Трифазні ланцюга або в чому відмінність фази від нуля домашнє радіо

Трифазні ланцюга або в чому відмінність фази від нуля?

Одні висновки фазних обмоток генератора умовно називають початку і позначають на схемах ABC, а інші - кінці і позначають XYZ.

Порядок, в якому ЕРС фаз генератора проходять через однакові значення називається чергування фаз.
Сума ЕРС симетричною системи в будь-який момент часу дорівнює 0.

Способів з'єднання ФАЗ в 3Ф ланцюгах два: трикутником і зіркою.
З'єднання зірка, це з'єднання, при якому кінці XYZ фазних обмоток генератора з'єднують в загальний вузол, званий НЕЙТРАЛЬНА або НУЛЬОВА точка генератора (N або O). З'єднання зіркою показано на малюнку №1.
З'єднання ФАЗ генератора в зірку:
З'єднання ФАЗ генератора в трикутник, це таке з'єднання, при якому початок однієї ФАЗИ було пов'язане з кінцем наступної.
При відсутності навантаження, (тобто при розімкнутих висновках генератора) в обмотках генератора, з'єднаних в трикутник, струм не тече тому сума симетричних ЕРС дає "0".
Виходячи з цього можливо тільки чотири з'єднання генератора з приймачем:
1. трикутник - трикутник
2. трикутник - зірка
3. зірка - трикутник
4. зірка - зірка

Але, це було б правдою, якби не нейтральна (нульова) точка, що виникає при з'єднанні зіркою. Адже середні точки можна теж з'єднати. Отримуємо ще один спосіб:
5. зірка - зірка, з нейтраллю. (Y + Yn) Он-то нам і потрібен! Ось це з'єднання:
Тут я багато чого понаписував, пояснюю:

Комплексне (з крапкою) Ua, Ub, Uc - фазні напруги.
Комплексне Uab, Ubc, Uca - лінійні напруги.
Комплексний Ia, Ib, Ic - Лінійні струми (показують від генератора до приймача).
Комплексне In - показують від приймача до генератора, по суті нейтраль (той самий НУЛЬ в розетці) є зворотним проводом.

А тепер найцікавіше (свого часу мене вразило)
За другим законом Кірхгофа:

Uab = Ua - Ub
Ubc = Ub - Uc
Uca = Uc - Ua
З цього виходить що:
Uab + Ubc + Uca = 0. (в симетричному режимі)
За першим законом Кірхгофа:
Ia + Ib + Ic = In
У симетричному режимі In = 0
Отже в симетричному режимі нейтраль не потрібна!
Якщо уважно розглянути векторну діаграму, представлену на малюнку, то стане зрозуміле питання, яке турбує дуже багатьох: чому саме 220В, а не 200 або 250 і т.д. Або в загальному вигляді: "чому шкала стандартів напруги приймачів виглядає, як 127, 220, 380, 660". А ось чому.
Подивимося знову на малюнок №4, що ми бачимо? Розглянемо вектор напруги Uab.
Uab = Ua * cos30 ° + Ub * cos30 ° = 2 Uф * cos30 ° = sqrt3 * Uф
Uл = sqrt3 * Uф
Uф. це різниця потенціалів між проводом лінії і нейтраллю.
Uл. це Напруга між двома лінійними проводами (міжфазне).

Тепер візьмемо, наприклад, 220 вольт як Uф, обчислюючи Uл отримаємо 381,05 Вольт Візьмемо ці за Uф 381,05 і знову обчислимо, отримаємо 659,99 вольт. І так далі. Ось звідки ці містичні цифри - з кутів зсуву ФАЗ і математики!
Отже, при симетричному навантаженні нейтраль не потрібна, так, як струму в ній все одно не буде. Тоді 3Ф система буде трехпроводной, що дає економію на матеріалі 50% в порівнянні з однофазної (при одній і тій же переданої потужності). На практиці 3Ф навантаження зустрічається (3Ф двигун), проте навіть в такій 3Ф ланцюга все одно можливий несіметрічний режим, який, наприклад може бути викликаний обривом однією з фаз, або там несиметричний КЗ (між двома фазами).
При несиметричного навантаження і відсутності нейтрали потенціал нейтральної точки навантаження не буде дорівнює нулю. Його можна визначити за методом двох вузлів знаходячи зміщення нейтралі:
Зі схеми без нейтралі (малюнок №-1) видно, що відповідно до другого закону Кирхгофа фазні напруга не будуть рівні ЕРС істояніка на величину зсуву нейтралі.
ВД для несиметричного режиму без нейтралі:
При відсутності нейтрали порушується симетрія фазних напруг. При будь-якій зміні в одній з фаз точка n буде рухатися по площині перетягуючи за собою вектора фазної напруги. Коротше - справа погань. З цього приводу мені якось сказали: хочеш побачити феєрверк - попідрізуєш нейтральний провід в будинку навпроти :) В результаті при зміні навантаження тільки однією з фаз змінюються всі три фазних непряженія. Робота фаз буде назавісімо, це неприпустимо, тому що споживачі, вкдюченние в різні фази розраховані на роботу при певному Uф.

Для усунення такої залежності однієї фази від іншої, тобто для забезпечення симетрії фазних напруг при несиметричного навантаження і призначений нейтральний провід.
Незважаючи на відсутність різниці потенціалів на нейтрали по ній буде протікати струм, викликаний несиметрією навантаження. Коротше "зайвий струм" стікає по нейтрали.
Чому нейтраль називають землею? Тому, що на електростанції нульова точка генератора заземлена, тобто буквально провід закопаний в землю. Це зроблено для страховки.
Ну, а якщо когось зацікавить питання: "Як же це все працює на практиці?", То ось спрощена схема харчування наших з вами квартир від електростанції.
Від 3Ф генератора енергія йде до 3Ф трансформатору (той, що у нас на підстанції) а від нього вже надходить до нас в розетки на стіні (на схемі споживачі позначені символом резисторів і підписані, як 3Ф навантаження)

І на завершення, пройдемося по головному з даної теми. Отже, висновки:
а) ФАЗА і НУЛЬ абсолютно різні речі! (Тепер ми знаємо, що НУЛЬ, в загальному може бути і не потрібен, з'єднаємо всі зворотні дроти з розеток по три штуки в одну точку і все, головне, щоб навантаження симетрична була, але ось ФАЗА потрібна обов'язково. Значить відмінності все-таки є :)
б) ФАЗА фактично є ділянка, по якому тече один і той же струм. У розетці, же, на стіні, це провід по якому струм до нас йде від генератора. (На відміну від нуля за яким той стікає назад до генератора, в його нульову точку) Можна також сказати, що це один з трьох змінних струмів, що виробляються 3Ф генератором.
в) НУЛЬ (він же нейтраль) фактично є провід, що з'єднує нульову точку генератора і нульову точку навантаження.
г) НУЛЬ буквально заземлений, але на електростанції.
д) Перевага схеми YN в тому, що вона дає можливість підключення на 2 напруги: між двома лінійними проводами і між фазою і нейтраллю. ТАД (3Ф асинхронний двигун U1 = 380/220)
е) При з'єднанні фаз навантаження в трикутник, кожна фаза знаходиться під лінійною напругою, а при з'єднанні в зірку під напругою в раз менше.
ж) При будь-якій схемі з'єднання, в разі симетричного режиму розрахунок 3Ф ланцюга зводиться до розрахунку однієї з фаз.
з) На практиці вказують лінійні напруги і струми, оскільки не завжди є доступ для приладів до нейтральної точки приймача.

Це все основні моменти про 3Ф ланцюгах. Є, що додати? Пишіть.
Питання, як завжди, складаємо тут.