зсув нейтрали

Ця глава буде цікава тим, хто хоче знати, що таке зміщення нейтралі (на непрофесійному мовою - "перекіс фаз"), як графічно будуються три фази і чому напруга в загальній точці при з'єднанні "зіркою" і симетричному навантаженні на всіх фазах - дорівнює нулю . На рис.1 різними кольорами графічно представлені синусоїдальні напруги всіх трьох фаз. Як виглядає синусоїдальна напруга і змінюється його значення в нашій мережі розглядалося в розділі "Про змінний струм і напруга" Тепер далі. У будь-який один і той же момент часу величини цих фаз розрізняються на так звані 120 градусів. Це як окружність (а її величина становить 360 градусів) розділити на три частини. Будь-який кут буде дорівнює 120 градусів (див. Рис.2). І в будь-який момент часу їх сумарна напруга дорівнює нулю - це легко прорахувати за графіком. Наприклад, в момент включення, коли час ще не пішла, напруга першої фази (червона) дорівнює нулю - 0В, другий (коричнева) одно плюс 380, а третій (синя) - мінус 380 (0 +380 - 380) = 0. А , наприклад в момент часу t = 0.007c напруги рівні: U1 = 248В, U2 = - 279В, U3 = + 31В. Загальне напруження U = 248 + -279 +31 = 0В. І так в будь-який момент часу. Можна збільшити малюнок, натиснувши на нього, і прорахувати напруга для будь-якого проміжку часу. Завжди буде нуль. Це важливо навчитися складати, щоб потім вміти складати струми. Відповідно, як видно з малюнків - свої максимальні, середні, нульові значення все три фази проходять в різний час.
А тепер візьмемо будь-яку фазу і подивимося, як буде змінюватися струм через навантаження. Відразу слід зазначити, що навантаження буває:

Лінійні напруги (тобто напруги між кожними з двох фаз попарно) АВ, ВС і АС утворюють рівносторонній трикутник, де кожна сторона дорівнює 380. Фазні напруги (тобто напруги між нулем N і будь-який з трьох фаз А, В і С) рівні за 220В. При зміщенні нейтрали точка N може переміститися в будь-яке місце трикутника (це як якщо зачепитися за неї і перемістити в довільне місце). Фактично це місце залежить, як ми обговорювали, від того, які споживачі, де і в якій кількості включені. Може виникнути така ситуація, коли при зміщенні нейтрали одне з фазних напруг буде сильно завищена - тоді можуть згоріти деякі увімкнені прилади. Відповідно, загальне навантаження зміниться і це призведе до зміщення нейтралі в іншу точку і зростання фазної напруги в іншій квартирі. При виході з ладу деяких споживачів там - знову відбудеться її перерахунок і переміщення. І так до тих пір, поки вся залишилася навантаження не зможе тримати ту напругу, яка в підсумку всього цього на неї буде подано.

формула визначення напруги зсуву

Схема включення приймачів енергії "трикутником" застосовується, в основному. коли джерело живлення має необхідне лінійне напруги величиною 220В. Навантаження також в цьому випадку також розрахована на живлення 220В. На рис.5 наведені для порівняння схеми включення зіркою і трикутником.
При порівнянні схем отримуємо:
в схемі зірка:
1) лінійні струми генератора рівні фазним струмам навантаження. І для генератора і для навантаження це будуть струми I A. I B, I C. А ось лінійні напруги генератора (380) U AB. U BC. U AC нерівні фазним напруженням навантаження (220В) U A. U B. U C;

в схемі трикутник:
1) лінійні струми генератора I A. I B. I C нерівні фазним струмам навантаження I AB. I BC. I AC. А ось лінійні напруги генератора будуть рівні фазним напруженням навантаження. І для генератора і для навантаження це будуть напруги U AB. U BC. U AC.

Побудова векторної діаграми

Цей пункт даної глави призначений тим, хто вже ознайомився з розділом "Рішення задач", а точніше з завданням №8. Тут для особливо цікавих покажемо, як за графіком складати струми (дійсні значення) в фазах і вважати сумарний струм в нейтральному проводі (його дійсну величину). А також розповімо про побудову векторної діаграми струмів і напруг, як це було обіцяно в завданні №8.
Дивлячись на рис.6, можна ток в нейтрали і відразу знайти, так так він показаний коричневої лінією. Наприклад, для t = 0,01 с він дорівнює 1,47А, а при t = 0,016с складе 5,2А. Однак, треба вміти перевіряти і вручну.
Тому візьмемо для прикладу два різних проміжку часу t = 0,01 с і t = 0,016с і знайдемо для кожного з них значення струму в нейтральному проводі. Маємо при t = 0,01 с наступні струми в фазах (див. На графік): I A = 1.96A; I B = 0.49A; I C = -0.98A. Складаємо струми всіх фаз і отримуємо струм в нейтралі: I N = 1.96 + 0.48-0.98 = 1.47A.
Для t = 0,016с маємо: I A = -2,45A; I B = 5,2A; I C = 2,45A. Складаємо струми всіх фаз і отримуємо струм в нейтралі: I N = -2,45 + 5,2 + 2,45 = 5,2A.
Тепер про векторної діаграмі. Беремо довільну точку N. Малюємо вертикальну вісь дійсних значень і горизонтальну вісь уявних значень, позначену як j. Відкладаємо по вертикальній осі в обраному масштабі значення фазної напруги фази А. Якщо масштаб 1Вольт / мм, означає завдовжки 127мм. Далі з розносом в 120градусов в обидві сторони відкладаємо два інших фазних напруги тієї ж довжини. З'єднуємо все вершини і отримуємо трикутник, ідентичний на рис.4. Його сторони будуть міжфазни-, тобто лінійними напругами. Токи в кожній з фаз також будуються з урахуванням масштабу. Кут між напругою і струмом відкладається згідно отриманого значення. Наприклад, ми отримали

Відкладаємо по транспортира кут величиною в -53градуса вправо від відрізка U ФА. А величина I ФА при масштабі 1А / см буде 2,5 см. Для фази В ми отримали

Тут, щоб правильно відкласти кут між напругою і струмом, треба врахувати, що напруга U фВ вже має кут -120градусов. Тому відкладаємо від відрізка U фВ відсутні 53градуса (173-120) вправо і позначаємо на діаграмі як кут фВ. Для фази С ми отримали

Тут, щоб правильно відкласти кут між напругою і струмом, треба врахувати, що напруга U ФС вже має кут 120градусов. Тому відкладаємо від відрізка U ФС відсутні 36градусов (156-120) вліво і позначаємо на діаграмі як кут ФС. На закінчення необхідно правильно побудувати ток нейтрали. Для цього необхідно скласти всі струми за правилом додавання векторів. Для цього переносимо паралельно вправо довжину відрізка, який зображує струм I фВ (він червоний) і "приєднуємо" його до кінця відрізка, який зображує струм I ФА. Потім також переносимо вниз відрізок струму I ФС (теж зробимо його червоним) і "приєднуємо" його до кінця червоного відрізка, який зображує струм I фВ. З'єднуємо точку N і кінець останнього відрізка. Отриманий синій відрізок буде струмом нейтрали, а його довжина дорівнюватиме дійсного значення струму нейтрали з урахуванням обраного масштабу. Все, як то кажуть, просто і елементарно.