Когда в схема “звезда-треугольник” соотношение нарушается? С помощью векторной диаграммы напряжений и токов объяснить, почему?

Ответ: В трехфазных цепях применяют два вида соединений генераторных обмоток – в звезду и треугольник (рис. 1). При соединении в звезду все концы фазных обмоток соединяют в один узел, называемый нейтральной или нулевой точкой, и обозначают, как правило, буквой O.

При соединении в треугольник обмотки генератора соединяют так, чтобы начало одной соединялось с концом другой. ЭДС в катушках в этом случае обозначают соответственно E_BA, E_CB, E_AC. Если генератор не подключен к нагрузке, то по его обмоткам не протекают токи, т.к. сумма ЭДС равна нулю.

Рис. 1 Соединения генераторных обмоток – в звезду и треугольник

Соединение резисторов звездой: а — расположение резисторов вдоль лучей звезды, б — параллельное расположение резисторов

Соединение резисторов треугольником: а — расположение резисторов вдоль сторон, б — параллельное расположение резисторов В звезду и треугольник включаются и сопротивления нагрузки так, как показано на рис. 2. Фазные сопротивления Z a, Z b, Z c, Z ab, Z bc, Z ca, соединенные в треугольник или в звезду, называют фазами нагрузки.

Рис. 2 Соединения нагрузки в звезду и треугольник

Существует пять видов соединения генераторов с нагрузкой: звезда – звезда с нулевым проводом, звезда – звезда без нейтрального провода, треугольник – треугольник, звезда – треугольник и треугольник – звезда (рис. 3). Соединительные провода между началами фаз нагрузки и началами фаз генератора называют линейными проводами. Как правило, начала фаз генераторов обозначают заглавными буквами, а нагрузки – прописными. Провод, соединяющий нулевые точки генератора и нагрузки, называют нулевым или нейтральным проводом. Направление токов в линейных проводах принято выбирать от генератора к нагрузке, а в нулевом – от нагрузки к генератору. На рис. 3Uab(AB), Ubc(BC), Uca(CA), Ia, Ib, Ic – линейные напряжения и токи. Ua(A), Ub(B), Uc(C), Iab, Ibc, Ica – фазные напряжения и токи. Линейные напряжения (напряжения между линейными проводами) – это разность соответствующих фазных напряжений Uab - Ua - Uc, Ubc = Ub - Uc, Uca = Uc – Ua Линейные токи при принятых направлениях токов (рис. 3) определяются по первому закону Кирхгофа: Ia = Iab - Ica, Ib = Ibc - Iab, Ic = Ica – Ibc. Таким образом, фазные напряжения на генераторе – это напряжения, приложенные к обмоткам генератора U_AO, U_CO, U_BO, а напряжения фаз нагрузки – это напряжения на соответствующих сопротивлениях UaO1, UbO1, UcO1. Фазные токи – это токи, протекающие в фазах генератора или нагрузки. Следует отметить, что фазные и линейные напряжения в треугольнике равны, так же как фазные и линейные токи в звезде. Совокупность соответствующей фазы генератора, соединительного провода и фазы нагрузки называют фазой трехфазной цепи.

Рис. 3 Фазные и линейные напряжения и токи при соединениях в звезду треугольник