7.4. СОЕДИНЕНИЕ В ЗВЕЗДУ

Соединим в одну точку три одноименных конца генераторных обмоток (рис. 7.5). Такое соединение называют соединением в звезду с нулевым проводом.

Линейные и нулевой провода. В нашем распоряжение имеется четыре зажима — N, А, В, С. Точку N называют нейтр алью или нулем, а отходящий от нее провод — нейтральным или нулевым. Зажимы А, В и С называют линейными. Линейными называют и провода, отходящие от этих зажимов.

Напряжение между нулем и линейными зажимами равно фазной ЭДС. Эти напряжения называют фазными. Мы обозначим их . Напряжение между любой парой линейных зажимов называется линейным.

Линейные напряжения обозначим двумя индексами: Амплитудное значение линейного напряжения в раз больше амплитуды фазного напряжения. В таком же отношении находятся действующие значения линейного и фазного напряжений.

Холостой ход генератора. На схеме на рис. 7.5 нет ни одного замкнутого контура и, следовательно, в ней не может протекать ток. Это так называемый холостой ход генератора.

Равномерная нагрузка фаз. Если включить одинаковые активные сопротивления между нулевым и линейными проводами (рис. 7.6), то через каждое из них будут протекать токи одинаковой величины. В цепи нет реактивных элементов — индуктивных катушек и конденсаторов, и, следовательно, синусоиды токов будут иметь те же начальные фазы, что и фазные напряжения. Иными словами, токи будут совпадать по фазе с соответствующими напряжениями.

Рис. 7.5. Соединение обмоток в звезду с нулевым проводом. Точка N называется нейтральной или нулем, а отходящий от нее провод — нейтральным или нулевым

Итак, три синусоиды токов будут иметь одинаковые амплитуды, а их фазные углы будут отличаться друг от друга на 1/3 периода. Мы видели, что в любой момент времени сумма трех таких синусоид равна нулю.

Но сумма трех токов, протекающих в трех нагрузочных сопротивлениях, равна току в нулевом проводе. Если сумма трех фазных токов равна нулю, то тока в нулевом проводе не будет.

Если нагрузка будет содержать реактивные элементы, но будет одинакова во всех трех фазах, то каждый из токов будет сдвинут относительно своего фазного напряжения на один и тот же угол. Три синусоиды токов будут иметь одинаковые амплитуды при разнице начальных фаз в 120°, и, следовательно, их сумма будет равна нулю.

При равномерной нагрузке фаз нулевой провод оказывается лишним; его можно не прокладывать и перейти к передаче тока по трем проводам, как показано, на рис. 7.7.

Рис. 7.6. Между нулевым проводом и линейными проводами включены одинаковые активные сопротивления. Нагрузка в таком случае равномерная — токи в фазах равны, тока в нулевом проводе не будет

Рис. 7.7. Трехфазная система без нулевого провода

Передача энергии по трем проводам. В каждое данное мгновение ток по одному или двум проводам течет от генератора к потребителю, а по двум или по одному течет обратно — от потребителя к генератору, причем ток от генератора течет то по первому, то по второму проводу и соответственно каждый из них по очереди служит для обратного пути тока.

На практике обычно передача тока производится по трем проводам, однако в тех случаях, когда нужно располагать двумя различными напряжениями (фазным и линейным) или когда нагрузка потребителей в трех фазах очень неравномерна, прибегают и к четырехпроводной системе, т. е. пользуются четвертым проводом, идущим от средней точки генератора, которая называется также нейтральной.