§ 1.20. СОЕДИНЕНИЕ ЗВЕЗДОЙ

Рассмотрим схему соединения обмоток генератора звездой, в которой концы трех обмоток соединяются в один узел, а начала служат зажимами для подключения нагрузки.

При таком способе соединения напряжение между каждой фазой и нулевым проводом называют фазным напряжением. Оно обозначается или ; в последнем случае индекс указывает, что взято напряжение между нулевым проводом и фазой А (рис. 1-38).

Напряжения между фазами называют линейными. Они обозначаются или

Может показаться, что линейное напряжение, например вдвое больше фазного или Но это не так. Для определения соотношения между линейным и фазным напряжениями надо брать не алгебраическую сумму фазных напряжений, а их геометрическую разность (разность векторов). Поясним это.

Интересующие нас линейные напряжения представляют собой разность потенциалов между точками А к В, В и С, С и А. Чтобы определить разность потенциалов, нужно условно выбрать точку, потенциал которой принят за нуль. Такой точкой, вообще говоря, может быть любая (А, В, С или 0). В трехфазных цепях потенциал нулевого провода принимают равным нулю, а провод, как правило, соединяют с землей (заземляют). Тогда потенциалы точек А, В и С будут соответственно , а линейные напряжения представляют собой разности потенциалов этих точек, т. е.

Построим векторную диаграмму фазных напряжений (рис. 1-39) и сложим векторы:

Рис. 1-39

В результате построений получили три вектора, которые образуют симметричную трехлучевую звезду линейных напряжений, повернутую относительно звезды фазных напряжений на угол 30° против часовой стрелки.

Для установления соотношения между абсолютными значениями линейного и фазного напряжений рассмотрим тупоугольный треугольник с углом 120° при вершине, образованной, например, векторами и . Из этого треугольника следует:

Так как для симметричных звезд

то

откуда

Например, если принять линейное напряжение , то фазное равно

Если же напряжение 220 В принять фазным, то линейное напряжение равно

В соответствии с ГОСТом напряжения 127, 220 и 380 В приняты стандартными для приемников низкого напряжения. Однако напряжения, которые создают генераторы электростанций, достигают нескольких киловольт (до , поэтому напряжения 127, 220 и 380 В получают на вторичных обмотках понижающих трансформаторов

В случае соединения звездой с нейтралью (четырехпроводная линия) в линии существуют две системы напряжений, например 220/127 и 380/220 В. Два напряжения (линейное и фазное) в одной и той же линии — достоинство четырехпроводной линии.

Система 380/220 В является более экономичной, нежели система 220/127 В, так как для электропередачи при одной и той же

мощности требуется меньший расход металла на провода за счет меньшего тока.

История принятия напряжения 127 В (не 120 и не 130 В) в качестве стандартного такова. До ламп накаливания для освещения пользовались дуговыми лампами, которые наиболее спокойно горели при переменном напряжении 55 В. Для двух таких ламп, соединенных последовательно, нужно было 110 В, а для четырех — 220 В. Эти напряжения были приняты еще до изобретения трехфазной системы как стандартные. На них, и в особенности на напряжение 220 В, изготовлялись не только лампы, но и все электрические приборы и машины. Поэтому при внедрении трехфазной системы исходили из наиболее подходящего напряжения — 220 В, при этом фазное напряжение составляет около 127 В.

Соединение звездой применяют в соединении обмоток трехфазных генераторов, а соединение звездой с нейтралью (четырехпроводная трехфазная линия) — в технике освещения, где осветительные приборы включают, главным образом, на фазное напряжение. Необходимость нулевого провода вытекает из того, что при работе осветительных приборов практически невозможно добиться симметрии нагрузок. В таких сетях все три фазы и нейтраль подводятся, например, к жилым домам, а внутри каждого дома стремятся примерно одинаково загрузить каждую из фаз с тем, чтобы общая нагрузка была более или менее симметричной. При этом к каждой квартире подводится нулевой провод и одна из фаз. На распределительных щитах, через которые проходят две или три фазы, в нулевой провод предохранитель не ставится, так как его перегорание может привести к асимметрии напряжений.