Соединение фаз генератора по схеме «звезда»

Соединение фаз генератора по схеме «звезда» формируется путем объединения концов X, Y и Z всех трех фаз в один узел, называемый в этом случае нулевым или нейтральным и обозначаемым буквой «N» (рис. 3).

Рис. 3.

Фазы генератора здесь не нумеруются, а обозначаются с чередованием по часовой стрелке буквами соответствующих начал фаз , ,  и называются фазами A, B и C. Чередование фаз по часовой стрелке A B C называется прямым.

Следует иметь в виду, что фазы промышленных трехфазных генераторов представляют из себя три однофазные обмотки (катушки индуктивности), в которых вращающимся магнитным полем «наводятся» (индуцируются) фазные ЭДС. Начала и концы этих обмоток (А – Х, B – Y, C – Z) выводятся на клеммы щитка генератора. Для соединения фаз генератора по схеме «звезда» в этом случае достаточно соединить (перемкнуть) клеммы X – Y – Z. Это обстоятельство приводит к тому, что в ряде случаев на схемах трехфазные генераторы представляются совокупностью трех индуктивных обмоток.

Если пренебречь внутренними сопротивлениями ЭДС, т.е. посчитать их идеальными (что часто и делается) фазные напряжения будут совпадать с соответствующими фазными ЭДС, т.е. ,  и .

Напряжения ,  и  здесь являются линейными напряжениями. Таким образом, с помощью генератора, фазы которого соединены по схеме «звезда», получают два разных напряжения: фазное и линейное.

Токи ,  и  - фазные токи.

Такое четкое и однозначное формирование каждой фазы позволяет получить ряд простых и легко запоминаемых формул, связывающих между собою токи и напряжения в трехфазном генераторе:

- по первому закону Кирхгофа для узла N ;

- по второму закону Кирхгофа для первого контура - , т.е. ;

- для второго - , т.е. ;

- для третьего - , т.е. ;

- для внешнего контура .

Понятно, что векторы фазных напряжений ,  и , как и векторы , ,  на векторной плоскости образуют равновеликую трехлучевую звезду, а векторы линейных напряжений ,  и  - замкнутый равносторонний треугольник, подчиняющийся условиям ,  и .

В соответствии с этими условиями (правилами векторной алгебры) вектор _AB должен быть направлен от точки «В» к точке «А», хотя это и не совпадает с топологией цепи (см. раздел «топографические векторные диаграммы»). Соответственно вектор _BC следует направлять от «С» к «В», а вектор _CA от «А» к «С».

Векторная диаграмма напряжений на стороне генератора приобретает вид рис. 4.

Рис. 4.

При этом сдвиг по фазе между линейными напряжениями составляет 120°, а между линейными и соответствующими фазными (A – AB, B – BC, C – CA) 30°.

Точка «N», соответствующая нейтральной точке генератора, на векторной диаграмме с точки зрения геометрии является точкой пересечения высот, биссектрис углов и медиан равностороннего треугольника, а значит, делит каждую из высот на три части с соотношением 1:2. Например, в треугольнике АаВ , а . Решая этот треугольник, легко получить четкое соотношение между линейным и соответствующим фазным напряжением, а именно . Аналогично  и . Все это означает, что если в трехфазном генераторе известно хотя бы одно напряжение (или ЭДС), значит, все напряжения легко и просто определяются.

Как правило, при расчете и анализе трехфазных цепей исходят из того, что генератор обладает бесконечной мощностью.

Это означает, что модули и фазы напряжений на зажимах генератора остаются неизменными при любых нагрузках, т.е. векторная диаграмма (рис. 4) на стороне генератора во всех случаях остается одной и той же.