§ 64. Включение нагрузки в сеть трехфазного тока

В предыдущем параграфе было отмечено, что трехфазный ток передается по трем или четырем линейным проводам. Как при четырехпроводной, так и при трехпроводной системе потребители энергии могут быть включены в сеть звездой и треугольником.
При четырехпроводной системе приемники подключаются одним концом к линейному проводу, а другим — к нулевому, образуя схему «звезда».
Выше было установлено, что при соединении обмоток звездой в случае равномерной нагрузки соотношения между линейными и фазными значениями напряжений и токов будут:

Ток нулевого провода, равный геометрической сумме токов трех фаз, т. е. . при равномерной нагрузке, как мы отметили выше, равен нулю. Следовательно, в этом случае в нулевом проводе ток протекать не будет и надобность в этом проводе отпадает. Так, например, трехфазные двигатели переменного тока включаются в сеть звездой без нулевого провода.
При неравномерной нагрузке ток в нулевом проводе не равен нулю и этот провод приходится сохранять, хотя его и выполняют обычно меньшего, чем линейные провода, поперечного сечения. В случае отсутствия нулевого провода или его обрыва при неравномерной нагрузке возникает резкое изменение напряжений. Так, например, если нагрузки в одной фазе (А) нет, в двух других фазах (В и С) они равны и отсутствует нулевой провод, то нагрузки в фазах В и С окажутся включенными последовательно на линейное напряжение, которое равномерно распределится между ними (из условия равенства нагрузки).
Следовательно, сопротивления нагрузки в фазах В и С окажутся под напряжением, равным половине линейного напряжения, т. е.

а напряжение фазы А окажется равным U_A = 1,5U_ф.
Таким образом, отключение нулевого провода при неравномерной нагрузке недопустимо. Поэтому нулевой провод выполняют всегда «глухим», т. е. в цепь его не устанавливается предохранителей, выключателей и т. д.
При включении нагрузок в сеть трехфазного тока треугольником каждая группа нагрузки окажется включенной между двумя линейными проводами. Как было установлено выше, соотношения между линейными и фазными значениями напряжений и токов при соединении приемника энергии треугольником будут: (при равномерной нагрузке).
Очень ценным свойством четырехпроводной системы является возможность получения двух различных напряжений. Так, если включить приемники энергии между линейными проводами и нулевым проводом, т. е. звездой, то они окажутся включенными на фазные напряжения. Если другую группу приемников соединить треугольником, то они будут включены только между линейными проводами и окажутся под линейным напряжением, большим в раз фазного.
Четырехпроводная система широко используется для электроснабжения смешанных осветительно-силовых нагрузок.
Осветительные нагрузки включают на фазное напряжение, а силовые нагрузки (электродвигатели) — на линейное. Для каждой из фаз трехфазной системы справедливы законы цепи однофазного переменного тока. Сила тока в фазе

где U_ф, Z_ф, r_ф — соответственно напряжение, полное и активное сопротивления рассматриваемой фазы.