Trofazna strujna kola

Višefazni i trofazni sistemi. Princip dobijanja trofaznog EMF-a

Višefazno napajanje je skup EMF-a iste frekvencije, pomaknutih jedan prema drugom u fazi. Kombinacija višefaznog izvora i višefaznog prijemnika čini višefazni električni krug. Odvojeni električna kola, koji su dio višefaznog sistema, nazivaju se fazama. Dakle, faza je dvojak koncept. S jedne strane, ovo je faza periodičnog procesa, s druge strane, dio je višefaznog električnog kola.

Ako je broj faza m=3 - dobijamo trofazni sistem. Trofazni sistem je glavni za napajanje preduzeća. Zbog tehničkih i ekonomskih karakteristika, trofazna struja pruža najekonomičniji prijenos električne energije, omogućava vam stvaranje jednostavnih, pouzdanih i ekonomičnih transformatora, generatora, elektromotora.

Temeljne studije koje su dovele do uvođenja trofaznih sistema u praksu uradili su Nikola Tesla (poreklo - Austro-Ugarska, sada - Hrvatska) i ruski naučnik Dolivo-Dobrovolsky.

Glavne izume vezane za trofazne sisteme napajanja napravio je i patentirao Tesla. Istovremeno, radovi Doliva-Dobrovolskog, koji su prvi koristili trofaznu struju u industrijske svrhe, imaju veliki teorijski i praktični značaj. Sve karike trofaznog kola: transformatore, generatore, dalekovode i motore razvio je M.O. Dolivo-Dobrovolsky toliko duboko da se do danas nisu suštinski promijenili.

U nekim tehničkim uređajima koriste se dvofazni, četverofazni, šestofazni sistemi.

Trofazni EMF sistem se dobija u trofaznim generatorima. Takav generator se sastoji od statora i rotora. U utorima statora nalaze se tri namota pomaknuta jedan u odnosu na drugi u prostoru za 120°. Rotor je izrađen u obliku permanentni magnet ili elektromagneta. Kada se rotira, EMF se inducira u namotima, čiji su grafikoni trenutnih vrijednosti prikazani na Sl. 1

Svi EMF-i razmatranog sistema imaju jednake amplitude E m i pomeraju se jedna u odnosu na drugu fazno za ugao od 120 °. Takav EMF sistem se naziva simetričnim.

Trofazni simetrični sistem

Uzimajući ishodište u trenutku kada je e a = 0, zapisujemo trenutne vrijednosti svih EMF.

e L1 =E m *sinω t

e L2 =E m *grijeh(ω t-120° )

e L3 =E m *grijeh(ω t-240° )= E m *grijeh(ω t+120)

U simboličkom obliku (u obliku složenih amplituda):

,

,

, Gdje

.

vektorski simetrični dijagram trofazni sistem prikazano na sl. 2.

Simetrični trofazni sistem ima svojstva:

,

.

Ovo svojstvo vrijedi i za struje sa simetričnim opterećenjem.

Vrste veza trofaznih kola .

Postoje dvije glavne vrste veza namota za transformatore, generatore i prijemnike u trofaznim krugovima: veza zvijezda i trokut veza.

Zvezdasta veza izvora i prijemnika prikazana je na slici 3.

Naponi na stezaljkama pojedinih faza prijemnika ili izvora nazivaju se fazni naponi.

- fazni naponi. Naponi između linijskih žica koje povezuju trofazni izvor sa prijemnikom nazivaju se mrežni naponi.

- linijski naponi. Struje koje teku u fazama prijemnika ili generatora nazivaju se fazne struje. Struje koje teku u linearnim žicama nazivaju se linearne struje. Očigledno, za zvjezdastu vezu, linearne struje

su fazne struje. Žica koja povezuje nulte čvorove izvora i prijemnika (čvorovi n, N) naziva se nulta (zajednička, neutralna) žica. Prema Kirchhoffovom zakonu struje, struja u neutralnoj žici je

.

Kod simetričnog opterećenja struje u fazama su jednake. Onda

=

struja u neutralnoj žici će biti nula. Stoga, na simetrično opterećenje izvor se može spojiti na opterećenje sa samo tri linearne žice.

Na sl. 4 prikazuje vektorski dijagram kola u simetričnom režimu i aktivno-induktivnu prirodu opterećenja, u kojoj struje zaostaju za naponima.

Uspostavimo odnos između linearnog i faznog napona. Linearni naponi se definiraju kao razlike faznog napona.

;

;

.

Iz jednakokračnog trougla slijedi ANB

.

Na sl. 5 prikazuje vezu izvora i prijemnika sa trouglom

Kod ove vrste veze, fazni emfs su povezani serijski. Zajedničke tačke svakog para faznih EMF-a i zajedničke tačke svakog para grana prijemnika povezane su linearnim žicama. Na prvi pogled, takva veza faznih EMF-a je hitni režim kratkog spoja. Međutim, ne treba zaboraviti da je zbroj trenutnih vrijednosti EMF trofaznog simetričnog izvora u bilo kojem trenutku nula.

Na sl. 6 prikazuje vektorske dijagrame napona i struja za simetrični način rada i aktivno-induktivno opterećenje za trokut vezu.

Linearne struje se definiraju kao razlike faznih struja:

;

;

.

pri čemu:

;

.

Proračun trofaznih kola sa neuravnoteženim opterećenjem.

Proračun trofaznog kruga pri spajanju izvora na prijemnik s trokutom ne sadrži ništa bitno novo u usporedbi s proračunom konvencionalnog sinusoidnog strujnog kruga. U kolu na sl. 5 pronađite fazne struje:

;

;

.

Na osnovu nađenih faznih struja određujemo linijske struje na osnovu Kirchhoffovog zakona struja:

;

;

.

Slično, trofazno kolo se izračunava kada su izvor i prijemnik spojeni zvijezdom s neutralnom žicom (slika 3). Prema Ohmovom zakonu određujemo fazne struje:

;

;

.

Fazne struje za spajanje zvijezda su linearne struje. Struja u neutralnoj žici određuje se prema Kirchhoffovom zakonu struje:

.

Za izračunavanje asimetričnog trofaznog kruga kada je spojen zvijezdom s trožičnom linijom, koristimo metodu s dva čvora.

Rice. 7

Odredimo napon između nultih tačaka izvora i opterećenja -

, koji se naziva neutralni prednapon.

Poznavanje napona

, određujemo linearne (one su i fazne) struje prema Ohmovom zakonu za dio kola sa EMF:

=

,

.

Slično

Napon na fazama opterećenja će biti jednak:

,

,

.

Razmotrimo dva posebna slučaja asimetričnog opterećenja.

1) Kratki spoj jedne od faza opterećenja sa jednakim otporima u druge dvije faze.

,

.

Neutralni prednapon

odrediti poznatim izrazom, prethodno pomnoživši njegov brojnik i imenilac sa

.

,

Dakle, u slučaju kratkog spoja, opterećenje u fazi A, napon na njemu postaje jednak nuli, a naponi na fazama IN I WITH opterećenja se povećavaju na linearna, tj. V

jednom. Napon neutralnog prednapona za ovaj slučaj će biti jednak faznom naponu. Vektorski dijagram za ovaj slučaj je prikazan na sl. 8a.

2) Prekid u jednoj od faza opterećenja sa jednakim otporima u druge dvije faze.

,

.

Neutralni prednapon za ovaj slučaj bi bio:

Naponi na fazama opterećenja će biti jednaki:

,

,

Dakle, sa prekidom u fazi A opterećenja, napon u njemu postaje 1,5 puta veći od napona faze, napona na fazama IN I WITH opterećenja se smanjuju i postaju jednaka polovini linijski napon, neutralni prednapon postaje jednak polovini faznog napona.

Vektorski dijagram za ovaj slučaj je prikazan na sl. 8b

7.5 Snaga u trofaznom kolu i njeno mjerenje.

Uzimajući u obzir da je za simetrično trofazno kolo povezano zvijezdom

,

, a za trokut spojen

,

, dobijamo, bez obzira na vrstu veze

Gdje - fazni pomak između faznog napona i fazne struje (cosφ - faktor snage).

Slično, za jalove i prividne snage sa simetričnim opterećenjem, dobivamo:

U slučaju neuravnoteženog opterećenja, snage se izračunavaju za svaku od faza opterećenja (izvora) posebno i zatim se zbrajaju.

Za mjerenje snage u četverožičnom trofaznom kolu spojenom zvijezdom, vatmetri se uključuju prema krugu prikazanom na sl. 7.9.

Ukupna snaga koju troši opterećenje bit će jednaka zbroju očitavanja tri voltmetra uključena u faze A, B I WITH. U trožilnom kolu koriste se dva vatmetra, spojena prema krugu prikazanom na sl. 7.10.

Pokažimo da će snaga koju pokazuju dva vatmetra biti jednaka puna moć trofazno kolo (tzv. kolo dva vatmetra, ili Aaronovo kolo).

§ 5.1. Opće informacije.

Tri sinusoidna EMF-a iste frekvencije i amplitude, pomaknuta u fazi za 120°, formiraju trofazni simetrični sistem. Slično se dobijaju trofazni sistemi napona i struja.

Trenutno se trofazni sistemi široko koriste, što je uglavnom zbog sljedećih razloga:

1. sa istim naponima, potrošačima struje i ostalim jednakim stvarima, napajanje trofaznom strujom omogućava značajnu uštedu u materijalima žice u odnosu na tri monofazne linije;

2. ceteris paribus trofazni generator je jeftiniji, lakši i ekonomičniji od tri ista monofazna generatora ukupna snaga, isto važi i za trofazne motore i transformatore;

3. Sistem trofazne struje vam omogućava da dobijete rotirajuće magnetno polje pomoću tri fiksna namotaja, što uvelike pojednostavljuje proizvodnju i rad. trofaznih motora;

4. Uz jednolično opterećenje, trofazni generator stvara konstantan obrtni moment na vratilu pogonskog motora, za razliku od jednofaznog generatora, kod kojeg snaga i obrtni moment na vratilu pulsiraju sa dvostrukom frekvencijom struje.

§ 5.2. Princip dobijanja trofaznog EMF-a. Osnovni dijagrami ožičenja trofaznih kola.

Fig.5-1. Shema najjednostavnijeg trofaznog generatora.

Na slici 5-1 prikazan je dijagram jednostavnog trofaznog generatora, pomoću kojeg je lako objasniti princip dobijanja trofaznog EMF-a. U jednoličnom magnetskom polju stalnog magneta, tri okvira rotiraju konstantnom ugaonom brzinom ω, pomereni u prostoru jedan u odnosu na drugi za ugao od 120°.

U trenutku t=0, AH okvir se nalazi horizontalno i u njemu se indukuje EMF

.

Potpuno isti EMF će se inducirati u okviru BY kada se okrene za 120° i zauzme poziciju AX okvira. Dakle, pri t=0

Argumentirajući na sličan način, nalazimo EMF u okviru CZ:

Slika 5-2 prikazuje vektorski dijagram trofaznog EMF sistema.

5-2. Vektorski dijagram trofaznog EMF sistema.

Bilo koji trofazni generator (industrijski) je izvor trofaznog simetričnog EMF-a, što znači jednakost:

1. amplitudske vrijednosti indukovana EMF u fazama A, B, C;

2. svi su pomaknuti e A, e B, e C u odnosu jedan prema drugom za ugao od 120°.

Ako je opterećenje spojeno na svaki od okvira AX, BY i CZ (pomoću četkica i kliznih prstenova), tada će se u nastalim krugovima pojaviti struje.

vektorski dijagram trofazni naponi a struje sa simetričnim opterećenjem prikazane su na sl.5-3.

Trofazni sistem struja teče u trofaznom kolu, tj. sinusoidne struje sa tri različite faze. Deo strujnog kola kroz koji teče jedna od struja naziva se faza trofaznog kola.

Moguće razne načine povezivanje namotaja generatora sa opterećenjem. Slika 5-4 prikazuje nekoherentno trofazno kolo u kojem svaki namotaj generatora napaja svoje fazno opterećenje. Takav krug, koji zahtijeva 6 spojnih žica, praktički se ne koristi.

Sl.5-4. Nekoherentno trofazno kolo.

On električni dijagrami trofazni generator se obično prikazuje kao tri namota koja se nalaze pod kutom od 120 ° jedan prema drugom.

Kada su spojeni zvijezdom (sl. 5-5), krajevi ovih namotaja se kombinuju u jednu tačku, koja se naziva nulta tačka generatora i označava se sa O. Početak namotaja označava se slovima A, B, C.

Kada je spojen trokutom (sl. 5-6), kraj prvog namota generatora povezan je s početkom drugog, kraj drugog - s početkom trećeg, kraj trećeg - do početka prvog. Na tačke A, B, C spojite žice priključne linije.

U trofaznom kolu, prema GOST-u, postavljene su sljedeće vrijednosti napona za strujna kola: 127; 220; 380; 660 V i više. Svi se vremenski razlikuju od najbliže brojke.

§ 5.3. Veza namotaja generatora i potrošača sa zvijezdom.

Spojiti generator (potrošač) sa zvijezdom, to znači spojiti u jedan zajednička tačka pozvao null(N - za generator, N' - za potrošača), krajevi faza namotaja generatora (potrošača). ABC - početak faza namotaja generatora, XYZ - kraj faza namota generatora.

faza naziva se napon mjeren između početka i kraja faze generatora (potrošača) ili između linearne i neutralne žice.

linijska žica- žica koja povezuje početak faza generatora sa potrošačem.

Žica koja povezuje nulu generatora (N) sa nulom potrošača označena je U A, U B, U C ili U F.

Linearno naziva se napon mjeren između početaka faza ili između linearnih žica. Označeno U AB, U BC, U CA ili U L.

Postoji odnos između faza linearnog napona (njihov vektorski oblik)

Vektorski dijagrami faznih i linearnih napona generatora tri fazna struja(važi i za trofazni potrošač sa simetričnim opterećenjem).

Redoslijed konstruiranja vektorskog dijagrama za bilo koje opterećenje:

Dijagram mora biti nacrtan u mjerilu. Prilikom odabira skale, treba imati na umu da duljine vektora fazne struje trebaju biti nešto manje od odgovarajućih vektora faznog napona. Izrada grafikona počinje:

1. pod uglom od 120° jedan prema drugom postaviti vektore faznog napona , , ;

2. uzimajući u obzir uglove faznog pomaka φ A, φ B, φ C, vektore fazne struje , , ;

3. vektor struje u neutralnoj žici (nije pronađen za simetrično opterećenje, jer I N \u003d 0) se nalazi iz izraza prvog Kirchhoffovog zakona za vektorski oblik struja

.

Ovdje U A \u003d U B = U C; U AB =U BC =U CA . Po definiciji kosinusa , dakle , , tj. .

Kada je povezan sa zvijezdom, linearni napon generatora je nekoliko puta veći od faznog napona. Ova izjava vrijedi za simetrično opterećenje trofaznih potrošača povezane zvezdom.

simetrično naziva se opterećenje pri kojem:

1. Z A = Z B \u003d Z C;

2. φ A = φ B = φ C, gdje je φ fazni ugao;

3. u svakoj fazi priroda napona mora biti ista, tj. mora biti u svim fazama aktivna, kapacitivna, induktivna, aktivno-induktivna, aktivno-kapacitivna.

Kada je spojena zvijezdom, linearna i fazna struja su iste struje

Nulta žica i njena uloga.

Potrebno je dobiti takvu shemu povezivanja kada je opterećenje neuravnoteženo. Korišćenjem neutralna žica sa asimetričnim opterećenjem, fazni naponi potrošača su međusobno izjednačeni. U nedostatku neutralne žice (prekid, mehaničko oštećenje) gdje je opterećenje manje, napon će biti veći i obrnuto.

Neutralna žica nije potrebna ako je opterećenje simetrično. Odličan primjer takva opterećenja su trofazna asinhroni motori. Presjek neutralne i linearne žice je gotovo isti.

§ 5.4. Spajanje namotaja generatora i potrošača trokutom.

e AB , e BC , e CA - trenutne vrijednosti EMF inducirane u fazama A, B, C sinhronog generatora.

Za takav spoj potrebno je fazu A generatora (početak faze) spojiti na kraj faze C, tj. sa Z tačkom; početak faze B je povezan sa krajem faze A (tačka X), a početak faze C (tačka C) povezan je sa krajem faze B (tačka Y). Stoga je kod takvog priključka fazni napon generatora (potrošača) jednak linearnom naponu generatora (u normalnim radnim uvjetima takvog kola).

Stoga, pri povezivanju potrošača prema trokutnoj shemi, njegov je fazni napon uvijek jednak linearnom naponu generatora, ne ovisi o veličini i prirodi opterećenja, i od toga. napon generatora se održava konstantnim pomoću automatskih regulatora, tada je i fazni napon potrošača konstantna vrijednost. Kao što se može vidjeti iz dijagrama povezivanja generatora, njegove tri faze čine zatvoreno kolo sa zanemarljivim otporom. Stoga, kako bi se izbjeglo pregrijavanje namotaja, pojava kratki spoj potrebno je da e AB +e BC +e CA uvijek bude jednako 0. Zbog toga je nepravilan spoj namotaja generatora opasan (pobrkani su početak i kraj), što će dovesti do kratkog spoja.

Za potrošača.

Napravimo izraze koji povezuju fazne i linearne struje potrošača, primjenjujući prvi Kirchhoffov zakon. Zatim, za tačke grananja potrošača, prema prvom Kirchhoffovom zakonu

(1)

Izvedemo odnos između linearne i fazne struje potrošača povezanih trokutom za slučaj simetričnog opterećenja. Šta koristimo vektorski dijagram i izraze (1), na osnovu kojih se gradi ovaj dijagram.

Redoslijed izgradnje:

1. pod kutom od 120 ° jedan u odnosu na drugi, odvajamo vektore faznih struja, a I AB = I BC = I CA - tako se označavaju fazne struje;

2. da bismo pronašli vrijednosti linearnih struja, sada je potrebno povezati vrhove vektora faznih struja i odvojiti vektor (strelicu) uzimajući u obzir izraz (1). Dobili smo jednakostranični trougao ABC, gdje su vektori linearnih struja , , međusobno jednaki. Iz jednakokračnog trougla imamo da će okomita DM također biti simetrala i medijana. Tada je CM podijeljen sa I CA jednako cos30°, dakle .

Trenutno, elektronska energija naizmjenična struja generira, prenosi i distribuira između pojedinačnih pantografa u sistemu trofaznih kola.
Sistem trofaznih kola je takav skup elektronskih kola u kojima se pantografi napajaju zajedničkim trofaznim generatorom.
Trofazni generator je generator koji ima namotaj koji se sastoji od tri dijela. Bilo koji dio ovog namotaja naziva se faza. Zato se ovi generatori i zovu trofazni . Treba napomenuti da termin "faza" u elektrotehnici ima dva značenja:

1) u smislu određene faze ponavljajućeg oscilatornog procesa i
2) kao naziv dela elektronskog kola naizmenične struje (na primer, dela namotaja elektronske mašine).

Rice. 1. Dijagram trofaznog generatora

Da bismo razumjeli princip rada trofaznog generatora, okrenimo se modelu prikazanom shematski na slici 1. Model se sastoji od statora izrađenog u obliku željeznog prstena i rotora - trajnog magneta. Na prsten statora se postavlja trofazni namotaj sa sličnim brojem zavoja u svakoj fazi. Faze namotaja su pomerene u prostoru jedna u odnosu na drugu za ugao od 120°.
Zamislite sami da se rotor modela generatora rotira konstantnom brzinom u smjeru suprotnom od kazaljke na satu. Tada će se, zbog kontinuiranog kretanja polova trajnog magneta u odnosu na provodnike namotaja statora, inducirati emf u svakoj od njegovih faza.

Primjena pravila desna ruka, možete biti sigurni da će emf indukovana u fazi namotaja sjevernim polom rotirajućeg magneta djelovati u jednom smjeru, a inducirana južnim polom - u drugom. Kako slijedi, emf. faza generatora će biti promjenjiva.
Posljednje tačke (isječci) svake faze generatora uvijek su označene: jedna ekstremna tačka faze naziva se start , i drugi kraj . Početak faza je označen latiničnim slovima A, B, C i njihovi krajevi, respektivno - X, Y, Z. Dati su nazivi "početak" i "kraj" faze, vođeni sljedećim pravilom: pozitivno e. d.s. generator djeluje u smjeru od kraja faze do njenog početka.
emf složit ćemo se da generator smatramo pozitivnim ako ga inducira sjeverni pol rotirajućeg magneta. Tada bi oznaka terminala generatora za opciju rotacije njegovog rotora u smjeru suprotnom od kazaljke na satu trebala biti kao što je prikazano na slici 1.
Pri konstantnoj brzini rotacije polova rotora, amplituda i frekvencija emf stvorene u fazama namotaja statora ostaju konstantne. Ali u svakom trenutku, veličina i smjer djelovanja emf. jedna od faza se razlikuje od veličine i smjera djelovanja emf. 2 druge faze. Ovo se objašnjava prostornim faznim pomakom. Sve pojave u 2. fazi ponavljaju pojave u prvoj fazi, ali sa zakašnjenjem. Kažu da e. d.s. 2. faza zaostaje za emf u vremenu. prva faza. Na primjer, oni postižu vlastite vrijednosti amplitude u različito vrijeme. Zaista, najveća vrijednost emf indukovana u bilo kojoj fazi će biti kada središte pola rotora prođe sredinu ove faze. Naime, za trenutak vremena koji odgovara lokaciji rotora prikazanom na slici 1, elektromotorna sila prva faza generatora će biti pozitivna i najveća. Pozitivna maksimalna vrijednost emf. Druga faza će doći kasnije, kada se rotor rotira za ugao od 120°. Budući da se u jednom obrtaju rotora dvopolnog generatora odvija potpuni ciklus emf konfiguracije, vrijeme T 1. okretaja je period konfiguracije emf. Naravno, za rotaciju rotora za 120° potrebno je vrijeme jednako jednoj trećini perioda (T/3).
Kako slijedi, svi stupnjevi konfiguracije emf. Druga faza se javlja kasnije od odgovarajućih faza konfiguracije emf. prva faza za jednu trećinu perioda. Isto kašnjenje u ponovljenoj promjeni emf. posmatrano u trećoj fazi u odnosu na drugu. Naravno, s obzirom na prvu fazu, ponavljajuće emf konfiguracije treća faza se izvode sa zakašnjenjem od dvije trećine perioda (2/3 T).

Oblikovanjem polova magneta na odgovarajući način može se postići konfiguracija emf. u vremenu prema zakonu bliskom sinusoidnom.
Kako slijedi, ako promjena emf. prva faza generatora se javlja prema sinusni zakon
e1 = Emsin?t,
zatim zakon konfiguracije emf 2. faza se može napisati formulom
e2 = Em sin? (t ? T/3) ,

Rice. 2. Krive trenutnih vrijednosti trofaznog sistema E.D.S.

i treći - formula
e3 = Em sin? (t ? 2/3 T) ,
Ovo je ilustrovano grafikonom na slici 2.
Dakle, možemo izvući sljedeći zaključak: ravnomjernom rotacijom polova rotora indukuje se promjenljiva emf u sve 3 faze generatora. slične frekvencije i amplitude, čije se ponavljajuće konfiguracije jedna u odnosu na drugu prave sa zakašnjenjem od 1/3 perioda.
Trofazni generator služi kao izvor napajanja i za jednofazne i za trofazne elektronskih uređaja. Kao što znate, jednofazni strujni kolektori imaju dvije vanjske stezaljke. To uključuje, na primjer, rasvjetne lampe, drugačije Aparati, električni aparati za zavarivanje, indukcijske peći, elektromotori sa jednofaznim namotom.
Trofazni uređaji uglavnom imaju 6 eksternih terminala. Svaki takav uređaj sastoji se od 3, obično slična elektronska kola, koja se nazivaju fazama. Primjeri trofaznih kolektora struje su elektronske lučne peći sa 3 elektrode ili elektromotori sa trofazni namotaj.
Metode povezivanja faza generatora i strujnog kolektora
Trofazno kolo se naziva nepovezanim ako je bilo koja faza generatora, nezavisno od ostalih, povezana sa 2 žice na svoj strujni kolektor (slika 3). Glavni nedostatak nespojenog trofaznog kola je da se 6 žica mora koristiti za prijenos snage od generatora do prijemnika. Broj žica se može smanjiti na 4 ili čak na 3 ako su faze generatora i pantografa međusobno povezane odgovarajućom metodom. U ovom slučaju se zove trofazni krug spojeno trofazno kolo .

Fig.3. Dijagram nespregnutog trofaznog kola

U praksi se gotovo uvijek koriste povezani trofazni krugovi, jer su napredniji i ekonomičniji. Postoje dvije glavne metode za povezivanje faza generatora i faza prijemnika: zvezda veza I delta veza.
Prilikom povezivanja faza generatora sa zvijezdom (slika 4, a) svi "krajevi" faznih namotaja X, Y, Z povezani su u jednu zajedničku tačku 0 , zvao neutralan ili null generatorska tačka.
Na slici 4, b shematski su prikazane tri faze generatora u obliku zavojnica čije su osi pomjerene u prostoru jedna u odnosu na drugu za ugao od 120°.
Napon između početka i kraja svake faze generatora naziva se fazni napon , a između početaka faza - linearno.
Kako se fazni naponi mijenjaju u vremenu prema sinusoidnom zakonu, linearni naponi će se također mijenjati prema sinusoidnom zakonu. Složimo se da je pozitivan smjer djelovanja linearnih napona smjer kada oni djeluju:

Fig.4. Trofazni namotaj, spojen zvijezdom: a - dijagram povezivanja, b - dijagram namotaja

zvijezda: a - dijagram povezivanja, b - dijagram namotaja
od terminala A prve faze do terminala B druge faze;
od terminala B 2. faze do terminala C treće faze;
od terminala C treće faze do terminala A prve faze.
Ova tri uslovno pozitivna smjera djelovanja linearnih napona na slici 4, b prikazana su strelicama.
Proračuni i mjerenja pokazuju da je efektivna vrijednost linearnog napona generatora, čije su tri faze spojene u zvijezdu, v3 puta veća efektivna vrijednost fazni napon.
Za prijenos snage sa generatora spojenog zvijezdom na jednofazne ili trofazne pantografe, općenito su potrebne četiri žice. Tri žice su spojene na početak faza generatora (A, B, C ). Ove žice se zovu linijske žice. 4. žica je spojena na neutralnu tačku (0) generatora i poziva se neutralan (nula) žica .
Trofazni krug s neutralnom žicom omogućava korištenje dva napona generatora. Prijemnici u takvom kolu mogu se povezati između linijskih žica za linijski napon ili između linijskih žica i neutralne žice za fazni napon.

Sl.5. Četvorožični trofazni krug

Na slici 5 prikazano je sklopno kolo pantografa dizajniranih za fazni napon generatora. U ovom slučaju, faze pantografa će imati zajedničku tačku spajanja - neutralnu tačku 0?, a struje u linearnim žicama (linearne struje) će biti jednake strujama u odgovarajućim fazama opterećenja (fazne struje).
Bilo koju fazu opterećenja može formirati i jedan strujni kolektor i nekoliko kolektora struje međusobno povezanih (slika 6).
Ako su fazne struje i fazni uglovi ovih struja u odnosu na fazne napone slični, onda se takvo opterećenje naziva simetrično . Ako barem jedan od navedenih kriterija nije ispunjen, onda će opterećenje biti asimetrično .
Simetrično opterećenje može se stvoriti, na primjer, žaruljama sa žarnom niti slične snage. Pretpostavimo da bilo koju fazu opterećenja formiraju 3 slične lampe (slika 7).
Koristeći metodu specifičnih mjerenja, možete osigurati da kada je opterećenje uključeno zvijezdom s neutralnom žicom, napon u svakoj fazi opterećenja Uf će biti manji od linearnog napona Ul za v3 puta, baš kao što je bilo kada su faze namotaja generatora bile uključene zvijezdom

Fig.6. Shema uključivanja jednofaznih pantografa u četverožičnoj mreži

Ul = v3Uf
U praksi, trofazni krugovi sa neutralne žice kod stresova
Ul = 380 V; Gore = 220 V
ili
Ul = 220 V; Gore = 127 V
Slika 7 pokazuje da je struja u linearnoj žici (Il) jednaka struji u fazi (If)
Il \u003d Ako
Veličina struje u neutralnoj žici sa simetričnim opterećenjem je nula, što se također može provjeriti posebnom metodom mjerenja.
Ali ako nema struje u neutralnoj žici, čemu onda služi ova žica?

Rice. 7. Dijagram priključka simetričnog zvjezdanog opterećenja

Da bismo razjasnili ulogu neutralne žice, uradićemo sledeći eksperiment. Pretpostavimo da u svakoj fazi opterećenja postoje tri slične lampe i jedan voltmetar, i in neutralna žica ampermetar je uključen (vidi sliku 7). Kada se u svakoj fazi upale tri lampe, sve su pod istim naponom i sijaju sličnim sjajem, a struja u neutralnoj žici je nula. Promjenom broja upaljenih lampi u svakoj fazi opterećenja, pobrinut ćemo se da se fazni naponi ne mijenjaju (sve lampe će svijetliti istim nagibom), ali će se struja pojaviti u neutralnoj žici.
Odvojite neutralnu žicu od nulte tačke prijemnika i ponovite sve konfiguracije opterećenja u fazama. Sada ćemo primijetiti da će veći napon pasti na onu fazu čiji je otpor veći od ostalih, odnosno gdje je uključen najmanji broj lampi. U ovoj fazi, lampe će sijati velikim intenzitetom i čak mogu pregoreti. To se objašnjava činjenicom da se u fazama opterećenja sa ogromnim otporom javlja i veći pad napona.

Rice. 8. Šema rasvjetne mreže kod kuće kada su faze opterećenja povezane zvijezdom

Kao što slijedi, potrebna je neutralna žica za izjednačavanje faznih napona opterećenja kada su otpori ovih faza različiti.
Zahvaljujući neutralnoj žici, bilo koja faza opterećenja je povezana na fazni napon generatora, koji je zapravo nezavisan od veličine struje opterećenja, jer unutrašnji pad napona u fazi generatora nije kardinalan. Stoga će napon na svakoj fazi opterećenja biti gotovo konstantan pod konfiguracijom opterećenja.
Ako su otpori faza opterećenja jednaki po veličini i ujednačeni, tada neutralna žica nije potrebna (slika 7). Primjer takvog opterećenja su simetrični trofazni pantografi.
Obično opterećenje rasvjete nije simetrično, stoga, bez neutralne žice, nije povezano sa zvijezdom (slika 8). U suprotnom, to bi dovelo do neravnomjerne raspodjele napona u fazama opterećenja: na nekim lampama bi napon bio veći od uobičajenog i mogle bi pregorjeti, dok bi druge, naprotiv, bile pod niskim naponom i zatamnile bi.
Iz istog razloga nikada ne stavljajte osigurač u neutralnu žicu, jer pregoreli osigurač može uzrokovati neprihvatljive prenapone u pojedinim fazama opterećenja (vidi sliku 8).

Rice. 9. Trožični trofazni krug

Ako su tri faze opterećenja uključene posebno između linearnih žica, tada ćemo dobiti takvu vezu faza pantografa, koja se zove delta veza (Sl. 9). Pretpostavimo da je 1. faza opterećenja R1 povezana između prve i druge linearne žice; 2. R2 - između druge i treće žice, i 3. R3 - između treće i prve žice. Lako je vidjeti da je svaka linijska žica povezana na 2 različite faze opterećenja.
Bilo koja opterećenja mogu biti povezana trouglom. Slika 10 je data
takva šema.

Rice. 10. Šema rasvjetne mreže kuće kada su faze opterećenja povezane trokutom

Delta priključak rasvjetnog opterećenja kod kuće prikazan je na slici 11. Kada su faze opterećenja spojene u delta, napon na svakoj fazi opterećenja jednak je naponu mreže.
Ul \u003d Uf
Ovaj omjer se održava čak i pod neravnomjernim opterećenjem.
Linijska struja sa simetričnim faznim opterećenjem, kako mjerenja pokazuju, bit će v3 puta veća od fazne struje
Il \u003d v3 Ako
Ali treba shvatiti da je s asimetričnim faznim opterećenjem ovaj odnos između struja narušen.

U principu, moguće je spojiti faze generatora trokutom, ali se to obično ne radi. Činjenica je da bi se ovo stvorilo

Rice. 11. Šema rasvjetne mreže kuće kada su faze opterećenja povezane trokutom

linijski napon, svaka faza generatora kada je spojena u trokut mora biti

dizajniran za napon v3 puta veći nego u slučaju spoja zvijezda. Veći napon u fazi generatora zahtijeva povećanje broja zavoja i pojačanu izolaciju za žica za namotavanje, što povećava veličinu i cijenu mašine. Zato faze trofazni generatori skoro uvek povezane zvezdom.
Elektronski prijemnici energije, bez obzira na način povezivanja namotaja generatora, mogu se uključiti ili zvijezdom ili trokutom. Izbor jednog ili drugog načina povezivanja određen je veličinom mrežnog napona i nazivni napon prijemnici.