Схема соединения источника и приемника звездой без нейтрального провода приведена на рис. 5.10.
Рис. 5. 10
При симметричной нагрузке, когда Z a = Z b = Z c = Z φ, напряжение между нейтральной точкой источника N и нейтральной точкой приемника n равно нулю, UnN = 0.
Соотношение между фазными и линейными напряжениями приемника также равно 
, т.е. UФ = U Л / , а токи в фазах определяются по тем же формулам, что и для четырехпроводной цепи. В случае симметричного приемника достаточно определить ток только в одной из фаз. Сдвиг фаз между током и соответствующим напряжением φ = arctg (X / R).
При несимметричной нагрузке Z a ≠ Z b ≠ Z c между нейтральными точками приемника и источника электроэнергии возникает напряжение смещения нейтрали UnN.
Для определения напряжения смещения нейтрали можно воспользоваться формулой межузлового напряжения, так как схема рис. 5.10 представляет собой схему с двумя узлами,
, 5. 10
где Y a = 1 / Z a; Y b = 1 / Z b; Y c = 1 / Z c – комплексы проводимостей фаз нагрузки.
Очевидно, что теперь напряжения на фазах приемника будут отличаться друг от друга. Из второго закона Кирхгофа следует, что
Ú a = Ú A – Ú nN; Ú b = Ú B – Ú nN; Ú c = Ú C – Ú nN. 5. 11
Зная фазные напряжения приемника, можно определить фазные токи:
İ a = Ú a / Z a = Y a Ú a; İ b = Ú b / Z b = Y b Ú b; İ c = Ú c / Z c = Y c Ú c. 5. 12
Векторы фазных напряжений можно определить графически, построив векторную (топографическую) диаграмму фазных напряжений источника питания и UnN (рис. 4.11).
При изменении величины (или характера) фазных сопротивлений напряжение смещений нейтрали UnN может изменяться в широких пределах. При этом нейтральная точка приемника n на диаграмме может занимать разные положения, а фазные напряжения приемника Ú a, Úb и Ú c могут отличаться друг от друга весьма существенно.
|
|
Таким образом, при симметричной нагрузке нейтральный провод можно удалить и это не повлияет на фазные напряжения приемника. При несимметричной нагрузке и отсутствии нейтрального провода фазные напряжения нагрузки уже не связаны жестко с фазными напряжениями генератора, так как на нагрузку воздействуют только линейные напряжения генератора. Несимметричная нагрузка в таких условиях вызывает асимметрию ее фазных напряжений Ú a, Ú b, Ú c и смещение ее нейтральной точки n из центра треугольника напряжений (смещение нейтрали).
Рис. 5. 11
Направление смещения нейтрали зависит от последовательности фаз системы и характера нагрузки.
Поэтому нейтральный провод необходим для того, чтобы:
§ выравнивать фазные напряжения приемника при несимметричной нагрузке;
§ подключать к трехфазной цепи однофазные приемники с номинальным напряжением в раз меньше номинального линейного напряжения сети.
Следует иметь в виду, что в цепь нейтрального провода нельзя ставить предохранитель, так как перегорание предохранителя приведет к разрыву нейтрального провода и появлению значительных перенапряжений на фазах нагрузки.