Неутрално в електропроводи

Те се използват в електропроводи от различни класове различни видовенеутрални. Свързано е с предназначениеи различно оборудване за защита на линията от късо съединение и течове. Неутралът може да бъде стабилно заземен, изолиран и ефективно заземен.

Здраво заземен неутрал

Използва се в линии с напрежение от 0,4 kV до 35 kV, с къси дължини на далекопроводи и големи количестваточки за свързване на потребителите. Консуматорът получава само фази, еднофазният товар е свързан между фазата и нулевия проводник (неутрален). Неутрален проводникгенераторът също е заземен.

Изолиран неутрален

Използва се в линии с напрежение над 2 kV до 35 kV; такива линии имат средна дължина и сравнително малък брой точки за свързване на потребителите, които обикновено са трансформаторни подстанции в жилищни райони и мощни машини във фабрики.
В линии 50 kV може да се използва както изолирана, така и ефективно заземена неутрала.

Ефективно заземена неутрала

Използва се на дълги линии с напрежение от 110 kV до 220 kV (клауза 1.2.16 PUE)

Вижте също

Напишете отзив за статията "Неутрален проводник"

Бележки

Източници

• „Теоретични основи на електротехниката. Електрически вериги" Бесонов Л. А. Москва. „Завършило училище“. 1996 ISBN 5-8297-0159-6

Откъс, характеризиращ неутралния проводник

Нека да разгледаме диаграмата на фиг. 5.12. При Z A ≠ Z B ≠ Z Cсегашната система е асиметрична (I A ≠ I B ≠ I C), следователно, в съответствие с фиг. 5.5, има ток в нулевия проводник I N = Ia + 1в + Iс. Този токсъздава падане; волтаж I N Z Nв нулевия проводник.

Поради спад на напрежението на нулевия проводник
точкови потенциали Монахиняразлични, така че фазовото напрежение на приемника U"cне е равно на фазовото напрежение
източник U c .За да бъдат равни тези напрежения, трябва
да бъде близо до нулево съпротивление на неутралния про
вода.

Когато Zc намалее до нула (късо съединение на фазата на приемника), фазовото напрежение U′c = IcZcще намалее до нула. Промяната във фазовото съпротивление на приемника води до промяна в неговото фазово напрежение.

В случай на фазово късо съединение СЪСпотенциална неутрална точка на приемника Пстава равен на потенциала на точката СЪС, което означава напрежението U AИ U"bще се увеличи до линейни напрежения УкаИ UBCКаквонеприемливо. За защита на приемника от този режим, например, във всяка фаза са монтирани предпазители. В случай на късо съединение предпазителят изгаря, което предотвратява прехвърлянето на потенциал към точката СЪСточно П.

Ако има неутрален проводник, има фазово късо съединение СЪСприемникът също е късо съединение за източника E S, така че предпазителят работи надеждно. Ако няма неутрален проводник, предпазителят няма да работи, тъй като режимът

Z C= 0 не е късо съединение за източника E S.

По този начин, ако съпротивлението на нулевия проводник, наречено на практика нулапроводник, значителен, тогава:

1) системата за фазово напрежение на приемника е асиметрична;

2) промяната в натоварването (съпротивлението) на една фаза води до промяна на напрежението на всички фази на приемника; 3) ако изолацията на една фаза на приемника е повредена (късо съединение), приемниците на другите две фази могат да откажат поради пренапрежения върху тях; 4) работата на предпазителите (или други защитни устройства) става по-ненадеждна. Като се има предвид това, те се стремят да направят нулевия проводник с ниско съпротивление.

Какво да направите, ако нулевият проводник неочаквано се счупи? Веригата не може да работи в този случай поради риск от повреда на приемниците, ако една от фазите е късо.

По-надеждно е многократното повторно заземяване на нулевия проводник: в неутралната точка на генератора, на места, където линиите се разклоняват, близо до обществени и промишлени сгради, в края на трифазна линия и т.н. Когато нулевият проводник се скъса, токът преминава през земята.

Имайте предвид, че за да се намали асиметрията на фазовото напрежение на приемниците, на практика те са склонни да разпределят еднофазните приемници равномерно по фазите, за да намалят тока на нулевия проводник, който е равен на нула при равномерно натоварване.

За изчисление трифазна веригаприложими са всички методи, използвани за изчисление линейни вериги. Обикновено съпротивлението на проводниците и вътрешно съпротивлениеГенераторът е по-малък от съпротивлението на приемниците, следователно, за да се опростят изчисленията на такива вериги (ако не се изисква по-голяма точност), съпротивлението на проводниците може да се пренебрегне (Z L = 0, Z N = 0). Тогава фазови напреженияприемник U a , U b и U c ще бъдат равни съответно на фазовите напрежения на източника на електрическа енергия (генератор или вторична намоткатрансформатор), т.е. U a = U A ; U b = U B ; U c = U C . Ако общите комплексни импеданси на фазите на приемника са равни За = З b = З c, тогава токовете във всяка фаза могат да бъдат определени по формулите

İ a = Ú a / З a ; İ b = Ú b / З b ; İ c = Ú c / З° С.

В съответствие с първия закон на Кирхоф, токът в неутралния проводник

İ N = İ a + İ b + İ c = İ A + İ B + İ C.

Фазово напрежение - възниква между началото и края на фаза. По друг начин се определя и като напрежението между един от фазови проводниции неутрален проводник.

Линеен - който също се определя като фаза към фаза или фаза към фаза - възникващ между два проводника или идентични клеми различни фази.

При свързване на захранването с триъгълник (фиг. 3.12), краят X на една фаза е свързан към началото B на втората фаза, краят Y на втората фаза е свързан към началото C на третата фаза, краят на третата фаза Z е свързан към началото на първата фаза A. Началата на фазите A, B и C са свързани с помощта на три проводника към приемниците.

Свързването на фазите на източника в затворен триъгълник е възможно със симетрична EMF система, тъй като

Ė A + Ė B + Ė C = 0.

Ако триъгълното свързване на намотките е изпълнено неправилно, т.е. краищата или началото на две фази са свързани към една точка, тогава общата EMF в триъгълната верига се различава от нула и през намотките протича голям ток. Това е авариен режим за захранвания и следователно не е разрешен.

Напрежението между края и началото на фаза в триъгълна връзка е напрежението между линейните проводници. Следователно при триъгълна връзка линейното напрежение е равно на фазовото напрежение.

Пренебрегвайки съпротивлението на линейните проводници, линейните напрежения на консуматора могат да се приравнят на линейните напрежения на източника на захранване: U ab = U AB, U bc = U BC, U ca = U CA. Според фазите Z ab, Z bc, Z ca на приемния поток фазови токовеİ ab, İ bc и İ ca. Условната положителна посока на фазовите напрежения Ú ab, Ú bc и Ú ca съвпада с положителната посока на фазовите токове. Условната положителна посока на линейните токове İ A, İ B и İ C се поема от източниците на захранване към приемника.

За разлика от свързването звезда, при свързването триъгълник фазовите токове не са равни на линейните. Токовете във фазите на приемника се определят по формулите

İ ab = Ú ab / З ab ; İ bc = Ú bc / Зпр.н.е. İ ca = Ú ca / Зок.

Линейните токове могат да бъдат определени от фазовите токове чрез съставяне на уравнения съгласно първия закон на Кирхоф за възли a, b и c (Фигура 3.12)

Събирайки лявата и дясната страна на системата от уравнения (3.20), получаваме

İ A + İ B + İ C = 0,

тези. сумата от линейните токови комплекси е равна на нула както за симетрични, така и за несиметрични симетрично натоварване.

При свързване на фазите на намотка на генератор (или трансформатор) със звезда, техните краища х, YИ Зслеят се в едно обща точка н, наречена неутрална точка (или неутрална) (фиг. 3.6). Краищата на фазите на приемника ( Z a, з б, Zc) също са свързани към една точка н. Тази връзка се нарича звездна връзка.

Проводници А−а, б−bИ ° С−° С, свързващи началото на фазите на генератора и приемника се наричат ​​линейни, жични н−нсвързваща точка нгенератор с точка нприемник - неутрален.

Трифазна верига с неутрален проводник ще бъде четирижилен, без неутрален проводник - трижилен.

В трифазните вериги се разграничават фазови и линейни напрежения. Фазово напрежение UФ – напрежение между началото и края на фаза или между линеен проводник и нула ( U A, U B, U Cпри източника; Ua, Уб, U cна приемника). Ако съпротивлението на проводниците може да се пренебрегне, тогава фазовото напрежение в приемника се счита за същото като в източника. ( U A=Ua, U B=Уб, U C=U c). Условно положителните посоки на фазовите напрежения се приемат за посоките от началото до края на фазите.

Мрежово напрежение ( U L) - напрежение между линейни проводници или между подобни клеми на различни фази ( U AB, UBC, UCA). Условно положителните посоки на линейните напрежения се вземат от точки, съответстващи на първия индекс, до точки, съответстващи на втория индекс (фиг. 3.6).

По аналогия с фазовите и линейните напрежения, фазовите и линейни токове:

· Фаза ( аз F) са токове във фазите на генератора и приемниците.

Линеен ( аз L) – токове в линейни проводници.

50. Концепцията за асиметрични режими на работа в трипроводни и четирипроводни вериги. Предназначение на нулевия проводник.

Трипроводна верига

Като цяло, при асиметрично натоварване Z ab ≠ Z bc ≠ Z ca. Обикновено се появява при хранене от трифазна мрежамонофазни приемници. Например за товара, фиг. 3.15, фазовите токове, фазовите ъгли и фазовите мощности като цяло ще бъдат различни.

Векторната диаграма за случая, когато има активен товар във фазата ab, активно-индуктивен товар във фазата bc и активно-капацитивен товар във фазата ca, е показана на фиг. 3.16, топографска диаграма - на фиг. 3.17.

Линейните вектори на тока се конструират в съответствие с изразите

İ A = İ ab - İ ca; İ B = İ bc - İ ab; İ C = İ ca - İ bc.

По този начин, при асиметрично натоварване, симетрията на фазовите токове İ ab, İ bс, İ ca е нарушена, следователно линейните токове İ A, İ B, İ C могат да бъдат определени само чрез изчисление, като се използват горните уравнения (3.20) или намерени графично от векторни диаграми (фиг. 3.16, 3.17).

Важна характеристикасвързването на фазите на приемника с триъгълник е, че когато съпротивлението на една от фазите се промени, режимът на работа на другите фази остава непроменен, тъй като линейните напрежения на генератора са постоянни. Ще се променят само токът на дадена фаза и линейните токове в линейните проводници, свързани към тази фаза. Следователно схемата за свързване на триъгълник се използва широко за превключване на небалансирани товари.

Когато изчислявате за асиметрично натоварване, първо определете стойностите на фазовите токове İ ab, İ bc, İ ca и съответните фазови измествания φ ab, φ bc, φ ca. Тогава линейните токове се определят с помощта на уравнения (3.20) в сложна форма или с помощта на векторни диаграми

Четирипроводна верига

При симетрична система на напрежение и асиметричен товар, когато Z a ≠ Z b ≠ Z c и φ a ≠ φ b ≠ φ c, токовете във фазите на консуматора са различни и се определят от закона на Ом

İ a = Ú a / З a ; İ b = Ú b / З b ; İ c = Ú c / З° С.

Токът в нулевия проводник İ N е равен на геометричната сума на фазовите токове

İ N = İ a + İ b + İ c.

Напреженията ще бъдат U a = U A ; U b = U B ; U c = U C , U Ф = U L / , благодарение на нулевия проводник при Z N = 0.

Следователно нулевият проводник осигурява симетрията на фазовите напрежения на приемника с небалансиран товар.

Следователно еднофазните асиметрични товари са включени в четирипроводна мрежа, например, електрически лампис нажежаема жичка Режимът на работа на всяка фаза на натоварване, която е под постоянно фазово напрежение на генератора, няма да зависи от режима на работа на други фази

Нарича се нула, защото в някои случаи токът в него е нула, и неутрален, защото еднакво принадлежи към всяка от фазите.

Предназначение на нулевия проводникв това, че е необходимо за изравняване на напреженията на натоварване на фазите, когато съпротивленията на тези фази са различни, както и за заземяване на електрическо оборудване в мрежи с твърдо заземен неутрал.

Благодарение на предназначение на нулевия проводникнапрежението на всяка фаза на натоварване ще бъде почти същото, ако натоварването на фазите е неравномерно. Осветителен товар, свързан със звезда, винаги изисква неутрален проводник, тъй като не е гарантирано равномерно натоварване на фазите.

Напречното сечение на нулевия проводник на трифазни линии, в които неутралните проводници не се използват за заземяване (специални или реконструирани осветителни мрежи), се приема, че е близо до половината от напречното сечение на фазовите проводници.

ако напр. фазови проводнициимат напречно сечение от 35 mm2, нулевият проводник е взет 16 mm2.

Напречно сечение на неутрален проводник трифазна системас твърдо заземен неутрал, при който нулевият проводник се използва за заземяване, трябва да има поне половината от напречното сечение на фазовите проводници, а в някои случаи и равно на тях.

Неутрален проводник въздушни линии 320/220 V трябва да има същата марка и напречно сечение с фазовите проводници:

в зони, изработени от стоманени проводници, както и биметални и стоманено-алуминиеви фазови проводници, със сечение 10 mm2;

ако е невъзможно да се осигури по друг начин необходимата селективност на защита срещу късо съединение към земята (в този случай е разрешено да се вземе напречното сечение неутрални проводнициповече от фазови проводници).

Тъй като в еднофазни и двуфазни линии ток с еднаква величина протича през нулевите и фазовите проводници, тогава за тези линии напречното сечение на нулевите и фазовите проводници се приема за същото

51. Причини за възникване на преходни процеси в електрическите вериги. Диференциални уравненияелектрическо състояние на вериги и методи за тяхното решаване.

Преходни процесивъзникват при всякакви промени в режима електрическа верига: при свързване и изключване на верига, при промяна на товара, при възникване на аварийни условия (късо съединение, прекъсване на проводник и др.). Промените в електрическата верига могат да бъдат представени под формата на определени превключвания, обикновено наричани превключване. Физически преходните процеси са процеси на преход от енергийното състояние, съответстващо на режима на превключване, към енергийното състояние, съответстващо на режима след превключване.

Преходните процеси обикновено протичат бързо: продължителността им е десети, стотни, а понякога и милиардни от секундата. Сравнително рядко продължителността на преходните процеси достига секунди и десетки секунди. Въпреки това, изследването на преходните процеси е много важно, тъй като позволява да се установи как сигналът се деформира по форма и амплитуда, да се идентифицират прекомерно напрежение в отделни участъци от веригата, което може да бъде опасно за изолацията на инсталацията, за увеличаване на амплитудите на токовете, които могат да бъдат десетки пъти по-високи от текущата амплитуда, установена периодичен процес, както и определяне на продължителността на преходния процес. От друга страна работата на мн електрически устройства, особено устройства индустриална електроника, се основава на преходни процеси. Например при електрическите нагревателни пещи качеството на произведения материал зависи от характера на преходния процес. Прекалено бързото нагряване може да причини дефекти, докато прекалено бавното нагряване се отразява негативно на качеството на материала и води до намаляване на производителността.

Като цяло преходни процеси могат да възникнат в електрическа верига, ако веригата съдържа индуктивни и капацитивни елементи, които имат способността да натрупват или освобождават магнитна или магнитна енергия. електрическо поле. В момента на превключване, когато започва преходният процес, енергията се преразпределя между индуктивните и капацитивните елементи на веригата и външни източници на енергия, свързани към веригата. В този случай част от енергията се превръща безвъзвратно в други видове енергия (например в топлинна енергия чрез активно съпротивление).

След края на преходния процес се установява ново стабилно състояние, което се определя само от външни източници на енергия. Когато външните източници на енергия са изключени, може да възникне преходен процес поради електрическа енергия магнитно поле, натрупани преди настъпването на преходния режим в индуктивните и капацитивните елементи на веригата.

52. Комутационни закони и тяхното използване при определяне на начални условия.

Първият закон на комутацията е, че токът в клона с индуктивен елемент в началния момент от времето след комутацията има същата стойност, както непосредствено преди комутацията, а след това от тази стойност започва плавно да се променя. Горното обикновено се записва във формата i L (0 -) = i L (0 +), като се има предвид, че превключването става моментално в момента t = 0.

Вторият закон на комутацията е, че напрежението в нас капацитивен елементв началния момент след превключването има същата стойност, както непосредствено преди превключването, а след това от тази стойност започва плавно да се променя: U C (0 -) = U C (0 +).

Следователно наличието на клон, съдържащ индуктивност във верига, включена под напрежение, е еквивалентно на прекъсване на веригата на това място в момента на превключване, тъй като i L (0 -) = i L (0 +). Наличието във верига, включена под напрежение, на клон, съдържащ разреден кондензатор, е еквивалентно на късо съединение на това място в момента на превключване, тъй като U C (0 -) = U C (0 +).

В електрическа верига обаче са възможни скокове на напрежението в индуктивностите и токовете в кондензаторите.

В електрически вериги с резистивни елементи енергията на електромагнитното поле не се съхранява, в резултат на което в тях не възникват преходни процеси, т.е. в такива схеми стационарните режими се установяват моментално, рязко.

В действителност всеки елемент на веригата има някакво съпротивление r, индуктивност L и капацитет C, т.е. съществуват в реални електрически устройства топлинни загуби, причинени от преминаването на ток и наличието на съпротивление r, както и от магнитни и електрически полета.

Преходните процеси в реалните електрически устройства могат да бъдат ускорени или забавени чрез избор на подходящи параметри на елементите на веригата, както и чрез използване на специални устройства.

53. Описание на процеса на зареждане и разреждане на кондензатор, свързан последователно с резистор. Най-простият трион генератор на напрежение.

Въпрос 6. За какво се използва нулевият проводник?

Отговор 6 . Нулевият проводник се използва за изравняване на фазовите напрежения на товарните клеми. А= А; B = b ; C= ° С. В този случай паданията на напрежението върху товара остават равни на фазовите напрежения на генератора. Ако вътрешното съпротивление на генератора е незначително (равно на нула), тогава напреженията върху товара остават равни на фазовите напрежения на генератора, постоянни и не зависят от размера на товара. ( Токът ще се промени, но напрежението на товара няма да се промени).

Въпрос 7. Какви уравнения описват електрическото състояние на верига при асиметрично натоварване?

Отговор7 . При асиметрично фазово натоварване и липса на неутрален проводник фазовото напрежение се комплексира при товара ,,са свързани със съответните комплексни напрежения на източника Ů A, Ů B, Ů с уравненията на Кирхоф:

;

;

;

Където

- сложен стресмежду неутралните точки на натоварване и източника ( мрежи).

наречено неутрално преднапрежение.

Напрежението на неутрално отклонение се изчислява по метода на 2 възела:

където: Ė – комплексна ЕМП, – комплекси на фазовата проводимост на товара.

Фазовите токове на натоварване се намират с помощта на закона на Ом:

İ a = а/ За = ( а-

)/З a ;

İ b = б/ З b = ( Б-

)/З b ;

İ a = ° С/ З c = ( ° С-

)/З° С.

Въпрос 8. Как да се конструират комбинирани векторни диаграми на напрежения и токове за изследваните режими на трифазна верига?

Отговор 8 .

Започваме да конструираме векторни диаграми с линейни вектори на напрежение, определени от мрежата и независими от експерименталните условия. Това е равностранен триъгълник, образуван от линейни вектори на напрежение. Дължината на вектора съответства на линейното напрежение, а ъглите между векторите съответстват на фазовото отместване между векторите на напрежението.

Построяване на векторна диаграма за случай на равномерно натоварване .(симетричен режим).

1. Изберете комплексната равнина (+1,j). Насочваме реалната ос +1 вертикално нагоре, имагинерната по оста -X. (завъртете под ъгъл +90°).

2. Изберете скалата на напрежението, например 1cm→20V. вектор U a (в мащаб) се нанася по реалната ос +1 Краят на вектора се отбелязва с малка буква А.

3.Вектори Uбанда U c (в мащаб) рисуваме съответно под ъгли +120° и –120°. Краищата на векторите са означени с малки букви bИ ° Ссъответно.

4. Означаваме точката, съответстваща на началото на координатите с малка буква н. Това е неутралната точка на приемника.

5. Конструирайте линейни вектори на напрежение. За да направите това, свързваме краищата на фазовите вектори. Получаваме вектора U а b = U АБ, U bc = Uпр.н.е. U c a = U C A. Обърнете внимание, че линейните напрежения на приемника са равни на линейните напрежения на генератора.

Точка нНа векторна диаграма, съответстващ на неутралната точка на генератора, се намира в центъра на триъгълника на линейното напрежение. В този случай генераторът е неутрален нсъответства на неутралата на приемника н. Като цяло, точката н, съответстваща на неутралната точка на натоварване, се намира с помощта на метода на прорез. Векторите на тока се начертават по отношение на съответните вектори на фазовото напрежение, като се вземе предвид фазовото изместване между тях.

По-долу са представени векторни диаграми за различни режими на работа.

Режим 2. Загуба на фаза А (фиг. 9):

Ако фаза А е прекъсната и другите две фази са еднакво натоварени, неутралната точка на приемника нще се премести в средата на линейното напрежение Ů BC .Съпротивление Збанда З c ще бъдат свързани последователно и свързани към мрежово напрежение пр.н.е. Спад на напрежението между точките A и нще се увеличи и фазовите напрежения банда c ще стане равно на половината от линейното пр.н.е.

Режим 3. Късо съединение на фаза А (фиг. 9).

Когато фаза А е затворена и другите две фази са еднакво натоварени (т.е. когато началото на натоварването на фаза А е свързано с нулевата точка на товара), точка n се премества в точка А. Фазовото напрежение Ů a става равно до нула, токът İ a се увеличава и фазовите напрежения банда c стават равни на линейни.

съпротива, За ≠ З b ≠ З c , фазови напрежения на приемника а ≠ b ≠ c, между точките N и n се появява неутрално преднапрежение.

4.1 Първо изграждаме триъгълник от линейни напрежения.

4.2. Използвайки метода на нарязване (с пергел или линийка) от всеки връх нанасяме съответните вектори на фазовите напрежения на приемника. Точката на пресичане на дъгите ще даде неутралната точка на приемника н. Неутрална точка на генератора ноставете го на същото място.

4.3 Свързване на точките нИ н. Това е неутралния вектор на напрежението на изместване U nN (в мащаб).

4.4 Конструираме вектори на токовете на фазово натоварване. Ако товарът е електрически крушки, които могат да бъдат представени като активни съпротивления, тогава няма да има фазово изместване между фазовото напрежение и фазовия ток на товара. Следователно, ние начертаваме текущите вектори (в мащаб) заедно съответстващи вектори на фазово напрежение.

***) В общия случай е необходимо да се определят фазовите смени между тока и съответното фазово напрежение съгласно закона на Ом в сложна форма и да се конструира векторът на тока с помощта на транспортир.

Режим 5. Неравномерно натоварване с нулев проводник (фиг. 11).

При наличие на неутрален проводник фазовите напрежения на приемника стават равни на фазовите напрежения на източника А= А; B = b ; C= ° С: