Режимы работы звезды

[Alexey104]

Здравствуйте, уважаемые электрики!

Прошу помочь самоучке разобраться в кое-каких вопросах. Пытаюсь понять, какие процессы происходят в бытовой трёхфазной сети типа "звезда" при отгорании питающего нуля в стояке. Я себе это представляю так:

Пока нагрузка(сопротивление) на всех трёх фазах одинакова, напряжения и токи в фазах также равны. Напряжение на каждой фазе в таком случае сохраняется равным 220В. Сумма трёх токов в нулевой точке с учётом фазовых сдвигов этих токов относительно друг-друга даст противофазу, то есть нулевой ток. В таком случае необходимость в нулевом проводе отпадает - весь ток распределится по фазам.

А вот если симметрия фазных нагрузок нарушается(фазные сопротивления неодинаковы), то между нулём источника(генератора) и нулём приёмника(нулевой шиной в щитке) возникает напряжение смещения нейтрали, вследствие которого по нулевому проводу начинает протекать ток, уравновешивающий систему. То есть, благодаря нулевому проводу каждая фаза потребляет свой собственный ток, не зависящий от токов в других фазах, поскольку ток, ушедший с конца любой фазы, возвращается на её начало напрямую через нулевой провод, а не через другие фазы. По той же причине напряжение на каждой фазе остаётся равным 220В.

Проблемы начинаются при нессиметричной загрузке фаз и отсутствии нулевого провода. В этом случае все три фазы начинают потреблять общий ток, а напряжение на любой фазе распределяется пропорционально суммарному сопротивлению нагрузки на ней, например:

сопротивление нагрузки на фазе А = 3 Ом;
сопротивление нагрузки на фазе В = 7 Ом;
сопротивление нагрузки на фазе С = 10 Ом;
(цифры, может, нереальные, но это чисто для примера)

тогда общий ток в цепи составит: 380\(3+7+10) = 19А.

тогда:
напряжение на фазе А = 19*3 = 57В
напряжение на фазе В = 19*7 = 133В
напряжение на фазе С = 19*10 = 190В

Если я тут где-то написал чушь, прошу меня поправить. Если же всё верно, то вопрос мой таков:

Почему при симметричной загрузке фаз(и, следовательно, отсутствии тока в нулевом проводе) напряжение на каждой фазе сохраняется равным 220В? Откуда берётся эта цифра?

Спасибо!

[slavapril]

Проблемы начинаются при несимметричной загрузке фаз и отсутствии нулевого провода. В этом случае все три фазы начинают потреблять общий ток

Интересно, а вы сможете этот общий ток показать на схеме? Где он протекать-то будет?

В случае отсутствия нулевого проводника при несимметричной нагрузке нулевая точка перестанет быть нулевой и будет иметь некий потенциал, определяемый формулой

Режимы работы звезды - neitral.gif (1.23 КБ) 515 просмотров

Режимы работы звезды - neitral.gif
(1.23 КБ) 515 просмотров

где U и Y с индексами - это фазные напряжения источника питания и проводимости(нагрузки) соответствующих фаз. В свою очередь напряжение на каждой из нагрузок окажется равным разности каждой из соответствующих фаз источника напряжения и потенциалом смещенной нулевой точки. Соответственно, ток через каждую из нагрузок определится по закону Ома.
И никакого общего тока там не будет. Нулевого-то проводника нет.

[Alexey104]

Здравствуййте, slavapril!
Спасибо за участие в моей теме!

Интересно, а вы сможете этот общий ток показать на схеме? Где он протекать-то будет?

Под "общим током" я имел-в-виду следующее:

Поскольку нулевой провод отсутствует, нулевая шина в щитке уже не является "нулевой", теперь это просто перемычка, соединяющая потребителей трёх фаз в одну общую точку. Если бы нулевой провод был, то каждая фаза(при несимметрии нагрузок) потребляла бы разный ток, не зависящий от токов в других фазах и не влияющий на них, так как ток, уходящий с конца любой фазы, проходил бы через нагрузку этой фазы и возвращался на её начало(нейтраль генератора) по нулевому проводу. В таком случае чем больше мы нагрузим отдельно взятую фазу, тем больший ток она будет потреблять, но токи в других фазах при этом не изменятся и напряжения на всех фазах будут равны линейному напряжению, делённому на корень из трёх.

А вот при отсутствии нулевого провода ток, ушедший с конца любой фазы, пройдёт через нагрузку этой фазы, попадёт на нулевую шину в щитке, а далее вернётся на начало этой же фазы(нейтраль генератора) уже не через ноль(его нет), а через нагрузки других двух фаз. В следующий момент времени фазы "поменяются ролями", ток придёт уже по другой фазе и уйдёт также по двум оставшимся на нейтраль генератора. То есть, по всем трём фазам пойдёт один и тот же ток, и изменение нагрузки(сопротивления) одной из фаз неминуемо приведёт к изменению тока(и напряжения) в этой и других фазах.

Я правильно всё представляю? Если да, то поехали дальше:

Правильно ли я понял, что для того, чтобы рассчитать напряжение на отдельно взятой фазе при несимметричной нагрузке и отгоревшем нуле, мы должны:

1)Рассчитать напряжение смещения нейтрали по формуле, которую вы привели выше.
2)Напряжение на нагрузке конкретной фазы будет равно векторной разности напряжения этой фазы(номинального) и напряжения смещения нейтрали(здесь я мог криво выразиться, поправьте, если что).
?

Спасибо!

[slavapril]

Вы довольно-таки грамотно всё себе представляете.

Правильно ли я понял

Абсолютно правильно поняли.

В следующий момент времени

Тут небольшое уточнение - токи каждой из трех фаз будут проходить через свои нагрузки и выходить через нагрузки двух других фаз одновременно. Имея при этом, конечно, свое значение фазы (т.е. величину и направление) в рассматриваемый момент времени.

Напряжение на нагрузке конкретной фазы будет равно векторной разности напряжения этой фазы(номинального) и напряжения смещения нейтрали

На всякий случай уточним для исключения разночтения: разности фазного напряжения генератора (линейного, деленного на корень из трех) и напряжения смещения нейтрали. Ну, а так да - верно.

[Alexey104]

Большое спасибо за ликбез!

По данной теме вопросов больше не имею.