките на генератора и консуматора.

Свързването на генератор (консуматор) със звезда означава свързване в едно обща точка, Наречен нула(N – за генератор, N’ – за консуматор), краища на фазите на намотката на генератора (консуматора). ABC е началото на фазите на намотката на генератора, XYZ е краят на фазите на намотката на генератора.

Фазае напрежението, измерено между началото и края на фазата на генератора (консуматора) или между линейния и нулевия проводник.

Линеен проводник– проводник, свързващ началото на фазите на генератора с консуматора.

Проводникът, свързващ нулата на генератора (N) с нулата на потребителя, се обозначава с U A, U B, U C или U Ф.

Линеене напрежението, измерено между началото на фазите или между линейните проводници. Обозначени с U AB, U BC, U CA или U L.

Има връзка между фазите на линейното напрежение (тяхната векторна форма)

Векторни диаграми на фазови и линейни напрежения на три генератора фазов ток(важи и за трифазен консуматор със симетричен товар).

Процедурата за конструиране на векторна диаграма за всяко натоварване:

Диаграмата трябва да бъде начертана в мащаб. При избора на скала трябва да се помни, че дължините на векторите на фазовия ток трябва да бъдат малко по-малки от съответните вектори на фазовото напрежение. Изграждането на диаграмата започва:

1. Векторите на фазовото напрежение , , ; са разположени под ъгъл 120° един спрямо друг.

2. като се вземат предвид ъглите на фазово отместване φ A, φ B, φ C, векторите на фазовия ток , , ;

3. векторът на тока в неутралния проводник (за симетрично натоварване не е намерен, тъй като I N = 0) се намира от израза на първия закон на Кирхоф за векторната форма на токовете

.

Тук U A =U B =U C ; U AB =U BC =U CA . По дефиниция на косинус , оттук , , т.е. .

Когато е свързан със звезда, линейното напрежение на генератора е пъти по-голямо от фазовото напрежение. Това твърдение е вярно за симетрично натоварване трифазни консуматорисвързани със звезда.

Симетриченсе нарича натоварване, при което:

1. Z A =Z B =Z C ;

2. φ A =φ B =φ C, където φ е ъгълът на фазово отместване;

3. във всяка фаза природата на напрежението трябва да бъде еднаква, т.е. той трябва да бъде активен, капацитивен, индуктивен, активно-индуктивен, активно-капацитивен във всички фази.

Когато са свързани със звезда, линейният и фазовият ток са еднакви

Нулев проводник и неговата роля.

Необходимо е да се получи такава схема на свързване, когато натоварването е асиметрично. Като се използва неутрален проводникпри несиметричен товар фазовите напрежения на консуматорите се изравняват. Ако няма неутрален проводник (прекъсване, механични повреди) където товарът е по-малък, напрежението ще бъде по-голямо и обратно.

Нулев проводник не е необходим, ако товарът е симетричен. Ярък примертакива товари са трифазни асинхронни двигатели. Напречното сечение на нулевия проводник и линейния проводник е почти същото.

§ 5.4. Свързване на намотките на генератора и консуматора с триъгълник.

e AB, e BC, e CA – моментни стойности на ЕМП, индуцирани във фази A, B, C на синхронния генератор.

За такава връзка е необходимо да свържете фаза А на генератора (началото на фазата) към края на фаза С, т.е. с точка Z; свържете началото на фаза B с края на фаза A (точка X) и свържете началото на фаза C (точка C) с края на фаза B (точка Y). Следователно при такова свързване фазовото напрежение на генератора (консуматора) е равно на линейното напрежение на генератора (при нормални условия на работа на такава верига).

Следователно при свързване на консуматори по триъгълна верига неговото фазово напрежение винаги е равно на линейното напрежение на генератора, не зависи от големината и характера на товара и т.н. Напрежението на генератора се поддържа постоянно с помощта на автоматични регулатори, тогава фазовото напрежение на консуматора също е постоянно. Както се вижда от схемата на свързване на генератора, неговите три фази образуват затворена верига с незначително съпротивление. Следователно, за да се предотврати прегряване на намотката, появата късо съединениенеобходимо е e AB +e BC +e CA винаги да е равно на 0. Следователно опасно е неправилното свързване на намотката на генератора (объркване на началото с края), което ще доведе до късо съединение.

За потребителя.

Да съставим изрази, свързващи фазовия и линейния ток на консуматора, прилагайки първия закон на Кирхоф. След това за клоновете на потребители съгласно първия закон на Кирхоф

(1)

Нека изведем връзката между линейните и фазовите токове на свързаните с триъгълник консуматори за случай на симетричен товар. За какво ще го използваме? векторна диаграмаи изрази (1), въз основа на които е изградена тази диаграма.

Строителен ред:

1. под ъгъл 120° един спрямо друг ще начертаем векторите на фазовите токове и I AB =I BC =I CA - така се обозначават фазовите токове;

2. за да намерите стойностите на линейните токове, сега трябва да свържете върховете на векторите на фазовия ток и да оставите настрана вектора (стрелката), като вземете предвид израза (1). Получихме равностранен триъгълник ABC, където векторите на линейните токове , , са равни един на друг. От равнобедрен триъгълник имаме, че перпендикулярът DM също ще бъде ъглополовяща и медиана. Тогава CM делено на I CA е равно на cos30°, следователно, т.е. ако натоварванията са симетрични, линейният ток винаги е по-голям от фазовия ток с фактор, т.е. .

В момента електронна енергия променлив токсе генерира, предава и разпределя между отделни токоприемници в трифазна верига.
Трифазна електрическа верига е комбинация от електронни вериги, в които токоприемниците получават захранване от общ трифазен генератор.
Трифазен генератор е този, който има намотка, състояща се от три части. Всяка част от тази намотка се нарича фаза. Ето защо тези генератори получиха името три фази . Трябва да се отбележи, че терминът "фаза" в електротехниката има две значения:

1) в смисъл на определен етап от повтарящ се колебателен процес и
2) като име на част от електронна верига за променлив ток (например част от намотката на електронна машина).

Ориз. 1. Трифазна генераторна верига

За да разберем принципа на работа на трифазен генератор, нека се обърнем към модела, схематично изобразен на фигура 1. Моделът се състои от статор, направен под формата на железен пръстен, и ротор - постоянен магнит. Статорният пръстен съдържа трифазна намотка с подобен брой навивки във всяка фаза. Фазите на намотката са изместени в пространството една спрямо друга под ъгъл 120°.
Нека си представим, че роторът на модела на генератора се върти с постоянна скорост обратно на часовниковата стрелка. След това, поради непрекъснатото движение на полюсите на постоянен магнит спрямо проводниците на намотката на статора, във всяка фаза ще се индуцира ЕДС.

Прилагане на правилото дясна ръка, можем да бъдем убедени, че ЕДС, индуцирана във фазата на навиване от северния полюс на въртящ се магнит, ще действа в едната посока, а индуцираната от южния полюс в другата. Както следва, e.m.f. фазата на генератора ще бъде променлива.
Последните точки (скоби) на всяка фаза на генератора винаги са маркирани: една крайна точка на фазата се нарича началото , и другият - край . Началото на фазите се обозначава с латински знаци A, B, C, и техните краища съответно - X, Y, Z. Имената "начало" и "край" на фазата са дадени въз основа на следното правило: положителен e. д.с. Генераторът действа в посока от края на фазата към нейното начало.
E.m.f. Съгласни сме да считаме генератора за положителен, ако е индуциран от северния полюс на въртящ се магнит. След това маркировката на клемите на генератора за опцията за въртене на неговия ротор обратно на часовниковата стрелка трябва да бъде както е показано на фигура 1.
При постоянна скорост на въртене на полюсите на ротора амплитудата и честотата на ЕДС, създадени във фазите на намотката на статора, остават постоянни. Но във всеки момент големината и посоката на действието на емф. една от фазите се различава от величината и посоката на емф. 2 други фази. Това се обяснява с пространственото фазово изместване. Всички явления във 2-ра фаза повтарят явленията в първата фаза, но със закъснение. Те казват, че e. д.с. Втората фаза изостава във времето от ЕДС. първа фаза. Те, например, постигат свои собствени стойности на амплитудата в различно време. Наистина, най-висока стойностЕ. д. с., индуциран във всяка фаза, ще бъде, когато центърът на полюса на ротора премине средата на тази фаза. А именно, за момента от време, съответстващ на местоположението на ротора, показан на фигура 1, електродвижеща силапървата фаза на генератора ще бъде положителна и най-голяма. Положителна максимална стойност на ЕДС. Втората фаза ще настъпи по-късно, когато роторът се завърти на ъгъл от 120°. Тъй като по време на едно завъртане на ротора на двуполюсен генератор възниква пълен цикъл на конфигурация на ЕДС, времето T на 1-вото завъртане е периодът на конфигурация на ЕДС. Разбира се, за завъртане на ротора на 120° е необходимо време, равно на една трета от периода (T/3).
Както следва, всички етапи на конфигурацията на ЕДС. Втората фаза се появява по-късно от съответните етапи на конфигурацията на ЕДС. първата фаза за една трета от периода. Същият лаг при многократната промяна на емф. наблюдавани в трета фаза по отношение на 2-ра. Разбира се, по отношение на първата фаза, повтарящи се конфигурации на емф. третите фази настъпват със закъснение от две трети от периода (2/3 T).

Чрез придаване на подходяща форма на полюсите на магнитите може да се постигне конфигурация на ЕДС. във времето по закон, близък до синусоидалния.
Както следва, ако промяната в e.m.f. първата фаза на генератора възниква според синусовиден закон
e1 = Emsin?t,
тогава законът за конфигурацията на ЕДС Втората фаза може да бъде записана по формулата
e2 = Em грях? (t? T/3) ,

Ориз. 2. Криви на моментни стойности на трифазна система EMF.

а третият – по формулата
e3 = Em грях? (t ? 2/3 T) ,
Това е илюстрирано от графиката на фигура 2.
По този начин можем да направим следното заключение: при равномерно въртене на полюсите на ротора, във всичките 3 фази на генератора се индуцират променливи едс. подобна честота и амплитуда, чиито повтарящи се конфигурации една спрямо друга възникват със закъснение от 1/3 от периода.
Трифазен генератор служи като източник на захранване както за еднофазен, така и за трифазен електронни устройства. Еднофазните токоприемници, както е ясно, имат две външни клеми. Те включват напр. осветителни лампи, различен уреди, електрически машини за заваряване, индукционни пещи, електродвигатели с монофазна намотка.
Трифазните устройства обикновено имат 6 външни клеми. Всяко такова устройство се състои от 3, обикновено подобни електронни вериги, които се наричат ​​фази. Примери за трифазни токоприемници включват електродъгови пещи с 3 електрода или електродвигатели с трифазна намотка.
Методи за свързване на фазите на генератора и токоприемника
Трифазна верига се нарича несвързана, ако някоя фаза на генератора е независимо свързана с 2 проводника към нейния токоприемник (фиг. 3). Основният недостатък на несвързаната трифазна верига е, че трябва да се използват 6 проводника за пренос на енергия от генератора към приемниците. Броят на проводниците може да бъде намален до 4 или дори 3, ако фазите на генератора и пантографите са свързани помежду си чрез подходящ метод. В този случай се извиква трифазната верига свързани с трифазна верига .

Фиг.3. Несвързана трифазна електрическа схема

На практика почти винаги се използват свързани трифазни вериги, тъй като те са по-модерни и икономични. Има два основни метода за свързване на фазите на генератора и фазите на приемника: звездна връзка И делта връзка.
При свързване на фазите на генератора със звезда (фиг. 4, а) всички "краища" на фазовите намотки X, Y, Z са свързани към една обща точка 0 , Наречен неутрален или нула генераторна точка.
Фигура 4, b схематично показва три фази на генератора под формата на намотки, чиито оси са изместени в пространството една спрямо друга под ъгъл 120 °.
Напрежението между началото и края на всяка фаза на генератора се нарича фазово напрежение , а между началото на фазите – линеен.
Тъй като фазовите напрежения се променят с времето според синусоидалния закон, линейните напрежения също ще се променят според синусоидалния закон. Нека се съгласим, че положителната посока на действие на линейните напрежения е посоката, в която те действат:

Фиг.4. Трифазна намотка, свързани със звезда: a – схема на свързване, b – схема на намотка

звезда: a – схема на свързване, b – схема на намотка
от клема А на първата фаза до клема В на втората фаза;
от клема B на 2-ра фаза до клема C на трета фаза;
от клема C на третата фаза до клема A на първата фаза.
Тези три условно положителни посоки на действие на линейни напрежения на фигура 4, b са показани със стрелки.
Изчисленията и измерванията показват, че ефективната стойност на линейното напрежение на генератор, чиито три фази са свързани в звезда, е v3 пъти по-голяма ефективна стойностфазово напрежение.
За прехвърляне на енергия от генератор, свързан в звезда, към еднофазни или трифазни токоприемници, обикновено са необходими четири проводника. Три проводника са свързани към началото на фазите на генератора (A, B, C ). Тези проводници се наричат линейни проводници. 4-тият проводник се свързва към неутралната точка (0) на генератора и се извиква неутрален (неутрален) проводник .
Трифазна верига с неутрален проводник позволява използването на две генераторни напрежения. Приемниците в такава верига могат да бъдат свързани между линейни проводници за линейно напрежение или между линейни проводници и неутрален проводник за фазово напрежение.

Фиг.5. Четирипроводна трифазна верига

Фигура 5 показва схемата на свързване на токоприемници, проектирани за фазовото напрежение на генератора. В този случай фазите на пантографите ще имат обща точка на свързване - неутралната точка 0?, а токовете в линейните проводници (линейни токове) ще бъдат равни на токовете в съответните фази на натоварване (фазови токове).
Всяка фаза на натоварване може да се формира от един пантограф или няколко пантографа, свързани успоредно един на друг (фиг. 6).
Ако фазовите токове и фазовите ъгли на тези токове по отношение на фазовите напрежения са подобни, тогава такъв товар се нарича симетричен . Ако поне един от посочените критерии не е изпълнен, тогава натоварването ще бъде асиметричен .
Симетрично натоварване може да се създаде например от лампи с нажежаема жичка с подобна мощност. Да приемем, че всяка фаза на натоварване се формира от 3 подобни лампи (фиг. 7).
Използвайки метода на специфични измервания, можете да проверите, че когато товарът е включен от звезда с неутрален проводник, напрежението на всяка фаза на товара Uph ще бъде по-малко от линейното напрежение Ul с v3 пъти, точно както беше когато фазите на намотките на генератора бяха включени от звезда.

Фиг.6. Схема за свързване на еднофазни токоприемници към четирипроводна мрежа

Ul = v3Uф
На практика трифазните вериги с неутрални проводниципри напрежения
Ul = 380 V; Uph = 220 V
или
Ul = 220 V; Uph = 127 V
От фигура 7 става ясно, че токът в линейния проводник (Il) е равен на тока във фазата (Iph)
Iл = Iф
Големината на тока в нулевия проводник със симетричен товар е нула, което също може да се провери чрез специфичен метод на измерване.
Но ако няма ток в нулевия проводник, тогава за какво е необходим този проводник?

Ориз. 7. Схема на свързване на симетричен звезден товар

За да изясним ролята на нулевия проводник, ще направим следния експеримент. Да приемем, че във всяка фаза на натоварване има три подобни лампи и един волтметър, и в неутрален проводникАмперметърът е включен (виж фиг. 7). Когато три лампи са включени във всяка фаза, всички те са под едно и също напрежение и светят с подобен интензитет, а токът в неутралния проводник е нула. Променяйки броя на лампите, включени във всяка фаза на натоварване, ще се уверим, че фазовите напрежения не се променят (всички лампи ще светят с еднакъв наклон), но ще се появи ток в нулевия проводник.
Нека изключим неутралния проводник от нулевата точка на приемниците и повторете всички конфигурации на натоварване във фази. Сега ще забележим, че по-голямото напрежение ще падне върху фазата, чието съпротивление е по-голямо от останалите, с други думи, където са включени най-малко лампи. В тази фаза лампите ще светят с голяма интензивност и дори могат да изгорят. Това се обяснява с факта, че във фази на натоварване с огромно съпротивление се получава по-голям спад на напрежението.

Ориз. 8. Схема на осветителната мрежа на къща при свързване на фазите на натоварване със звезда

Както следва, неутрален проводник е необходим за изравняване на фазовите напрежения на товара, когато съпротивленията на тези фази са различни.
Благодарение на нулевия проводник всяка фаза на натоварване се включва към фазовото напрежение на генератора, което всъщност не зависи от големината на тока на натоварване, тъй като вътрешният спад на напрежението във фазата на генератора не е кардинален. Следователно напрежението във всяка фаза на натоварване ще бъде почти постоянно при конфигурации на натоварване.
Ако съпротивленията на фазите на натоварване са еднакви по стойност и еднакви, тогава неутрален проводник не е необходим (фиг. 7). Пример за такова натоварване са симетричните трифазни токоприемници.
Обикновено светлинният товар не е симетричен, следователно, без неутрален проводник, той не е свързан със звезда (фиг. 8). В противен случай това би довело до неравномерно разпределение на напрежението във фазите на натоварване: на някои лампи напрежението ще бъде по-високо от обикновено и те могат да изгорят, докато други, напротив, ще бъдат под ниско напрежение и ще горят слабо.
По същата причина те никога не поставят предпазител в нулевия проводник, тъй като изгарянето на предпазителя може да причини неприемливо пренапрежение в отделните фази на натоварване (виж Фиг. 8).

Ориз. 9. Трипроводна трифазна верига

Ако три фази на товара са свързани директно между линейните проводници, тогава получаваме такава връзка на фазите на токоприемниците, която се нарича делта връзка (фиг. 9). Да приемем, че първата фаза на товара R1 е свързана между първия и втория линейни проводници; Вторият R2 е между втория и третия проводник, а 3-тият R3 е между третия и първия проводник. Лесно се вижда, че всеки линеен проводник е свързан към 2 различни фазитовари.
Можете да свържете всякакви товари с триъгълник. Фигура 10 показва
такава схема.

Ориз. 10. Схема на осветителната мрежа на къща при свързване на фазите на натоварване с триъгълник

Триъгълното свързване на осветителното натоварване на къща е показано на Фигура 11. Когато свързвате фазите на натоварване с триъгълник, напрежението на всяка фаза на натоварване е равно на линейното напрежение.
Ul = Uф
Това съотношение се запазва дори при неравномерно натоварване.
Линейният ток със симетрично фазово натоварване, както показват измерванията, ще бъде v3 пъти по-голям от фазовия ток
Iл = v3·Iф
Но трябва да се разбере, че при асиметрично натоварване на фазите тази връзка между токовете се нарушава.

По принцип е възможно да се свържат фазите на генератора с триъгълник, но това обикновено не се прави. Факт е, че за да се създаде това

Ориз. 11. Схема на осветителната мрежа на къща при свързване на фазите на натоварване с триъгълник

мрежово напрежение, всяка фаза на генератора, когато е свързана с триъгълник, трябва да бъде

проектиран за напрежение v3 пъти по-голямо, отколкото в случай на свързване звезда. По-високото напрежение във фазата на генератора изисква увеличаване на броя на завоите и повишена изолация за тел за навиване, което увеличава размера и цената на машината. Ето защо фазите трифазни генераториПочти винаги са свързани със звезда.
Приемниците на електронна енергия, независимо от метода на свързване на намотките на генератора, могат да бъдат свързани или в звезда, или в триъгълник. Изборът на един или друг метод на свързване се определя от големината на мрежовото напрежение и номинално напрежениеприемници.