Главная Карта сайта Контакты Ссылки Авторам

Яндекс.Метрика
Главная arrow Основы электротехники arrow Соединение обмоток трехфазного генератора звездой и треугольником

Популярное

Get the Flash Player to see this player.
Image 1 Title
Image 2 Title
Image 3 Title
Image 4 Title
Image 5 Title

Соединение обмоток трехфазного генератора звездой и треугольником

(15 голосов)

     Для получения связанной трехфазной системы обмотки трехфазного генератора нужно определенным способом соединить между собой. Обозначим начала и концы  обмоток трехфазного генератора соответственно буквами Н и К.

 

Соединение  звездой


   Если, как показано на рис. 1, концы всех обмоток соединены вместе, получаем соединение звездой.

f3_1.jpg

Точка соединения называется нулевой точкой, или  просто  нулем. В этом случае нагрузка может быть соединена с генератором с помощью  трех или четырех проводов. На рис.2 показаны оба эти случая.

f3_2.jpg

Провода, идущие от начала обмоток генератора, называют линейным, а провод, выведенный от нулевой точки,—нулевым. Напряжение между одним из линейных проводов и нулевым проводом называется фазным напряжением. Фазные напряжения (Uф) обозначаются U1, U2 и U3. Пренебрегая падением напряжения внутри обмоток трехфазного генератора, можно считать, что фазные напряжения равны фазным э. д. с. Таким образом, фазные напряжения равны по величине и сдвинуты относительно друг друга на угол

f3_formula1.jpg

На рис.3 приведены векторная и развернутая диаграммы фазных напряжений. Напряжения между  линейными проводами называются линейными напряжениями. Линейные напряжения (Uл) обозначаются  U1-2, U2-3 и U3-1.

f3_3.jpg

   Рассмотрим зависимость между линейным и фазным напряжениями. На рис.2, а вольтметр включен между 1 и 2  линейными проводами и показывает  линейное  напряжение U1-2. Обходя  контур, состоящий из двух фаз обмотки  генератора и вольтметра,  можем составить  уравнение второго  закона Кирхгофа в комплексной форме:

E1-E2=U1-2   (1)

   Знак минус перед Е2 взят потому, что направление обхода фазы 1 — от конца к  началу, а фазы 2 — от начала к концу.
Считая Е1≈U1 и E2≈U2 можем написать

U1-2=U1-U2.  (2)

Аналогично

U2-3=U2-U3   (3);

U3-1=U3-U1   (4).

   Вычитание комплексов напряжений удобно произвести на векторной диаграмме (рис.4).

f3_4.jpg

 Как известно, по правилам векторного сложения для получения суммы двух векторов нужно из конца первого вектора провести вектор,  равный  и параллельный второму, и тогда вектор, соединяющий начало первого вектора с концом второго, будет представлять собой векторную сумму. В случае вычитания из конца первого вектора проводится вектор, равный по величине второму, но сдвинутый относительно него на 180°. Полученные на диаграмме треугольники представляют собой равнобедренные треугольники с боковой стороной, равной величине фазного напряжения, и углом при вершине, равным 120° (рис5).

f3_5.jpg

   Углы при основании треугольника будут, очевидно, равны 30°.Из треугольника следует

f3_formula2.jpg (5)

Следовательно, линейные напряжения в трехфазной системе, соединенной звездой, в f3_formula6.jpg раз больше  фазных напряжений. Линейные напряжения, так же  как и фазные, сдвинуты относительно друг друга по фазе на 120°, причем напряжение U1-2  опережает  напряжение U1 на 30°, соответственно напряжение U2-3 опережает на 30°  напряжение U2, а напряжение U3-1— напряжение U3.
   Низковольтные электросети работают либо с линейным напряжением 380 в, либо с линейным напряжением 220 в. При этом фазные напряжения составляют:
1)  при линейном напряжении  380 в

f3_formula3.jpg

2) при линейном напряжении 220 в

f3_formula4.jpg

  Так как при соединении  звездой конец фазной обмотки непосредственно соединен с линейным проводом, то величина линейного тока равна величине тока соответствующей фазы, т. е. Iл=Iф

           Соединение   треугольником


   Обмотки трехфазного генератора могут быть соединены и другим способом: если конец первой обмотки соединить с началом второй, конец второй обмотки — с началом третьей и конец третьей — с началом  первой, получим соединение  треугольником  (рис6).

 f3_6.jpg

   Рассматривая рис.6, мы видим, что обмотки генератора образуют замкнутую последовательную цепь. На первый взгляд создается впечатление, что они замкнуты  накоротко, однако фактически короткого замыкания нет, так как сумма э. д. с, действующих в этом замкнутом контуре, в любой момент времени равна нулю, что  показано на векторной диаграмме (рис.6). Другое дело, если при соединении спутать концы одной из обмоток (рис.7), тогда  фаза соответствующего фазного напряжения опрокинется на 180°и результирующее напряжение, действующее внутри  треугольника обмоток, будет равно удвоенной величине фазного напряжения:

векторная  сумма Uф1 + Uф3 = Uф2
 
и общее  напряжение U= Uф1+ Uф2+ Uф3=2Uф2

 f3_7.jpg

 
   Линейные провода при соединении треугольником отводятся от точек соединения обмоток. Очевидно, что напряжение между линейными проводами в этом случае равно напряжению фазы, включенной между этими проводами. Таким образом, если обмотки генератора соединены треугольником, линейное  напряжение  равно фазному, т. е.

Uл=Uф
 
   Рассмотрим теперь зависимость между линейными и фазными токами. Если нагрузка равномерна (т. е.  если комплексы сопротивлений, включенных на стороне потребителя в каждую из фаз, равны), то фазные токи в каждой из фаз генератора будут равны по величине и сдвинуты  относительно друг друга на 120°. На рис.8 показаны обмотки трехфазного генератора, соединенные треугольником, и векторная диаграмма напряжений и токов для данного случая. Примем за положительное направление тока в обмотке направление против часовой стрелки, а за положительное направление  тока в линии— направление от генератора к потребителю

 f3_8.jpg

    Напишем в комплексной форме уравнения первого закона Кирхгофа для узлов I, II и III:

                      Iл1=Iф1-Iф3;              (7)

                      Iл2=Iф2-Iф1;              (8)

                      Iл3=Iф3-Iф1,              (9)

 т. е. линейный ток равен геометрической разности токов двух фаз, сходящихся в точке включения данного линейного провода. Произведем вычитание комплексов токов  на векторной диаграмме. Фазные токи, как мы уже условились, взяты равной величины и сдвинуты от своих фазных напряжений на одинаковые, углы (φ). Техника вычитания не отличается от рассмотренной нами при определении величины линейного напряжения для системы с соединением обмоток генератора звездой. Для того чтобы не усложнять рисунок, мы показали на нем только определение линейного тока Iл1
Из построения очевидно, что величинаf3_formula5.jpg, т. е. при соединении обмоток генератора треугольником величина линейного, тока больше величины фазного тока в f3_formula6.jpg раз.
   Необходимо подчеркнуть, что эта зависимость имеет место только при равномерной нагрузке фаз. При неравномерной нагрузке необходимо находить линейные токи в каждом отдельном случае по уравнениям (7), (8) и (9) графически или аналитически (пользуясь символическим методом).
   Из сравнения двух способов соединения обмоток генераторов следует, что при соединении звездой увеличивается напряжение между проводами линии передачи, но (при одинаковой нагрузке) уменьшаются линейные токи. При соединении обмоток треугольником не может быть проложен нулевой провод между генератором и потребителем, что создает значительные неудобства при  неравномерной нагрузке фаз. Поэтому в распределительных сетях низкого напряжения вторичные обмотки  силовых трансформаторов, как правило, соединяются звездой.

 

 

Комментарии могут оставлять только зарегистрированные пользователи

< Пред.   След. >