Соединение фаз нагрузки звездой без нулевого провода

Представляет интерес проанализировать особенности работы трёхфазной цепи в простейшем случае нарушения нулевого провода – при его обрыве. При этом возможно множество вариантов фаз нагрузок Z1, Z2 и Z3 (рис. 8). Рассмотрим три из них.

Вариант 1:  Z1=∞  (холостой ход),  Z2=Z3=R  (активные).

Потенциал общей точки  n  в этом случае будет:

Соединение фаз нагрузки звездой без нулевого провода

      Это означает, что на векторной диаграмме точка  n  ляжет на середину вектора Ù23 (рис. 11). Из точки  n  к вершинам треугольника линейных напряжений строятся векторы напряжений на фазах нагрузкиСоединение фаз нагрузки звездой без нулевого провода. Из этой диаграммы видно, что:

1) напряжение на Z1 увеличивается в полтора раза по сравнению с номинальным фазным Uф   Соединение фаз нагрузки звездой без нулевого провода

2) напряжения на Z2 и Z3 уменьшаются: Соединение фаз нагрузки звездой без нулевого провода, причём они становятся противофазными.

 Соединение фаз нагрузки звездой без нулевого провода

Вариант 2: Z1=0  (короткое замыкание), Z2=Z3=R  (активные).

Как видно из рис. 8, при коротком замыкании фазы 1 потенциал точки n равен потенциалу точки 1 генератора. Это означает, что на векторной диаграмме точка  n  наносится на точку 1. Векторы напряжений Соединение фаз нагрузки звездой без нулевого провода на фазах нагрузки 2 и 3 строятся соединением точки  n  с точками 2 и 3 (рис. 12). Векторы фазных токов İ2  и İ3  наносятся на соответствующие векто Соединение фаз нагрузки звездой без нулевого провода, так как нагрузки активные. Ток  İ1  определяется из условия  İ1+İ2+İ3=0, т.е. İ1=−(İ2+İ3). Из этой диаграммы видно, что:

1) напряжения на фазах нагрузки 2 и 3 возрастают до линейного Uл;

2) по этой причине фазные токи  I2 и I3 также возрастают в 1,73 раз;

3) ток в короткозамкнутой фазе Соединение фаз нагрузки звездой без нулевого провода , т.е. возрастает в 3 раза по сравнению с тем, каким он был бы при  Z1 =Z2 =Z3 =R.

Вариант 3:  Z2 =Z3 =RZ1=R/2   (все  активные).

В соответствии с (3), потенциал общей точки  n  фаз нагрузки

Соединение фаз нагрузки звездой без нулевого провода

А так как, с учётом (1),Соединение фаз нагрузки звездой без нулевого провода. Это означает, что на векторной диаграмме точка  n  ляжет на вектор U1 на четверть его длины выше точки N.  Из точки  n  к вершинам треугольника линейных напряжений строятся векторы напряжений на фазах нагрузки Соединение фаз нагрузки звездой без нулевого провода. Из построенной таким образом диаграммы видно, что:

1) напряжение на Z1=R/2 уменьшается на одну четверть по сравнению с номинальным фазным  Uф  Соединение фаз нагрузки звездой без нулевого провода;

2) напряжения на Z2  и Z3  немного увеличиваются: U2=U3 ≈1,15 Uф . Токи в фазах нагрузки синфазны напряжениям и определяются по закону Ома.

Вариант 4:  Z2=Z3=R(активные),  Z1=−j/С)=−jR  (реактивная).

Здесь нагрузкой фазы 1 является конденсатор, емкостное сопротивление которого равно сопротивлению активных нагрузок фаз 2 и 3. Такой набор фазных нагрузок примечателен тем, что он может служить индикатором порядка чередования фаз. Идея такой индикации состоит в следующем.

Если в формулу (3) подставить импедансы фаз Z2=Z3=RZ1= −jR  и комплексы фазных напряжений

Соединение фаз нагрузки звездой без нулевого провода

то несложные преобразования дают следующие результаты:

● потенциал (по модулю) узловой точки  nUn = 0,63Uф,

● напряжения на фазах нагрузки: U1=UС=1,34UфU2=1,50Uф U3=0,40Uф.

Таким образом, напряжения  U2  и  U3  на одинаковых резисторах отличаются почти в 4 раза. Это и является указателем чередования фаз:  если фазу клеммы, к которой подключён конденсатор, принять за 1, то резистор с бóльшим напряжением указывает на фазу 2.

Векторная диаграмма напряжений строится так. Из вершин 1, 2 и 3 треугольника линейных напряжений циркулем откладываются отрезки длинами U1, U2 и U3 ; все они должны пересечься в одной точке – это и будет узловая точка  n. В неё же должен попасть и конец отрезка Un, отложенный из центральной точки N. На рис. 10, б  изображена диаграмма напряжений именно для такого варианта нагрузки.

Замечание. Соотношение  1/С)=R  не является обязательным для определения порядка чередования фаз: узловая точка n  (рис. 10, б) будет заметно смещена к точке  3  при довольно больших вариациях ёмкости. Равенство же 1/С)=R берётся, во-первых, для упрощения расчётов, а во-вторых, – оно даёт вполне заметный перепад напряжений на одинаковых резисторах.


Соединение фаз нагрузки звездой без нулевого проводаНа практике для определения порядка чередования фаз вместо резисторов используются две одинаковые лампочки накаливания (рис. 13), имеющие примерно одинаковые с конденсатором сопротивления. Тогда порядок фаз «1, 2, 3» соответствует последовательности «конденсатор, яркая, тусклая».                                                                   

 

                                                                                           

EXMO affiliate program
 

Если статья вам понравилась, вы можете отблагодарить автора нажав на кнопку социальной сети