Яке значення нейтрального дроту. Чотирипровідний ланцюг

Розглянемо схему на рис. 5.12. При Z A ≠ Z B ≠Z Cсистема струмів несиметрична (I А ≠ I B ≠ I C), тому, відповідно до рис. 5.5, у нейтральному дроті існує струм I N = Ia + 1в + Iс. Цей струмстворює падіння; напруги I N Z Nу нейтральному дроті.

За рахунок падіння напруги на нейтральному дроті
потенціали точок Nunрізні, тому фазна напруга приймача U"cне дорівнює фазному напрузі
джерела U c .Щоб ці напруги були рівні, повинно
бути близьким до нуля опір нейтрального про
вода.

При зменшенні Zc до нуля (коротке замикання фази приймача) фазна напруга U′c = IcZcзменшиться до нуля. Зміна опору фази приймача тягне зміну його фазного напруги.

При короткому замиканні фази Зприймача потенціал нейтральної точки пстає рівним потенціалу точки З, а значить, напруги U Aі U"bзростуть до лінійної напруги Ucaі Ubcщонеприпустимо. Для захисту приймача від такого режиму кожної фазі встановлюють, наприклад, запобіжники. При короткому замиканні перегорає плавка вставка запобіжника, що не допускає перенесення потенціалу точки Зв ціль п.

При наявності нейтрального дротукоротке замикання фази Зприймача є одночасно коротким замиканням для джерела Е Стому запобіжник спрацьовує надійно. За відсутності нейтрального дроту запобіжник не спрацює, оскільки режим

Z З= 0 не є коротким замиканням джерела Є.С.

Таким чином, якщо опір нейтрального дроту, званого на практиці нульовимдротом, значне, то:

1) система фазної напруги приймача несиметрична;

2) зміна навантаження (опір) однієї фази призводить до зміни напруги на всіх фазах приймача; 3) при пошкодженні ізоляцій однієї фази приймача (коротке замикання) можуть вийти з ладу приймачі двох інших фаз за рахунок перенапруг на них; 4) робота запобіжників (чи інших захисних апаратів) стає ненадійною. З огляду на це, нульовий провід прагнуть виконати з малим опором.

А як бути при несподіваних урвищах нульового дроту? Експлуатувати ланцюг при цьому не можна через небезпеку виходу з ладу приймачів при короткому замиканні однієї з фаз.

Більш надійним є багаторазове повторне заземленнянульового дроту: в нейтральній точці генератора, в місцях розгалужень ліній, у громадських та виробничих будівель, в кінці трифазної лінії і т. д. При обриві нульового дроту струм проходить через заземлення.

Зауважимо, що з метою зменшення несиметричності фазної напруги приймачів на практиці прагнуть однофазні приймачі розподілити рівномірно по фазах, щоб зменшити струм нульового дроту, який при рівномірному навантаженні дорівнює нулю.

Для розрахунку трифазного ланцюга застосовні всі методи, що використовуються для розрахунку лінійних ланцюгів. Зазвичай опору проводів і внутрішній опір генератора менше опорів приймачів, тому спрощення розрахунків таких ланцюгів (якщо не потрібна велика точність) опору проводів можна враховувати (Z Л = 0, Z N = 0). Тоді фазні напруги приймача U a , U b і U c будуть рівні відповідно фазним напруг джерела електричної енергії (генератора або вторинної обмоткитрансформатора), тобто. U a = U A; U b = U B; Uc = UC. Якщо повні комплексні опори фаз приймача дорівнюють Z a = Z b = Z c токи в кожній фазі можна визначити за формулами

İ a = Ú a / Z a; İ b = Ú b / Z b; İ c = Ú c / Z c.

Відповідно до першого закону Кірхгофа струм у нейтральному дроті

İ N = İ a + İ b + İ c = İ A + İ B + İ C .

Фазна напруга - виникає між початком і кінцем будь-якої фази. Інакше його ще визначають, як напруга між одним із фазних проводів та нульовим проводом.

Лінійне - яке визначають ще як міжфазне або між фазне - виникає між двома проводами або однаковими висновками різних фаз.

При з'єднанні джерела живлення трикутником (рис. 3.12) кінець X однієї фази з'єднується з початком другої фази, кінець Y другої фази - з початком третьої фази, кінець третьої фази Z - c початком першої фази А. Початку А, В і С фаз підключаються за допомогою трьох дротів до приймачів.

З'єднання фаз джерела в замкнутий трикутник можливе при симетричній системіЕРС, оскільки

A + B + C = 0.

Якщо з'єднання обмоток трикутником неправильно виконано, тобто. в одну точку з'єднані кінці або початку двох фаз, сумарна ЕРС в контурі трикутника відрізняється від нуля і по обмотках протікає великий струм. Це аварійний режим для джерел живлення, тому неприпустимий.

Напруга між кінцем та початком фази при з'єднанні трикутником – це напруга між лінійними проводами. Тому при з'єднанні трикутником лінійна напруга дорівнює фазному напрузі.

Нехтуючи опором лінійних дротів, лінійна напругаспоживача можна прирівняти лінійним напруг джерела живлення: U ab = U AB, U bc = U BC, U ca = U CA. За фазами Z ab , Z bc , Z ca приймача протікають фазні струмиİ ab , İ bc та İ ca . Умовний позитивний напрямок фазної напруги Ú ab , Ú bc і Ú ca збігається з позитивним напрямком фазних струмів. Умовний позитивний напрямок лінійних струмівİ A , İ B та İ C прийнято від джерел живлення до приймача.

На відміну від з'єднання зіркою при з'єднанні трикутником, фазні струми не рівні лінійним. Струми у фазах приймача визначаються за формулами

İ ab = Ú ab / Z ab; İ bc = Ú bc / Z bc; İ ca = Ú ca / Z ca.

Лінійні струми можна визначити за фазними, склавши рівняння за першим законом Кірхгофа для вузлів a, b та c (рис 3.12)

Склавши ліві та праві частини системи рівнянь, (3.20), отримаємо

İ A + İ B + İ C = 0,

тобто. сума комплексів лінійних струмів дорівнює нулю як при симетричному, так і при несиметричному навантаженні.

При з'єднанні фаз обмотки генератора (або трансформатора) зіркою їх кінці X, Yі Zз'єднують в одну спільну точку N, що називається нейтральною точкою (або нейтраллю) (рис. 3.6). Кінці фаз приймачів ( Z a, Z b, Z c) також з'єднують в одну точку n. Таке з'єднання називається з'єднання зірка.

Провід A−a, B−bі C−c, що з'єднують початку фаз генератора та приймача, називаються лінійними, N−n, що з'єднує точку Nгенератора з точкою nприймача, - нейтральним.

Трифазний ланцюг з нейтральним дротом буде чотирипровідним, без нейтрального дроту – трипровідним.

В трифазних ланцюгахрозрізняють фазні та лінійні напруги. Фазна напруга UФ – напруга між початком і кінцем фази або між лінійним дротом та нейтраллю ( U A, U B, U Cу джерела; U a, U b, U cу приймача). Якщо опором проводів можна знехтувати, то фазну напругу в приймачі вважають таким самим, як і в джерелі. ( U A=U a, U B=U b, U C=U c). За умовно позитивні напрямки фазної напруги приймають напрямки від початку до кінця фаз.

Лінійна напруга ( UЛ) – напруга між лінійними проводами або між однойменними висновками різних фаз ( U AB, U BC, U CA). Умовно позитивні напрямки лінійних напруг прийняті від точок, що відповідають першому індексу, до точок, що відповідають другому індексу (рис. 3.6).

За аналогією з фазними та лінійними напругами розрізняють також фазні та лінійні струми:

· Фазні ( IФ) – це струми у фазах генератора та приймачів.

· Лінійні ( IЛ) – струми у лінійних дротах.

50. Поняття про несиметричних режимахроботи у трипровідному та чотирипровідному ланцюгах. Призначення нульового дроту.

Трипровідний ланцюг

У загальному випадку при несиметричному навантаженні Z ab ≠ Z bc ≠ Z ca. Зазвичай вона виникає при харчуванні від трифазної мережіоднофазних приймачів. Наприклад, для навантаження, рис. 3.15, фазні струми, кути зсуву фаз та фазні потужності будуть у загальному випадку різними.

Векторна діаграма для випадку, коли у фазі ab є активне навантаження, У фазі bc - активно-індуктивна, а у фазі ca - активно-ємнісна наведена на рис. 3.16 топографічна діаграма – на рис. 3.17.

Побудова векторів лінійних струмів виконано відповідно до виразів

İ A = İ ab-İ ca; İ B = İ bc - İ ab; İ C = İ ca - İ bc.

Таким чином, при несиметричному навантаженні симетрія фазних струмів ab , b , ca порушується, тому лінійні струми A , B , C можна визначити тільки розрахунком за вищенаведеними рівняннями (3.20) або знайти графічним шляхом з векторні діаграми(Рис. 3.16, 3.17).

Важливою особливістю з'єднання фаз приймача трикутником є ​​те, що при зміні опору однієї з фаз режим роботи інших фаз залишається незмінним, тому що лінійна напруга генератора є постійними. Змінюватиметься тільки струм даної фази і лінійні струми у проводах лінії, з'єднаних з цією фазою. Тому схема з'єднання трикутником широко використовується для включення несиметричного навантаження.

При розрахунку для несиметричного навантаження спочатку визначають значення фазних струмів ab , bc , ca і відповідні їм зрушення фаз ab , bc , ca . Потім визначають лінійні струми за допомогою рівнянь (3.20) у комплексній формі або за допомогою векторних діаграм

Чотирипровідний ланцюг

При симетричній системі напруг та несиметричному навантаженні, коли Z a ≠ Z b ≠ Z c та φ a ≠ φ b ≠ φ c струми у фазах споживача різні та визначаються за законом Ома

İ a = Ú a / Z a; İ b = Ú b / Z b; İ c = Ú c / Z c.

Струм у нейтральному дроті İ N дорівнює геометричній сумі фазних струмів

İ N = İ a + İ b + İ c .

Напруги будуть U a = U A; U b = U B; U c = U C , U Ф = U Л / завдяки нейтральному дроту при Z N = 0.

Отже, нейтральний провід забезпечує симетрію фазної напруги приймача при несиметричному навантаженні.

Тому в чотирипровідну мережу включають однофазні несиметричні навантаженнянаприклад, електричні лампи розжарювання. Режим роботи кожної фази навантаження, що знаходиться під незмінною фазною напругою генератора, не залежатиме від режиму роботи інших фаз

Його називають нульовим тому, що в деяких випадках струм у ньому дорівнює нулю, і нейтральним виходячи з того, що він однаково належить кожній із фаз.

Призначення нульового дротув тому, що він необхідний для вирівнювання фазної напруги навантаження, коли опори цих фаз різні, а також для заземлення електрообладнання в мережах з глухозаземленою нейтраллю.

Завдяки призначенню нульового дротунапруга на кожній фазі навантаження буде практично однаковим при нерівномірному навантаженніфаз. Освітлювальне навантаження, включене зіркою, завжди вимагає наявності нульового дроту, оскільки рівномірне навантаження фаз не гарантується.

Перетин нульового дроту трифазних ліній, в яких нульові дроти не використовують для заземлення (спеціальні або освітлення, що реконструюються,), приймають близьким до половини перерізу фазних проводів.

Якщо, наприклад, фазні дроти мають переріз 35 мм2, нульовий провід береться 16 мм2.

Перетин нульового дроту трифазної системиз глухозаземленной найтраллю, в якій нульовий провід використовується для заземлення, має бути не менше половини перерізу фазних проводів, а в деяких випадках дорівнює їм.

Нульовий провід повітряних ліній 320/220 повинен мати однакову марку і переріз з фазними проводами:

на ділянках, виконаних сталевими проводами, а також біметалевими та сталеалюмінієвими фазними проводами, перетином 10 мм2;

у разі неможливості забезпечення іншими засобами необхідної селективності захисту від коротких замикань на землю (при цьому допускається приймати перетин нульових дротівбільше, ніж фазних дротів).

Оскільки в одно- та двофазних лініях по нульовому та фазному проводам протікає струм однакової величини, то для цих ліній переріз нульових та фазних проводів беруть однаковим

51.Причини виникнення перехідних процесів в електричних ланцюгах. Диференціальні рівняння електричного стану ланцюгів та методи їх вирішення.

Перехідні процеси виникають за будь-яких змін режиму електричного ланцюга: при підключенні та відключенні ланцюга, при зміні навантаження, при виникненні аварійних режимів (коротке замикання, обрив дроту тощо). Зміни в електричному ланцюзі можна як тих чи інших перемикань, званих у випадку комутацією. Фізично перехідні процеси є процеси переходу від енергетичного стану, відповідного до комутаційного режиму, до енергетичного стану, відповідного після комутаційного режиму.

Перехідні процеси зазвичай швидко протікають: тривалість їх становить десяті, соті, котрий іноді мільярдні частки секунди. Порівняно рідко тривалість перехідних процесів досягає секунд та десятків секунд. Проте вивчення перехідних процесів дуже важливо, тому що дозволяє встановити, як деформується за формою та амплітудою сигнал, виявити перевищення напруги на окремих ділянках ланцюга, які можуть виявитися небезпечними для ізоляції установки, збільшення амплітуд струмів, які можуть у десятки разів перевищувати амплітуду струму. періодичного процесу, а також визначати тривалість перехідного процесу. З іншого боку, робота багатьох електротехнічних пристроїв, особливо механізмів промислової електроніки, заснована на перехідних процесах. Наприклад, в електричних нагрівальних печах якість матеріалу залежить від характеру перебігу перехідного процесу. Надмірно швидке нагрівання може стати причиною шлюбу, а надмірно повільне негативно виявляється як матеріал і призводить до зниження продуктивності.

У загальному випадку в електричному ланцюзі перехідні процеси можуть виникати, якщо в ланцюзі є індуктивні та ємнісні елементи, що мають здатність накопичувати або віддавати енергію магнітного або електричного поля. У момент комутації, коли починається перехідний процес, відбувається перерозподіл енергії між індуктивними, ємнісними елементами ланцюга та зовнішніми джерелами енергії, підключеними до ланцюга. При цьому частина енергія безповоротно перетворюється на інші види енергій (наприклад, теплову на активному опорі).

Після закінчення перехідного процесу встановлюється новий режим, що визначається тільки зовнішніми джерелами енергії. При відключенні зовнішніх джерел енергії перехідний процес може виникати за рахунок енергії електромагнітного поля, накопиченої до початку перехідного режиму індуктивних і ємнісних елементах ланцюга.

52. Закони комутації та їх використання щодо початкових умов.

Перший закон комутації полягає в тому, що струм у галузі з індуктивним елементом у початковий момент часу після комутації має те саме значення, яке він мав безпосередньо перед комутацією, а потім з цього значення він починає плавно змінюватися. Сказане зазвичай записують як i L (0 -) = i L (0 +), вважаючи, що комутація відбувається миттєво в останній момент t = 0.

Другий закон комутації полягає в тому, що напруга на ємнісному елементіу початковий момент після комутації має те саме значення, яке воно мало безпосередньо перед комутацією, а потім з цього значення воно починає плавно змінюватися: UC (0 -) = UC (0 +).

Отже, наявність гілки, що містить індуктивність, ланцюга, що включається під напругу, рівносильно розриву ланцюга в цьому місці в момент комутації, так як i L (0 -) = i L (0 +). Наявність у ланцюзі, що включається під напругу, гілки, що містить розряджений конденсатор, дорівнює короткому замиканню в цьому місці в момент комутації, так як U C (0 -) = U C (0 +).

Однак в електричному ланцюзі можливі стрибки напруги на індуктивностях і струмів на ємностях.

У електричних ланцюгах з резистивними елементами енергія електромагнітного поля не запасається, унаслідок чого вони перехідні процеси не виникають, тобто. у таких ланцюгах стаціонарні режими встановлюються миттєво, стрибком.

Насправді будь-який елемент ланцюга має якийсь опір r, індуктивністю L і ємністю З, тобто. у реальних електротехнічних пристроях існують теплові втрати, зумовлені проходженням струму та наявністю опору r, а також магнітні та електричні поля.

Перехідні процеси в реальних електротехнічних пристроях можна прискорювати або уповільнювати шляхом підбору відповідних параметрів ланцюгів, а також за рахунок застосування спеціальних пристроїв.

53. Опис процесу заряду та розряду конденсатора, включеного послідовно з резистором. Найпростіший генератор пилкоподібної напруги.

Нейтраль у ЛЕП

У лініях електропередач різних класів застосовуються різні видинейтралей. Це пов'язано з цільовим призначенням та різною апаратурою захисту лінії від короткого замиканнята витоків. Нейтраль буває глухозаземлена, ізольована та ефективно-заземлена.

Глугозаземлена нейтраль

Застосовується в лініях напругою від 0,4 кВ до 35 кВ, при невеликій довжині ЛЕП і великій кількості точок підключення споживачів. Споживачу приходять тільки фази, підключення однофазного навантаження здійснюється між фазою та нульовим дротом (нейтраллю). Нульовий провід генератора також заземлений.

Ізольована нейтраль

Застосовується в лініях з напругою понад 2 кВ до 35 кВ, такі лінії мають середню довжину та порівняно невелику кількість точок підключення споживачів, якими зазвичай є ТП у житлових районах та потужні машини фабрик та заводів.
У лініях на 50 кВ може застосовуватися як ізольована, і ефективно-заземлена нейтраль.

Ефективно заземлена нейтраль

Застосовується на довгих лініях з напругою від 110 кВ до 220 кВ (п. 1.2.16 ПУЕ)

Див. також

Напишіть відгук про статтю "Нейтральний провід"

Примітки

Джерела

• «Теоретичні засади електротехніки. Електричні ланцюги» Безсонов Л. А. Москва. "Вища школа". 1996 ISBN 5-8297-0159-6

Уривок, що характеризує нейтральний провід

Канонада на лівому фланзі почнеться, щойно буде почута канонада правого крила. Стрілки дивізії Морана та дивізії віце-короля відкриють сильний вогонь, побачивши початок атаки правого крила.
Віце король опанує село [Бородіним] і перейде своїми трьома мостами, слідуючи на одній висоті з дивізіями Морана і Жерара, які, під його керівництвом, попрямують до редута і увійдуть у лінію з іншими військами армії.
Все це повинно бути виконано в порядку, зберігаючи по можливості війська в резерві.
В імператорському таборі, поблизу Можайська, 6 вересня, 1812 ».
Диспозиція ця, дуже неясно і сплутано написана, - якщо дозволити собі без релігійного страху до геніальності Наполеона ставитися до розпоряджень його, - заключала чотири пункти - чотири розпорядження. Жодне з цих розпоряджень не могло бути і не було виконане.
У диспозиції сказано, перше: щоб влаштовані на обраному Наполеоном місці батареї з гарматами Пернетті і Фуше, які мають вирівнятися з ними, всього сто дві гармати, відкрили вогонь і засипали російські флеші і редут снарядами. Це не могло бути зроблено, тому що з призначених Наполеоном місць снаряди не долітали до російських робіт, і ці сто дві гармати стріляли порожнім доти, доки найближчий начальник, гидко наказом Наполеона, не висунув їх уперед.
Друге розпорядження полягало в тому, щоб Понятовський, попрямувавши на село в ліс, обійшов ліве крило росіян. Це не могло бути і не було зроблено тому, що Понятовський, попрямувавши на село в ліс, зустрів там Тучкова, що загороджував йому дорогу, і не міг оминути і не оминув російської позиції.
Третє розпорядження: Генерал Компан рушить у ліс, щоб опанувати першим укріпленням. Дивізія Компана не оволоділа першим укріпленням, а була відбита, тому що, виходячи з лісу, вона мала будуватися під картечним вогнем, чого не знав Наполеон.
Четверте: Віце-король оволодіє селом (Бородіним) і перейде своїми трьома мостами, слідуючи на одній висоті з дивізіями Марана і Фріана (про які не сказано: куди і коли вони будуть рухатися), які під його керівництвом попрямують до редута і увійдуть до лінії з іншими військами.
Скільки можна зрозуміти - якщо не з безглуздого періоду цього, то з тих спроб, які були віце-королем виконати дані йому накази, - він повинен був рушити через Бородіно зліва на редут, дивізії ж Морана і Фріана повинні були рушити одночасно з фронту.
Все це, як і інші пункти диспозиції, не було і не могло бути виконано. Пройшовши Бородіно, віце-король був відбитий на Колочі і не міг пройти далі; дивізії ж Морана та Фріана не взяли редута, а були відбиті, і редут уже наприкінці бою був захоплений кавалерією (ймовірно, непередбачувана справа для Наполеона та нечувана). Отже, жодне з розпоряджень диспозиції не було і не могло бути виконане. Але в диспозиції сказано, що після вступу таким чином у бій будуть дані накази, відповідні діям ворога, і тому могло б здаватися, що під час битви будуть створені Наполеоном всі необхідні розпорядження; але цього не було і не могло бути тому, що під час бою Наполеон знаходився так далеко від нього, що (як це і виявилося згодом) хід битви йому не міг бути відомий і жодне розпорядження його під час битви не могло бути виконане.