/
Текст
Б И Б Л И О Т Е '{ А Э J III{ Т Р О М О Н Т Е Р А
Вы п у с к 374
Е. А. КАминекий
ЗВЕЗДА,
ТРЕУrольник,
зиrздr
ИЗДАНИЕ ТРЕТЬЕ
(Э1'
. «Э Н Е Р r и Я»
MOCI{BA 197З
6П2.11
1( 18
УДК 621.313.1 :621.314.22:621.3.045.18(04)
р Е Д А 1( Ц И О Н Н А 51 К О Л Л Е r и 51:
БОJ1ыuам Я. М., Зевакuн Н и., Камuнскuй Е. А., Манирыкин С. А.,
РОЗal-ЮВ С. П., СUNьчусов Ф. Н., CJvtllpNOB А. д, СОКОА0в Б. А.,
ССJvtelюв В. А., УСТИНОВ П. И.
к 18
Каминекий Е. А.
Звезда, треуrольник, зиrзаr. изд.3 е. М., «Энер
П!Я», 1973.
104 с. с ил. (Б ка электромонтера, БЫП. 374).
Рассказано о своЙстnах соединениЙ 1'3 звезду, треуrо.пЬНИJ{ и зиr
заj", ПOJ\:ззано, как выбрать необходимый вид соеДИНСНИЯ и I<ак ero"
БЫПОJIНИТЬ. Описаны распространенные ошибки :и объяснено, как их
пр дупрсднть.
В 3 M ИЗДании учтены замечания и пожелания читатеJ1еЙ, n част.
!ЮСТИ, ассказано О" соединении в 1llестиФазнуlO звезду. зиrзаr. раза-
l\'IКlIУТЫИ и открыты и тnеvrольник.
Брошюра раССЧИТШ{8 на широкий круrЭЛСКТрОМQнтеров н электро-
техников. Может быть поле на учащимся профессиональных ШКОЛ.
0338 097
К 051(01РЗ 85 73
6П2.11
l(/1Л1ИНСIШЙ ЕВrEНИй АБРАМОВИЧ
ЗВЕЗДА, ТРЕуrОЛЬНИI(, зиrЗАr
Редактор издательства Л. В. Копейкина
Обложка художника Н. Т. Ярешко
Технит;ескиЙ редактор Л. В. Иванова
Корректор В. С. Антипова
Сдано в наб)) 25/V][ 1972 У.
Формат 84Х 108'/"
Уел. печ. JI. 5,46
ТИр iЖ 6J 000 экз.
Подпи,.ШО к пеЧ1ТИ 23/Х][ 1972 с. T ! 970)
Бум а са ти поrрафсr<ан .";"2 2
УI. ИЗД. Л. 5.68
Зак. !285 Цена 2! коп
ИЗ':IатеЛhСТВО «3нерrия». Москва M 114, Шлюзовая наб., 10.
Московская тнпоrрафия N. !О «Союзполиrрафпрома»
при [осударственном Комитете Совета Министров СССР
по делам издательств, полиrрафии и книжной торrовли.
Москва, M 1!4, Шлюзовая наб., !О.
ВВЕДЕНИЕ
Звезда и треУlrальник оснавные виды соединений
в устанО'вка,х трехфазноrо тО'ка. Соединение в зитзаr
встречается реже. А так как каждое соединение аблада.
ет только ему присущими 'свой,СТlвами вид соединений
не всеrда безразличен. Так, например, если лампы, вкJ1ю
ченные в звезду, хорошо ,светят, их нельзя переКJ1Iочат.
Б треуrальник, иначе ани ярко вспыхнут и IпереrQрЯТ.
Значит, в данном Iслучае соединение в 3'везду lПалеЗНG,
а в треуrольник вредно. В друr,их случаях наоборат:
полезны ,сваЙСТiва треуrОЛЬ'НIика. Например, обмотки
электродвиrателя, хорошо работающеrо при соединении
в треуrольник, 'нельзя переключать в з'везду, так ка'; IПрИ
этом мощность на ело валу снизится в 3 раза. При :::оеди
нении вторичной обматки трансформатара втреуrоль
ник ,получаеТСЯОдJнонаlпряжение, например 127, 220 или
3808 и Т. д. При соединении в звезду 'с выведенной
нейтральной точ:кюй два напряжения, например 127 и
2208 или 2210 и 3808 и Т. д. При ,соединеНIИИ в зитзаr
с выведенной нейтраль'ной тачкой ,мОЖiНО Iпалучить три
наlпряжения, например 127, '220 и 380 8. Соrла!сно [ОСТ
1202'2 66 с 1967 ,r. силовые трансформаторы МОЩНОСТhЮ
от 25 до 260 К8а MorYT выпускаться с 'Обматкой lНизшеrQ
наiПряжеЮШ,соединенной в зиrзаr, однаксо получение
трех напряжений (ДЛЯ чеrа требуется 7 выводов) не
предусматривается.
Обмотки одноrо iи тата же а:I1lПарата можно соеди-
нить 'в звез,ду, треуrольник, зиrзаr 'не 'Одним, а несколь
кими способами. Следовательно, не все звезды и не все
треуrольники одинаковы, что в ряде случаев имеет значе
ние. Так, например, если параллельна включить два оди
наковых траlнсформатора с одинаковыми звездами
(в электротехнике таворят с ОДИНaJЮВЫМИ rруппами
соединений, 'см. 8), ани ,правильно раопределят между
собой натрузку. Если же звезды у трансформаторов раз-
ные, лроизойдет тяжелое короткое замыкание.
з
Можно, далее, точно з н а т ь, какое ,соединение Tpe
буется в конкретном !Случае, ,но этоrro мало. НУЖНiQ
у м е т ь ero выIолнить.. А на !Практике это сделать TO
раздо ,сложнее, чем на чертеже. Дело в том, что обмотки,
находящиеся внутри аЛiПа,рата, ле видны. ДОСТУПНЫ
только ИХ выводы, и далеко не всеrда известно, к ка'коЙ
из трех обмоток относится тот или иной вывод и 'ICM он
я,вляется концом обмотки или ее началом. ЗIIачит, (при
ВЫIПОЛlнении соединений лепю 'Ошибиться, т. е. вместо
одной звезды (треуrольника) получить друrую (друrой)
или, еще хуже, друтое соединение lНe звезду, и не Tpe
уrольник, и не ЗИI'заr, далеко не Бсrда ДОЛУ1стимое
(CM. 9).
Наконец, правильно соединенный аппарат леrко He
правильно iПрисоединить к сети. Такая ошибка может,
наlпример, изменить 'на1правление вращения электродви
rателя и даже rру,ПlПЫ элеКТРОДВИl'ателей (см. 15).
Приведенных примеров достаточно, чтобы убедиться,
насколько ваЖНОЕ3ЖДОМУ электромонтеру и электротсх
нику не только хорошо знать II :понимать своЙства 'шез
ды и треуrОJIЫIИК3, НО н умсть правильно примснять
свои знання на Iпрактике. Рассмотрению ЭТНХ вопросов Н
посвящена брошюра.
1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Чтобы не разбивать изложение осиовноrо содержания брошюры
йояснсниями тех положениЙ из основ электротехники, которыми
в далынейшем IПРУJдется пользоваться, напомн м их Бкратце.
Получение f1epeMeHHoro тока. Переменныи ток может быть по
лучеlI в простеЙrшем [енераторе с обмоткой из OJLIIOI'O витка и с oд
ним ДВУJCполю.сным маrНИТQМ.
В реальных 'reHepaTopax обмотка, 'конечно, имеет не один, а MHO
[о витков. МаrШIТное 'поле создается, как правило, не маrнитом,
а элеКТРО'VJаrнитом. Число ero 'полюсов может быть больше двух.
Кроме тото, 'в О!l!НИХ исполнениях [енераторов маrнит 1 неподвижен,
а обмотка 2 вращается (рис. 1 ,а), в друrих обмотка 2 непод,вижна,
2
о
а)
о
о
о
о
о
6j
Рис. 1. Принтщп получения переМСIшоrо ТОКа в rеиераторах.
5
'11 ilrlIИТ 1 лращаСТС>l (рис. J .б), 'ПО Л:Л>l КОIIстРУи'роioilIIIIЯ п обслуЖ1i
ВЮШ>l 1'еIIсраторов весьма сущеСТВСТ!IIО, но прИ!щи,пиалыlO СОJJсршеlI
но безразлично. Почему? ПОТО:VIУ что для 1'енерироваш1Я пеРС:VlеННО1'е
напряжения важно лишь, чтобы витки обмотки пересека,1ИСЬ ма1'
нитными силовыми линиями, а это в равной :степени ДОСТИ1'ается кш
в том, так и в ДРУ1'ОМ случае.
При ВР lщенип 06:VI0ТКИ (маПl1lта) она (он) после,10вателыIo Ве
времеии заl1П:VIает разт!'!ныс положения относительно МЗ1'Ш!ТНО1'С
поля (06мотки).
{ММ) 1Н
'isf4ir rsr' '
?:/, ' ! I I i I I
, .
" 'Время(t)
1. I
Т , I
а) 6) В) с) а) е) ж) 3) и)
Рис. 2. ИзмеIIеIIИЯ э. Д. с. в течепие ОДНО1'О периода.
Оперва обмотка, плоскость которой 'перпендикулярна маПIИТИОМ\i
полю, находит'ся -на неЙтрали, т. е. между полюсами, как показаио
на рис. 2,й. При этом проводники как бы скользят вдоль силовых
линиЙ и электродвижущая сила (э. д.с.) в них не возиикает. Затем
один проводник (е1'О торец зачернен) приближается к северному по
люсу N, а ДР'У1'ой (незачерненныЙ) к южному S (рис. 2,б) и, HaKO
нец, они проходят под полюсами (рис. 2,в). В этом положении []po
водники движутся перпендикулярно силовым линиям: э. д. С. дости
1'ает свое1'О наибольше1'О значения 1.
Далее ПРОВОДIНИКИ удаляются от ,полюсов (рис. 2,с) и CHOiJa дo
СТИl1'ают нейтрали (рис. 2,д): э. д. с. равна нулю.
Продолжая движение, проводник, который ранее проходил под
севернь:м полюсом, при6лижается к южному (рис. 2,е); проводник
которыи был ПОД южным полюсом, п'риближает:ся к северному: Ha
пра'вление э. д. с. меняется на ,обратное. Под полюсами (рис. 2,ж)
э. д. С. IПО ;величине снова ДОСТИ1'ает наибольше1'О значения, но она
отрицательиа.
На/конец про,водники удаляются от полюсов (рис. 2,з) и опять
аыходят на /нейтраль (рис. 2,и): э. д.с. раьна нулю. Далее при каж
I В проводниках, находящихся под разными полюсами, э. д. с.
направлены различно: в одном из них за плоскость чертежа,
в ДРУ1'ом на нас. Но проводники, образующие виток, соединены
ДРУ1' с друтом таким образом, что их Э. д. с. складываются.
6
0'11 обороте асе периодически ПОI3ТОРЯСТСЯ в Toi'l же последователь.
JiOСТИ. о
Период и частота. Время Т, затрачиваемое на полныи цикл
I1з:v!снений переменноrо тока, после чето все начинается вновь, назы
нается л е р и о Д о '11. Частота f число периодов в секу,щу, Частота
:10 периодов в секун,1У, с ЕОТОрОЙ в нашей стране работают ce ЭJ1ек
тростаНl\IН1, питающие осветительные и ПРОN1ЫШJ1СllНЫС усrаiНОВКИ,
l1,вьшастся про м ы ш л е н н о й ч а с т О т о Й. Ее период равен
0,02 сек.
900
о
600 1200 1800 2ЦОО 3000 3600
300 900
1500/2100 2Т
TI2 Зlцт
33001
т
Время
'Iслы
2700 3000
Рис. З. Техинка 11Остроеrшя синусоиды.
Синусоида. Кривая на рис. 2 синусоида показывает, что
велilчина э. д. с. непрерызнCJ ИЗ:i!еняется, приче:'1 число ес :VlrHoBeH
ных значениЙ в течение периоcrа безrранично: их столько же, СЕОЛЫЕО
lочек может ПО:У1еститься на синусоиде. В течение перИО,1а :чтновен"
ные значсния Э. :\. со оди,наковой величины и ОДНО1'О знака бывают
дважды. За иерио.'\ э. д. с. 2 раза ,10ститает наибольших ('Vrакси
:VlillЬНЫХ, З\1ПJШТУДllЫХ) значениЙ, но О,1ИН раз это положительное,
,"pyroi'l отрицательное значеиие. Одним СЛОБО\!, по сииусоиде МОЖ
1!О состаI3ИТЬ са:v'10е лолное представление об изменениях СИНУ'СО!l
;1 Jльноil Э. Д. С. (тока) с течеН!lем времени.
Как строятся синусоиды, показывает рис. 3.
По r"оризонтао%иой оси откладываются либо вре:.IЯ, RОЗр:lСТЭЮ
щес Ссlеса направо, либо уrлы поворота обмотки (матнита), КОТОРЫ'с
отсчитываются от HeKoToporo положения. ПРИНЯТО1'О за начально :
Уrлы MorYT ИЗ:VlеРЯIЬСЯ либо в [радусах, либо в радиаиах. На рис. 3
пре:v!я дано в долях периода' Т/4, Т/2, Т; показапы также У1'ЛЫ по
l\оtИТJ: 00, 300, 600, 900, ..., 360'. Надо иметь в виду, ЧТО 11 дпухпо
.:аdС IЫХ 1'еиераторsх период соответствует полному обороту, т. е.
СОRершается за 3600, или 2п рад, т. е. дЛЯ ТО1'О чтобы один из про
J!О1НИКО:J об:V10ТКИ, пыЙдя из под северншо (южноrо) полюса, воз
враТИJ1СЯ к нему же, ои должеи новернуться на 3600. Поэтому на
рис. З, которыЙ построен для двухполюснота [енератора, период т
соответствует 3600, полупериод Т /2 1800, четверть периода Т!4
9:)° и т. :е В мнотополюсных 1'енер"торах электрические и 1'еометри
'iеСЮlе ["радусы 11(' сомrздают, потому что одноимеиные полюса, Ba
Ilример ceBepiIЫe, расположены друт J( друrу ближе: в четы рехполlОС
1:0'11 1'енераторе на расстояпии 180°, в шестиr;олюсно:'! на раССIОЯ
1П11! 120" и т. д. А так как NезавиС1НlO от ЧUСЛа полюсов все ceHepa
торы дают ток одноЙ и то(iже пРОJIЫlUЛСIПlOй '/астаты, т. е. иJлеют
одинаконые периоды, они доюlCНЬ! совершать за одllO и то же вреJv!Я
jЮЗNые пути: оборот, половuну оборота, треть оборота и т. д. По
7
этому reHepaTopbI вращаются с разными скоростями: самые быс1'РО
ходные двухполюсные (3,0,0,0 об/мuн), четырехполюсные делают
180,0 об/мин, шестиполюсные 1000 об/мин и т. д.
Отметим ОДНО исключительно важное 06стоятельст,во: синусоида
является iПериодической кривой, т. е. IHe имеет ни конца, ни начала,
и потому во'в,се не обязательно 'рисовать ее, начиная с ,00. С paB
ным успехом МОЖIНО начинать ис 30°, 47°, 1220 ( 600) и т. д. Но
так как в этих случаях отсчет яачнет'ся позже или раньше, то за
канчивать ero нужно на столько же :позже или раньше.
l;J
)
(i<E
Н
l;J
)
==-
н
t
а)
t
...
Рис. 4. Раоположение синусоид на чертежах в за
висимости от направления вращения.
о)
Получение мноrофаЗНblХ токов. Если в reHepaTope нмеется не
одна, а неСКОЛЕ;КО обмоток и если они одинако,вы по конструкции,
числу 'витков, сечению провода, то синусоиды, из06ражающие изме
нения э. д. с. в каждой из них, одинаковы. Одна'ко располаrать их
па чертеже нужно в соот,ветствии как со взаимным раDПоложением
обмоток, так и с направлением вращения. Поясним это на примерах.
На рис. 4 показан reHcpaTop с двумя обмотками ах, Ьу, которые
размещены в одиих и тех же 'пазах и, следовательно, одинаково пе
ремещаются относительно маrнитов. Поэтому синусоиды, изобража
ющие измепения э. д.с. в обеих обмотках, совпадают. Но если Bpa
щение 'происходит против часовой стрелки, наблюдение за измене
пиями э. 'Д.С. начинается в тот момент, 'коrда обмотки занимают по
ложение, показанное на чертеже, и синусоиды начерчены, как па
рис. 4,а, то при вращении по часовой стрелке синусоиды изображают
иначе (рис. 4,6). Почему? Потому что в первом случае ПрОВОДНИКИ
раньше проходят под северныМ полюсом, 'во ВТОРОМ раньше ПОД
южным.
f\
[енератор на рис. 5,а тоже имеет две обмотки, но раоположен
вые под 'прямым Y'rJIOM. Поэтому онн проходят под IIOлюсами Heoд
новременно. Значит, максимальные значения э. д. С. Б них иастvnают
;) разное время и, следовательно, 'СИНУСОИДЫ должны быть сдвйнуты
стается выяснить, на какую часть периода и 'в какую CT:JpOHY. Pe
шаются эти вопросы следующим образом.
1. Синусоиду э. д. с. одной обмотки, наlПример ах, ра,сполаrают
a чертеже [JРОИЗВОЛЫIO и через точку О, ОТ которой в дальнеЙшем
оудет вестись отсчет времеии, 'Проводят вертикаль 1 1 (рис. 5,б).
т
а)
е)
6)
't
8)
а)
Рис.. 5. Сдвиr э. д. с. двух обмоток на четверть периода.
2. Определяют по рис. 5,а, како.му положению проводника co
ответствует точка О и [де в это время находится ПРОВОДНИК Ь: опере
/1\aeT он проводник а по направлению вращения или отстает от Hero
1) нашем "случае пров?дник Ь опережает ,проводник а. Действительно'
оследнии еще на 'неитрали, э. д. с. в нем равна нулю, а проводнИI:
уже ПОД полюсом и" ero э. д. с. достиrла максимума.
,.. 3. Определяют, какои знак имеет э. д. с. в обмотке Ьу в точке О,
l [обы З!Igть' как начинать построение синусоиды э. Д. с. обмотки Ьи
1\ точке под ;,оризонтальной осью или над ней. .
Если обмотка Ьу находится в области Toro же ,полюса к КОТО
рому I!рИ вращении приближается обмотка ах значит знакn' у э Д c
одинаковы. В нашем примере э. д. С. обмот и ах оложитель а' ,;
( бе О'бмотк находятся в области одноrо и Tcro же полюса. Поэтом
(инусоида :J. д. с. обмотки Ьу :в точке О тоже должна быть поло'
;1( Iпельна.
')
4. О,пределяют, на какУю часiъ ,i1ерйода ODMoTiKa Ьу сJJ:вйIiУ1'Н
относительно обмотки ах. Это -ВИДНО И': ис. 5,а и с, иа KcJТOpыx
ПРбдставлены соответственно ДВУХПОj ЮСНЫЙ и четырехполюсный re
нераторы. Длительно.с1'Ь периода т tJ любом случае o-пределя.етеI
расстоянием между одноименными полюсами и скоростыо враще
ния. Нетрудно видеть, что расстояние между началами обмоток, т. е.
между проводниками а и Ь,равно четверти периода.
5. Остается совместить синусоиды э. д. с. обмоток ах и Ьу, что и
сделано на рис. 5,д, тде ясно виден ,сдвиr между ними на четверть
периода т /4, или на 90 эл. срад.
т
Рис. 6. Электродвижущие силы трех обмоток, сдвииу
тых иа треть периода.
Фа овыс уrлы, ОПРl'ДСЛНIOIЦИС значсния э. д. с. нли тока л Ha
чальныи Mo !e!!T (с KOToporo начинается рассмотренне процессэ из.vIе
нсния Э. д. .С. или тока), называются н а ч а л ь и ы -"1 И фазами.
Важно 'понять, что определяя сдвиr по фазе междv дву-"ш э. д. с.
или токами, нужно 'Bcer,1.a определять ero между о Д ;! н а к о в ы -"1 И
фазами рассматриваемых величин. Например,СДБиr п между нулр ы
ми фазамл (рис. 7,а) и между фазами 8 Т/5 (рис. 7,6) оди"наков.
Если нуж'ио определить, опережает или отстает одиа синvсоида
относительно друrоЙ, поступают следующим образом ,
е
t:
t
t
Рис. 7. Определение величины сдвиrа фаз.
[енератор с тремя обмотками ах, Ьу и cz показан на рис. 6.
Обмотки равномерно раопределены по окружности, т. е, сдвинуты
друr относительно друrа на треть периода Т/3 или па 120 эл. срад.
При данном расположении 06моток и вращении п'ротив часовоЙ
стрелки э. д. с. обмотки ах опережает на Т /3 э. д. с. обмотки Ьу,
которая 'в свею очередь опережает на Т/3 э. !д. с. обмотки CZ.
Каждая обмотка rеиератора (трансформатора, электродвиrате
ля переN!енноrо тока) обычно называется фаз о Й.
[енераторы с одноЙ обмоткоЙ я,вляются однофазными, с двумя
обмотками двухфазными, с тремя трехфазными и т. д. Если
э. д. с. в разных обмотках достиrают нулевых (или максимальных)
значений в разное 'Время, тоrаворят, что между фазами существует
с Д в и " которыЙ определяется в долях ,периода или в электриче
ских rрадусах.
Фаза. Выше уже указывалось, что обмотки ,енераторов, TpaHC
фор;viаторов и элеК1'родвиrателей называют фазами. Но слово «фа
за» )J электротехнике употребляется еще 'в нескольКИХ значениях.
Фазами также называют провода трехфазных линий 3 отличие ,.
от нулево'rо про:вода (см. 2).
ФазоЙ в широком смысле этоrо ,слова называется отдельныЙ MO
мент в развитии какоrо либо явления. В периодических Iпроцессах
(к которым относятся и 'изменения э. д. с. и тока) фазоЙ называет
ся величина, характеризующая состояние колебательноrо проце()са
в каждый момент времени. Таким образом, фазой можно называть
и уrол поворота обмотки (так как каждому уrлу соответствует опре
деленная величина э. д. с) и [время, прошедшее от начала периода.
Начало Пе[1Иода, коrда э. д. с. равна нулю, часто называют н У л e
\1 () i'l фаЗОli.
\0
Через нулевую фазу 01 одной синусоиды (ах) ПрО!30ДЯТ верти
каль 1 1 до пересечения 'со второй синусоидоЙ (Ьу) (рис. 8,а). Если
она пеj'есекает ее !3 ы щ е rоризонтальноЙ сси, значит, вторая сину
соида о пер е ж а е т !Первую; если н и ж е о т с т а е т. Действи
тельно, вертикаль 1 1, lпроведенная через нулевую фазv синусоиды
ах, пересекает Ьу выще rоризоитальной черты и, стало б"ыть, Ьу о'пе
а.)
t
2
Рис. 8. Определение нап р авления С Д Биr а Ф
аз.
б)
режает ;.!х. Но если Ьу опережает ах, то ах отстает от Ьу. В ЭТО;VI
Л ф еrко уоедиться, проведя ,вертикал!. 2 2 (рис. 8,6) через нулевvю
азу Ьу, .:<оторая 1l1ересекаетотстающую синусоиду ах ниже I'О;'И
зоитальнои оои. t'
Па стандарту начала обмоток обознач['ются буква"ш А В С
для высшеrо и а, Ь, с для ннзщеrо напряжений. Концы обмо.rок' co
отяетственно 'называют Х, У, .2 и х, у, 71. Имея IВ виду, '1то на элек'
11
трастанциях и подстанциях шины, прииаДj;ежащие разиым фазам,
акрашивают желтай, зеленай и краснай краска'Ми, фазы иноrда Ha
зывают Ж, З и К.
Вращение фаз. Вращением фаз называют паследавательнасть,
." катар ай 'В обматках разных фаз э. д. с. (так) даСТИirают с тече-
нием времени максимальных значений. :Если вращение ратара ['ене-
ратара праnсхадит пратИВ часавай стрелки, как паказана на рис. 6,
та фазы вращаются в направлеНi!И ах, Ьу, CZ. Если изменить на.
правлеииевращения ратара, та изменится и направление вращения
фаз: ани -станут вращаться ва.братнам нашра,шении, т. е. ах, cz, Ьу.
Падрабнавапрос а iвращении фаз рассмотрен в 15.
rr т
'. ,
о" i ! i 1 i I
( I EDi €)1 :( !, $
\n' ," :' l\i']+ "
i
)Z2\\Т./WЧ'У . .
{lрое;<u,LLЯ . ОСЬ Вектор
Вектора
'Н! (;[;й
Рис. 9. Определение MrнaBeHHЫX значениЙ Э. д. с. при
вращении вектара.
Вектары. В технике переменных такав периадические измене-
ния э. д.С. (токав) часта изабражаются в е к т а 'р а м и, т. е. атрез-
ками прямай апределенной величины и определеннаrо на-правления.
С помащью вектаров можно решать ряд задач. Нас в рассматри-
ваемых вапра-сах интересуют две из иих: а) определение MrHoBeHHbIX
значений э. д. .Со; б) апределение сдвиrа фаз между двумя и бале
э. д. с.
Для апределения MrнaBeHHЫX значений вектар должен иметь
длину, саат'ветствующую ,максимальнаму значению э. д. с.. Era Ha
чальная фазасавпадает с направлением 'i'оризантальнай аси. Затем
вектар .вращают пратив часовой стрелки и праектируют на непа-
движную вертикальную ась. Длины проекций и апреде.1ЯЮТ MrHaBeH
ные значения э. д. с. для каждаrа уrла поворота, ЧТО' иллюстрирует-
ся рис. 9. На рис. 9 изменения э. д. е. представлены как синусаидай,
на катарай атмечены мrнавениые значения э. д. с. через каждую
васьмуЮ часть периода, так и Iпраекциями вектара на ась для тех
же далей периаiда.
Определение величины сдвиrа фаз. Для апредеJrения СДБиr1'!
фаз между ДВУМЯ и балее э. д. с. каждую из них изображают BeKTO
рам. Начала ,векторов савмещены. Уrол между ними определяе1'
сдвиr фаз.
I
Техника пастроения векторов для двух э. д. с. паясrщется
рис. 10,a. Слева на нем и ображены синусаиды и ясно в'ндна, чтО' е2
о-переж ет еl на уrол а. Справа э. д. с. е! изображена вектаром Е 1м ,
которыи распалажен r,оризонтальна, и стрелкой паказано направ-
ление вращения 1. Затем 'по этому направлению атлажен уrал а
н построен вектор э. д. С. Е 2м .
Пастроение можнО' выполнить иначе. После построения векто-
r Ja Е 1м (который раополажен -rаризантально, т. е. так, чтобы ero
проекция на осъ 1/ 1/ была равна MrHoBeHHoMY значению е! в точ-
ке О) через точку пересечения синусоиды е2 с 'вертикалью 1 1 про-
ведена rаризанталыrая 'пунктирная линия (ана отсекает 'vIrHaBe!I
нае ЗI!,ачение э. д. с. е 2 ; саатветствующее точке О). Затем радиусам
l1ЛИНОИ Е 2М из точки О как из центра сделана засечка, пасле чеrа
построен вектор Е,м. При таком построении уrол а палучается авто-
матичеоки.
ПРИ'vlеры векториых диаrрамм (т. е. совакупности 11екторов,
изображающих синусоидальные величины адинаковаЙ частоты для
различных уrлов сдвиrа фаз между еl и ez) даны на рис. 10,б е.
Обратите асабае внимаиие иа рис. 10,e, котарыЙ саот'ветствует
рис. IO,c и показывает, UTO как бы ни распалаrалась на чертеже
векторная диаrраТ\I'Т\lа, CABHr фаз от этаrо на неЙ не изменяется.
МожнО' ли изображать векторами действующие (эффективные)
значения э. д. с. и токов? Этот важный вапрос вызывает абычно
неЛ.ОУ}lение. Ответить не, иста можио следующим абразом.
Если нужно апределять мrновеШIые значения -синусоидальной
ВСJ1ИЧИИЫ, та удобнее брать ректар, изображающий се максималь-
ное значение, патаму ч [о именнО' сто праекция иа ась дает MrHoBeH-
ные значения.
В практическай дентеЛЫIасти мы обычно имеем п.еJIO не с MrHa-
венпыми, а с деЙСТВУJ,?ЩИМИ 2 значениями, например' rоворим 127 А,
поиимая под этим деиствующее значение и не думаем ии о макси-
мальных зиачениях, катары е на 4.1 % бальше, ни о друrих MrHO'BeH-
ны; значеннях. Паэт?му вектарные диаrраммы абычна страят для
денс'лвующих значении. При этам уrлы од-виrа фаз между величинами
тока, э. д. С., иапряжения и т. п. видны совершенна отчетливо, а ре-
зультаты сл"ажения и вычитания векторав непасреДС'f'венно палу-
чаются 11 деИС11ВУЮЩИХ зчачениях, что удабно.
, Слаж ние и вычитание синусоид. В электраустановках, в ка-
IОрЫХ денствуют нескалько э. д. С., они в зависимости ат спосаба
соединения MorYT лиБО' складываться, либо вычитаться. Это же
атнасится к такам в местах развет,влениЙ.
В це.пях ,постоянноrо тока сложение и вычитание произвадят
алrебраически. Эта значит, ЧТО' если адна э. д.с. равна 5 в, а др у-
rая 18 в, то их сумма саставляет 5+18 23 в, а разнасть 5 18
13 в. Знак минус указывает на изменение направления така на
абратное па сравнению с тем, котарое .была бы талько ат адноЙ
э. д. с. 5 8.
j В электротехнике MrHoBeHHble з,начения синусаидальных вели-
чин принято обазначать строчными (маленькими) буквами, в нашем
примере е[ и е2; максимальные значения обазначаются прописными
(бол ши :и) буквами с индексом «М», в нашем примере' ErM и Е 2м .
Деиствующие значения обозначаются ЩJOuисными буквами
без индекса «м»: E,rU, {,
l3
в цепях пере,lенноrо тока сложrние и .вычитание производятся
БOJЦ е с. ожно.
Чтобы с до ж и т ь две СИНУСОИДЫ еl и е2, НУЖНQ: а) пересечь
их в нескольких 1eCTax веl)тикалями 1, 2, 3, 4, 5 ... и т. д., на KOTO
рых синусоиды отсекут iVirновенныезначения э. Д.с. (рис. II,а);
б) попарно а л Т' е б р а и ч е с к и сложить мrновенные значения и по
лученные суммы, IПред;стаБляющи{;собоЙ мтновенные значения CYM
v:ариоЙ э. Д. С., отложить на тех же вертикалях (рис. 1\ ,6); в) 'co
е
' [2\
, а
О Е 1м
l' L EZM
a trE
а) ,,[7
Е 1 [2 \
О) )
'"
1800
E2 E1
в)
t Ez 9>-
LE 1
27МЕ1
У90 0
Е2
е)
Е 2 1:2
LY/ '
Рис. 10. Определение СiI.виrа фаз при помощи Eel,-
торов.
14
единить ,плавноЙ кривоЙ ,вершины сУММарных мtiювенныХ знi!чениЙ,
ПОjlУЧИВ. таким обраЗО,l. сумыариую синусоиду е] +С2.
Чтобы вы ч е с т ь одну синусоиду из друrоЙ, например еl из
е2 (рис. II,а), нужно .вычитаемой синусоиде дать обратный знак,
т. е. попросту начертить ее зеркальное изображеиие el (рис. ).],в).
Затем синусоиды е2 и el ,складываются (рис. II,с), как описано
выше. Одним словом, вычитание синусоид основывается на изве
СТНО,1 нравиле, ,которое rласит, что IIJычесть все равно, что П'риба
[ИJТЬ т() же са:н()е с обратиым знаком.
а)
[1 e z 11
1I iI"I ../1
/ 1\
[/ \ "i'.
1\
I \ е1 + е2
v:
11
1I
11
I \./
6)
о 2 /j В 8 10 12 1Ц
8)
1I K 2 I I
e1
",11 \ 1.11/ h<
Vl\ 1I
'r-- l.>' II
"i-- .i
ez e1
11 1\
lJ
, I
1\ >..1--1.1
2)
Рис. 11. Сложение и вычитание синусоид.
о 2 4 В 8 10 12
Сложение и вычитание векторов. На рис. 12,а изображены Т)Ш
вектара А, В и С. На рис. 12,6 показана их с л а ж е н и е 110 прави
лу параллелоrр.'lмма, а имеино: сперва наЙдена сумма д'вух векторов
А и В (В и С, А и С), а затем к ией прибавлен вектор С (А, В).
Рисунок 12,в показывает друrой ;Qпособ сложения этих же векторов
в четырех вариантах. Обратите 'внимание на натравление вектора
суммы. Сравнивая рис. 12,6 и в, леrко видеть, что. 'в любам случае
получены одинаковые результаты.
ДJIЯ R Ы Ч И т а н и 51 адноrа вектора из друrаrо вычитаемыЙ BeK
тор поворачивается на 1800 '(т. е. ему дается обратныЙ знак), после
чеrо по правилу парJллеJIаrрамма производят сложение (рис. 12,2).
ДруrоЙ способ вычитания этих же вектаров иллюстрирует рис. 12,д.
Заметьте:вектор разность направлен к к о н Ц у Toro вектора, из KO
Toporo сделано вычитание.
В дальнеЙшем мы не будем возвращать'ся к оБЪЯС1!("'IНЮ ВОПРQ
сов, раССМ(Jтренных выше, С',!Iтая их известными.
Трехфазная система. Наибольшее распространение в электро
технике поду ила симме [,ричная трехфазная систе lа э. д. с. Она
представляет три одины(Овые по частоте и амплитуде переменные
э. д. С., между КОТОрЫ I!1 сущеctвует ,сдвиr на 1/3 периода. СОi30кУП
ность токав, возникающих под действием этих э. д. С., пазываетсн
I !;
трехфазноЙ систем аЙ тока Б ИЛИ, как "бычноrаварят, трехфазным
токОМ.
Если иаrРУЗКlI всех трех фаз вО' всех Ul'fЮ1UШШЯХ uдUfЮКОfJЫ
(иапример, представляют собоЙ абматки трехфазноrо элеКТРОДВИI'а-
теля, или театr;альную люстру, в каторой каждая из фаз питае';
адинаковое количество адинаковых лаМiП, или является трехфазнои
коиденсатарноЙ батареей и т. 'п.), то трехфазная система токов так-
же будет симметричной. Это самыЙ блаrаприятныЙ и самыЙ простоЙ
случаЙ.
В симметричноЙ системе токи всех фаз ра\вны по величуне, оди-
наково сдвинуты относителыю соответствующих напряжении, а меж.
ду токами смежных фаз сдвиr' равен 1/3 пери ада.
А + 8 +С
А+8+С А+8+С
А+С
/ \
/\
/ \
\
\с
\;
в
\\ B C ')
1'11('. 12. Сложение и вычитание векторов.
. .........B
а)
dА+В+С
,/
V
\С
в
б)
в)
C
а)
в практике же часта встречаются несимметриЧ'ные наrr;узки.' На-
нример, вееI'да существует IIссиммеТрИ5I в осветительных сетях. 3и""
чIIтелыIюO асиммстрию создаст электрическая ТЯI'а иа перемениом
токе. Симметрия резко нарушается 'в авариЙных режимах (кораткое
замыкание, обr;ыв одноrо провода,нарушение контакта iВ одноЙ из
фаз и т. ,п.). Понятиео несимметричных IШI'рузках дано в 2, 3 и 6.
Трехфазный ток был изобретен 'В 1891 r. руоским
инже"нером М. О. ДОЛИВО Д9БРОБОЛЬ'СКИМ И получил ши-
рочаишее распространение 'блаroдаря своим замечатель
I!ЫМ овоЙствам:
а) с помощью трехфазноrо тока можно передать
энеррию 'с затратой вдвое меньшеrо количества провод
IIиковоrо материала, чем Iпотребовалось бы при Iпередаче
однофазным током;
б) с ПОlVющью трехфазноrо тока в неподвижных
обмотках электродвиrателей !Создается iвращающееся
маrнитное поле, увлекающее за собой роторы самых
простых по конструкции и самых распро,страненных
ilСИНХРОННЫХ электродвиrателей.
В зависимости от вида ,соединений трехфазных reHe-
раторов, трансформаторов и IПриемников электроэнеРI1ИИ
можно получить те или иные практические результаты,
1< рассмотрению 'которых мы и пр.истушаем.
1. ЗВЕЗДА
Соединение в звезду трехфазноrо reHepaTopa. Располо
жим на чертеже изображения трех обмоток ах, Ьу и CZ
трехфазноro [енератора под уrлами 1200 так, как это
('делано на рис. 13,а. Присоединим к каждой обмотке
Ilаrрузку. В данном случае это сопротивления Za, Zb И Zc.
11а практике наrрузкой MOrYT быть лаМ1ПЫ, печи, элек
Iродвиrатели и друrие потребители электроэнерrии. Для
l'оединеlНИЯ обмоток reHepa110pac сопротивлениями по
'Iребовалось ш е с т ь проводов. В каждый момент Bpe
мени три из них являют'ся прямыми ток ПО ним идет
от [енератора к наrрузке. Друrие три 'Провода обрат
III,Ie.
Векторы Еа, Еь И Ее расположены па,раллельно
1'(>lV!откзм и изображают их э. д. с. На!Пряжения и а , и ь
11 и" меньше соответствующих э. д. с. на величину паде
1111>1 напряжения в обмотках. Направления ТOIюв lа, Ib
I 1" изображены стрелками.
Объединение трех обратных
'1 (' Т Ы Р е х [! р о в о Д н у ю схему
.1286
проводов R один дает
(рис. 13,б). R ней HP()
17
вода, присоединеiпше к ,выводам re1i:epaTopa а, Ь и С, Ha
JЫваются л и н с Й IН Ы М И (или просто фазами). ()БI !IИ
провод называют либо н е й т р а л ь н ым на том ,?CHO
ванин что он в 'равной степени принадлежит любои фа
зе, л бо н у л е в ы м, так как в ряде случаев ток в нем
равеинулю,
[е О "
;у , Ck :>
Ic
Ib
Ia
b( Ia r:
)
Ib
)
а)
8)
f
с)
Ic
Ia+1b . )f<j c=o ',Ie+1a
\"
I
J b Ia.
Рис. 13. Соединение в звезду трехфазноrо reHepaTopa.
18
Естественно, возникает вопрос: может ли равняться
нулю ток в 'Проводе, по которому в [енератор должны
вОЗ'в,ращаться токи трех фаз? Ответ дает рис. 13,8, [де
векторами изображены токи 1 а, l ь и lс (сумма которых
образует ток 10) и произведено их сложение. Сперва
сложены токи двух фаз, затем их 'сумма сложена с TO
ком третьей фазы. В итоrе получен нуль, так как r ео.
м е т р и чес к а я сумма токов двух фаз, что отчетливо
видно на рис. 13,8,111'0 величине равна току третьей фазы
а направлена прямо ,противоположно.
Физический смысл полученноrо результата состоит
в том, что и з з а с Д в и r а фаз между токами в каж
дый момент времени токи в одних линейных 'проводах
I!ДУТ от [енератора, в друrих к reHepaTopy. Иными
('ловами, одни из них ЯВЛЯЮ11СЯ прямыми, друrие
обратными. Роль линейных !Проводов в качестве прямых
I! обратных, понятно, непрерывно меняется, но так или
IIНаче при равномерной (одинаковой) наrрузке фаз на
)(олю нулевоrо провода тока не остается.
При равномерной наrрузке фаз нулевоrо провода не
J(елают, получая, таким образом, трех про в о Д н у ю
схему (рис. 13,2).
При Iнеравномерной наrрузке по lНулеВому !Проводу
l!Дет только небаланс токов. Поэтому сечение нулевоrо
IIровода не больше ,сечения линейных IПр'ОВОДОВ, а, как
11 равило, вдв'Ое меньше. Подробнее вопрос а сечении
lIулево,) iT_.TO'Ia рассмотрен ниже.
НезаlВИСИМО от Toro, выполнена схема с шестью, че
11,IРЫ1Я и,ни тремя !Проводами (что для практики, конеч
110, не безразлично, вос:первых, потому что трехпров'Од--
111,re схемы дешевле и, ,Bo .вTOpыx, потому что каждая
(' e:Vla обладает определенными своЙст,вами и 'Предна
IIUlчена для OIпределенных условий), система не пере-
I lаст быть трехфазной.
Электродвижущие силы Еа, Е ь и Ее, I-шпряжения И а ,
(/,. и И Ь и токи l а , l ь и lс каждой фазной обмотки назы-
Н:IЮТ фаз н ы м и. Напряжения И а1J , И Ье И И еа , дейст
IIУlOщие . между линейными проводами, а также токи
It .IIIшейных проводах 1 а, 1 Ь и 1 с называют л и н е й н ы м и.
Основные соотношения. При соединении в звезду Лll
III'fllIые и фазные токи одинаковы. Почему? Потому что
'1.11\1 то]<а, текущеrо через фазную обмотку, нет иноrо
11 YI'H, кроме линеиноrо !Провода, значит, токи в них оди
1:IKOBbI,
,
1'1
л инейные напряженuя 60льше фазных (j Vз
1,73 раза, откуда и вытекаю'I' известные соотношения:
127/220 6 (127Xl,73 220); 220/380 6 (220Х1,73===380);
6,6/11 К6 (6,6Xl,73 11) И т. д.
Как доказать, что линейные напряжения вvз ==
1,73 раза больше фазных? Для этorопридется начать'
с простоrо, iHO хорошо понятноrю 'Примера. Две батареи(
с э. д. с. El 5 6 и E2 7 6 можно соединитЬ либо как'
. - ..
t l 5iJ" I ' . " l
+ I +1
E1 ;
а)
и а иb
[\;........ /lе
I ' ЗDО
и с
u.
о ....... " U
?7 И ь с
/'
...&C
И а
ИС /а ИrJ. lIь
(lJ еа ) (lI аЬ )
U и
С И И ь
b с
( И Ь С )
д)
и ,'" ..
С! / "
lI>/ lJa
иe l!a " ) .
."
И Ь
[1J
El E2::r
6)
r(\,l
l!" I и аЬ
I I
JI,
/Uc иb
е)
8)
Рис. 14. Определение Лl
нейных напряжений пр
соединении в звезду.
'на 'рис. 14а, либо как 'на рис. 14,6. В пер,вом 'случае С,
еДИНelНЫ разноименные выводы: плюс (начало) одн(
батареи с минусом, (кондом) друrой, и э. Д. С., деЙствук
lO
шая между свободными разноименными выводаМiИ, paB
на сумме El+E2===5+7 12 в. Во втором саеlДи,нены
одноименные ВЫБОДЫ: плюс одной батареи с плюоом
друrоЙ, и э. д. с., деЙствующая :lIежду свободными Oд'HO
именными выводами, равна разности EI E2 5 7
2 6. Знак минус указывает на изменение направле
ния 'напряжения на' обратное Iпосравнению с тем, KOTO
рое было только ОТ одной Э. д. с. E j . Короче rоворя, pe
зультирующая э. д. С. ;при соединении разноименных BЫ
водов ра'вна сумме, а 'при соединении одноименных BЫ
водов разности СОC'I'авляющих э. д. с. и направлена
в сторону большеЙ э. д. 'с.
Теперь можно возвратиться к соединению в звезду.
Так как в этом случае соединяют одноименные выводы
(либо 'начала, либо конны), то результирующее линеЙное
напряжение находится вычитанием. Сообразуя,сь со схе.
мой рис. 14,8, на КО'J10рОЙ указано направление вращения
фаз и обозначены разности Иа ИЬ, ИЬ Ие U Ие Иа
(вычитание ведется всеrда в одном и . том же I'шправле
нии, т. е. из напряжения опережающеЙ фазы вычитается
напряжение следующей за ней) , на рис. 14,2 выполнено
вычитание. Непосредственно нзмеряя длины векторов
либо воспользовавшись формулами rеометрии, леrко
убедиться, что линеЙные ншпряжения в VЗ 1,73 р!lза
больше фазных.
К решению этоrо же вО!проса, т. е. к доказательству
Toro, что линеЙные напряжения определяютсявыч'ита
l1ием, можно подоЙти и иначе. ДеЙствительно, если
включить лампу так, как ,показаlНО на ри . 14,е, то He
трудно видеть что в л а м IП е токи, созданные деЙствием
фазных напряжениЙ Ии И И ь , направлены 'н а в 'с т ре ч у.
Значит, линеЙное напряжение и иЬ надо находить вычи
та'н'ием, но, понят!но, r е о м е т р и ч е <с к iИ М.
ИЗ рис. 14,2 отчетливо видно, что векторная диаrрам
ма симметричных линеЙных напряжениЙ (И,, ИЬ,
Uь Ис и Ис Uи) сдвинута на 300 в 'сторону вращения
I\rK'J10pOB O'I'НQсительно диаrраммы фазных наlПряжеlНИЙ
п п , И Ь и И с . Иными словами, на1пряжение Ии иь опере
жает на 300 Ии, Иь Ис опережает на 300 И ь и ис Иа
(JIJережает на 300 И с .
Сделаем еще один ШaI'. Перенесем векторы U,, Ub,
(Jrl Ue И Ue Ua (рис. 14,2) параллельно самим себе,
'I';]К, чтобы их КОНЦЫ и начала окаэа-ли,сь у концов BeKTO
ров U", U n и Не, образующих з'везду. При ЭТОМ полу
9,\
чается треУl'O!lЫII1К ('рис. 14,д). 11знето не'IюсредствеН!ю
следует, 'Что:
для О'пределения величин линейных напряжений дo
статочнооколо звезды фазных напряжений построить
треуrольник;
для определения направлеЮ1Й линейных напряжениЙ
у векторов, образующих стороны треуrольника, нужно
расставить стрелки в направлении вращения фаз.
,.обозначение линейных напряжений. На рис. 14,д ли
неиное напряжение обозначено не ТiQЛЬКО как разность
соответствующих фазных наПРЯЖБНИЙ, но также и ОДНОЙ
буквой с двумя индексами, в нашем 'Примере и аЬ (и ьс И
[;('(1)' Порядок индексов ,непроизволен: он показывает
R каком направлеиии ПРОИЗ i водилосьвычита'1ше.
О 0,707 и и 1, Ц 1 И 1,7 3 и 2 И
и и
и{:/и "[) " ul :1
цsО 600 900 1200 1800
00
Рпс. 1.'1. Р"зност;, Bel(TOpOE в зависимости от величины У rла ел
ними. м <ду
11тю\, мы из одноrо фазноrо напряжения 'вычли paB
ное ему по в:личине, но получили !не \Нуль, а величину,
R 1.73 раза большую. Этот результат ,не является неожи..
данным, так как 'производилось не алrебраическое,
а r е о м е т р и ч е с к о е вычитание.
Воспользуемся случаем, чтобы подчеркнуть еще одно
важное обстоятельство, с которым в дальнейшем мы He
однократно столкнемся. Оно состоит в том, что при Teo
метрическом вычитанин одной величнны из Д р \Т[ой P aB
u u 1 J ,
нои еи 'по модулю, в 'Отличие от алrебра'ическоrо вычи
танин можно получить не только нуль, Н'О И любую
величину в пределах от нуля до удвоенноrо значения.
Сказанное здесь ИЛЛlOстрнруется на рис. 15 несколькимИ
примерами. Слева произ'веден'о вычитание векторов,
совладающих по фазе (СДВiиr 00), и, естественно, получен
IIУ,I1Ь. Правее вычитаются векторы, сдвинутые на 450:
I Bel('j'op ОПРС)(l'.IIНСI'С'П l,aK длиной, так и направлением. Длинэ
IЮI<ТОР,I, Хil!'ill('I'{'!1ШУIОЩНII l'I'{) 11PJlJI'lliI1Y, называется модулем.
22
разНос'tЬ по величине равна 0,707 длины любоrо из них.
11 так далее. 11, наконец, На рис. 15 справа разность
оказалось вдвое больше Уl\lеньшаемоrо.
Соединение в звезду приемников тока. Приемникн
тока MorYT 'представлять либо юосредоточенную, либо
ра,ссредоточеIIlНУЮ наrрузку. Кроме Toro, она может быть
ра'вномерной, как, наiПример, обмотк:и трехфазных элек
тродвиrатеЛfЙ, так и неравномерной, как, например,
'Освещение домов, улиц и т. IП.
С О С Р е до т о ч е н н о й наrрузкоЙ являются: электро
двиrатель (рис. 16,а), конденсаторная батарея (рис. 16,6),
люстра (рис. 16,6), rде все три фазы раоположеНhI 1з '1!e
посредственн,оЙ близости.
А В С
Ш 2
а)
А В С
111
-и-т
о)
А В С
Ш
8)
2
А В С а
2
")
А В С а
2
2
з
о)
Рис. 16. СоеДИIlСlIlll) 11 :11I1':I/I.y l'I'III'!\IIIIIII1111 '1'111(11.
.,:\
р а с п р е Д е JJ ен н о Й наr'рузкой являются: освети
тельные сети ДO'l\10В (рис lб,r? И д), !'деот нво,дrЮ!'О
шцика 1 по лестничным клеткам расходятся стояки 2,
аот них в свою очере,дьсдеJJаны 'Ответвления 3 в квар.
тиры. Очень важно !ПOIнять, чта в осветительных сетях не
на 8сех участках существует трехфазная наr?рузка. Дей
ствительно, довводноrо ящика идут четыре Iпитающих
пров?да: А, В, С и О. Это настоящая трехфа'3ная сеть;
в неи 'по нулеваму !Проводу ПрOJюдит талько ток неба
ланса Bcero дома, апределяющийся неравномерностью
наrрузки фаз. Это же относится к стоякам 2 на рис. 16,2,
rде IПО нулевому 'Проводу !Проходит ток небаланса в пре
делах данной лестничной клетки.
Что же касается 'стояков на рис. 16,д, в каждом из
которых только одна фаза и нуль, а также ответвлениЙ
Б квартиры, то они хоть и !Питаю ся 'От трехфазной сети,
но представляют собой о д н о фаз н у ю наrрузку. Здесь
и по фазному и 1П0 нулевому !Проводам проходит один и
тот же ток (друrих lПутей нет), и потому их сечения
должны быть 'Одинаковы.
Заметьте: [при равномерной 'наnрузке (рис. 16,a 8)
применена тре проводная схема. При неравномерной
наrрузке (рис. 16,2 и д) четыреХПРОВОДlная.
Чтобы понять, почему делают именно так, обратимся
к рис. 17. На рис. 17,а наказаны три rруппы 'Одинаковых
лаМ'п (т. е. имеющих равные номинальные напряжения,
в нашем !Примере 127 8, и равные мощности). При этих
условиях и линейном напряжении сети 220 в лампы [o
рят 'нормальным накалом. Но количеств'О одновремеIШО
включенных ламп, а также их мощность в сетях асвеще
ния зависят от желания потребителей. В частном случае
наrрузка одной из фаз, например фазы С, может быть
на 'некоторое время cOBlceM отключена (рис. 17,6).
И тоrда наrрузки двух друrих фаз окажутся соединен
ными последовательно. Бсли они равны, то лишеЙное Ha
пряжение разделится между ними поровну и лампы бу
дут ropeTb с недокалом, так как 220 в: 2=='110 B MeHЬ
ше номинальноrо наrпряжения 127 в.
Значительно хуже, если часть ламп будет 'Отключена,
I!апример так, как 'Показано 'На рис 17,в. ДеЙствительно,
сопротивление 'ОДН'Ой лаМIПЫ в 3 раза больше сопротив
ЛCllllНl I'РУIII1Ы из трех таких же лаМ'п, ооединенных па
pa.JI,IIl'.III,II(). :\11;11111'1', напряжение 220 в разделится между
ними II('P:IIIIII)M('PII(): на большее 'сопротивление придется
24
165 в (3/4 от 220 в) n лаМiпа может 'переrореть: на Me:Hb
шее сопротивление придется Bcero 55 в (1/4 от 220 в) 1.
При четырехпроводной схеме (рис. 17,с) шераlвномер
ность наrрузки фаз IHe сказывается IСТОЛЬСИЛЬНО на HaKa
ле ламп блаrодаря тому, что иаrрузка каждой фазы He
посредственно присоединяется к обоим выводам фазной
обмотки тенератара или вторичной обмотки трансформа
тора.
Следует, однако, отметить, что неравномерность на-
l'рУЗКИ фаз даже и при наличии 'нулевоrо ПрОБода
\твление пежелателыюе, особенна в тех случаях, коrда
I\аrрузка 'питается от вторичной обмотки трансформа
тора, соединенной в звсзду, так как при неравномерной
lIаrрузке в трансформаторе нарушается era маrнит'ное
равновесие. Этот важный вопрос рассмотрен ниже
1\ этом же параrрафе.
Распределение наrрузки между фазами. Итак, мы
I:сеrда ,стремимся раВIIомерно наrрузить фазы, т. е. IПри
I'оединить к каждой из них одинаковую мощность. При
освещении ламrпами 'накаливания для этоrо достаточно
Ilравильноразделить лампы между фазами. При л ю
IV! !1 Н е с Ц е н т н о м освещении надо ВЫПОЛIНИТЬ еще одно
УСЛОБие, а именно: rприсоединить лампы, расположенные
p IДOM, 1( разным фазам. Это оБЪЯСI{яетсяследующим
II()разом: люминесцентные лампы 100 раз Б ,секунду за
/J;иrаются и [аснут, так как переменпый ток частотой
;-)() щ 100 раз Б секунду проходит через нуль. Хотя мы
11(' замечас'л этих пульсациЙ света, но они вредно дей
('туют на зрсние. Если же рядом расположены лампы,
Ilрисоединенные к разным фазам, то они будут racHYTb
11 заrораться неодновременно, что значительяо 'снизит
l.IIубину изменения СБетовоrо потока.
Кроме Toro, rлубокае изменение cBeToBoro !потока MO
JI( T исказить деЙствительную картину движения ,пред
м('тов. Пусть, например, вращающиЙся предмет за Бремя
II,'JI'асания лампы УClпест сделать 'полное число оборотов.
. '11<lЧИТ, при каждом очередном освещении предмет бу
11(''1' виден водном и том же положении, т. е. будет
11;1:1аться неподвижным. Если враrцающийся 'предмет
\!I'пеет за время поrасания сделать немноro меньше пол
1 CTporo rОБОрЯ, напряжение ,разделится несколько иначе. Дело
" том, что чем rорячее нить лампы, тем больше ее СОПРОТИ!$ление, и
1")( КаК одна лампа rорит с перекалом, а три с lJеДОl(алом, то разнИ
11;1 1\ их сопротивлениях будет еще значительнее.
')r:
,.,)
fIriI'O оборота, то будет- казаться, что вращение происхо
ДНТ в обратную сторону.
Почему в нулевой провод не разрешается включать
предохранитель? Допустим, этот предохранитель YCTaHOB
лен, но он переrорел (на рис. 17,<: он перечеркнут).
В этом случае четырехпроводная схема превращается
а)
ь
ь
а
6)
'>..,
с::,
"" "'"
'n
;::о
С "" I а
О/ , ""
f0 . l
J '4
а """""Ф -
В)
2 я сруппа
п
п
8)
в аРУ8ие кВартиры
n .'
,) п п
PI1C. 17. ОсобеlllIOСТИ соединениЙ в звецу осветительной Н(Jrрузr;ll.
:?,Ii
н tрехrrроl30ДНУЮ со всеми педос'!'аткаМJJ, ПРИСУЩНМ!1
ей при нераВlномерной наrрузке фаз.
СQrлаоно Пра,вилам УСТРОЙСТlва электроустановок
в нача.J1естояка 'в нулевой ПрО'БОД не разрешается вклю
'(ать предохранитель (рубильник, автомат). На этажных
II\Итках лестничных клеток, откуда 'питание расходится
по квартирам, Iпредохранители устанавливают'ся только
r
2
"'"
с::,
""
<"
1'11('. 18. Установочный автомат, ввертывающийся в предохраиитеJJЬ
11 1l'('TO пр06ки.
I 1\110111\3 для включения; 2 . К1Iопка для ОП ЛlOчения. На корпусе 3BTO),ta.
r ,1 1I,lllисаны ero НОI'.НIнаЛЫIЬН: данные: преде.тrыlOС' П3ПРЯ:i!';:СI1НС сети, нппр![
I\II'p :}[)О {3, и НОМИНаЛЬНЫЙ ТОК, Ш1IJример 10 а.
(\ фазном проводе (рис. 17,д) либо IПредохранителей БО
1I1>lII,C нет. В этом случае, ОДIНaIЮ, обязателен выключа
1",11 (', которым вся квартира может быть отсоединена от
, IIIHKa.
110 в квартирах, rде к !IJредохранителям 'имеют до,:
, 1\111 лица, не имеющие специальной электротсхпичсскои
II<IIII'ОТОВКИ из за чеrо не исключено НСДОСТ:iТ()'!IНО xoP()
III"( состо ние ,преДОХР;IIIIIТ(',II('I 'I, IIIX ()БН: itТ('.III,IЮ yc" 'a
11:11I.llllI3аютна обоих "I)(IIHI,II,:IX, 'lТoCп,1 II()III,II'IITI, 11,)/1\;111
II\!«) БС:Ю!UIСII()С'I'I,. 11(' "1)lITIII\tll)l'IIIIT ,'111 /111 ,'I\:I'\;IIIIII'MY
:!(
КрИВЫе 2 на рис. 20,п, (; и в ШIДПМ, Что ТОКи Третьих
2о:.рмоник совпадают по фазе. Поэтому в Iнулевом лро
Боде они арифметически суммируются, образуя кривую
4 троЙной частоты 150 iЩ (рис. 120,.0).
В зависимuсти О')' схемы ВКJJЮ'Iепия JlюминесцеНТIIЫХ
ламп, их типа, опособа компенсации .индуктивности
балластных дросселей и т. П. ток В нулевом провоДЕ
имеет большую или меньшую величину, но во всяком
случае он велик и может даже лревысить ток в фазноrv
проводе. Более подробные сведения, илтострирующиесн
результата:\lИ опсциально выполненных измерениЙ, чита.
тели наЙдут в [Л. 3]. Там же даны iсоответствующИ(:
рекомендации.
Соединение в звезду обмоток трансформаторов. . На
рис. 21,а дан пример соединения reHepaTopa Т, трех
трансформаторов iT, 2Т, :ЗТ, электродвиrателя Д и одно.
фазных наrрузок Н. В данном примере обмотки [енера
тора, трансформаторов и электродвиrателя соединеНh
в звезду. Нетрудно видеть, что первичная обмотк<.
трансформатора 1Т является приемником тока для rel
нератора Т, вторичная обмотка трансформатора 17
служит источником тока для первичной обмотки транс;
форматора 21'. Вторичная обмотка трансформатора 2T
источник тока для первичной обмотки трансформа
тора :ЗТ. Ero вторичная обмотка источник тока длЯj
электродвиrателя Д и наrрузок Н.
Сравнение схем трансформаторов 1Т, 2Т и :ЗТ по
казывает, что они неодинаковы. Та,к, нейтральная ТО'ЧЮ
первичной обмотки трансформатора 1Т заземлена 1
следовательно, соединена с заземленной нейтральной точ
КОЙ [енератора Т. Нейтральные точки обмоток транс
форматора 2Т не выведены. у трансформатора :ЗТ вы
ведсна нейтраЛI)ная точка вторичной обмотки, но от зем
ли она изолирована. Конечно, соединения, показанныЕ
на рис. 21,а, вовсе не обязательны, они даны здесь ТОльi
1<'0 для иллюстрации типичных случаев соединени;!.
в звезду.
Рисунки 21,6 и в показывают также, что в звезд9
можно соединить как три однофазных трансформатора
так и один трехфазный трансформатор.
На рис. 21,2 даны примеры различных соединеНИ j.
обмоток rрансформаторов в звезду. Здесь букв
А, В, С начала, а Х, У, Z концы обмотки высшеr
напряжеНlfЯ (ВН); а, Ь, с и Х, у, Z начала и конц
30
1
. J
( ,., ,
I
f
I
,
f
\
(( )}
" )
А В С
I
11
..)
х у б) z
А 8 С
х
у
z
8)
А 8 С
Ш щ' Щ"
m (JJ (Т
н
н
х у Z t) Х !J Z
А8СО АВС АВ СО
UJJШUJJ
m ml (11l
н
х у Z
х у z О
х у z О
d)
1'11,'. :1.1. CO(')lllll('lllll' 11 '1I1t':ЩУ ТР:IIIl'Ф'РМill'''Р''I'
обмоток низшеrо напряжения (НН). Рисунок 21,д ИЛJlЮ
стрирует соединения в звезду с выведенной нейтралью
обмотки ВН (слева), обмотки НН (в центре) и обенх
обмоток (справа).
Оrраничимся пока общим замечанием о том, что не
все способы соединения трансформаторов в звезду pap,
ноценны. Различие в них OIпределяеТ'ся рядом IПрИЧИН,
которые нельзя объяснить сразу, и поэтому они выяс
нятся В ходе дальнейшеrо изложения.
Заземление нейтрали. В Правилах устройства э.пек
т роуст анювок указывается, что rородские электрические
сети напряжением выше 1 000 в должны выполняться
трехфазными с изолированной нейтралыо, а распреде
лительные сети в новых rородах трехфазными че1!k
рехпроводными с наrлухо заземленной нейтралью при
напряжении 380/220 в.
Однако весьма распространены также сети Hai!p):il,e
нием 220/127 в, причем их нейтраль изолирована. При
изолированной нейтрали применяются пробивные Тlpe
дохранители.
Обмотки силовых трансформаторов отечественных
заводов пшпряжением 11 О кв и выше выполняются
для работы с заземленной нейтралью, та,к как 'сни
имеют не'поЛiНУЮ изоляцию со стороны нулевых выводов
[Л. 10].
Заземление нейтрали и вопросы безопасности. По,1
ясним вкратце, зачем в сетях до 1000 в заземляют ней J
траль, по каким причинам иноrда ОТJl,ают предпочтение,
изолированной нейтрали, для че!'о служат проБИВI1Ы
предохр анители.
На рис. 22,а показаны вторичные обмотки трансфорJ
матора Т, питающие четырехпроводную сеть напряж,:J\
нием 380/220 в, нейтр аль которой uзолuрована. Пусть
в рассматриваемый момент изоляция совершеннq
исправна. Тем не менее на рисунке показаны три сопро
С! ивления (, соединенные в звезду. Ее нейтралыо являет
ся земля. Эти сопротивления условно изображают Heco
вершенство изоляции проводов, которая в какой то CTet
пени все же проводит ток. На этом же рисунке показан j
три кюнденсатора С, соединенные в звезду. Ее нейтраль
также служит земля. Конденсаторы условно ИЗО , бра , :
жают электрическую емкость проводов относитеЛЫi
земли, что в электроустановках переменноrо тока весь
ма важно, так как емкостьпроводит ток,
.,
I
Какие же напряжения имеются в рассматриваемоЙ
),IIl'ктроустановке? Между линейнымИ пр?водами 380 8,
II\I'ЖДУ каждым линейныМ проводом и неитралью TpaHC
1l)I)pMaTopa 220 в, между каждым линейным проводоМ
11 :{('млей 220в. Почему? Потому что земля oka:-JаЛ(lСЬ
)
t
I t
380 В ":с \
r с1 с с "",t
r ' rll ""c::, ""
1
,////////77;:;::; % ;Т-/ ' ?/-)//////ij
а)
r
6)
1 /
' ' "':"
.,J'V
v'v' t:::=J
В)
%
tl,
tШ
д)
1'111', 'i>i. IIIП1'1111,II<I.!1 II('j'lтрали. Заземления в трехфазных системах.
/'
с)
IH'i'ITpaJlblO :тс:щ из трех равных сопротивлений f и трех
Р:IIIIIЫХ емкостей С. Л ССJIИ JIинейный провод относи-
11'.llliHO нейтраJIИ трансформатора имеет такое же напря-
11\1'lIие, как и относительно зем,ТIИ, то ясно, что между
,\ 128()
33
нейтралы{) трансформатора и землей напряжение равно
нулю [.
Прикосновение человека, стоящеrо на земле,
к одному из линейных проводов небезопасно, так как че
рез несовершенную изоляцию, емкости проводов и тело
человека проходит ток. В один из моменов времени ero
направлен'ие показано на рис. 22,б. Величина тока,
а следовательно, и степень опасности определяются Be
личинами сопротивлений, емкостей и фазным напряже
нием. Иными словами в данном случае человек Haxo
дится под напряжением 220 в.
Но что произойдет, если один из линейных ПрОВ1QДОВ,
заземлится, а человек, стоящий на земле, прикоснется',
к ДРУI ОМУ линеЙному проводу? Из рис. 22,в, видно, что
человек окажется теперь не под фазным, а под линей
ным напряжением 380 в, что значительно опаснее.
В сетях с зазеJ.1.лен-н-ой неЙтралью человек, стоящий
на земле и прикоснувшийся к линейному проводу, по
падает под фазное напряжение (рис. 22,е). Бсли при
этом заземлится друrой линейный провод (рис. 22,д), то
предохранитель переrорит, но повышения напряжения
с фазноrо до линейноrо (как в сетях с изолированной
нейтралью) не будет.
Это значит, что как в сети 380/220 в с заземленной
нейтралью, так и в сети 220/127 в с изолированной
нейтралью человек, касающиЙся оrоленноrо провода, мо.
жет Iпопасть 'под :Iшпряжение 220 EI. Но сети 380/220 в
выrоднее сетей 220/127 8, так как для передачи одинако
вой мощности при 380/220 в нужны провода меньшеI'О
сечения.
Предупреждение. Для обеспечен-ия безопасн-ости за
землен-ия следует выполн-ять, строео соблюдая ряд Tpe
БО8ан-ий. Этому специальному вопросу уделено особое
внимание в Правилах устройства электроустановок, по
священ ряд КНиr, и в их числе 'брошюра М. Р. Найфель
да т. 9].
Пробивнои предохранитель. Нарушение изоляции
между обмотками высшеrо и низшеrо напряжений (ВН
и НН) трансформатора может привести к массовому
1 Напряжение между изолированной нейтралью трансформатора
и землей равно нулю лишь в тех случаях, коrда сеть не наrружена
или если наrрузка всех фаз совершенно одинакова. При HepaBHOMep
ПОЙ наrрузке фаз происходит смещение нейтрали. Более подробно
этот важный вопрос рассмотрен ниже в этом же параrраф .
:и
Ilробою изоляции в сетях низшеrо напряжения iI пора
/I\( ШIЮ людей. Чтобы предотвратит!" эти опасные явле
1111\1 в сетях с изолированной неитралыо, ПРИ Iеняют
11 р об и в н ы е пр е Д охр а н и т е ли. Пробивнои пре
!11I\ранитель включается между нейтралыо траНrСфО М8а )
IlIp'l И землей при соединении в звезду (рис. 23,а
11.1111' между одним из проводов И землей при соединении
11 треуrольник ( 3), как показано на рис. 23,б.
В пробивном предохранителе одна токоведущая дe
1 ;1,11[, присоединяется к нейтрали (фазе) трансформатора
IIрУI'ая заземляется, но между ними помещена слюдяна
11j>l()кладка с отверстиями. При нормальном напряжении
ан
ан
ан
llJ 1 1 JJ
rтт пп r1r П "
нн нн --:- НН
5)
В)
а)
Рис. 23. Пробивные предохранители в сетях с изо
Jlироваl!НОЙ неЙтралыо.
111)i)i(.!I:щка надежно изолирует неЙтраль (фазу) ОТбзе!v ли.
()/II[.;II\O при переходе высшеrо напряжения на о MO KY
[11'1'1[[1('1'0 напряжения пробивной предохранитель про и
II:I,"II'\[ и заземляет обмотки. u
Ilри I'JIYXOM заземлении нейтрали пробивнои предо
.'.I':I[I[I'I'CJIb, понятно, не нужен. u t!
: а:\t"М.Т1ение неитрали и бесперебоиность электр?сна;
111('111111. Кроме УСЛОв'ИЙ безопасности, есть и друrои a
111,11'1 1\I)llpOC, а именно: бесперебойность электросна же
111111 1101 рсGителеЙ, при решении KOToporo небезразлично,
1:1 "1\[.11 il'l'I, неЙтраль или ее изолировать. Существо дела
III'IIIIIЛ'\I I( 'следующему. u u п e
1', ,',''111 (' И З о л и ,р о в а н 'н о и неитралью при Заземл
1I1111 .!I[III('ЙIЮТ'О провода предохранители не переr?
1',11111 Tal, I«l!{ KOpOTKOI'O 'j3!v!I,I](3IlИЯ II T. Между JIИнеи
' 1 1 1 )()[\О j rами ') таЮI«(' M('il') Y ,111111('ИIll . ,!МIl lIjJОВ())li1МИ
III.IM 11 ,<, ( . . II[ II[ \('
11 111.j'lтр;r.!I[,ю 'I'р:lIlСфОрМ:lТОj);1 ,'(i\P:I[lil[O'II'\[ [IOpM.I. . ,
:\r)
1+
напряжения и потребители элеКТj)оэнерпШ t\J()\ YT i-1е1ЮТО
рое время ПРОДОЛЖаТЬ работу.
В сети с заз е 1\1 /1 е н н о Й нейтралыо нарушение
изоляции JlJ-1НеЙНоrо пропода привадит к KapOTKOi\'!Y за
мыканию, предохранители переrорают, раБО'I а потреби
телеЙ нарушается. Значит, бесперебOl':'rность э.:rектроснаб.
жения выше в сетях с изолированной нейтралью.
Необходимо особо Подчеркнуть следующие вюкнеЙ
шие обстоятельства:
а) ХОТЯ в сетях с изолированной нейтралыо ВОЗМОЖ
на работа потребителей даже при нарушенноЙ изоляции
одноrо линейноrо ПрОБGда, но такой режим а Па\.: е н
Д л я и 3 О Л Я T и и друrих фаз и присоединеЮЮI'О к НИl\'1
оборудования. Дело в том, что при t\-I е т а л л и ч е с к о!\"
за1IыкIIиии На зе!l1JIЮ одноЙ ИЗ фаз напряжение друтих
фаз по отношению к «зеМле» возрастает в 1,73 раза по
срапнению с I-IOрмаJ1Ы--IЬПЛ напряжением, а напряжение
нулевой точки смещается и становится равным фазному
напряжению относительно зе!\IЛИ. Действите.пьно, при
зазе1Утлении ПрОБода (рис. 24,а) липейньrе напрш:ке
ния АВ, ВС, АС остаются теми же; Не изменяются и Be
ЛИЧИIШ фазных напряжепиЙ АО, ВО, СО, Но по ОТНОiliе
нию I( «зе:-лле» напряжения изменяются. Для фаз А н С
они повышаются ДО величин АВ и Ее соответственно.
Для фазы В напряжение по отношению к зеыле Y\Iel!L
шается. дО НУЛЯ. Напряжение нейтрали О'IНОСIПС"';;!IО
земли возрастает от нуля ДО величины ОБ, равноЙ ф:J]
! .ому напряжению.
Если замыкание происходит ч е рез Д у r у, то перс
напряжения MorYT в 2 -2,5 раза превысить фазное Ha
пряжение {Л, 10]. Через место замыкания ПОЙДУ'I eMKOCT
ные токи всех фаз, которые при ЛРОПlженных Еабе.1ЫIЫХ
JIИНИЯх велики и вызвать HarpeBbI в местах I1a
рушения изоляции. на электричеСI{ИХ станrнrях
и подс'т анциях нереДI{О :ИМеются устроЙства, непрерывно
контролирующие состояние изоляции относителыю
земли, Принцип их }(сЙствия рассмотрен в 11 и 12,
б) Если неЙтра.1Ь тrаrр:,"зки ()' Не соеДИНеНа с I!eil
тралью () вторнчrтоЙ абi\JОТКИ трансформатора (рис. 24,б:.
то при OPOTKO;\I за\Iыкании ОДIlПЙ фазы п()те
циал ,;ТИIlбlНOl'О провода В попадет в нулевую ТОЧКУ ...)
наrрузки. Это значит, что наrрузка, присоединеН!lая
к фазам А н С, окажется под значительно повышенным
напряжением (JlивеЙНЫi\I вместо фазноrо).
36
в) Если I-Iейтрал. наrРУЗJ{И 0/ несоеДИiI--rена 'с .11-IСЙ
'l'роЛЬЮ О ПТОРН4НОН оuмотки трансформатора (рис 24,В)
11 В одноЙ фазе переl'ОрИТ предохранитель (пере
',сркнут), то на наrрузках фаз А и С напря ие по
llИЗНТСЯ И ,станет 220 в: 2 "",,11068место 220:v,3 127B
(рассматривается сеть 220(127 в), Напряжение иа, зажи,
мах переrоревшет нредохраннтеля буде; в 1,,) раза
ilо"ьше фазноrо что СОСТаВИТ 127. I,Б 190 8,
'Смещение иеhтрали наrрузки. Рисунок 24 показывает
рассмотренные выше а в а р и й н ы е с л у ч а и смещения
llсйтрали (заземление, В ,.
короткое замьш:аl"1ие, I
обрыв фазы). -= ПN
ПРИ О д н О р oд Т а У ,'1
11 О Й, но неравномер С H ,
нои lIаrрузке нейтраль А :
11З ТОЧКИ О (рис. 25,а)
смещается Б точку О',
llричем направление ")
:I : е ==и ятеr т : А В , :
ношения наrрузки фаз.
110 так или иначе OT . Т
резок O O' Б опредс О
.пенном масштабе изо- А С
"р"ж,"' """r"ж'''''' .
!I.1ежду неитраль о,
трансформатора и НеИ о)
тралью наrрузки.
И?IеiННО ЭТО напряжение
I! создаст ток в ну де-
130rl-I проводе, если coe
пинснЬ1 нейтрали:
а) наrрузки Н и
uторичной обмотки А
тра,юформатора .зу
(рис, 21,а); ., ,
б) пЬрвичнои oo
МОТКИ повышающеrо 24. С:>iещение l1ейтрали при ава"
траНСфОр!vIатора 1Т и режимах.
l'eHepaTOpa 1r. . ф ' p Ma
А е.сли нейтрали IHe ,соединены? Тоrда в транс о
торе нарушается маrнитное равновесие; причины н по
следствия этосо нарушения рассмотренЬ! В Б.
8)
37
Особенно знаЧИТ ЛЬН6 неЙтраль lIаrрузки смеЩается
при раз н о р 00 д н о и наrрузке, даже если по модулю
(по а солютнои величине) наrрузки всех фаз равны. На
Р ( ис. 20,б, например, к фазам С и В присоединены лампы
т аКТивная наrрузка), а к фазе А канденсатар С. Ней-
раль при этом настолько сместится, что одна из ттамп
8
с 8,....2208
С
В 8
А А
С
508 1908
6)
В
8""2208
А
с
508
а)
8)
с
в
А
8""2208
А
8)
О'
А
В
С
8 2208
==t::
. :t . .
_. [ ..
, 1278
127 8
Д,
1278
1278
2208
а)
Рис. 25. Смещение rrеЙтраш! при паrрузке.
будетrореть тускло (50 в), а ДРУI'ая ярка (190 в).
Аналоrична 'картина IПрИ замене конденсатора катушк'ой
индуктивности L, но теперь ярко будет ropeTb друrая
лампа (рис. 25,в). Объясняется это тем, что ТОК в кон"
денсаторе опережает, а ток в индуктивности отстает от
напряжения своей фазы.
38
Еще более разительное смещение нейтрали изобра
жено на рис. 25,ё, rде присаеденены: к фазе А KOHдeH
сатар, к фазе В ИНДУКТИВНОС1ь, К фазе С активная
Harpy,'iKa. Нейтралыi.ая точка нar'рузки 0/ вышла за пре-
делы треуrольника, а напряжения на наrрузке 423 и
220 8 во MHoro раз превысили фазное напряжение 127 в.
Важное замечание. В рассмотренных на рис. 25,б ё
примерах речь шла о смещении нейтрали н а r р у з к и,
а вовсе не тенератора или вторичной обмотки траlНСфОр
матора. На конденса'торе, индуктивности и акти:вrюм oo
противлении, соединенных 'В звезду (рис. 25, б ё), на..
пря.жения действительно сильно изменились по сравне..
нию с фазными. На влияет ли это на работу друёих пo
требителей, присоединенных к этой же сети? Чтобы
ответить на этот вопрос, обратимся к рис. 25, д, пред
положив, чт,о соеДlинение, изобр,аженное пунктирной ли
иией, отсутс'лвует. Нетруд'но видеть, что каждаяrруппа
потребителей (R, С, L, лампы Л, электродвиrатель Д)
имеет свою нейтраль. Три одинаковые лампы являются
равномерной 'Однородной наrрузкой, и потому их ней..
траль не смещена; стало быть, напряжения на ламп,ах
одинаlЮВЫ и равны в нашем примере 127 в. ТО же м'Ож
но оказать о напряжениях на обмотках двиrателя.
Иное дело, если нейтрали ПDтребителей соеДlинены
(штрихо:вая линия). Тоrда взаимное влияние наrрузок
безусловно, но ею степень 'Определяет'ся соотношением
величин натрузок. И ясно, что чем крупнее сеть и чем
мощнееJ'енераторы и трансформаторы, тем меньше на
смещение неЙтрали влияет каждыЙ потр,ебитель. Разно..
родность наrрузки оказывает вЛ!ияние на работу друrих
потребителей, если она атносительно настолькО' велика,
ЧТ'О может 'существенно нарушить маrнитное равновесие
трансформатора ( 5).
Приведенные на рис. 24 и 25 цифры определяются,
например, по топо'rрафичес!шм 1 диаrраммам или IВЫЧИС
1 Топоrрафическан диаrрамма представляет собой такую век-
торную диаrрамму, 13 котороЙ каждая точка диаrраммы COOTBeT
ствует определенноЙ точке цепи. Поэтому вектор, проведенный из
начала координат в любую точку топоrрафической диаrраммы, Bыpa
жает по величине и фазе потенциал соответствующей точки цепи,
а отрезок, соединяющиЙ две любые точки диаrраммы, определяет
по величине и фазе напряжение между соответствую!дими точками
цепи. На топоrрафичеСI<ИХ диаrраммах у,добно за начало координат
принимать точку с иулевым !Iотенциалом, например lIеЙТJ1 IШ, Т'СНС-
ратора. Диаrраммы иа рис, 2р являются ТОПОI'рафИ<lеСIПIМII.
:\!\
ляются по способам, с КОТОРЫМ1И читатели MorYT ОЗНй
КОМИТfuся в любом курсе электротехники, например
в [Л. 5]. ОДНaJШ эти цифры определены в преДПОJIоже
нии, что напряжения на зажимах reHepaTopa или TpaHC
форматора сохраняются неизменными независимо от Ha
rрузки. На самом ,деле это не Iвсеrда так. И в этом
смысле далеко не безразлично, как соединены оБМОТКIИ
(В звезду, зиrзаr или треуrольник). Не безразлично TaK
Же, :произво'дится трансформация тремя од<!юфазными
(рис. 21,6) или одним трехфазным трансформатором
(рис. 21,8). Эти вопросы объяснены 'в I б и 6.
з. ТРЕуrОЛЬН/;fК
Соединение в Треуrольник трехфазноrо rеиератор;:; и
ВТОрИЧной обмотки трансформатора. Соединим конец х
обмотки ах с ,началом Ь обмотки Ьу,конец у обl\ЮТКИ Ьу
с началом с обмотки CZ, конец z обмотки cz 'с началом а
обмотки ах так, как 'показано Iна рис. 26. TalKoe соеди
нелие по виду lНапоми
нает треуролыни:к, от'куда
и 'Происходит еро 'назва
вие. Линейные iПрОБода
присоединены в ,нершинах
треуrольника.
ИЗ рис. 26 Iнепооред
CTBeНiHo следует, ЧТО при
Рис. 26. Соединение в треуrоль соединении 8 треу<!оль"
ник rеИератора. 1-lU1( линейные и фааНblе
напряжения равны лото
му, что каждые два линейных IПроВО'да IПрисоеДИНБНЫ
к Iначалу и концу одной из фазных обмоток, а все они
одинаковы.
Линейные токи J л больше фазных J ф в V3 ==
== 1,73 раза. Докажем эт'о, воснользовавшись векторной
диаrраммой рис. 27.
Фазные токи J ab , J bc IИ J ca Б трех приемниках тока
(рис. 27, а) изображаются веЮ'орной диаrраммой
(рис. 27,6), которая получена путем перенесения парал
лельно самим себе векторов с рис. 27,а. Вершины '[ре..
уrольника а, Ь и с яВляются узловыми точками. Поэтому
соrла,сно первому закону Кирхrофа справедливы равен-
стна:
z
J л
а
J л
...........
lф l
lл
""""+-
у
с
40
Ia + Ica == Iab, откуда la == I сtь .:....... Icai
Ib+1a/!==11;e, OТI\yдa I1;==lbc lab;
I .l. I == i . отк уд а Ic == Ica 11;c.
C ЬС са, .
rеометрические !и
Понятно, ЧТО эти равенства ' аВИ!1ам вычи
выI I и т а ниеe нужно выполнять по пр. с
,lOтому
lа ..............
с Ь
Jb
1 Те ........,...
а)
lь le
Ia. ..........
с
1ь
Ь
Ic
6)
В)
Рис. 27. Определеиие
в треуrсльник.
линеЙных токов при соедииении
и СДелано на рис. 27, б. Непосред
!J,!1ИII векторов или вычисления п
казывают, что линейные токи I а,
ТОЕОВ J ab , J bc и J ca в V r 3==
тания векторов, что
ственное измерение
правилам rеометрии
Jb и J c большефаЗIIЫХ
== 1,73 раза.
41
Из рис. 27, б также вид'Но, что веК1'орНая диаrраМма
симметричных линеЙных токов (Ia, Ib И [ с ) сдвинута на
300 всторО'ну, обратную вращению векторов, относитель
но диаrраммы фаЗ1НЫХ токов I ab , I bc И Ica. Иными
словами, ток 1 а атстает на 300 ат така 1 аЬ И т. д. Порядак
индексов в абоз'начении фазных токов указывает на по
рядок вращения фаз.
На рис. 27,8 локазано соединение в треуrольник
обмоток reHepaTopa или вторичных обмоток трансфор
матора. Обращается внимание на то, чтО' все три обмот
т
: yX AB : :
С ZJV'Z
,Z ' С с
fJ»
б)
Рис. 28. Соединение в треуrольник трансформаторов.
ки ВНУТрlИ IreHepaTOpa (трансформатара) соединены па-
следавательна и абразуют замкнутую цепь. Падабное
сО'единение 'В установках постаяннаrо тока привело бы
к кароткому замыканию. В уста'навках трехфазноrо тока
при отсутствяи натрузки, в 'силу TorO' чтО'
Э. д. с. сдвинуты па фазе на 1200, так в эта м замкнутом
кантуре ОТСУТСТ1вует, так как в каждыЙ мамент сумма
э. Д.с. трех абмоток равна нулю.
Необходимо здесь же заметить, чтО' для атсутствия
тока в контуре обмотокrенератора (трансфарматО'ра)
необходима, чтобы обмотки Iимели одинакО'вые числа
виткав, были 'сдвинуты на 120 эл. <:.рад и имели э. д. с.,
с т р а r о IC И Н У с о и Д а л ь н ы е или во всякам случае
не садержащие rармоник, кратных трем (см. ' 5).
[енераторы практически никаrда н,е саединяют Б Tpe
уrО'льник. В трансформаторах такие соедщненйя не
т,олько распространены, 'но инаrда выполняются именнО'
с целью палучения в н у т р и трансфарматара такав
третьих rармО'ник. Зачем? ПОНЯТlна, :не затем, чтобы
саздавать в трансформатаре допалнительные патери.
Причины здесь rоразда слажнее. Они абъяснены IB ; 5.
42
Сое д инение в треуrольник обмотО'к трансфО'рматО'рО'в
28 По др О'бно воп р ос
в х вариантах показано на рис. . .
Дс6 динениях О'бмО'так трансфарматО'рО'в рассмотрен
в g единение в треуrольник приемников тока и конден-
саторных батарей. СаеДИ1нение :в Тiреуrольник побмоТОК
элеКТРОДВlиrателеЙ показана на рис. 29, а 2. Ж PI I Э; р О:
ис 29 аО'бмотки и соединены и раiCШОЛО eI
:оХьн;,шо ; на рис. 29, 6 обматки сО'единеНЬ; Р: : I
ком, но располажены ПРОИЗВО'ЛЬНО'; на рис. ,
с
в
,.,.
Сеть
а)
Rl
с в А
.........../
Сеть
)
rтJД
А В 5
/ '
Сr;щь
е)
А
-
С В А е в А
Сеть Сеть
б)
В)
Аве
I
А е
2
I
ВА
2
а)
Р 2 " СО Д .ННеНИ€ в треуrольюШ щшемншшв ТОК!'>,
не.,,'"
4
расположены звездой, но соединены в треуrольнИ'к; на
рис. 29,0 обмотки раоположены треуrольннком, НО co
еди'Нены rв з'Везду.
Все эти РИСУНI<JИ подчеркивают, что дело отнюдь не
в ТО:\I, как расположены приемники ток;} на чертежах
(хотя их часто удобно располатать в соответствни с ви
ДО:Vf соединения), ,а в том, что с чем соединено: концы
(начала) в,сех о'бмоток между собой нли конец одной
обмотки с началом друrой. В первом случае получается
соединение 'В з'везду, во втором в треуrольник.
Соединение n треуrОЛЬНIИК конденсаторных батарей
показаио иа рис, 29, е,
На рис. 29,д показано соединение в треуrолышк
ламп. Хотя лампы территориаЛLНО разбросаны по раз
ным К'вартирам, ТЮ они объединяются сперва вrруппы 3
в пределах каждой I<вартиры, затем в rруппы по СТОЯw
кам 2 и, наконец, эти rруппы соединены в треу,rольник
на вводном щите 1. 3а:м:етьтс: до ВRодноrо щита Haw
rрузка трехфазная, после вводноrо щита (в стояках и
квартирах) однофазная, хотя она н включена между дву-
мя фазами.
Н а каком ос"овании насрузка, питающаяся от двух
фаз, названа одноФазной? Н,а том о'Сновании, ЧТ() И3
менения тока в обоих проводах, I( которым присое,п.ине
на паrрузка, происходят одинаково, т. е. в каждый MOw
мент ток проходит через ОДНИ и те же фазы.
4. СВойСТВА ЗВЕЗДЫ И ТРЕуrОЛЬНИКА
Типичные случаи соединений в зве'Зду :и треуrольник
rенераТОРОБ, трансформаторов и прием ников ток,а pac
см\)Трены выше. Остановимся теперь яа важнейшем BO
просе о м о Щ н о с т и при соединениях в звезду и Tpe
уrО. Т IЬНИК, так как для работы каждоrо механизма,
приводимоrо в действие э.пектродвиrателем или полу
чающеrо питание от reHepaTopa нлн трансформатора,
в конечном итоrе важна именно мощность.
Известно, что в сетях nepeMeHHoro тока раЗЛИЧRЮТ
полную (кажущуюся) мощность S EI или s UI,
активную мощность p ИI cos qJ и реактивную мощность
Q UJ sin qJ *,
в
Величины,
"вар, кв . а.
44
в ваттах (вт), реактивная
полная в вольт-амперах (8' а).
соответственно называются квт.,
При ОIIрелелении мощности reHep.aTopOB в фор улу
э. д. с., пр и определении мощности ПО1 ре ите-
наllряженисна зажимах. При определении мош
у'читыва ют также коэффициент
: 'Horo так I 3J.( на табv'ТJичке э.тrе1(тродвиrа
теля указывается ;>,-10ЩIЮСТЬ на ero валу.
Мощность при соединении в звезду, треуrольни,к.
ОчеНИДI . IO, полная МОЩ}lOст S трех ф фаз ои sСИСТ \IЬ ca:
на сумме л.'Iощност€.и трех аз а, Ь И с,
они равны то S ЗSф. "!
Но п и :соеДИ'НСllИИ В З в е з Д у линеиные то и и
Ф р И 1 pa BIIbI а меЖ',у фаЗНЫ'!lИ и линеиными
азные ток Ф , ' - u
напряжениями существует соотношение и Vз ф, от-
куда Uф Щ 113.
Сопоставляя эти формулы, видим, что r-.,ю : ность ри
сое.;(инсниив зв€.зду выражается через линеиные IвеJ!И
чипы как
s зs 3 I V3UI I,7ЗUI.
ф VЗ
ПрlТ соединении Б т'р еу r о Л ьи И К фазные И Лlиней
ные напряжения равны, аl\lежду ТО1(а1IИ существует
соотношение J VЗJф, откуда JФ l/VЗ. Поэтому
I\'!ОЩНОСТЬ при со€}щнении в треуrольник равна:
S ЗSФ "ЗU /3 V3UI I,73UI.
ДО сиХ пор раосмаТРlтвалась полная мощность Tpex
фазной ц пи. На практике часто ac и те.ре"СУ 1Итак :
aKTIl-I.13ная и реаJ<l:ТПБная мощности 1рехфаЗIIОИ r пa:M
ИХ ОIIРС,J,еления пользуются следующи.МИ фор, уо .
S v-зu J для Полной мощностн;
р VЗ[JI cos '1' для активной 'lOдностн;
Q VЗ и 1 sin '1' для реактивной 'lOщности.
1'де и и J " соответственно линейные 'напряжение и
ТОКОдUClaКО8bLЙ вид формул мощности для со:,динений
в звезду и треуеольник иНО2да служит причи"ои Heд pa
так как наталкивает недоста.точно ОnЫl НЫХ
"!fe"::' a неправиЛЫiЫЙ вывод, будТQ вид соединения
ecezaa безразличен.
.5
Покажем на одном Iпримере, насколько о ш и б о ч е н такой
взrляд. ЭлеКТРОД'Биrатель был соеДИ:Iен в треуrольник И работал от
сети 380 в при тоКе 10 а с полной МОIЦНОСТЬЮ
S I,73. 380. 10 6 574 в. а.
Затем элсктродвиrатель пересоединили Б звезду. При этом на
каждую фазную обмотку пришлось в 1,73 раза более низкое напря
жение, хотя напряжение в сети осталось тем же. Бслее низкое Ha
пряжение привело к тому, что ток в 06МОJЖах уменьшился 'в 1,73 pa
за. Но и этО'rо мало. При 'соединении ,в треуrольник линейный ток
был в 1,73 раза больше фвзноrо, а Т6перь фазный и линейный ТОК:1
равны. Таким образом, линейный ток при пересоединении в звезду
умеНЬШИЛС5I в '1,73 .1,73 З раза.
Иными славами, хатя новую мащность IНУЖНОВЫ
числять п О Т а Й ж е фар м у л е, н а п а Д с т ,а в л я т ь
'в 'нее следует и н ы е в е л и ч и н ы, а именнО':
10
5, === 1,73.380,з=== 2191 в'а.
Из этаrа примера следует, что при nересоедине/ши
элеltтеодвиzателя с треуzольника в звезду и питании есо
от тои же электросети .мощность, развиваемая электро
двиzателем, CflUжается 8 3 раза.
Что происходит при переключении со звезды в Tpe
уrольник и обратно в наиболее распроцраненных случаях?
Оr'Овариваем, чта речь идет не а внутренних перееаеди
нениях (котарые БЫПОЛНЯЮТ'СЯ >в завадских условиях или
в специализирав,анных мастерских), а а пересаеДи'Не'Ни
ях на щитках аппаратов, если на них выведены начала
и IЮНЦЫ обмоток.
1. При переключении с а з в е з Д ы в т р е у r о л ь н и к
о б м а т а к т е н ер а т а р а в и 'В Т а р и ч н ы х об м а т о' 'к
т р а нс фор м а т а р а в. напряжение 'в сети па'Нlижается
в 1,73 раза, 'например с 380 до 220 8. Мощнасть 'reHepa
тора и трансформатора 'Остается такаЙ же. Почему?
Потаму чта напряжение кажд'Ой фазной обмотки OCTaeT
ся таким же и ток в каждай фазнай 'Обм'Отке такаЙ же
хотя ток в линейных проводах вазрастает в 1,73 раза. '
При переключении с т ре yr а ль 'н И К а в 'З ОБ е з Д у
праисхадят 'Обратные Я'вле'ния, т. е. линейное напряже
ние IB сети повышается в 1,73 раза, например с 220 до
38 8, так в фаз'ных 'обматках 'Остается тем же, так в ЛIИ
неИ!IЫХ лравадах уменьшается в 1,73 раза.
Значит, и сенераторы u 8торичные обмотки транс-
форматоров, если !J них выведены все шесть КОНЦО8}
46
Itриzодны для сетей /Ю д8а н.апряжения, от лиЦ,ающихся
8 1,73 раза.
2. При переключении .11 а м п с о з в е з Д Ы "Б Т Р e
у r а л ь н и к (при условии их присоединени к тои же ce
ти, Б которой лампы, включенные звездои, [арнт HOp
мальным накалом) лампы переrорят.
При переключении ламп 'с т р е у r о л ь н и к а в з в е з
Д у (при уславии, что лампы при соединении в треуrаль
ник roрят 'Нармальным накалом) ламlПЫ будут давать
тусклый свет.
Зlначит, лампы, !на,приме,р, на 127 в 'в сеть IнаrПрЯЖе
Нlием 127 8 должны Iвключаться треуrолыIИКОМ. Если же
их ПРИХОДИТ1СЯ питать от сети 220 в, неабходима саеди
нение в звезду с нулевым провадам (падрабнее
см. в ! 2). Саединять в з,везДУ без нулевоrа провода
можно талька л,ампы оди'накавой мощнасти, равнамер'!ю
распределенные ,между фазами, как, например, в теат-
ральных люстрах.
3 Все сказанное о лампах 'Относится и к сапраТИВ.llе
шя , электрическим печам IИ таму падабным потреби
rелям.
4. Конденсаторы, из каторых сабирают,ся батареи
для павышения cos ер, имеют наминальное rнат:ряжеН!l,е,
которое указывает напряжение сети, к которои к'Онден-
сатор должен присаединяться [Л. 6].
Бсли напряжение сети, наприм'ер, 380 в, а номиналь-
нае напряжеНlие конденсаторав 220 в, их следует саеди-
нять в звезду. Бсли напряжение сети и номинальное Ha
пряж,ение конденсатаров одинаковы, канденсатары
саединяют IB треуroльник.
5. Как объяс'нена выше, при переключении э л е к T
р О дв И r а т е л я с треуrальника в звезду мощнасть era
снижается пр.имерно втрое. И наоборат, ,если электра
двиrатель переключить са звезды в треуrальНlИК, мощ-
ность резко возра(.,'ает, но при этом электродвиrатель,
если ан не предназначен для р,аботы при данном напря-
жении и соединении Б треуrольник, clro рит.
Пуск короткозамкиутоrо элект,родвиrателя с переКJlЮ-
чением со звезды в треуrольник применяется для сниже
ния пусковО'r'О тока, который в 5 7 раз превышает pa
60ЧИЙ так двиrателя. У двиrателейсравнительна боль
шой маЩНОСl1И пускавой так настолько велик, что Может
вызвать переrарание пред 'Охранителей, 'Отключение авто-
маrаи привести к 'значительным пасадкам напряжения.
47
Посадка напряжения Снижает Накал лcil\1!l, Уl\1еНЬШ ! i
вращающиЙ момент ЭJlектродвиrателей 1, может вызвал,
отключение контакторов и мзrнитных пускателеЙ. По
этuму >стремятся уменьшить пускавой ток, что может
быть достиrнуто несколькими способами. Все онн п KO
печном итоrе СВОДЯТСЯ к ПUJ!ИЖе.нию нанрнжения в цснп
статора на период пус].;а. С ЭТОЙ целью !3 цепь статора
на период пуска вводят р.еостат, дроссель, aBTOTpa![c
форматор либо переключают обмотку со звезды в Tpe
уrольпик. ДеЙствитеJlЬ'НО, перед пуском и в первыЙ пе
риод пуска обмотки соединены в звезду. Паэтому
]( каждоЙ из них ПОДВОДiится напряжение в 1,73 раза
меньше наминальноrо, и, следователыIO, ТО'К будет з'На
чительно меньше, чем при включении обмоток на полное
напряжение сети. В процессе пуска электродвиrатель YBC
личивает скорость и ток снижается. Тоrда обмотки псрс
](ЛЮf]ают Б треуrОЛЫIИК.
Предупреждения: 1. Переключение со звезды в TpC
уrольник допустимо лишь для двисателеЙ с леТI(ИМ pc
ЖIИМОМ пуска, т,ак ка]( пр!! сосдинении iB звезду пусковоii
мамент примерно ВДвое меньше момента, каторыЙ был
бы при прямом пуске. Значит, этот способ снижения
пусковосо тока IHe всеrда приrаден, и если нужно сни"
зить пускоВ'оЙ ТОК И ОДIIOвремеНI,О добиться большоrо
пусковосо момента, то берут электродвиrатель с фаз
ным ротором, а iB цепь ротора вводят ,ПУСКОВОЙ реостат.
2. Переключать со з>везды 'в треуrоль'Юш можно тольк,о
те электрод'виrатели, которые предиазначены для рабо
ты при соединениiИ в треуrольник, т. е. имеющие обмот
ки, рассчитанные на линеЙное напряжение сети.
Переключение с треуrольиика в звезду. Известно, что
недоrруженные электродвиrатели работают с очень низ
ким коэффициентом мощности cos ер. Поэтому peKOM€H
дуется недоrруженные элеКТрОДВИI'атели заменять менее
мощными. Если, однако, ВЫIlОЛНШТЬ замену нельзя, а за
пас мощности велик, то не исключено, повышение cos ер
путем переключения с треуrОЛЫJИка в з:везду. Нужно,
конечно, при этом измерить ток 'В цепи 'статора и убе
диться в ТОМ, что ОН l!рИ соединении в звезду не превы
Шает при наrрузке IIQМlи,нальноrо тока; в противном слу
чае эле]продвиrатель переrреется.
1 Вращающий момент электродвиrателя пропорционален квад-
рату напряжения. Следовательно, при снижении напряжения на 20%
момент СН'lIжается не на 20, а на 36% ()2 0,82==0,36).
48
5. ПОНЯТИЕ () МАrнитном РАвновесии
ТРАНСФОРМАТОРА
На пути 'От [енератора К п(требителю электрическая
энертия обычно несколько раз трансформируется. [eHe
раторное напряжеliIlе НCI электростанции повышается
для rlереда'ш на большое расстояние до раЙоНiНОЙ под
станции [де напрпжение сш]жается до 10 или 6 кв и
Эl1ерлия' распредеЛ51ется по кабельноЙ сети. Вблизи па
требит€лей напряжение с ] O или 6 кв еще раз трансфор
мируется, например до 380/ 20 в (см. рис. 21, а). Таким
образом, 11 системе передачи трансформаторы являются
непременными звеньями, а 'Особенность трансформата
ров 'состоит в том, что их первичные и вт,оричные об
МОТКИ элеКТpiически изолировань] и связаны т о л ь к а
м а r н и т н о. Итак, средством передачи энерс:ии от пep
RИЧНОЙ ко вторичной обмотке является мас:нuтный поток.
следоватеJ!ыо,, ero величина, форма и фаза определяют
в трансформаторе форму, величину и фазу "э. д. с: BTO
ричноЙ оБМОТJ(IИ. Иными словами, мас:нитныи ПО т 01, дол
жен быть таl{06, чтобы э. д. с. вторичных обмоток трех
фаз были равны 110 величине, взаимно сдвинуты на J/ з
периода и синусоидаЛЬНbl.
р а в е н с т в о э. д. с. нужно затем, чтобы лампы
одинаковоЙ мощности, присоеди'ненные к разным фазам,
светили одинаково и 'Чтобы обмотки каждой фазы Tpex
фазноrо ДВlисателя в равноЙ мере участвовали в образо
вании I1ращающеrа j\.OMeHTa.
В 3 а и м н ы й с J1. 13 И!' Н а 1/3 пер и о Д а важен, Ha
пример, для создаш'!Я paBHoMepHoro вращающеrося Mar
нитноrо патока [в трехфазных двиrателях и обеспечения
маrнитноrо раюювесия 11 трехфазных трансформаторах
(см. ниже). .
Вопрос о си ну сои дальности э. д. С. Зr]ачите.I1Ь
НО 'сложнее и поэтому рассматривается несколы(o под
р06не,е. ';) С
Почему предпочтительны синусоидальные токи. ину
СОlИда.1ьнь]е токи хороши тем, что ани изме} яются
п л а в н о. А в электротехнике плавность изменении тока
так же важна, как 'В механике важна плавность измене
ниЙ скарости. Действительно, ПОЛОМIШ в механике (пе-
ренапряжения в электроустановках) возникаю;: не при
больших скоростях, а при изменениях скоростеи. И чем
резче изменение, тем большие силы, возникают и тем
1
вЫше перепапряжения. Предельный елучай !lеравномер
ности тока СJlеДствие размыкания цепи, причем чем
быстрее 'Обрывается TOJ, (тем больше ск'Орость измене.
ния иа'JlНИТНО1'О потока,созданноrо током), тем выше
перенапряжение. А ero следствием является дуrа на
контактах при их размыкании; нередко повреждается
изоляция в местах, .[)I;e она ослаблена.
Яркий общеизвестный пример возникновения значи
тельных по величине Iнапряжений в результате прерыва
ния тока автомобильная бобина; к ней через преры
ватель подводится ток от шестивольтовоrо аккумулято
ра, а на 'вторичной обмотке получает'ся 12 000 15 000 в.
В автомобиле это нужно для зажиrания и изоляция про
'Водки К свечам зажиrа'ния соответственно рассчитана.
Но что было бы с изоляцией элект,роустаiНOrВКИ, если
бы :переменный ток частотой 50 Щ 100 раз 'всекунду
не снижался ,плавно до 'нуля, а изменял-ся скачко
06разно?
Несину,соидаЛЬНlые ТОЮ!:. I<оожалению, ток:и, изменяю
щиеся не скачками, конечно, но далеко не так плавно,
как СИiнусоида, ,'В электроустановках далеко 'не peд
кость. Такие токи называются н е с и н у с о и Д а л ь н ы
м и. Они мотут возникать и 'в reHepaTopax, и iВ TpaHC
форматорах, и вообще в любых цепях, Irде имеются
обмотки на стальных, ферритовых и пермаллоевых cep
дечниках, в режимах, коrда ПРОЯБляется н ас ы ще 'н и е.
Резко несинусоидальны выпрямленные токи, ,а 'выпря
мительные установки мощностью в десятки тысяч кило
ватт в .настоящее время широко применяются в электро
лизной технике и для электротяrи. Несинусоидальность
всеrда возникает ,в сетях с rазоразрядными, например
люминесцентными, .лампами. С таким случаем мы уже
встретились в . 2 (рис. 20), рассматривая соединение
в звезду люминесцентных ламп. СлеДС1lвием несинусо-
идальности в да'нном примере явилась необходимость
З1начительно увеличить сечение нейтральноrо про'Вода.
СЛОБОМ, несинусоидальные токи интересны не только
теоретически. В практике они иноrда Iвызывают «непо
нятные» и отнюдь не блаrоприятные явления. Необхо-
димо поэтому хотя бы 'в общих чертах познакомиться
с !несинусоидальными токами.
В электротехнике доказывается, что несинусоидальный ток
(э. Д.с., напряжение) в ,самом общем случае можно преДiставить
как сумму постоянной соста'вляющей (постоянною тока, э. д. 'с., на-
пряжения) и нескольких синусоидальных токов; период :каждоrо из
50
них в Ц е л о е число раз меньше периода несинусоидальпоrо тока
(э. д. С., напряжения). СИНУСОИJ а, имеющая. частоту не,синусоидаль
HOI'O тока, ,называется пер.в О 11 rармоникои. Синусоиды, имеющие
большие частоты, называются в ыс ш и м и rаРМОИИ,:,ами. Так, сину
соиды с частотами, в 3 и 5 раз большими основнаи частоrы, назы
t"
t
а)
Рис. 30. Понятие о несинусоидальных токах.
ваются соответственно третьей и пятой rармониками. На рис. 30,а
показаны несинусоидальные токи (кривые 1) трех фаз, содержащие
первую (кривые 2) и третью (кривые 3) rаРМО!lИlШ. РИСJ;:НОК 30,6
иллюстрирует несинусоидальный ток 4 фазы А, содержащии первую
(кри'вая 2) и 'пятую (кривая 5) тармоники. И, HaKOHe , на 'рис. o,в
изображен несинусоидальный ток б фазы А, состоящии из первои 2,
третьей 3 и ПЯТОЙ 5 rармоник. Именно такие, несинусоидальные токи
(т, (!, ,содержа!JJ.И только !!@четныеrЩJМШШIШ, ЩJеИМУП1,ественно
4 е 51
третью и ,пятую) наиболее часто встречаются в электроустаиовках,
содержащих стальные сердечники.
Зачем же фактически существующий неспнусоидальный ток за
менять суммой синусоидальных токов? Затем же, зачем в механике
при расчетах в одних 'случаях несколько сил заменяют их 'Равнодей
ствующей, а в дrуrих наоборот, одну силу сперва разлаrают на
составляющие, деЙствующие по ,взаимно iпер!ПеНДИКУЛЯрНbJ!М направ
лени ям, затем определяют :порознь действие составляющих сил (это
леrчесделать) и, наконец, надлежащим образом суммируют полу
ченные ре$ультаты.
Аналоrично несинусоидальные величины удобно ,сперва разло
жить на несколько синусоидальных и рассмат'ривать дейст'вие каж
дой из них. Удобство состоит
в том, что синусоидальные Be
личины изображаются BeKTopa
ми, а действия с векторами
производят либо rрафически
(см. 1), либо аналитически,
не прибеrая к чертежам.
С этой целью каждый вектор
записывают как к о м п л е к с
н о е ч и с л о и затем, пользу
ясь с и м в о л и ч е с к и м м е
т о Д о м, производят сложение,
вычитание, умножение сло
вом, необходимые действия с
любой степенью точности, По
пученные результаты на любой
стадии вычислений можно для
наrлядности представить [pa
фически, так как комплексиые
числа очень просто изобража
ются векторами. С комплекс
ными числами и символическим
методом читатели MorYT озна
комиться в любом курсе элек
тротехники, например в [Л. 5].
Возвращаясь к рис. 30,
можно заметить следующие
особенности третьей и пятоfr
rармоник:
а) третьи rармоники трел
фаз совпадают по фазе, т. е.
достиrают нулевых и макси
мальных значений COOTBeT
ственно одновременно;
б) :пятые rармоники имсют обратную ,последовательность фаз.
Это значит, что пулевые и ма'К,симальиые значении разных фаз сле
дуют в поридке А, С, В, а не А, В, С, если таков 1П0ридок чередова
нии фаз первой rармоники;
в) частота т'ретьей ,rармоники втрое больше ча'стоты первой rap
моники, а 'питой в 5 раз;
1') ЗМIПJштуда фазных несинусоидальных 9, д. С. 'выше амплиту-
Ды синусоидальных э. д. С.
ЧТО же из этоrо стщует?
Кожух трансформатора
I
I
I
I
I
1
I
I
I
I
I
I
I
I
1
"
t
а
Рис. 31. Маrнитные потоки Фа!,
Фы, ФС! основной частоты взаим.
но уравновешиваются, так как
они равны и сдвинуты по фазе
на liз периода. Совпадающие по
фазе маrнитные потоки Ф а3 , Фli3,
Ф сз третьей rармоники одинаково
направлены в стержнях и потому
вынуждены замыкаться через KO
жух трансформатора.
52
I
I
I
I
I
I
l'
I
I
1
I
I
I
I
I
./
l'
С о в п а Д е н и е П о фаз е токов третьих (девиты]( и ДР)'1rих,
кт;атных трем) 'rармоник в трехфазной системе приводит, по 'первых,
к' арифметическому суммированию их в нейтральном проводе ( 2,
рис. 20). BO BTOpЫX, 'в трехстержиевом т'рехфазном трансформаторе
маrнитные потоки !Фа3, ФЬ3, Фс3, созданные токами третьих 1'apMO
ник фаз а, Ь и С, во всех трех ,стержнях на:правлены навстречу. Сле
довательно, они н е м о r у т, сходись ,в ирме, уравновеситься и BЫ
нуждены замыкаться через кожух траноформатора, как 'Показано
пуиктирными линиими на 'рис. 31. (Сравните с ма1'НИТНЫМИ потока
ми Фа;, Фы, Фс1, созданными токами 'первой rармоники. Эти 1П0
токи В силу сдвиrа на 1/3 ,периода в любой момент в двух стерж
нях напраiвлены 'BBerX, а в третьем стержне ШIИз, Они ypaBHOBe
шивают дру1' друта, т. е. сходясь в ярме, ,дают нуль ,подоб'Н тому,
как токи трех фаз, 1'еометрнчески ,суммируясь, дают нуль в неитраль-
иом проводе.)
Итак, !Переменные матнитные потоки третьих rармоник замы
каются через кожух т,раноформатора и наводят 'в нем вихревые токи,
которые на1'ревают кожух. А это 'плохо и ,потому, что на наl1'ревание
расходует,ся энерrия, и потому, что чем 'rорячее кожух, тем меньше
отводитси тепла от о'бмоток и ма1'НИТОlправода трансформато'ра. Пе
perpeBaTb обмотки нельзи, чтобы ие испортить изоляцию, Поэтому
приходитси недоrружать трансформатор 1.
О б Р а т н а я п о с л е Д о в а т е л ь н о с т ь фаз 'пятой 1'армони
ки создает в асиихронном электрод;виrателе ма1'нитное поле, !Вpa
щающееся 'в обратнvю сторону 'по сравнению с направлением враще
ния OCHoBHo1'o пош!. Следовательно, поле пятой 1'армоники (и дpy
1'их 1'армоник, имеющих обратную последовательность) тормозит
ротор.
П о в ы ш е н н а я ч а с т о т а высших ,rармоник создает условия
для возникновении резонанса, что может ,привести, смотри по
обстоятеЛЬСТlвам, к у,величению тока и значительному по:вы'ениюю
напряжения. Дело в том, что резонанс наступает, коrда индуктивные
и емкостное сопротивлении, действующие совместно, становятся paB
I1ЫМИ по абсолютной величине, чему как раз и блаrоприятствует по
вышение частоты. Действительно, чем частота 1еньше, тем индуктив-
ное сопротивление меньше, а емкостное больше. С повышением ча
стоты, например втрое, индуктивное сопротивление XL возрастает
в 3 раза, а емкостное ХС в 3 раза уменьшаетси. На,пример, если вря
частоте 50 Щ XI ,10 ом, xc 90 ом, то при 150 Щ xL xc 30 ом.
1 Обмотки на1'реваются током из за '1'01'0, что они имеют актив-
ное сопротивление. Маrнитопровод на1'ревается как вихревыми TOKa
МИ возбvждаемыми в нем переменным маrнитным потоком, так и
Bc eдcTВIle преодолении задерживающей (коэрцитивной) силы при
перемаrничиваиии.
Переrрев изоляции явление не только опасное, но и коварное.
При допустимых температурах изоляция имеет высокое СОПРО1'Ивле-
I1ие п эластична. Но даже небольшой пере1'рев резко снижает каче
ство изоляции: она станонитс';! хрупкой. Наконец, при температуре,
в 1,5 раза превышающей допустимую, изоляция обуrливается, т. е.
становится электропроводноЙ. Па1'убное деЙСТБие пере1'рева обмоток
трансформаторов нодробно объяснено на ряде примеров в книrе
Л. [11. Шницера «Основы теории и наrрузочная способность транс-
форматорою),
53
п ов ы ш е н н а я а м п л и т у Д а фаз н ы х Э. д. с. из за нали
чия ыс'illИ :'арМОТII!К ухудшаст условия рсJботы изоляции фазпых
обмоrок !рапсформаrОРО!J и потребителей, включенных па ( j Ja"HA e I !' l
пряжение. о" .,
Обратите внимаrrие: речь идет о третьих ( И !{ р атиых Т р ем ) ra! "
tv'от'иках в Ф азнь П ' , ,
, , [Х Э. д, с. ри симметричной иаrрузке в линейных
э. д. с. третьих rармоник не бывает ни при соединении TeHepaTOp
И д ли о , т,рансформаТОРQ в звезду, ни при соединении в треvrолышк.
,еиствительно, при соединеиии !3 з в е з Д у лииеЙные э. д. с', (напря
:иеJIИЯ) определяются rеометрическим ,вычитанием 3, д. с. (напряжс
), двух фаз. Но для третьих тармоник это арифметическая раз
HU,Cr." и, следовател rrо, она равна нулю. При соединечии в т р e
у 1 О Л Ь н к под деиствием э. д. с. третьей rармоники в замкнутом
кО!::туре оомоток возникает ток третьей Irармоники. Он создает в каж
дои O MOTKe падение иапряжения, равное и iПРОТИlВОiположное Э. д, с.
треТ,ьеи .армоrrики. Поэтому потенциалы вершин треутольника для
тре1LИХ! армоник отиосителыто дру!' друта равны нулю.
Как добиваются синусоидальности э. д. с. вторичных
обмоток трансформатора. В начале этаl'О ,пароатрафа под
че кивалось, что средством передачи энерrии от первич
нои ка вuторичной обмотке трансформатора я'вляется
маrнитныи потак. Этот поток должен быть синусоида
лен, иначе индуктируемые им 18 обмотках тра'нсформа
тора э. д. с. будут нuесинусоидальны. Несинусоидаль:ная
э. д. 'с. пер в И ч н о и обмотки не смажет уравновесить
прилаженнае к первичнай абмотке синусаидальное Ha
пряжение. Несинусоидальность э. д. с. в т о р и ч н а й
абматки мажет привести к ряду нежелательных явлений
в сети; а некоторых из них раССI{азанО' выше
Маrнитный поток в трансформатаре абразуется Ha
маrничивающим токам первичной О'бматки, катарый соз
дается разностью между приложе:нным напряжением и
э. ,д. с. первичной обмотки. Но чтобы масютiЫЙ поток
бь<fl;, сuнусоuдален, необходuмо, чт6Быl намаCfluчuваю
щuu ТОК был несuнусоuдален; он должен содержать пре
имущественна третью и пятую 'rаРМОНИI(И 1. ОНИ должны
быть либо введены в трансформатор извне, либо далж
ны образоваться в самом трансфарматоре.
Таки третьей rармоники вводятся в первичную об
мотку трансформатора и з в н е, если .она соединена
в звезду и ее неитр,аль соединена с нейтралыа тeHepaTO
сиrrу о 'л казалось бы страпное, явление (приложенное напряжение
, ьно, а ток песинусоидален!) объясняется тем, что маrнито-
IIР .ВОД трансформатора HeMHoro насыщается и кроме ТОТ'О в ка
дыи период перемаrничивается. При насыщени величина И;I ДУ КТИ :
насти зависит от T(" a и .
" ,1\, между током и М<lfНИТНММ ШJl'ПКЛМ на!т\{.
шается прямая ПРОПОРПИОН2ЛЫЮСТЬ. " . ,
54
ра. НеЙтральныЙ провад и открывает путь TO'KaM'i'peTb<
еЙ rармоники. Если же первичная обмотка трансфор
матора соединена в звезду, но 'неЙтраЛЫЮI'О ПрОБода
нет, то для токов третьей rармоники неЙтраJIЬ TpaHC
формат.ора непрах.одима. Значит, в намаrНИЧIИ,вающем
токе не будет третьей rармоники, маrнитный паток не
может ,быть синусоидальным и в фазных э. д. с. (напря-
жениях) появится третья rармоника. Как же ее избе
жать? Для этоrо адну из обмоток трансформатара дo
ет,ат.очнО' саедиНlИТЬ 'в треуrольпик и саздать таким
образом в с а м о м трансформаторе нед.остающий ток.
Действительно, третьи rармоники всех фазных э, д. с.
имеют одно 'направление. Поэтому .они дадут 'в замкну-
там кантуре треуrольника так третьеЙ rармоники, а C03
данный им паток 'I'оже третьеЙ rармоники восполнит
аснавной поток, обеспечивая, таким образ.ом, синусои
даЛЫIOСТL э. д. с. трансформат,ора. По этой причине
у мащных трансфарматорав хотя бы адна О'бм.отка coe
диняется в треуrольник.
Как видно из приведенных Iвыше оведений, токи третьей rapMo-
ники иноrда вредиы, но в некоторых случаях необходимы. Это под
твердится и в 11:1, 'rде при рассмотрении соединений траноформато-
ров, питающихвы'рямители,, будет раосказано об утроителе часто
ты аппарате, едииственное назначение KOToporo 'создавать токи
третьейrармоники.
В том что какое либо я,вление не может быть только полезным
или только вредиым, можно убедиться на мноrих примерах. В Mexa
нике, скажем, трение в подшипнике колеса безусловно вредно, но
трение обоща колеса о дорOlrу не только полезио, но совершенно He
обходимо, иначе колесо не будет катиться.
Друrой Iпример из электротехники. В старых учебниках вихревые
токи называют паразитными на том основании, что они разоrревают
массивные детали электрических машин и а:ппаратов, создают потери
энерrии. Все это так, и на ослабление вихревых токо:в, там rде они
вредны, расходуют'ся нем алые средст'ва (например, маrнитопровод
трансформатора набирают из отдельных взаимно изолируемых листов
стали, а к стали дают Iприсадки, повышающие ее электрическое со-
противление ценой ухудшения меJiаниче()ких свойств электротехни
ческая сталь хрупка и ее трудно обрабаты,вать). Но невозможно I1е-
реоценить изумительные [!'рименения ,вихревых токов. Если бы вих'
ревых токо!в не ,существовало, мы были бы лишены: короткозамкну-
тых асинхронных iЭлеКТРОДВИlrателей, индукционных реле и счетчиков,
индукционноrо HarpeBa в металлурrии, простейших электромаrнит
ныхреле времени, являющихся ОСНCiвой автоматических телефонных
станций и мно'rих устроЙств управле\!Ия электроприводом.
Трансформирование трехфазноrо тока тремя однофазными
трансформаторами и одним трехфазным стержневым трансформа-
тором. На рис, 21,6 показано соединение в звезду трех однофаз
иых трансформаторов; на рис. 2;1,в 110казан трехфазныйстержне;вой
трансформатор. Нулевоrо про,вода иет. В этих условиях маrнитный
55
fjdl'ok несинусоидалеи. Покажем, чrо трехфаЗНМl rрупi1a однофазных
трансформаторов и сте,ржневой трехфазный трансформатор прояв
ляют себя ТIO разиому. Дело Б том, '!То У однофазных траНСфОР:Vlато
ров к а ж Д а я фаз а и м е е т с в о Й, ни с чем не связанный MaT
шпопровод и через ИЕ\!'О леrко замыкается добавочный маПlИI ный
поток третьей I'армоНlШИ. Поэтому он велик и, слсдовате,IЫIO, веЛIШU
искажение фазных э. д. с. УстержпевО!'о трехфаЗIЮl'О трансформа '
тора м а т н и т о ,п р о в о Д ы в с е х фаз с в я з а п ы, а ярмо ДШl
маrнитных потоков третьих та;JМОlШК пе.пРОХОДЮI0. Они /вынуждены
замыкаться через масло, воздух и кожух трансформатора п поэтому
значительпо ослаблены. А раз маПlИтпые ,потоки третьеЙ rармонНlШ
малы, то невелико искажение формы фазных э, д. с.
Даже краткие сведения, сообщенные здесь, ноказывают. насколь
ко важио учитывать не только электрические 'соединения обмоток,
но и взаимную связь между мапlИТИЫМИ цепями.
Рас.с'.10ТРИМ 'взаимиое влияние ма,rнитиых целеЙ раз п ы х
траноформаторов.
Работают параллельно два трансформатора. Оди}! соединен
в звезду треуrольник, соединение друтото звезда з'Везда. НеЙ
трали первичных звезд соединены. В этом случае треУl'ОЛЬШШ одното
трансфо'рматора дает токи третьей rармоники для обоих траисфор
ма"оров, но может ими нереrрузиться.
В друтом !Примере .параллельно работают трехфазная l'pyrтa
однофазю,тх трансформаторов и трехфазныЙ трехстержневой TpaHC
форматор. НеЙтрали обоих трансформаТОРОБ соединены. У I'РУПlIЫ
однофазных трансформаторов э. д. с. третьих rармоник значительно
выше, чем у трехфаЗlюrо трансформатора. Под деЙствием разности
э. д. с. третьих ['армоник трансформаторов 'в них возпикает ток
третьей rармоники. Он снижает э. д. с. третьей тармошши однофаз
ных трансформаторов, по ,но'вышает их в стержневом трансформа
торе.
Влияние наlf1РУ3КИ трансформатора на ero напряжение.
H&l рис. 32,a в показа:ны три однофазных трансформа
тора, отличающихся следующим. В трансформаторе на
рис. 32,а первичная 1 и вторичная 11 обмотки размеще
ны на р а 3 н ы Х стержнях, на рис. 32,6 на о Д н о м
стержне. На рис. 32,8 каждая обмотка состоит из ДВУХ
половин, прич,ем по половине перВИЧIIОЙ IИ вторичноЙ
обмоток 'находится на одном стержне; 'средние точки
обмоток имеют выводы.
Расположение первичпой и вторич-ноЙ обмоток на oд
ном стержне лучше, таl( как маrнитная связь между
обмотками более совершенна. Если же первичная и
вторичная обмотки размещены на разных стержнях
(рис. 32,а), т,о не весь мапшпный поток, созданный Ha
М,31'НИЧlшающим TOKO первичноЙ обмотки, пронизывает
витки вторичноЙ обмотки. Часть ero рассеивается.
Пока трансформатор не наrружен, в ero маrНИТIIОЙ
цепи деЙствует т о л ь к о о Д н а намаrничивающая сила
(н. с) первич'ноЙ обмотки. Котда же трансформатор
56
наrружают, в той же маrнитнои цеПlИ возникает е Щ е
) д н а н. с. вторичноЙ обмотки. Соrласно закону Лен
ца она размаrничивает трансформатор. Поэтому lVIar
!!итный поток >несколько уменьшается, а это значит, что
уменьшится э. д. 'с. первичноЙ обмотки. Но приложен
ное первичное напряжение остается тем же (это напря
жение сети). Значит разность между ним и первичноЙ
э. д. с. возраст,ает и, следовательно, в первич'ной обlVIОТ
А
о
х
Ю
W.x
t)
;=0
m
а)
6)
х
N
ПI dEБ 8)
х х
.
.
t
. .
m; m
а
д)
е)
ж)
Рис. 32. Влияние несимметричной наrрузки на работу трансформа
тора.
ке увеличивается ток. Увеличен.ие тока СТрО20 oпpeдe
ленное: оно компенсирует размаrпичивающее деЙствие
вторичной обмотки и, кроме тото, создает маrнитныЙ
поток, равныЙ маrнитному потоку при холостоЙ работе
(т. е. при работе без наrрузки). Словом, и при холостой
работе и под l-lа2РУЗКОЙ в масн.итн.ой цепи траl-lсформа
тора поддерживается равновесие.
Рассмотрим этот вопрос HeMIHoro :подробнее, начиная
(' простоrо лримера, Т. е. оценим влиянце паrрузки на
57
работу однафазната трансформатара, обмотки KOTapora
с'аединены, как показана на рис. 32, в. Трансформатар
с втаричной староны присоединен к трехправоднай сети,
например 2 Х 220 8 (между проводами aN и xN па 2208).
у Iпервичнай сети нейтральвыведеiна и 'Может быть 'При
соединена к средней тачке трансфарматора.
Пер8ЫЙ случай. Между аМи xN включены аcQинаковыc
НaJ'рУЗК'И (рис. 32,2). В нейтралЬ'ном проводе така нет,
н. с. вобаих стержнях 'Одинаковы, вторичные напряже
ния обеих половин обмотки равны 1. Это самый блато
приятный режиJl.'1.
Второй случай (рис. 32,д). Обе половины !Первичной
обматки соединены по с л е Д о в а т е л ь н о, а их средняя
точка при с а е Д и н е 'н а к нейтральному ПрОБОДУ пер
вичной сети. Наrружена только одна (левая) полавина
втаричной обмотки. Блаrод,аря тому, чтО' средняя тачка
первичной обматК!и присоединена к нейтральному про
воду, ток наrрузки проходит по первичной и Iвтаричной
обмоткам, нахадящим'ся 'на одном стержне: маrнитное
ранновесие 'практически не нарушается 2.
Третий случай (,рис. 32,е). Обе палавины первичной
обмотки ,соединены пар а л л е л ь н а. Натружена одна
пала вина вторичнай абмотки. Маrнитнае равнавесие не
нарушается по тем же причИ'нам, что IИ 'ВО' вторам 'слу
чае.
Четвертый случаи (рис. 32,ж). Обе половины пер:вич
ной обмотки соединены п а с л е Д о в а те л ь н О, но их
сре,дняя точка к сети не Iприс'аеДИ1нена. Harpy
жена одна :палаВИlна !вторичнай обматки.
Первичный ток проходит через а б е половины абмот
ки,и созданная им н. с. пор О В Н У распределена между
стержнями. У вторичной абматКlИ наrружена т о л ь к о
одна половина и, следовательнО', размаПIИчивается
только адин стержень: маrнитнае равнавесие нарушено.
Паследствия это['о нарушения сводятся к возникнавению
'в обаих стержнях маrнитноrо л а т о к а р а с с е я н и я,
направленною в одну сто рану. Он замыкается через воз
духи кажух трансформатора и ,HarpeBaeT кажух. Кроме
Tora, маrнитный поток рассеяН!ия значительно У'величи
1 Вторичные напряжения ниже соответствующих э. д.с. !На Be
личину падеиия напряження.
2 В одном стержне н. с. наrРУЗIШ ,взаимно компенсируются,
а в друrом просто нет наrрузки.
58
lJCleT индуктивнае сапротивление МClrнитнО неУрClВ!ЮlJе
шешюй полавины первичной обмотки. Это привадит
к неравномерному ра'спределению первичноrа напряже
ЕИЯ между обеими ,половинами первичнай обмот'ки 1. Но
если первичные напряжения значительно отличаются,
то и вторичные напряжения не маrутбыть равными, и
это плоха.
Особенности трехфазных стержневых трансформато
ров. Расомотрим спе.рва условия х а л а с т а й работы
трехфазнаro стержневоrо тра'нсформатора (рис. 21,8).
МаrнитнаеСОПРОТИБлеНlИе средней фазы меньше, чем co
противления крайних фаз, так к.ак матнитная цепь cpeд
ней фазы короче. Неравепство маrпитпых сопротивле
ний приводит к неравенству намаrничивающих токав:
в среднеЙ фазе наматничивающий ток меньше. С друrой
сто раны, при 'СимметрlИЧНОМ напряжении, приложенном
к первичнай обмотке, rеометрическая сумма намаrничи
вающих таков должна быть равна нулю. Иными слава
ми, нужна, чтобы намаrничивающие токи были либо
равны по величине, Jlиба несиммеТРIИЧНЫ (т. е. y'PIbI
между ними должны отличаться от 1200). Допустим, что
первичная обмотка соединена вз'везду и ее нейтраль oo
едине.на 'с Iнейт,ралью reHepaTopa. Тоrда через Iнейтраль
ный провод будет восполнен «недастающий» ТОК J п
(рис. 33, а).
Если у лервичной обмотки нейтральноrо правода :нет,
та «недостающий» TOI< распределится поров'ну между
всеми тремя фазами (рис. 33, б), а так как эта ток oд
нофазный, он саздаст во всех стержнях маrнитные пата
ки адноrо направления. Они заМЮIУТСЯ через воздух и
кожух трансформатора. СлеДСТlвием добавочноrа Ma,r
нитноrо потока явится смещение неЙтрали фазных
э. д. с. первичнай и втаричной обмоток (рис. 33,8) из
тачки О в точку О'.
Если У трансформатора есть абмаТЕа, сае.щиненная
в треуrольник, то она представляет собой к,ак бы
замкнутый контур, который акружает все три стержня
трансформатора (рис. 33,2). В этам контуре под дей
1 Ток В обеих половинах Iпервичной обмотки одинаков, так как
они соединены последовательно, а индуктивные сопротивления OKa
зались различными. Значит, на маrНИТJIО l1еуравновешеНIIУЮ полови
ну обмотки (ее индуктивиое сопротивление выше) приходится
большая часть первичноrо напряжения.
59
tЙИеМ одr-юфаз'нOI'О тока индуктирусrся ТОЕ, 13 JНачИ
тельной степ,ени ослабляющий вредные деЙствия доба-
вочноrо потока.
ПОД натрузкой, если она симм€трична, воб
мотк,ах в-с-ех фаз проходят одинаковые ТОКИ, падешш
напряжения в фазах каждойобмоткlТ равны )1,PY1' друту
Н Э. д. С. обмоток уые:ньшаются на 'и ту ;,ке I3еЛНЧИ
ну. Иными словами, если СUсrеЛUl сиJrIЛ<[СТfJllчна
при холостой работе, она останется СU;i 1Jr[етрuчной U пра
liаерузке,
При н е с и м м е т р и ч н о й наrрузке токи 'Б фазах
обмотн:и Не равны и поэтому падения напряжения неоди
иаковы. В результате линейное напряжение между oд
Трансформатор
;
с
Л"
6)
А
f
,;.
: 1 п
. ,.
/
..../ о.......
/ "
8)
')
Мапштпое равновесие трехфаЗIюrо стерЖlIеБоrо трансфор.
обмотку через
тока ,1 н jежду при ОТСУТСТВИИ
провода; 8 С'IН'щенис неЙl'раЛI1 из 1'ОЧ
ток охватывает Все ТрИ стержня при сое}.,и
60
НИМИ зажимами ПОfiнжается, между друrими заЖИ:ИаМИ
может даже повыс.иться. П ра NССИ.М.,неТРUЧNОЙ наерузке
изменения вТорuчноео нuпряжсния зависят от способа
соедuненuя обмоток.
6. зиrЗAr
Соединение в зиrзэr при:tvIеня€тся, чтобы HepaHHO]l,.{ep.
ную паrРУЗl(У пторичиых обмоток распреде.пить более
равномерно м;жду фазами пер'ВIIЧНОЙ сети и даже при
неранномерн:ои наrрузке сохранить маrПИтное paIBHO
веСНе.
Соединение в зиrзаr однофазноrо трансформатора.
питающеrо трехпроводную сеть, nок,ззано На рис. 34,а.
ВТОРlИчнаяобыотка разделена на четыре равные части
3, 4, 5 и 6. п.оследовательносоединены части обмотки:
3 (на левом стержне) и б на правом стержне, 4 (на
праВО?;I 'стержне) и 5 на лева?;! .стержне. Так'И.!\'1 Qlбра
111
30М, !{3Жд'lЯ ПОJIОБlпrз обмотки сОСТОИТ из ДВУХ час'tей:
одна из них на левом, а друrая на правом стержне.
Допустим самыЙ неблзrоприятныЙ случаЙ: паrруже
на только одна половина вторичноЙ обмотки. Точками
:на рIИС. 34,а показаны начала частей обмотки, стрелка
ми направления токов. Нетрудно видеть, что ток Ha
rрузки в равноЙ степени влияет на обе половины 1 и 2
,U. 2
tlIfJ (;
Ш .
. ..}
и &дЕ]
tf
а) б) + 8)
аl
е' Y2Y Z 2
1
С1 ы 1 е;'
а) Х 2 е)
Рис. 34. Соединение Б зиrзаr.
первичн'оЙ обмотки. Действительно, четверть вторичной
обмотки 5 действует на половину 1 первичной обмотки
так же, как четверть обмотки 4 деЙС1;вует на половину
обмоТI\И 2. Поэтому маЛНiИТIюе равновесие почти 'не Ha
рушается.
Рассмотрим питание двухфазноrо выпрямителя с Hy
левым выводом. Неблаrоприятная особенность этоЙ
схемы состоит в том, что по вторичным обмоткам TpaHC
форматора проходит ток одноrо направления, т. е. ток,
содержащий не только переменную, но и постоянную co
62
ставляющие. Постоянная составляющая насыщает Mar
нитопровод, а насыщение, как было объяснено в 5, Ha
рушает работу трансформатора, увеличивает намаrни
Чlивающий ток и порождает высшие тармоники.
Можно, однако, так соединить обмотки т,рансформа
тора, что и постоянная, и iпеременная составляющие бу
ДУТ полнО'стью компенсироваться (рис. 34,6). Первич
пая обмотка состоит из двух частей 1 и 2, раСПОJIожен
ных на разных стерЖ'нях и соеДиненных параллелъно.
Вторичная .обмотка соединена в зиrзаl'. В положитель
ный полупер:иод (сплошные стрелки) работает половина
'Вторичной обмотки, причем части 4 (вторичная обмот
ка) и 2 (первичная обмотка), расположенные на пра
'Вом стержне, взаимодействуют так же, как части 1 и 5
'на левом стержне. В отрицательный полупериод (пунк
тирные стрелки) работает вторая половина вторичной
обмотки: взаимодеЙствия частей 1 и 3 на левом стержне
IИ 2 и б на правом одинаковы.
Соединение в зиrзаr звезду трехфазноrо трансфор
матора. Первичные обмотки трансформатора соединя
ются в звезду. Вторичные В зиrзаr звезду (рис. 34,6).
Для этоrо вторичная обмотка каждой фазы составляет
ся из двух половин; одна половина расположена на oд
ном стержне, друrая на друrом. Конеп, например, Х1
соединен с концом (а не с началом!), например, У'.2 и
. т. Д. Начала а2, Ь 2 и С2 соединены и образуют нейтраль.
К начала,м а1. /71. С! присоединяются JIIинейные провода
вторичной сети. При таком соединении э. д. с. обмоток,
распоjюженных на разных стержнях, сдвинуты на 1200';
векторная диаrрамма э. Д.с. вторичной обмотки показа.
на на рис. 34,2.
Эта векторная диаrрамма построена следующим
способом. Сперва предположено, что соединены кинцы
Х1" У1, С1 И получена диаrрамма (рис. 34,д). Затем пред
положено, что со"еДlи;нены начала а2, Ь 2 и С2. ЭТО COOTBeT
ствует диаrрамме на рис. 34,е, повернутой относительн()
диаrраммы на рис. 34,д на 180°. Наконец, в COOTBeTCT
вии со схемой на рис. 34,6 произведено rеометрическ.()('
сложение векторов, которые изображены на рис. 34,(/
и е.
Соединение в зиrзаr звезду дороже соединеНJI \1
в звезду, так как требует большеrо Ч!исла ВИТКОВ. Де!1
ствительно, при последовательном соединении двух ]111
,повин обмотки, расположенной на одном стержне, 11
111
:1. д. с. складываются алrебраически, т. е. в данном слу
чае удваиваются. При соединении ')бмоток, распо
ложенных на разных стеjJЖНЯХ, э. д. с. складываются
rеометрически под утлом 120,0 И дают э. д. с. в V 3
больше одноЙ из них. Следовательно, чтобы получить
э. Д. с. тоЙ же величlИНЫ при со,единении 'в зиrзаr
з'везду, нужно на 15 % больше витков, чем при 'обычном
соединении в звезду.
При соединении в зиrзаr звезду МОЖIIО получиТL
три напряжения, нанример 400, 230 и 133 в. Указанные
величины отноuсятся к холостому ходу. Под наrрузкоЙ
у потребител€и Н,1пряжения будут ниже, приближаясь
к номинальным напряжениям сети 380, 220 и 127 в.
1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫВОДОВ АППАРАТОВ
Перед тем как выполнять соединение в звезду, Tpe
уrольник, зиrза!', 'всеrда приходится решать две задачи:
определять, какие выводы принадлежат тоЙ или иноЙ
обмотке; определять, какоЙ из них является началом об
МОТКIИ, какоЙ концом.
Определение принадлежности выводов к одной обмотке. На
рис. 3Б,а усло:вно изображены обмотки трехфаЗJIOJ'О элеКТРОДВ!1rате
ля, выведенные на зажимы щитка 1. На щитке может не оказатысн
надписеЙ, наiПример 1Н, 2Н, 3Н (начала) и 1!(, 2К и 3К (концы),
а если над:rшси и есть, то, во IВСЯ:СОМ случае, полезно убеднтьсн
в TO T, что они I1равильны.
Длн этоrо первым делом ,провернют изолнциJO каждоrо вывода
относительно земли, пользунсь метомметром 2. Один ,провод 3 от
MerO'l1 reTpa заземляют (:нрисоединяют к r{Орпусу элеКТРОДВИirателя),
друrои 4 поочередно присоединяют к каждому из шести зажимов
щитка и, вращая руконтку MeroMMeTpa, убеждаются в исправиости
изоляции,
Затем 'провод 3 присоеДИ!JЯlСТ к одному из 'выводов на щитке,
наiпример 2К (рис. 35,6), и, вращая рукоятку ме,roмметра, поочередно
прикасаютсн к остальным ШIТИ зажимам проводом 4. В нашем при
мере на зажимах 1 Н, 3Н 1 К 11 ЭК McroMMeTp покажет «изоляцию»
И только [) одном случае, а имеино при прнсоединении к зажиму
2Н, «KO OTKoe> : Отсюда .следует, что зажимы 2К и 2Н принадле
жат однои и тои же обмотке. Так лровернют каждыЙ ВЫВОД отно
сительио всех остзльиых, и в итоrе должны обнаружиться три пары
зажимов, Iпринадлежащих соот.вет'ствующим обмоткам.
Если зажимы ВЫIIJОДНТ,СН на щиток элеКТРО'\iвиrателя, то их pac
положение таково, что при установке вертикальных перемычек
(рис. 35,В) iПолучается соединение в треу.rольник. Если установить
перемычки торизонтально (рис. 3Б,с), электродвиrатель будет .,coeДll
нен в звезду.
Если со:противление обмоток невелико, то аиалоrичную 'проверку
можно iВыпотшть с помощью лампочки !I батарейки, тестера, з'вонка,
от сети через ламрочку и т, П. '
64
Предупреждение. Нужно иметь в виду следующее: а) обмотки
электрических машин обладают большой индуктивностью, поэтому
при испытании их даже от батареЙки при ее отсоединении от 06MOT
ки может возникнуть и:Уrпульс в несколько десятков во,чьт; б) обмот
ки юrеют общиЙ стальноЙ маrнитопровод, т. е. предстаБЛЯЮТ собой
своеобразныЙ трансформатор. Значит, при работе с одной обмоткой
не исключено попвление напряжения на выпадах друrих обмоток.
При испытании постоянным током это будут импульсы, которые воз
никнут при включении и отключении, при испытании переменным
током напрнжение переменноrо тока. Одним словом, 'Прикасаясь
к зажиwrам, нужно провод держать за изоляцию.
r ,(J
! ! 'i , " I , 'l , 1 1 f1 3
l' 1 1" '
: """, C , .i / i/j {/ 0
; ,: j.. i 'v 2
: ; i ',' , 'I;;лt3Н7l I1 ! J ,4 6 1
' '..... ,. t il (\ - ..... I/of
i ,С < "lli<t,2k: /' I/,
"" "" , "\ !, I:) \ c,:f;j,, ., I,
. ... , ,' \!j.. , .:iJf
1 +,, \I.::, /д
I \ I/
\ \, " .)/7
" '..... .....::: / а)
........... .........
6)
ш
8)
. ld
о о о
или
о о о <:>---<J---O
с)
Рис. з5. Определение BЫBO
дов трехфазноrо электро
двиrателя.
Определение ВЫВОДОВ трансформаторов. Определять принадлеж
НОСТЬВЫВОДОВ у обмоток трансформаторов нужно с пОМОЩЬЮ ClroM
метра или друrоrо источника постоянноrо тока. Переменныи ток
для этих цепей 'применять оnасно. Почему? потому что первичные и
вторичные обмотки трансфарматоров имеют разные числа витков,
из за чеrов ,процеосе испытания на выводах трансформатора может
ПОЯIВИТЬСЯ опасное напряжение. Пусть, напр.имер, .иопытывает,ся TpaHC
форматор на напряжение 6600/220 в, коэффициент трансформации
KOToporo равен 30. Допустим, на ВТО'РИЧНУЮ обмоткУ через лампочку
подано 40 в. На выводах первичноЙ обмотки при этом окажется
40. 30 1 200 в.
Начала и концы обмоток. Обмотки MorYT навиваться в двух
на:правлениях: 'по часо,воЙстрелке и против часо'вой стрелки i. Как
они фактически навиты, не ВИДНО, но тем не менее при помощи
простоrо опыта леrко определить, какие вывоДЫ яlвляются их нача
лами, какие концами.
i Иноrда rоворят «левая намотка» и «правая намотка».
5 1286 65
Допустим, что обмотки навиты в одном без р азл ично ка 'т ом Ha
"равлении (р 36 ) П ' ., , ,
ис. . ,а. е р е м е н н ы й маrнитный поток Ф инд у к
тирует в каждой из ни Е Е
ственно ч х Э. д. с. 1 И 2, пропорциональные COOTBeT
ис ам витков. Так как направление намотки одинаково то.
HeT YДHO се е представить, что одна обмотка как бы являет ся П ' ро
ДОЛЖ 'I"С" Д ру rоЙ б
. .. ," . . и, стало ыть, в каждый момент направлеюш
э. д. с. в них совпадают. Это значит, что верхние их выво д ы А и а
или нижние Х и х юле!
жит л" . от пот нциал одноrо и тоro же знака поло
е ы!ыи или отрицательныи, что и обозначено на р ис 36 а знака
ми «+» и « ». . ,
I
......l. .............д
i .
иАа. i
I '
i а.т
11
хУх
А t Ф
+ tE I R
x 'v
:
а)
А t 1> =:J
+
.!!... t EI
a
+ tr z
х
б) В)
::>\
"!
:
lJ
о)
Рис. 36. Определение взаимноrо направления HaMOT
КlI двух обмоток, расположенных на одном стержне.
( ИСЯСЗН60 6 ) без ,пояснений, что :при различном направлении намотки
р. , направления э. д. С. Е 1 И Е 2 прямо П'РОТИВоположны
т. е. сдвинуты на 1800. .
Отсюда ,следует практический вывод. Для Toro чтобы оп еделить
взаи ное направление намотки двух обмоток, их соединяю межд
со бои, как показано на рис. 36,в, а к овабодным концам подводя
пер е м е н н о е напряжение. Для предотвращения чрезмерно боль
шбоrо тока в схему введено добавочное сопротивление R. Измеряют
а щее н пряжение И А а между ,выводами А и а, напряжение И л х
на однои обмотке и напряжение на друrой обмотке И и ср '
вают IIХ. ах аВНИ
Если ИЛа равно Р азности И АХ И И б
в ах, то О мотки навиты
одном направлении и их э. д. с. изображаются векторной
66
диаrраммой на рис. 3б,с, например ИЛа 40 в; ИАх l00 в;
иах БО в.
Если U А а равно сумме И А Х И И ах, обмотки навиты в разных
направлениях, например ИАХ lOО в; Иах 60 в; 'ИАа 160 в. BeK
торная диаrрамма дана на рис. 36,д.
Обращается внимание на необходимость подводить напряжение
к свободным выводам обеих обмоток (А и а, если Х и х соединены;
Х и х, если А и а соединены; А и Х, если а и хсоединены; а и х,
если А и Х соединены и т. п.) И на недопусТ1НtoСТЬ подводить Ha
n;,'яжеНllе только к одноЙ обмотке 1. Почему? Потому что, подводя
напряжение к одноЙ обмотке, мы рис
куем получить на друrих обмотках BЫ
ссжое liапряженис. Рассмотрим при мер.
На рис. :П ноказшro распределение на.
пряжеI!IIЙ IIPIl определении направления
обмоток трансформатора с обмоткоЙ
IIизшеrо наllряжеllИЯ из 50 витков и
с обмоткоi'I высшеrо напряжения из
1 500 в IПНJl3 ,
Еслн НCtпрнжеш](с 100 G подведен.)
к своБОДШНI 13ыводам, а обмотки нави
ты в ОДНО:'1t напраВ:lении (рис. 37,а), то
при ИСПЫТillШН напряжения будут при.
мерно 3,3, %,7 и 100 в. Если обмотки
навиты в РilЗИЫХ направлсниях, I апря'
жеНИ51 бу,',ут примерно 3,4, 103,4 и 100 в
(рис. :,7.6).
Если наиряжснис \00 в подведено
к обмотке низшеrо напряжения (рис.
37,в), то между выводами обмотки вые.
!lJero напряжения получится 3000 а, что,
безусловно, опасно.
На рис. 38,а показана схема опре.
деления взаимноrо направления обмоток
с ПО\ЮЩhЮ п О С Т О Я Н Н О r о тока.
К обмотке, имеющеЙ больше вит
ков (по соображениям безопасности), подводят напряжение
2 12 и от батарси. При включении рубильника Р следят за
отклонеIшямиrальванометров lr и 2r. Если их стрелки отклоняют-
ся в одиу И ту же сторону, значит, направление обмоток одинаково.
Отклонения в разные стороны указывают на разные направления
обмоток.
Постоянным токо,! удобно пользоваться для определения начал
и КОIЩОD обмоток электродвиrателей. С этой целью предварительно
определяют принадлежность выводов к тоЙ или д'руrоЙ обмотке.
Затем ВЫБОДЫ одноЙ обмотки условно обозначают lН (начало)
и 1 К (конец) и 'присоединяют к ним через уубильник источник по-
поянноrо тока напряжением 2 в, как ;показано на рис. 38,6, К BЫBO
дам друrоЙ обмотки присоединяют милливольтметр.
Если к условному началу 1 Н присоединен Iплюс источника тока
и если стрелка милливольтметрапри отключении рубильника откло
1008
а
А
х
х
З,З8
96,78
а)
E 1008 g
а. х А Х
::r::
6)
' . 1Dce . ...... Опасно
lE . ,': А ,\
30008
8)
Рис. 37. Меры безопас
ности при разметке за
жимов.
1 На специальные испытания, проводимые персоналом электро-
лабораторий, эти оrраничения, понятно, не распространяются.
5* 67
1 1
+ l, L
T' t({)
L fJ '/ "
" 1 I
/ " ".....J
У П:н i '
1,' r+
. )\ f(. '"-. 1 mV
"1" , ,<.;// \ . " /( ! \(
, ,,' j'" ,
I '. I
L.......... .1 [ ," ..
'
) . А
',:, .#\." -,
,'" . 'r " { -,
, \ l '" ,
" , /
! I
I
. .......
а)
Рис. 38. Оп р еделение взаим ноrо Н б
аправления о моток С .
ПОстояннor-о тока. I1О'.Ю!J(ЬЮ
п-)
'/
няется вправо, то вывод обмотки, к кото р ому П р исое Д И flе ц О а ' ким
МИЛЛИВольтмет +. ." ,/
обозначен 2Н. ра« », также является ее началом и ДОлжен быть
8. fРУППЫ СОЕДИНЕНИЯ
ТРАНСФОРМА ТОРОВ
Условия параллельной об отки трансформаторов. По'
даВЛЯI<;>,щее большинство трансформаторов питает потре
бителеи параллельными rруппами. Для ВключеIIIIН на
параллельную работу трансформаторы должны и:-,;еть:
одинаКОвые коэффициенты трансформа"
Ц и И. В Противнбм случае между их вторичными о 6:\10 т"
ка 1И будет циркулировать ураыrительный ТО], [,OTO
рыи даже при небольшой разНИце в коэффи иентах
трансформации .может Привести к опасному переrреву;
о Д и на к о в ы е н а п р я ж е н и я к о р о т к о r о за
м ы к а н и я и О/ иначе
н, 10" они не cMorYT делить наrрvзку
ПРОпорционально своим мощностям. Иными СЛQВ3l\1И
одни трансформаторы будут недоrружены, друrие - 'пе:
реrружены;
о Д IИ Н а к о в ы е r ру п п ы с о е Д и не н и я. Если
rруппы соединения различны, то между соответствую
щими векторами вторичных напряжений трансформа.
торов, включаемых параллельно, образvется сдвиr фаз.
Он повuлечет uза собой разность напряж'ений. А та!\ как
: однои и тои же точке одновременно не моrУТСУJдест
овать разные напряжения, то для их выравнrrвзrrия
между трансформаторами вОзникает уравнительныЙ ток.
Как объяснено НИже, пр'и самом малом из возможных
сдви!ов (при разных rруппах соединения) , сдвиr
в 30 ураВ!IИтельный ток примерно в 5 раз преВЫшает
номинальныи OK трансформатора. При самом большом
СДвиrе в 180 в 20 раз.
68
Что такое сруппа соединения? На рис. 39 изображе
ны 10 трансформаторов, обмотки которых соединены
по разному, причем это далеко не все из возможных
соед'инений. Не рассматривая пока, В чем состоят разли"
чия, обратим 'внимание на помещенные рядом со схема"
ми BeJ,TopHbIe диаrраммы, которые расположены 13 сле.
дvющем порядке: слева векторная диаrрамма напря-
жениЙ первичной обмотки, в середине векторная диа
rpaMMa напряжений вторичной обмотки, справа BeK
торные диаrраммы напряжений обеих обмоток СОЮJеще
вы (в часах). Их «центры тяжеСТIИ» находятся J3 центре
циферблата часоI3. J'ilииутная стрелка часов ?13падает
с направлением одноro из веЕТОрОВ напряжении первич
ной обмотки (на рис. 39 с вектором В). Часовая стрел-
",а 'совпадает с EeKTopm.J напряжения вторичноЙ 06:-'10Т-
ки одноименноЙ фазы, Т.е. с вектором Ь.
Обратите внимание на то, что сравнивается располо-
жение векторов перв!ичной и вторичной з в езд. Поэто-
му В случае соединения обмотки в треуrольНIШ надо,
перед те':-.! как определять rруппусоединения, вписать
в треуrОJIЬНИК звезду. После этоrо, рассматривая з I3 е з-
Д ы, стрелки направляют ВJ]ОЛ!J векторов з'везд в Bep
шины В и Ь (А и а, С и с).
По рис. 39 леrrю убедиться в том, что несколько
схем, несмотря на различие в соединеНlИЯХ, дают дина-
ковый сдвиr векторов одноименных напряжении, что'
отчетливо видно ПО соответствующим им «часам», так
как они указывают одно и то же время. Н е с к о л ь к о
схем, дающих одинаковый сдвиr, образуют
r р у п п у с о е Д и н е н и я.
Короче rоворя, вторичные напряжения одноименных
фаз всех трансформаторов, имеющих одну и ту же cpyп
пу соединения, совпадают по фазе. Поэтому их можно
соединять параллельно, не рискуя получить уравнитель-
ный ток.
Основных rрупп может быть двенадцать (1 час, 2 ча-
са,. .., 12 часов) по числу цифр на циферблате. Это
объясняется тем, что векторы первичных и вторичных
напряжениЙ в заВIИСИМОСТИ от схемы соединения об:vю-
ток и их расположения на стержнях MorYT иметь СДВИ"
rи, кратные 300. Таким образом, rруппе 1 час соответ"
ствует сдвиr 300, rруппе 2 часа 600, 3 часа 900,
4 часа 1200 и т. д. Сдвиr в 3600 (или что то же, OTCYT
ствне сдвиrа, так как 3600 и 00 ЭТО одно и то же)
69
ABClcba
W1Ш
Xyz Izy,x
<t:>
'"
'"
ABC1cba
ШiffiG
с:
'"
."
L.
у z
z у х Д/Д O(д/Д 12)
;
i
I
I
!
I
i I
! I
,....
" в с с Ь а
:'"\ IШ,
" ,1
; "1
,: \ \ ' 1 I
loD \J
, ,
YZlzyx
li ' "
I I/J В С
l ' i ш
C'1 r
"
'"
;' х у Z
z у х
ffiG
с Ь а
'"
е:;
'"
с::
:;,.,
ABClzyX
Шim
XYZ сЬа
70
в ь
ААсаЛс
Y/Y o (y/y 12)
в ь
A ca c
A C" '
д/д o (Д/Д 12)
В а
AA/ b
Y/Д 5 ('I/Д 5)
в
А Ас c eb
Д!Y 5(Д/Y 5)
Ь
J
Рис. 39. Примеры образовани5'
ABClzyx
Ш1m
в
ААссуа
ь
х у z
с О а
Y/'I 6(Y/Y 6)
<t:>
2 ABC1Zj/x в
! Ш . Ш Л\ cW a
I A C Ь
<::
""
х у Z I с ь а Д/kб(Д/Д 6)
АВС! Z!fX В
00[] I A C'Y"
х у 1. I с ь а д/д a (д /Д 6)
ABC 1cba В
,Ас b "
"" Ш!
а
'" Ь
!...)
<:j Х у" Z I z у х Y/Д l1 (Y/Д 11)
'"
"""
"""
<:1 шlШ
<::
<::
::.. В Ь
A) C r c ,
а Ь
Y/Z 11 ('I/Z 11)
rрупп соединений трансформаторо..
о
о
,О
71
имеет ]' ру ппа 1 2 П
' о часов. ри сдвиrе 6 часов векторы Ha
иряжении одноименных фаз первичных !и вторичных об
моток направлены прямо противоположно.
Схемы соединения Д в у х о б м о т о ч н ы х тра нсфор
маторов обозначаются дробью, после которой стоят циф
ры. Числитель дроби р:азывает схему соединения обмо
то], высшеrо напряжения (ВН), знаменатель низшеrо
!шпряжения (НН). Буквы У, У или знак у соединение
[J звезду; еСЛIИ выведена нулевая точка, это 060значает
ся в тексте УО, Ун, У О или Ун. Буквы D, Д или знак l',. ,co
e,:] HeHHe в треуrольник. Буква Z соеДИlнение в зиrзаr.
Ес.,> И, при 'соединении в зиrзаr звезду выведена IIуле
П;] 1 очка" то прИ;,меняют знак Zo или Zи. Цифры. это
rРУП,па сое ]:нении в часовом обозначении.
1 , roc r 401 41 трехфазные двух обмоточные TpaHC
cj OP\1 iIOPbI выпускались по схемам: Y/Yo 12; Y/Д II;
О/Д ll. В 1967 Т.взамен [ОСТ 401 41нвеlденрядновых
стандартов, в частности [ОСТ 11677 65 «Трансформато
ы (н ав!отрансформаторы) силовые. Общие техниче
СIше треоования» и [ОСТ 12066 66 «ТраНСфОРI\!ато
ры трехфазные масляные общеrо назначения мощно
стью от 25 до 630 кв. а, на напряжения до 35 кв вклю
чlJlтелыl>>..
'" ПО новым стандартам утловое смещение, равное 00,
ооозна чается не числом 12 (как было в [ОСТ 40 1 41)
а ифрой О (нуль). Таким образом, обозначения Y/Yo 12
и /Yo O это одно и то же. На 'рис. 39 около каждой
схемы написано ее обозначение ,в скобках по [ОСТ401 41
и по [ОСТ 11677 65 без скобок. Кроме Toro, дополнитель
но введены две новые 'rруппы соединении Y/Z 11 и
[\/Yo ,11. rруппа соединений У IZo 11 :пред'назнаЧelН для
трехq:>азных двухобмоточных распределительных транс-
форматоров мощностью от 25 до 250 кв. а, коrда напря
жение оомотки НН равно 400 в.
Т ре х о б м о то ч н ы е трансформаторы 060значают
ся, на,пример, Yo/Y/Д 12 11 или Ун/УILi О-ll. Это значит
чт обмот а ВНсоединенав звезду iC выведеННОЙНУJlе
вои точкои. Обмотка среднею напряжения (СН) соеди-
нена в везду. СоеДИlнение обмотки НН треуrольник.
Первое !Нело 12 или О указыва,ет сдвиr в часовом обо-
значении между обмотками ВН и СН; второе ЧlИсло
11 СДВИr между обмотками ВН и.ННЛеrко понять
что в данном примере СДБиr м,ежду СН и НН можн
обозначить 11.
72
Количество rрупп соединений трансформаторов orpa-
ничено стандартами. Но в практике можно столкнуться
со всеми 12 rруппами ,и даже с такими соединениями,
коrда направления 'вращения векторов ВН и НН не COB
падают. Такие трансформаторы не имеют rруппы 'В ча
совом обозначении.
Важно подчеркнуть, что ошибочно получить не ту
rруппу, которая требуется, можно по мноrим причинам,
например вследствие простой перемаркировки фаз, пе
рекреЩlивания фаз и т. п. Поэтому всееда необходима
проверка сруппы соединения, а это ответст,венная и
сложная работа. Дело в том, что у трансформаторов,
как правиЛО, имеется шесть (семь) выводов на крышке,
а не двенадцать, т. е. обмотки между собой соединены
внутри трансформатора.
В этих СЛОЖНЫХ условиях проверкаrруппы соедине
ния выполннется путем ряда последовательных измере-
ний по определенной системе, которая достаТОЧiНО пол'но
оли'сана в [Л. 1J. Рассмотрение этоrо вопроса ВЫХОДIИТ
за рамки задач брошюры.
Какие возможности имеются в изменении сруппы co
'?дин:ний без вскрытия трансформатора? Ч е т н ы е
r р у п п ы (2, 4, 6, 8, 10, 12) получаются, если обе об
мотки ВН и НН имеют одинаковые соединенlИЯ обе
в звезду или обе в треуrольник.
Н е ч е т н ы е т р у п п ы (1, 3, 5, 7, 9, 11) получаются,
если одна обмотка соединена в звезду, друrая в тре-
"rольник.
. Соединение одной обмотки в зитзаr звезду при
друrой обмотке, соединенной в треуrолыник, дает 'Чет-
ные rруппы, а ПрlИ соединении в знезду нечетные.
Циклическая перемаркировка в'сех фаз, т. е.
вместо А, В, С (а, Ь, с).. .В, С, А (Ь, с, а) ...С, А, В
(с, а,Ь), на любой стороне изменяетrруппы на :!::4 ча-
са (например, из rруппы 6 MorYT быть получены 6+40=
10 и 6 4 2).
Перемаркировка только двух фаз :на любой стороне
лишает трансформа10Р rруппы. Такой трансформатор
не может работать параллельно ни с одним из Tpa'Нc
форматоров, имеющих 'rруппу в часовом обозначении.
ДвоЙная перемаркировка двух фаз, осуществляемая
на стороне ВН IИ на стороне НН, измен ет нече'I1ные
rруппы на:!::2 часа (например, из rруппы 5 мотут 'быть
получены 'rруппы 5 + 2 == 7 и 5 2 == 3).
6 1286 73
Пересоединениями на крышке трансформатора l\ЮЖllO
переве,сти 'l'ру:ппы одну В друrую: либо 12, 4 и 8 ТРУПlпы,
либо 6, 1 О и 2, либо все нечетные rруппы. '
Техника построения векторных диаrрамм, применяю
щаяся для определения rруппы соединения. На схемах
обмотки чередуются 'в таком порядке, l<aK они присое
динены к выводам трансформатора. Это значит, что, нa
чиная счет с l3ывода А обмотки, ВН и обходя трансфор
матор в направлеНlИИ стрелки (рис. 40,а) ,будем I3CTpe
Н{iЦ{ A([!Ц{
о)
В) .
Рис. 40. Система обозначениЙ обмоток для
единениЙ. определения rруппы со-
чать ero выводы в следующем порядке: А, В, С, с, Ь, а.
Именно так они располаrаются и на схеМе.
Начала обмоток ВН обозначаются буквами А В С'
начала обмоток НН а, Ь, с. Концы обмотак Bl1 бо
31lзчаются Х, У, Z, концы обмотак НН х, у, z. У с л o
в и м с я располаr,ать у одинакова намотанных обмоток
на схемах все начала вверху, все канцы I3lшзу (рис. 40,6).
У обматок различноrа направления начала будем распо
лаrать с разных сто ран (рис. 40,в).
Векторы напряжений, атносящиеся к однай и той же
фазе (абмотки надеты на один стержень), параллель
ны. Принято строить BeKTopiНыe диалраммы для тата
мамента, коrда патенциалы А, а выше патенциалав Х, х.
Наименование фаз nервичной обмотки и расnоложе
ние их векторов напряжений определяются nервичной
сетью и потому для всех схем соединений одинаковы.
Рассмотрим несколько примеров.
1. Требуется пределить rруппу соединения дли >схемы на
рис. 41,а. П е рв ы и . а 'r: строим векторную диа!'рамму обмотки ВН
(рис. 41,6). В т о р о и ша [: строим векторную диаrрамму обмотки
НН (рис. 44,в). Следуя ранее оrоворенным условиям, векторы АХ,
ВУ, CZ и ах, Ьу, cz соответственно параллельны и направлены в те
74
же СТОРОИi>l, так как э. Д. с. обмоток riМеют ОJщнаковь!е 14аriравлеli!Нl
(их начала обозначены на рис. 41,а сверху). Тр е т и и ша r: COIBMe-
щаем центр тяжести векторноЙ диаrраммы обмотки ВН с центром
часов направляя пектор одноЙ из фаз, например фазы ВУ, на .12 ча
сов. Ч е т в е рты Й ша [: совмещаем центр тяжести. векторнои iдиа
r'раммы НИ с центром часоl3 и смотрим, на которыи час указывает
вектор той же фазы, в иашем случае Ьу. Этот час и о,пределяет со-
боЙ rруппу сое}\JlнеЮlЯ, IJ данном примере 12 часов (рис. 41,с).
/.1 В С Ь а В Ь
t и JJ :l ;k
. (
, \ ( ( а у с
.......J l /.1 С
'f У Z I z у I
а) 6) В) 13)
А EJ С I Z у J
) .1 ' (] r
t i: !
1. ...J....i I
x : сЬа
в
zt x c a
А c t
Ь
а)
Рис. 41. Примеры опредt:ления rруппы соединения при включении
обеих обмоток в звезду.
2. Определениеrру,ппы соединения для схемы на рис. 41,д, у ко-
тороЙ направление обмоток различно, выполнено по тому же плану
и пояснениЙ не требует. В данном случае .получается rруппа У/у-6.
3. Построим векторные диаrраммы для схемы на рис. 42,а с оди-
наКОlЗ0 намотанными обмотками, если обмотка ННсоединена в Tpe
уrольник. Векторная диаrрамма обмотки ВН (рис. 42,6) имеет такоЙ
же вид. как на рис. 41,6. Почему? Потому что она также опреде
ляется пер в и ч н о Й с е т ь ю. Параллеш.но вектору ВУ строим век-
тор Ьу, направляя ero IB ту же сторону (рис. 42,в). Затем; ви?я iПО
схеме, что ВЫlЗ0Д Ь соединен с выводом z, ста'вим яа векторнои диа-
rpaMMe рядом с буквой Ь букву z. А так как точка z Iпринадлеж,ИТ
вектору CZ, проводим через нее линию I I, параллельно вектору CZ.
Затем, видя, что вывод у соединен 'с выводом а, ставим на BeKTOp
fJОЙ 'диаrрамме рядом сБУКIВОЙ у букву а и ,провощим через нее ли
пию 1I 1I, lПараллельную вектору АХ. Точка Iпересечения линиЙ I I и
1I 1I образует вершину треуrолыlка,, соответствующую соединеиию
между выводами с и х. Остается расстаl3ИТI, стрелки у векторов cz
11 ах.
Теперь нужно совместить центры ТПll\ести векторных диаrрамм
обмоток ВН и НИ, 'поместить их ,в щ'нтр часов н ОЩJеделить rруппу
соединения.
В данном случае трансформатор 'Имеет II ю rруппу, так как BeK
тор Ь показывает 11 часов. [рунну в данном 'Случае определяет BeK
6* 75
top Ь, а не Векторы а и с, так как на 12 ча,сов направлен вектор В,
а не векторы А и С.
Поясним, как были найд ны центры тюкести. Нентр тяжссти
обмотки ВН, соединенной в з'везду, ее ну.т;евая точка. Центр тяже
сти обмотки НН, сосдиненной в треуrольник, нахоiдИТСЯ следующим
построением: каждая сторона треуrольника делится пополам и ее
середина соединяется с противолежащеЙ верщиной. Пересечение I[]O
ЛучеrШLIХ трех линий (медиан) и есть цептр тяжести.
ABClcba
Шi[@]
XYZl zyx
а)
АВС/ сЬ а
Щ ! (\00
z у х
А В. I Z П
Z Х у 1
А У С а
Л
Y/Д 11
е)
6) 8)
в
.Ас
z :
с
Рис. 42. Примеры определения rруппы соединения при
включении обмотки НН в треуrольник.
а) Y/Д 1
На рис. 42,д обмотки тоже намотаны одинаково и тоже соеди
нены в звезду и треуrольник, но получил ась труппа не 11 часов,
а 1 час. Это объясняется тем, что, выiолняяя соединения обмоток НН,
мы на этот раз обходим их иначе, чем на рис. 42,а. В первом случае
конец обмотки Ьу соединялся 'с началом обмотки ах, во втором
конец обмотки Ьу соединяется с началом обмотки CZ. В результже
друrоrо на'правления обхо;да треуrольник повернулся.
При ,соединении обмоток ННв треуrольник мы ориентировались
по 'векторам обмотки ВН, причем, как уже упоминалось, они изобра
жали напряжения питающей сети. Иными словами, вершины Tpe
уrольника векторо'в А, В, С были заданы.
При соединении обмоток ВВ в треутольник это условие также
необходимо соблюдать, откуда следует, что при любом соединении
обмоток ВВ и в звезду (рис. 43,а) и в треу,rольник (рис. 43,6 и 6)
точки А, В, С на векторных диаrраммах располаrаются одинаково:
это сеть.
Однако направление векторов при сосдинении в треуrольник MO
жет быть различно. Оно определяется порядком выполнения соеди
нений.
75
ДеЙствительно, на рис. 43,6 соединение выполнено от начала
обмотки ВУ к концу обмотки CZ, а от иее к ?бмотке АХ, чему и co
ответствует наlпра,вление стрелок на векторнои диаrрамме.
А В С А В С
A ' AL, ,Lc
А В С
Ш
а)
6)
В)
Рис. 43. Расположение векторов при соединении в треуrольник
обмоток ВН.
На рис. 43,в соединение выполнено в друrом порядке: от начала
бмотки ВУ к концу обмотки АХ и от нее к обмотке CZ. Поэтому
аlправление стрелок на векторной диаrрамме изменилось на обратное.
9. НЕКОТОРЫЕ ОШИБКИ ПРИ СОЕДИНЕНИЯХ
В ЗВЕЗДУ, ТРЕУrольник, зиrЗАr
При соединениях иноrда допускают ошибки, в pe
зультате которых в м е с та т р е у ro л ь н и к а (рис. 44,а)
получается друrое соединение (РiИС. 4,б). Бrо причи
на -друrое направление 'намотки однои из 'Обмоток или,
проще, ошибочное определение ее конца и начала. ПОК2
треуrольник еще разомкнут, т. е. точки у и z еще не сое.
динены, между ними получается двоиное на пряжение.
Если их соединить, ПРOlизойдет короткое замыкание.
Чтобы из6ежать этой 'Ошибки, поступают следующим
образом. Соединяют между собой два каких либо конца
разных обмоток и измеряют напряжение между свобод
ными канцами 1. Если концы выбраны правильно, то
вольтметр покажет фазное напряжение. Если же напря
1 Принимая необходимые меры предосторожности, например
проводя испытания при значительно пониженном напряжении.
77
. . d
жеНlие будет в 1,73 раза бальше фазноrо, ТО у ОДнаи из
абмоток нужно переменить концы. Затем к одному из
свободных канцов присоединяют ОДИП !шнец третьеЙ об-
мотки л снова измеряют Iна.пряжение между овобадны
ми концами. Она должно быть равна нулю. Но если
третья обмотка «вывернута» (рис. 44,6), то 'Вольтметр
покажет удвоеннае фазнае напряжение. Тоrда у треты:й
абмотки нужна переменить концы.
XOPOUJ.O
а. Ь с
, nл;" , Ш .bl1
ИlJ ху' х"
:z у z
J: У z
, 1\" а /\ ,
r 4 \
z с f ' -' 2и
а) 6)
(
/
a .с
Ь
а)
,
8)
Рис. 44. Ошнбки ПрIJ ВКлючении обмоток трансформаторов.
Следует здесь же заметить, чтО' IПри наличии третьих
rармоник (см. . 5) вальтметр мажет показать некотарае
(меньше, чем двойное фазное) напряжение. В этом слу-
чае пада соединить !,онцы через сопротивление и ампер-
метр. Если напряжение, показываемае 'Вольтметром, пра
исхадит ат третьих rарманик, та атклонение стрелки ам-
перметра невелико. Это абъясняется тем, что для тока'в
ТРОЙ1НОЙ Ч:1стотыобматки представляют большое солра
тивление. Если же перепутано направление абматки,
амперметр f'окажет значительный уравнительный ток.
ПеDеворачивание одной из обмоток при саединении
в з 13 е з Д у вместО' 3 i везды (рис. 44,8) дает «iBeep» (<<елач
ку»), как показана iHa рис. 44,2. Кораl'коrазамыкания
при этам ,не будет, но напряж,ение, близкое к 'Номиналь
ному, сохранится талька между фазами а и с. Между
фазами а и Ь и Ь и с напряжение <будет значительна
полижено и равна примернО' фазному наlпряжению. В 'ce
тях оовещения «елачка» вместо звезды приведет к 'He
дакалу ламп.
78
в сетях саединенных «елачкаЙ» и питающих электра-
виrатели '(а также при включении абматок электродви
'ателя саединеннаrа «елачкоЙ» ), не толька YMeHb
пится 'мощность на 'валу (что мажет привести к OCT
) но изменится Ha
ювке и сrора'нию электродвиrателя ,
lt
:r:' !J
t
.........
t ь t z
1
,
z
r
!I
а
ь
с
а
v
6)
П 1I неll р авильное соединение
Рис. 45. Р8Вllльное
обмоток в звезду.
п ;> Патаму чтО' если при
правление еro вращения. ачему. ееся маrнит-
правильнам соединении абматоК iВрьаща( стрелку на
ное лоле Iим,ело направление а, ': . пе ова-
4 . 4 в ) то П р и саединении «елочкаи» она, а с. Д
рис. , ,
Верно
Не8ерно
Не8ерно
6)
*
Рис. 45. Неправильные соединения в зиrзаr звезду.
тельна и электрадвитатель, меняют напра,вление на об
а с Ь и канечна резка снижается 'Вe
ратное а именнО' , , , " иммет
личина' вращающеrа момента из за нарушения с -
рии iз трехфазных с т е р ж н е вы х трансфарматарах
важ'на правильносаединить пеРВИ'ЧIные а матки, т.
едиНИть их так, чта,бы R каж,f1,ЫЙ, данныи . момент х
ам стержне был напраВJIl'll 'Вверх, а R двух друrи
в адн . ( . 45 а ) Если же адну фазу «вывер-
стержнях 'вниз рис. , . 79
нуть» (Iнеправильно определены ее конец !I началu или
HaMoTI,a выполнена в друrом I аправлении), то потоки
во всех стержнях будут иметь сТ(инаковое направление
(рIИС. 45,6). ИНЫМИ словами, поток одной фазы, напраIЗ
ленный навстречу потокам друrих фаз, будет размаr
ничивать их 'стержни, что приведет к увеличению Ha
маrничиваlOщеrо тока.
Все сказанное о соединениях в звезду еще в БОЛLiIlСЙ
мере ОТНОСIIТСЯ к соединению в з н ]';j а r з в е з Д у, та к
как ПрИХОДИТС51 соединять знаЧIIТСJIЫIO больше выводов.
Результат неlIраЮIJIьноrо Оllрел.еленин конца и начС!ла
о Д но й ИЗ обмоток (ПОl\азаllO IIУIII\ПlрОМ) ИЛЛlOстри
рует рис. 46,6 (ер. с векторноЙ JU[аrрам IOЙ на рис. 4(i,a).
Рисунок 46,п llOкззываст, что в результате ие-Правитл!о
[о 'Определсния KOIIЦOB !I начал т р с х обмоток ПОJ!j'[I'l'
-'
ны В V 3 раз меНЫНlие наlIрнжения, чем HopMam.IIO.
Кроме TOI'O, пеIпорнап Дlfаrрамма повернулаеь .на чао.
10. ШЕСТИФАЗНАЯ ЗВЕЗДА И ДВОЙНОЙ
зиrЗАr
Несмотря на широчайшее раеиространение трехфаз
Horo тока, в ряде важных 'Областей техники нельзя обой
тись без постоянноrо тока. Это относится, например,
к электролизным установкам металлурrических заводов
и электрической тяrе.
. Сравнительно недавно пОСТОЯ'НIIЫЙ ток получали от
двиrатель rенерат,оров. Современным способом получе
ния постоянноrо тока является непосредственное ВЫПр51М
ление переменноrо тока с помощью ртутных (прlимеIIЯ
ются все реже) или полупРОВОЛ:II![]«)ВЫХ (селеновых,
rерманиевых, кремнисвых) выпрямителей.
Переход от ДВ!Irатель rснераторов к непосредствен
ному выпрямлению, кроме конструктивных различий
(вращающиеС51 машины заменены неПОДВIИЖНЫМИ аппа
ратами), имеет в а ж н у ю о со б е II н о С т ь. Она состоит
в том, что у двиrатель rенератора цепи переменноrо 11
постоянн'Оrо тока электрически изолированы; при непо
средствеНIIОМ выпрямленин они спяззны, так как I3енти
ЛIИ, образуюшие ВЫПр51митель, и вторичные обмотки
трансформатора непосредственно соединены. Совершен
на ясно, 'Что вЫ!прямленныЙ ток н е может быт!) сину
соидальным; >он содержит не только переменную, но и
постоянную саставляющие (см. 5), что при некоторых
80
А В С
О Ш
..
+ t t
5 . 6
... I
tJ 7 ........ 8
[jJ б) 9 10
1 ....... ..
.............
+.
1 о z)
t6 А В С
и6 m ш
1
+ iШ '
и12 t12 в)
l
а.) д)
Рис. 47. Общие своЙства систем и схем выпрямления:
б о Р иятно влияет на
схемах выпрямления очень не лат п
работу трансформатора. о
С этим сложным вопросuм читатели MorYT азнак
. по " ' [Л 4 ] З 'тесь же в с а мы х о б щи х ч е р т а х
МИТЬОl '. . ,.... б е для пояс
отмеч '1 ютсн основные положения, нео ходимы Х
' нс ф о р мато р ов питающи
не:НIИИ видов соединении тра 1 . ,
выпрямители. Р еоб р аз у ющие
Системы выпрямления. ВЬ!i1рямители, п
трехфазный ток в постоянный, ЯВ : :Сс аВЬФ Я
ми. трехфазноrо ток: И[ lа::с м м о т к а трансформато
пО т 'я ь п . Ррямитель трехфаЗ з Н и О r r з Оаrто а, Д y ::;
З ду Т р е у rольни,( или
ется в зве , В т о Р и ч н а я о б
ети трехфаЗ1НОТО тока.
и :и: ж т быТl> трехфазноЙ, шестифазной, ДBeHa:
цатифазнай, что опредслнет систему иыпрямления: тРех-
фазную, шестифазную, двеlfL1ДЩJТlIфазную и т. д.
На рис. 47,асверхувниз изображены кривые вы-
прямленноrо напряжеНiИЯ ври трехфазном, шестифаз
ном и двенадцатифазном вы1lямлении.. Этот рисунак
показывает т о л ь к о ха р а к т е р явлений (а не коли
чественные соотношения), иллюстрируя следующее:
а) наимеНьшие ТIулЬ'саЦJIИ (ВОШI!lСТОСТЬ) получаютс
при двенадцатифазном выпрямлении, что хорошо;
б) ПРОДОЛЖlИтелЬ'ность arюдноrо тока каждой фазы
самая высокая ври трехфазном выпрямлении (tз>t 6 >
>i I2 ); с этоЙ позиции лучше трехфазное выпрямление;
в) среДНие значения выпрямленноrо IНaJIряжения при
разных системах выврямления lIеОДинаковы (и 12 > и 6 >
>U;I). -
Схемы выпрямления. Любая система вьшря.мления мо-
жет быть осуществлена по нескольким схемам, среди
которых наибалее распространены: мостовая (рис. 47,6
Ис) и схема с нулевым выводом (рис.47,вид).
СраТНlИвая рис. 47, б и в, а также рIИС. 47, с и д, леrко
видеть, что количества вентилеЙ в мостовых и нулевых
схемах неодинаково, на это не то различие, которое нас
в данном случае интересует. Интересующее нас при н-
Ц И П и а л ь н а е различие между мостО'выми и 'нулевыми
схемами Состоит в том, что у первых по первичным и
по ВТОРИ'j}:ЫМ обматкам трансформатора прохадит чисто
переменныи T K, что хорашо 1. В схемах с нулевым BЫBO
дОМ во вторичным обмоткам трансформатора прохадят
однонаправленные токи, создающие однонаправленный
поток вынужденноrо намаrничения. Это плохо, так как
поток вынужденноrо намаrяичения сильно павышает
индукцию в маrнитопроводе трансформатора, вплоть
ДО ero насыщения, что увеличивает намаrНИЧlивающий
ток, нарушает маrнитное равновесие в трансформаторе,
вызывает высшие rармоники.
I На рис. 47,6 ясно видно, что в течение одноrо полупериода
ток проходит в направлении сплошных стрелок через вентили 1 и 2.
В друrой полупериод направление тока через вентили 3 и 4 указано
штриховыми стрелками. В трехфазной схеме на рис. 47,е в положи-
тельный полупериод фазы А ток проходит через вентили б, 7 и 9
(сплошные стрелки). В положительный полупериод фазы В направ-
ление тока показывают штриховые стрелки. Обратите внимание на
противоположное направление сплошных и штриховых стрелок
у вторичных обмоток трансформатора.
82
Схема соединений трансформатора и поток вынужден
HorO намаrничения. Характер и величина потока вьшуж
денноrо llамаrничения опредеJIяютсясхемой соединения
обмоток 1 рансформатора и для т р е х фаЗ!l ы х схем
состоит в следующем:
а) ври соединении JIеРВI1ЧНОЙ обмотки в треуroльник,
а В'I'оричной в звезду в сердечнике трансформатора воз-
никает н е и з м е н !I ы Й п о в р е м е н и о Д н о JI а п р а B
л е,н,н ы Й поток ,вынуждеНIНОТО нама,rничения;..
б) при соединении первичной и вторичнои обмоток
в звезду поток вынужденноrо намаrничснип о J( н о Jl a
правлен, но пульсирует (т. е. увеJIИЧJIваетсн l
/меньшается, не изменяя направления), если СО 1JlаЮШllИ
ero ток меняется во времени;
в) если вторичная или первичная обмотка соединена
в зиrзаr, то паток вынуждеНI!ОI'О на!\1<:IJ'НИ 1 lенин отсутст-
вует (см. пояснения к рис. 34 б) . т '
При 'соединенИlИ первичнои 06моткив звезд), а BTO
ричной в Ш е с т и фаз н у ю з в е з Д у поток вынужден-
Horo намаrничения каждую шестую часть ТIериода меня
ет .направление. Он проходит ПО в с е м стержням вверх
(а по 'Воздуху вниз, так как однонапр/вленные потоки
не MarYT за,мкнуться в ярме), а через 16 нерl10да меня
ет 'направление, проходя по в с е м стержням вниз, а по
воздуху вверх. ПОТОК ВЫJJужденноrо намаrничени
имеет т рой н у ю ч ас т о т у по сравнению с частатои
'питающей сети и называется о Д н о фаз н ы м п о т o
ко м в ы н у ж Д е н 'но r о н а м а r IJ и ч е iH ия.
Шестифазное выпрямление при соединении вторичных
обмоток трансформатора в двойной зиrзаr основано на
том что при соединении IЗ зиrзаr поток вынужденноrо
нам'аrничения не 'В'ОЗНИ1кает 1. На 'каждом стержне TpaH
сформаторараоположены: первичная обмот,ка .А (В, С)
и три секции .ВТОрИЧНЫХ обмоток х, а, d (у, Ь е, z, с, п,
которые принадлежат разным азам. Обмотuки х, у, z
образуют внутреннюю звезду, неитраль которои является
отрицательным полюсом выпрямителя. К свободным
концам внутренней з'везДЫ при соединены обмотки а, Ь,
I Ток проходит одновременно по двум секциям вторичных обмо-
ток расположенным на разных стержнях, чему отвечает симметрич-
ное' прохождение тока по двум первичным обмоткам, расположенным
на тех же стержнях, БлаrодаРI1: ЭТ()МV 11. С. Ш!. Ili3.ЖДОМ из стержней
уравновешены,
В3
c,d, е, " внешние кон ц ы
Общая точка . которых питают вентили 1 6
ложительным' о : tJ ь ;;: lя.вентили, служит по:
СоединеНlИНоМ на рис 48
диаrрамма (рис 48 6 ) . , а соответствует вектарная
. , Э. д. 'с. вторичных обматак, из
W
f
<:!
'"
'"
""
"'-
'"
'"
"=:
а
2
5 6
ь
ri
+
6)
а)
Рис. 48. IPe Ф
"сти аЗIIОС ВЬШРЯМJlСШlе п
зиrЗ:1r. схеме зпезда двойной
ОТОРО 6 Й . ясны: ПОСJlедоrзательность работы вентилеЙ 1
, . .., , величина э Д с вто L . б '
ческая разность э Д . . р.и !нои а мотки . (теометри
. . . секции раз,ных Ф аз ) п
тельность ра,боты каждоro вентиля 60'D ' род()лжи
Пlестифазное выпрямлени .
реактором широко асп . е в схеме 'с уравнительным
положительным св Йст:а ра,нено блаrадаря следующим
1. Пульсации выпрямленно
вуют шестифазнаму выпр [о, наэряжения coaTBeTCT
ше, чем при трехфазна:м ению. то знаЧlительна луч
меньше). выпрямлении (волнистость
да 1 ' э и;:::ность работы каждоrа вентиля 1/3 перио
ительно лучше, чем при шести ф
прямл€нии (rде вентиль Р аба 1 / азном BЫ
тает 6 периада) , так как
1 Приведевные здесь веЛИЧИНbI (1/3 ,
ствуют НД(!ЗJIизированной ]\а р тнне 1/8 периода и т. д.) соответ-
84 . .
паЛlIсе используются вторичные обмоткИ трансфармато-
ра и веНТИЛIИ.
3. Ток, проходящий через каждуЮ вторичную 'Обмот-
ку трансформатора и через каждый вентиЛЬ, вдвое
меньше, чем в сх,еме звезда двоЙнаЙ зиrзаr (рис. 48),
так как в схеме с уравнительным реактором параллель-
но рабатают два вентИЛЯ, а в упомянутаЙ схеме венти-
ли работают по однаму.
4. Однофазный ток вынужденнаrо намаrничения OT
сутствует блаrодаря тому, чтО' выпрямленный так прахо
ДИТ через две фазы вторичных обмоток, входя
щих в р а зн ы е rруп'Пы 1.
Схема саединений трансформатара и веНllилей пока
.зана IHa рис. 49,а. Первичные обмотки, не показанные
на рис. 49,а, ,соединены в звезду (треуrольник). Шесть
вторичных 'Обмоток па две на каждам стержне аб-
разуют две rруппы. у 'ОдноЙ ИЗ них В нейтраль 01 cae
динюотся IЮНЦЫ, а начала а. Ь и с выводятся для при
соединения вентилей 1. 3 и 5. У друrой 'в IнеЙтраль 02
соединены начала, а к концам х, .ч и z присоединяются
вентили 2, 4 и 6. Между нулевыми точками 01 и 02 звезд
включен уравнительныЙ реактор УР, средняя точка KO
Topor() является отриuательным полюсом выпрямителя.
Секции ураПН1!1тельноrа реактора 'соединены навстречу
и размещены на двух стержневом маrНИ'fопроводе. Па
ложительным полюсом служит общая тачка, к которой
п'рисаединены вентили 1, 3 и 5 (нечетная труппа), 2, 4
и 6 (четная rруппа).
На ,рис. 49,6 оплошными линиями 'показаны фазные
на1п,ряжения 112а, 112ЬИ 112с втаричных обмоток нечетнаЙ
звезды; пунктирные линии изображают фазные напря
жения 112х, 112у И 112z четной звезды. Кривая iВЫiпрямлен
н()то напряжения выделена жирной линиеЙ. Она COCTa
ит из участков (верхушек) синусоид с шестикратным
пеРIИОДОМ повтаряемости и соответствует режиму раба
ты, I<ОТОРЫЙ иллюстрирует рис. 49,2. Из Hero видно, чтО'
в начале рассматрения процесса параJIлельно работают
вентили 5 и 6. Затем, в течение времени t 1 , параллель:но
работают вентили 6 и 1. Во время t 2 вентиль 1 прадал
жает работу, но вместо вентиля 6 включается вентиль 2.
1 Однаrруппа обмоток соединена в звезду началами, а друrая
концами. Значит, токи во вторичных обмотках одной фазы имеют
ПРОТИlюположные направления.
10
Далее работают вентили 2 и 3 ( В емя t )
4 (/4) и, наконец 4 и 5 ( t ) П Р 3 , а зате . м 3 IИ
ся . ' 5. осле этоrо 'Все повторяет
л е ьT же ПОрЯДке. Словом, в любой момент пар а л-
МО не тол ботают Д в а вентиля, а для этоrо необходи-
о при соединить их соответствующим обра-
'iтРОl1тель
,fL)
и fJ 2a 11 t.1
к .T J( r lllt , 112с 1f .;;J T
\ i.l \1 ; у'Чw \, '}/ i " l ' I т\T I
\1/ \;/ ',i/ " \ ; I у ,\, ' }, , l '
/1\ А\ /\\ /\ / .,:\ "/\ ;T:::"'IC
VO I ':L \
1 r I :j P.. . 7' j 1
r"\\ ,;)' I
[fU :P
I6J 1
Ш . 2 = ": L : i. -
-+r.i......r' t2..+ .['..,...1...... /4....,.+.. t5
с)
Рис. 49. Шестифазное выпрямление в
с уравнительным реактором. схеме
o а; ла:л:я:; p : ;; : ; ; апряжеflИЙ
это б rо служит уравнительный реактор Pa CM p H: M O для
ра оту. . . ero
Допустим, параллельно работают вент 6
ница MrHOBeHHbIX '3начени" Ф или И 1. Раз-
и и . а'3НЫХ напряжений и
2а определяет'ся вертикальными линия ( 2у rи
Ин (рис. 49,6), и она наводится в ми ординатами)
соединенных секциях ура6НИТ JI двух последовательно
8G .', ьното реаК1'ора,
J' .e1\1I111i уравнiителыlrо() реактора одиинаковы. J10ЭТО
м.':у,Н;IIIР lжerния UJ(l Uj(2 l/:,UH по ве1ичине равны, нопо
QT OIJl('III]1O К ero среднему ВЫВ9ДУ они имеют р а '3 н ы е
а.наки. Следовательно, и Н 2 (в нашем лримере) прибав-
ля-еТl:Н к фазному напряжению и2а (вентиль 1), но ВЫ-
Читается из фазноrо напряжения И2у (вентиль 6). В ре-
зультате напряжения выравниваются (отсюда IИ назва
ине уравнительный реактор), что обеспечивает парал
леJlЬНУIO работу двух вентилей. Изменения напрпжения
на анодном реакторе показаны на рис. 49,6. Сравнивая
ero с рис. 49,6, JlerKO вндеть, что частота в анодном
реакторе в 3 раза больше частотЫ питающей 'сети (ср.
продолжительности периодов т /3 и Т).
ДЛЯ работы уравнительноrо реактора нужно, чтобы
eI'o маrШIТопроводбыл намаrничен, а для этО'ю ДOCTa
точно, чтобы ток, проходящий через одну из ero секций,
достиr примерно 1 С/О тока наrрузки одной из вторичных
цепейl. Если наI'рузка меньше 1 %, то уравнительныЙ pe
актор не работает. В этом случае вместо двойноrо Tpex
фаЗНОI'О режима 2 'вынрямитель работает, как обычныЙ
шеСТlифаЗlIЫЙ, а напряжение вместо U'2МiШС повышается
на 13 15%, достиrая величины и2манс. Такое повыше
ние 'напряжения далеко не всеrда допустимо 3. Поэтому
либо 'создают балластную наrрузку примерно 1 % (но
это невыrодно при значитель:ных мощностпх), либо
искусственно подмаrничивают ураВНlите.1ЫIЫЙ реактор
током тройной частоты. С этой целью к ураВ'нитель
ному реа ктору присоедИiНЯЮТ вторичную обмотку
у т Р а и т е л я ч а с т о т Ы, принцип действия KOToporo
рассматри'вается в следующем параrрафе.
11. РАЗОМКНУТЫй ТРЕУrольник.
открытЫй ТРЕУrольнИК
Следует отличать сО'единение в разомкнутыЙ Tpe
уrольник (рис. 50,а) от сО'единения в открытый треуrоль-
ник (рис. 50,6), Iназываемоrо иноrда V О'бразным. Pac
I Ток нarрузкивсеrда .проходит через ураВИllтеЛЬНLlЙ реактор,
что отчетливо видно из рис. 49,а.
2 Режим называется двойным трехфазным, так как работают
две трехфазные rруппы обмоток, причем каждая вторичная обмотка
работает 1/3 пернода, т. е. .столько же, сколько при трехфазном вы-
lIрямлеЮIll.
3 Ночью сети трамвая и троллейбуса почти не наrружены, но
включено освещение BaroHoB, а для ламп повышение напряжения
опасно.
87
СМОТрим на Нескольких ТИП!lЧ!lЫХ {фим рах области их
применения.
Разомкнутый т,реуrольник ИCrПОЛЬ::Jуется, н а HP и м ер,
в ыпрямительных установках для получения тока трой
нои частоты, подмаrничивающеrо уравнительный peaK
тор (, 10, рис. 49, а). С этой целью применяют у т р .о и
т е л ь 'Ч а с т о т Ы, к.оторый состоит из трех .однафазных
тран'сформатор.ов с сильно насыщеННЫМIИ сердечниками.
Щft
IIJ1j . ':<11
"
р
6
Утроитель частоты
А В С
а)
А
В
С
:+:
рис "9,11
а)
Ир .= 3Ио
_)
6)
Ри . 50. Различие между соединениями в разомкнутый (а) и OTKpЫ
TЫ (б) треуrоЛI,НИКИ. Примеры примеlIения соединений в раЗОМКIIУ
TЫ треуrольник: утроитель частоты (в) и фильтр наЩ!Нжения нуле
вои последовательности (с).
Первичные обмотки утроителя частоты соединены
в звезду сизолираванной нейтралью, втаричные в pa
зомкнутый треуrольник (рис. 50, в). Силь:ное 'насыщение
маrнитопровадов, их малое маПIитное сопротивление,
непрохuодимость нейтрали 11ервичной оБМОТКIИ для токов
третьеи rармOiНИКИ все это .обеспечивает возникнове
ние во ,вторичных обмотках э. д. С. 11РОЙНОЙ ча,стоты,
савпадающих во времени у всех фаз (см. 5). Паэтому
через J1 Р, замыкающий контур ,вторичныхобмота'к
утроителя частаты,ПРОХОДИТ ток тройной частоты, что
и ТР,ебуется в даннам 'случае (см. 10).
L lJедующий пример дан из друrой облас'Ли. На
рис. 50,2 паказан Ф и л ь т р н а п р я ж е н и я н у л е в а й
п а с Л6 [( О В а т ел ь н о с т и 1, который служит для 06Ha
I Прямая, обратная и нулевая последовательности, термины
метода симметричных составляющих, с помощью KOToporo рассчиты
ваются схемы снесимметричной наrрузкой.
88
руже!lИЯ З:Нvlыканий на зеМJlЮ в сети С изалиро'ваннай
нсйтралью [Л. 13]. Первичные обмоткИ соединены в, звез
ду, ее неЙтраль о б я за т е л ь н о 3 а .e м .Jl е н а, олаrа
[l,аря чему первичная обматка кажДОЙ фазы включена
на ее напряжение о т н о с и т е л ь н а з е"М л и. Вторич
ные оБМОТКIИ, 'соединенные в раЗО!vlК11УТЫИ треуrольник,
питают реле Р.
В IюрмалыIхx условиях, а также при коротких за-
мыкапиях, 110 ,без заземлен и)] rеометрическая сумма
фазных напряжений равна нулю. Следавательно, напря
жение на обмотке реле тоже равно нулю и оно не cpa
батьшает. Однако при замыкании на землю в папря
жеПШIХ появится составляющая нулевой последователь
IЮСТИ U О . Реле срабатывает и ПрОИЗБОДИТ заданнь:е дей
СТВШI (!3ключает Clиrllал, отключает заземленныи уча-'
CTOI\, 'I3!(лючает резерв и т. ]1.).
Обращается внимание на следующее. Зазе ление
lIейтрали первичнойобмотки неабходима для деиствия
схемы. Заземление вторичной обмотКИ средство обес-
печения безапасности (см. . 2). Токи третьих ra рманик
в контуре ВТОРИЧiНЫХ обмоток не возшикают, так I(ак
трансформаторы 'Напряжения работают при малых ин
дукциях, блаrодаря чему их маrннтоправады далеки от
насыщения.
От рытый треуrольник в силовыХ электроустановках
реДI(О ИСIюльзуется, но в ценях измерения, учета и
сложных релейных защит находит 'самое широкое при
менени,е.
На рис. 51,а в аТI(РЫТЫЙ треуrОЛЬНIИК соединены два
однофазных с и л о в ы х трансформатора. Это равносиль
но тому, что из трехфазной rруппыдинH трансформатор
попросту .отсоединен, но все внешние выводы как с пер
вичнай, так и со вторичной стороны оставлены. Особен
насти такоrосаединения [Л. 12] состаят в следующем:
1. В фазах аЬ и ас прохадят линейные токи, сдвину
,ые по фазе ПрlИ активнай ааrрузке .относительно COOT
ветстпующих фазных напряжений на 3()О. Значит, каж
дый трансформатар при активной наrрузке работает
с cas (p 0,866 (а не cos qJ' 1). Паэтому отдаваемая
мощность двух трансформатарав, соединенных в OTKpЫ
тый треуrОЛЬНИК,составляет не 2/з, а талька 58% (2/з .от
86,6%) мощности, котора5! была бы при закрытом тре-
уrальнике.
7 1286
89
ВН
А
8: < ,
:t:Ч нн
6)
н
100В
В)
а)
Рис. 51. Примеры соединений в открытый треуrольник.
ReTcTBt:HHO абозна<Iают «reHepaTop» и «наrрузка». Звез-
дочками?тмечены начала .обмоток (см. 12).
Третии uпример (рис. 51,8) показываетсоетинение
в аткрытыи треуrальник двух .однафазных трансформа
торов напряжения. Такое 'Включение применяется
в электраустановках высакоro Iнапряжения, если доста-
точно кантролировать линейные напряжения и АБ, и БС,
и СА. Вторичная обмотка заземлена для обеспечеНIИЯ
безопаоности.
12. СОЕДИНЕНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ
ТРАНСФОРМАТОРОВ
В электроустановках широко применяются измери-
тельные трансформаторы така и напряжения. Первич-
ные ,обмотки трансформаторов тока включают в соот-
ветствующие участки первичной сети. Первичные обмот-
ки тран'сформаторов напряжеНIИЯ присоеди'Няют, напри-
мер, к шинам. От вторичных обмоток питаются реле
защиты, счетчики и измерительные приборы.
90
В установках высокоro напряжения измеРlИтельные
тра'нсформатары иrрают двоякую роль. Во-пер'вых, они
изолируют цепи реле, сч,етчиков и приборов от iВbIcaKoro
напряжения. Для обеспечения безопасности один из
выводов вторичной обмотки заземляет'ся. Во-втарых,
трансформаторы тока уменьшают ток, а трансформато-
ры напряжения снижают напряжение до веЛIИЧИН, при
которых удобно страить и присоединять приборы. Ho
минальный ток 'Вторичной обмотки трансформатора то-
ка либо 5, либо 1 а. Номинальное вторичное напряже-
нne трансформатора напряжения 100 8.
2. Различные сопротивления ДЛЯ линейных токов на-
рушают симметрию под 'наrрузкой.
Друrой пример (РIИС. 51,6) показывает соеДИНбние
в открытый треуroльник обмоток напряжения 2 трех-
фазноro счетчика для трехпроводных сетей трехфазно
ro тока (схема Арона). Токовые обмотки 1 включены
в фазы А и е. К обмоткам на пряжения подведены на-
пряжения между фазами АВ и ве. Буквы r и Н 'са от-
А 10 кВ
Ш
II
'а 'Ь /с
а)
А В С IР
I
+ I 2Р
ЗР
11
-=-
6)
т
т
В)
*
*
*
е)
7'"
Рис. 52. Система маркировки ЮdlЮДЩI и примеры соединений
траНСфОРМ!!Тn(:ЮR TOIlOi\,
Ql
Система обозначения выводов трансформаторов тока
поясняется рис. 52,а. Слева на нем показано непосред-
ственное включение реле Р и для KaKoro To момента
времени стрелкоЙ изображено направление тока. Спра-
ва реле ВКЛЮЧБНО через трансформатор тока. Выводы
ero первичной обмотк,и названы Л 1 (начало) и Л2 (KO
нец). Выводы вторичной обмотки И 1 (начало) и И2
(конец). Сравнивая левый и правый рисунки, леrко за
метить, что направление тока в реле в обоих сучаях
одинаково.
Система обозначения выводов трансформаторов напря
жения построена по тому же принципу. Начала обмо
ток называются А, В, С и а, Ь, с; концы Х, У, Z и Х,
у, Z, т. е. так же, KaI{ у силовых трансформаторов
(CM. 8).
Измерительные трансформаторы, смотря по обстоя
т'ельствам, MorYT 'соединяться в звезду, неполную звез
ду, треуrОЛl>НИК, разомкнутый и открытый треуrольники.
Реле, счетчики и измерительные приборы, питающиеся от
измерительных трансформаторов, тоже MorYT различно
соединяться как между собой, так и с измеритеоllЬНЫМИ
трансформатораМIИ. Ниже даны типичные примеры.
Примеры соединений трансформаторов тока. На рис. 52,6 три
трансформатора тока и рсле 1 Р, 2Р и 3Р соединены в звезду. В ней.
тральный провод включено реле 'iP.
В н о р м а л ь н о м режиме, а также ,при трехфазном коротко:
замыкании токи 'проходят в реле 1 Р, 2Р, 3Р, но Б реле 4Р тока нет
так как rсометрическая CY 1M а токов, проходящих через реле 1 Р, 2Р
и 3Р, равна пулю.
При д!3 У х фаз н ы х коротких замыканиях ток проходит в дпух
ПОIJреж'денных фазах (например, в фазах А и С) сраб;пывают ре.
ле 1 Р и 3Р. В реле 4Р проходит сумма токов двух фаз. Но они в дан.
нам случае по всличине раIJИЫ, а по напраIJЛСНИЮ ПРОТИПОПО,lОЖНЫ
Поэтому реле 4Р не срабатывает.
При о д п о фаз н о м коротком замыкании (иапример, замыка.
ние на землю фазы В) срабатывают релс [поврежденной фа%1 2Р и
реле 4Р. Таким образом нулевой провод звезды является ФflJ1ЫРО,I!
токов нулевоЙ последовательности. Токи !Прямой и обратной ПОСJ1l'IIО'
вательнасти через нета не ,проходят, так как каждая из этих систем
в сумме даст нуль.
Принцип действия дифференциальной защиты трансформатора Т
поясняет рис. 52,8. Слева изображены направления токов iпрИ HOp
мальной наrрузке, а также при в н е ш н е м коротком замыкании.
НетрУДIIO ьшдеть, что TOI( в реле Р близок к пулю: вторичные ТОЮI
трансформаторов тока проходят через реле навстречу. Конечно, К(1.
эффициенты трансформации трансформаторов тока должны быть
надлежащим образом подобраны.
92
При коротком замыкании в н У т р и траН1сформатора (рис.. 52,8
справа) или на ero выводах иа;правление тока меняется, токи в реле
<:уммируют,ся и оно срабатывает. Ф
, На рис. 52,с дан пример дифференциальной защиты T C IfI Р
матара с соединением звезда треу,rольник, т. е. со сдви Р
вичных И вторичных токов на .зо о . . ства
В таких случаях необходимо, кроме компенсации неравен
первичных и вторичных токов '(путем [подбора коэффициенто'в TtaHC
формации трансформаторов тока), компенсировать с дв и r П оль
КОМ1пенсация 'сдвиrа [по фазе до,стиrается соединением в треу ,Bo,ro
трансформаторов тока, установленных со стороны ф звезды СИЛ ока
трансформатора, и соединением в звезду транс орматаров ,
.установленных са стороны треу'rольника.
в
с
о
ЗФа
2
3:1
I ЗФа
*2
й1
Фа Фа Фа
Рис. 53. Пятистержневой трансформатор иа.
пряжения.
Важно нри ЭТО I соблюсти следующие правила:
\ 'Соединения трансформ аторов тока должиы 'в 1 очности COOT
BeTCT OBaTЬ rРУiПilе соединения силовоrа трансформатора (C'V!.. 8).
2 ТраНСфОр\lаторы тока и реле должны быть ,соединены между
собоЙ таким образом, чтобы при внешнем коротком замыкании вто'
ричные токи в соединителыlЫХ :проводах совпадали по направлению,
а в ре e были IlРОТИlJОПОЛОЖНЫ.
Трансформаторы напряжения соединяются в ЗБезду с BЫB
деннай нулевой точкой, что дает возможность измерять как л неи
ные так и фазные напряжения. Если достаточна О:J. ИХ линеиных
апряжений то применяется соединение ,в открыты и треуrольник
Н ( 1':\ \ ' в) д ля обна ру жения замыканий на землю в сетях с изо.
см. рис. ,}, . Ф на'п р я.
ированной нейтралью вторичные обмотки транс орматоров .
ения соединяют в разомкнутый треуrольник (см. ри<с. 50,с).
Пятистержневой трансформатор напряжения. Трехфазные транс-
форматоры наrпряжения (рис. 53) ВЫПОЛНЯЮТСЯ обычно с пятью
стержнями. Крайние стержни (без обмоток) служат для замЬ!каНИ5!
через них маrнитных потоков нулевой последоватеЛЬНОIСТИ. Эти :
токи Фо в среднихстеРЖН5!Х направлены в одну сторону п в су
дают ЗФо.
93
Трансформатор имеет трн I'РУППЫ обмоток. Пернич]][,!е обмотки
имеют 'выводы А, В, С н О. вторичные обмотки а, Ь, с, О ,служат для
измерения фазных и линеЙных напряжениЙ. Дополнительные обмотки
соединены в разомкиутыЙ треу,rолыIИК. На их выводах аl и Хl на-
пряжение возннкает только при замыкаиии на землю (см. поя>снения
к рис. 50,,,).
Друrие при !еры даны в 13.
IИК' 'l'окавая 'Обмотка 1 однофазноrа ваттметра W (по-
1 . ,а Т р и так I\ак он
казания KOToparo надо умножить 1 , ' . с
измеряет мощность в одной фазе) ВliJIlOчена в фазу .
Начало обмотки 2 присоединено к той же фазе, а ко-
u ", 1 {е ту. 'Она об р азава-
нl'Ц к ИСl\усственнои нулевои 1 о'! 1, . ,_
б ," 2 И двумя Р авными еи па величине актив
'на а МОТI\ОИ
ными сопротивлеНlИЯМИ r.
Ю r: ' ,
r ==T J T !.,.. "C
v . 7' 7' 7' Ji JE JE 3 L 3 L L '}1 71
IT J LL..
t]l.,; , ['1
А В С
13. ИСКУССТВЕННАЯ НУЛЕВАЯ ТОЧКА
в треХllрОGОДНЫХ сетях трехфазноrо тока нейтраль-
Horo прО'вода нет. Однако в ряде случаев приходитс,
создавать искусственную нулевую тачку.
ИСJiусствеlIная нулевая ТUЧl\а получается при сЬеди
нении в звезду трех о Д и н а к а в ы х сапротивлений.
Ими мыут быть: три активных сопротивления, напри-
мер три одинаковые лампы накаливания, Лlибо три
одинаковых конденсатора, либо три одинаковых индук
тивных сопративления, либо три ветви, каждая из кото-
рых 'содержит сопротивление r1 IИ индуктивность L 1
(рис. 54,а) I и Т. д. Рассматрим неСколька типичных слу-
чаев.
На рис. 54,6 абматки электродвитателя Д имеют
шесть выводов, поэтому при соединении в звезду летко
получить нулевую тачку N. Между нею и землей вклю-
чено реле Р. Пока все фазы получают питание, на аб-
матке р( ле напряжение близко к нулю, так как патен-
циалы земли и точки N практически 'Одинаковы. Если
же нарушится цепь одноЙ или двух фаз, то реле Р ср.а-
ботает и отключит контактор К.
Рассматренная на рис. 54,6 'схема неприrодна для
Высоковольтных электродвиrателей. В такlИХ случаях
пользуются искусственноЙ нулевоЙ точкоЙ, образованной
во вторичных цепях измерительных трансфарматаров.
Так, например, на рис. 54,8 реле 1 Р включено в ней-
траль трех трансфарматоров така ТТ. При нарушении
в цепи одной или двух фаз электродвиrателя lД реле
1 Р сработа.ет и отключит выключатель В.
Нулевая точка 'Вторичных обмоток трансформаторов
на пряжения позволяет измерить напряжение каждой
фазы относительно земли в сетях с изолированноЙ ней-
тралью, если неЙтраль первичноЙ обмотки заземлена.
На рис. 54,.? изображена измерение мащности треХ-
фазнOJ'О 3ЛRкrРОД!Rиrатf:'.rrя :Jfl, еоеJJ iНР.Чн{)rо 13 треуrОJП,"
94,
А
ill З80В
l '
l' ! '/ К
L.} b \ t ....
д
.".
а)
точка в цепях измерения и защиты.
Рис. 54. Искусствеишш нулевая
8)
а)
А
8
С
1Ок(]
т'
. tJ
1",)' N
IР I ' '
l. J,
I J J 3A
с)
На каком 'Основании применены 'в данном случае
активные сопротивления' На там основании, что 06MO -
ка измерителынl'оo механизма ваттметра (не счетчика.)
имеет ничтожное индуктивное сопративление, а после-
доg,ательна 'с ней включена весьма знаЧIительное акти'В
ное сопративление. у счетчика же добавачноrо сопро-
тивления нет. Обмотка счетчика, имеющая большую
инд КТИiвность включается !на полное напряжение сети.
Зна ит нельз пользаваться активными сопротивлени-
ями дл образования нулевоЙ точки по п р ичинам 25 кото-
рые рассмотрены в 2 при 'Объяснении рис. 24 и '. 95
'3t :3
- 1208 2208
В '. ' и
С . 1208
1278
а)
1 ":" 6)
:=:3 з
6
5
Рис. 55. Искусственная HY
левая точка в сетях OCBe
шения. Нейтрайлер. 8)
трайлера. Последняя заземляется IIYTeM присоединения
к оболочке и броне кабеля 2 *. Однофазные потребите
ли 6 переключаются так, чтобы один вывод был присое
динен к фазному проводу 3, а друrой к нейтральному
проводу 5. Наrрузка между фазами распределяется
равномерно.
Нейтрайлер (рис. 55,в) предста,вляет собой аппарат
сравнительно небольших размеров ("" 700х400Х
Х 200 мм), в котором на трех'стержневом маrнитапро
В'оде ра сположена обмотка, соединенная в зиrзаr
(см. 6). Через неЙтрайлер протекает ток небаланса,
вызванный 'неравномерностью iнаrрузки фаз. Этат так
в абмотках нейтрайлера делится на три равные части
и противоположно направлен в секциях каждаrо стерж
ня. Поэтому для тока небаланса нейтрайлер [\peДCTa'B
лнет ничтожное сопротивление.
Кроме Toro, блаrодаря соединению обмоток в зиrзаr
ток 'небаланса распределяется между всеМIИ фазами.
Иными словами, на участке от сетева!'() трансформатара
1 до места присоединения llейтрайлера 4 наrрузка
между фазами выравнивается: ток в наиболее наrружеll
ной фазе уменьшается, а в менее наrруженных возра
стает. Подробные сведения о явлениях, происходящих
в нейтрайлерах, и результаты измерений таков и напря
жений читатели найдут в [Л. 7).
До сих пар рассматриваJ1i1сь искусствеНfIьiе HYJleBbte
тачки для включения реле и ваттметров, т. е. наrрузок
порядка ,нескольких нольот ампер. Следующий пример
относит,ся к Iискусственнои нулевой точке для сетей
потребители которых имеют суммарную мощность, ис
числяемую о десятками кило'ватт. Речь идет о повышении
пропускнаи спосо,6насти сетей, питающих жилые дома.
Дела сводится к следующему. В некоторых старых [o
родах потребители питались от сетевых трансформато
ров со 'Вторичными обмотками, со,единенными в Tpe
14. ПОЛУЧЕНИЕ НЕО6ходимоrо СДВИr А
ФАЗ
уrольник при напряжении 120 в (рис. 55,а). В связи
с вазросшими наrрузками патребовалось, не меняя Ka
бельнойсети, не меняя но инальноrо напряжения при
емников и счетчико'в, переити на четырехпровадную си
С1'ему (рис. 55,6) 220/127 8. При этом ток в Лlинейных
проводах уменьшается в V3 раза, а пропускная спо
собность кабеля от ceTeBora трансформатора до ввода
в дам возрастает в 3 раза.
Вторичную обматку сетевorо трансформатора 1
(рис. 55,в) пересоединяют с треуrольника в звезду. Ней
траль трансформатора rлухо заземляют. На каждом
BBo e в одам вблизи 'вводноrа ящика устанавливают
н е и т р а и л е р 4. Вдоль существующей трехпровадной
маrистрали 3 прокладывают четвертый нейтральный
провод 5 и присаединяют ero к нейтральнай точке ней
96
При решеНIИИ ряда практических задач нереДКО He
обходимо получитьапределенный сдвиr фаз, причем не
только па величине, по и J1 заданнам направлении.
С такими примерами мы уже !Зстречались в 8, рас-
сматри'вая rРУП:1Ы соединений трансформаторав.
Сдвиr на 30 и 60°. Соединяя абмотки в звезду и тре-
уrолЬНИК, получают СДВIШИ, кратные 300, причем в зави
симости от Taro, что с чем (концы, начала) саеДИНЯЮТ
и в каком направлении (от фаЗbl А к фазе В или Ha
оборот), сд'виr получается в ту ИЛИ иную сторону.
* Заземлять .нейтральную точку нейтрайлера нужно для пре
дотвращения опзсноrо для ламп повышения напряжения в маrистра
ли, питающей дом, при переI'ораниИ предохранителя (на рис. 55, в Hfi!
показан) или обрыве в цепи пейтраЙлера.
97
Для тorо чтобы измснить 1liщраlJ.нение вращенИИ Эс1сктро;t!3IЫ'Э е
I'еля, достаТО'1I10 >lIО:Vlенять места,,\!! на С\'О заЖl1мах :lluбые ДВС Ф<lЗЫ,
Дейсствительно, для элеКТРОДВi1'rателя важно только н а iП р а в л ее
н и е вращения, а оно сохраняется при трех вариантах присоединее
ния, а именио: а, Ь, С; Ь, С, и; С, а, Ь, но изменяется на обратное,
если в любом из этих вариантов поменять местами любые двс. фазы:
а, С, Ь; Ь, а, С; с, Ь, а. '
Рассмотрим д,ва ТИIПНЧНЫХ случая присосдииеиия трансформаТОе
ра 27' к ,сети, которая ПОЛУЧ<lСТ lJ!итаllИС от трансформатора 17'.
),,;
а
Ь
с
О
6) Верно Переzорят
пШ=Ш
,ifi."
a c
е)
Измере Налря CqlU.3lJ.
ние женu.е рабана
bt a Есть Нет
b, c Есть Нет
c, С Есть Нет
Ct a Есть. Нет
Рис. 57. Принципиальные схемы фазировки.
10()
)t
а а, с с,
ж)
Измере На пря Сфазu.
ние жение роба но
a, c Есть Нет
a, a Нет Да
c, a Есть 'Нет
c, c Нет Да
"tl'ансформа'l'ОРЫ имеют равные вторичные напряжения, оДИIНiковЬiе
rру\IПЫ соединения и, значит, MorYT работать параллсльио, но еще
не сфаЗИРО!JiJНЫ. Задача СО'СТОllТ в том, чтобы их сфазировать, т. е.
выводы аl, ы И Сl трансформатора 27' присоединить соответственно
к шинам а, Ь и С.
i На рис. 57 выводы аl, Ь 1 и Сl обозначе\iЫ. Но при фазировке
иleизвестно, в каком порядке они подходят к шинам. Поэтому, преж
Je чем присоедииять трансформатор 27' к шинам, необходимо I!1pO'
извести соответствующие измерения, Н31ПрИМСР с IПОМОЩЬЮ вольт'
метра 1.
1 я секЦия
а
Ь
с
2 я секция
а
Ь
с
)(
а а, с СI
д)
Измере Напря Сфазu
ние ж;ение I роба но
a, b Есть Нет
a, c Есть НеП}
a, a. Нет Да.
, Есть Hqm
b, b Нет A(I.
b, С Есть MiМI
Ct a Есть Нет
ct b Есть l1ет
C. C Нет Да
с
а
Ь
фуе е
W,D
' t 1 . . ; .
а
Ь
с
Рис. 58. Нельзя выполнять""фа е
зировку с помощью фазоука'
ЗClтеля.
с
D
а
@
Все электрод6uсатели
пошли 8 оаратную
сторону
Рис. 59. При перекрещивании фаз
источника электропитания изме
НИТсСя направление вращения всех
приссединеиных к нему электрО'
двиrателей.
ПРа8ильно
. 1 й случай. Нейтрали трансформаторов соединены (рис. 57 ,д).
Вальтметр V включается поочереднО' между каждЫ\! BblBOllOM траис"
форматара 0\, ы и Сl И шниамн а, Ь и с, например в такам парядке,
как Iеречислено в таблице ,к рисунку. Между разными фазами al b,
01 C, bl,, a, bl C, Cl ,a, Cl b вольтметр паказывает напряжеr.ис.
МежДУ одинаКО'ЗЫIj!И фазами al a, bl b, CI C напряжения ВСТ.
В справедливости этоrо вывода ле,ка убедиться па векторной диа е
rpaMMC, приведенной там же.
2 й случай. Нейтрали трансформаторов не соединены. В ЭТО;\!
необходlНЮ nред8аратеАЫLO убедиться, так как ани MarYT случаЙна
саединяться через землю, если неиспра,вны IiраБИВНLIС ,предохраНИ е
тели.
,1 Лампами для этой цели пальзоваться опасно, !ак как между
liесфаЗllроваиными выводамн можст получиться двойное линейное
иаllряжение. В сетях 380/220 в О'но составит 760 в.
101
Перед измерениеМ нужно l:оединиtь один из выводо\!, напри-
мер а1 (рис. Ы,е), с одной из шин, например с шиной Ь. На ри,сунке
показано соединение через ,сопротивление r, которое BcerAa полезиО
включить во избежание KOpOTKoro замыкания по непреЩЮJДенны \
причипам. Измерение производится меЖДУ выводами ы и СI И ши-
нами а и ссоrла'сно таблице и векторноЙ диаrрамме. ИЗ нее виднс
что фазировка не получил ась. Почему? Потому что мы соединил},
фазу аl с шиной Ь, т, е. несфазированные выводы. Ясно, ЧТО \1 дру-
rие пары вы,водов не моrли оказаться сфазированными.
Не добившись успеха при соединении IBbIВoILa аl с шиноЙ Ь,
приходится иопытать друтое ,соединение (рис. 57,ж). Оно оказалось
удачнЫМ: 'вывод Ь 1 соединен с шиной Ь, т. е. сфазирован. Поэтому
при измерениях между выводами а1 и шиной а, а также между вы-
водом СI И шиной с напряжения нет (см. таблицу), что свидетель-
ствует о том, что и они сфазировапы.
Некоторые ошибки при фазировке и их предупреждение. Фа
зировка дело сложное и весьма разнобразное. Здесь же обратим
внимаиие на две распространенные ошибки: на фазировКУ с помощью
фазоуказателя, чеrо ни аз коем случае делать нельзя; на безразлич-
ное отпошение к "Iрисоединению к шинам ,reHepaTopoB и вторичных
обмоток трансформаторов, питающих сеть.
Фазоуказатель указывает т о л ь К О Н а пр а в л е н и е вращения
фаз и не больше. А, как было уже указано выше, вращение имеет
одно и то же направление ,при нескольких вариантах присоединения,
среди которых есть и такое, при котором не исключено соединение
разноименных фаз, т. е. короткое замыкание.
рисунок 58 иллюстрирует ошибку ЩJИ фазировке перед соедине-
нием двух секций с разныМ расположением шин. На l-й секЦИИ шины
расположены в порядке а, Ь, с, на 2-й с, а, Ь. Фазоуказатели фу
ноказывают, несмоТРЯ на это, одно и то же направление вращения.
И если на этом ОС!lОlваllИИ ,сделать ошибочное заключение о том, ЧТО
шины обеих секций сфазированы, и соединить их, как .nоказаво на
рис. 58, то :произойдет короткое замыкание.
Безразличие к присоединеНIIЮ к шинам питающеrо [енератора
может привести к тому, что lПC,следоватеЛj)1JОСТЬ фаз на шипах изме-
нится. В результате такоЙ ошибки все электродвиrатели, питающиеся
от шии, пойдут в обратную <,:торону (рис. 59).
ЛИТЕРАТУРА
1. Алексенко r. В. Параллельная
втотрансформаторов. М., {<Энерrия» 199 бота трансформаторов н
2. Бушаков Н И r "
«Эи рrия», 1968. . . руппы соединения трансформаторов. М.,
.3. 3ак С М М о < !
М Э " ,таж светильников с
., « нерrия», 1971. rазоразрядными лампами.
, 4. l(araHoB И. Л. Электронн
10сэнерrоиздат, 1956. ые и ионные преобразователи, ч. 111.
5. I(асаткин А. С. Основы элек
6. I(онстантинов Б А Со ТР l( отехники. М., «Эне р rия» 19 65
Ф . ., колова И Ш ,.
ициент мощности и способы " и у.lятьева r. Н. Коэф
предприятиях. М., «Энерrия» 19 50 улучшения на промышленных
" 7. I(уликовский А. А. C CTeMa' r
теи низкоrо напряжения с иск . ородских уаспрсделительных се-
«Электричество», 1947, No 9 усственными неитральными точками.
8. Минин r. п. Из ер ние мо
9. Найфель д М Р Заз щности. М., <<Энерrию> 1965
.' емление защит ,.
ности. М., <<Энерrия», 1971 ' ные меры электробезопас-
10. Пособие для изучени П
электрических станциЙ и се ,,;t М ра!Эил те:хническоЙ эксплуатации
11. Ривлин Л В К теи. ., « нерrия», 1965.
д . . ак определить неисп р а
виrателя. М., rосэнерrоиздат 1962 ' вность асинхронноrо
12. Холуя нов Ф П " Зjj' .
Horo Io](a. ОНТИ Э ерr. / аторы однофазноrо и трехфаз.
13. Черноброво в Н пр' . .
. . елеиная защита, М., <<Энерrия», 1971.
оrЛАВЛЕНИЕ
Введение 3
1. Основные понятия и определения 5
2. Звезда 17
3. Треуrольник . 40
4. Свойства звезды и треуrольника 44
5. Понятие о маrнитном равновесии трансформа
тора . 49
6. Зиrзаr '.' 61
7. Определение выводов аппаратов 64
8. rруппы соединения трансформаторов . 68
9. Некоторые ошибки при соединеииях в звезду,
треуrольник. зиrзаr. 77
10. Шестифазная звезда и двоЙной зиrзаr 80
11. Разомкнутый треуrольник. Открытый Tpe
уrольник 87
12. Соединения измерительных трансформаторов
Ю
13. Искусственная нулевая точка . 94
14. Получение необходимоrо сдвиrа фаз 97
15. Понятие о фазировке 99
!lитература 1О:)