Звездное соединение

Соединение «звезда» — это часто используемый тип соединения в электротехнике, особенно в трехфазных системах. Оно характеризуется звездообразным расположением фаз, при котором нагрузки подключаются к общей точке, так называемому нейтральному проводнику. Такая электрическая цепь обеспечивает стабильное распределение напряжения, тока и мощности и часто используется в системах распределения электроэнергии и трансформаторах.

Структура и функция звездного соединения

При соединении звездой три фазных провода подключаются к одному концу нагрузки. Другие концы всех трех нагрузок объединяются в общий нейтральный проводник, также известный как точка звезды. В результате получается топология в форме звезды. Каждая нагрузка расположена между фазным и нейтральным проводником. Напряжения, приложенные к этим нагрузкам, называются фазными напряжениями.

Между двумя внешними проводниками существует так называемое напряжение проводника, которое больше фазного напряжения. Здесь действует следующая зависимость:

UL=3⋅USU_L = sqrt{3} cdot U_SUL=3⋅US

ULU_LUL обозначает напряжение на проводнике, а USU_SUS — фазное напряжение. Символ»cdot» означает умножение. При симметричном соединении звездой фазные напряжения одинаковы, как и фазные токи, если сопротивления отдельных нагрузок одинаковы.

Соединение «звезда» против соединения «треугольник

Помимо соединения «звезда», существует также соединение «треугольник», при котором нагрузки соединяются в форме замкнутого треугольника. В отличие от соединения «звезда», точки подключения нагрузок соединяются непосредственно друг с другом, образуя треугольник. Оба типа соединения используются в электрических цепях, например, в электродвигателях или трансформаторах.

Важное различие заключается в приложенных напряжениях и токах. В соединении «треугольник» фазное напряжение соответствует напряжению на нагрузке, тогда как в соединении «звезда» фазное напряжение прикладывается к нагрузке. При одинаковом сопротивлении на фазу фазные токи в соединении «звезда» равны токам в фазных проводах.

Ток, напряжение и резисторы

Напряжения, токи и сопротивления в соединении «звезда» можно легко рассчитать. При одинаковой нагрузке — т.е. одинаковых сопротивлениях во всех фазах — токи будут одинаковыми. В этом случае мы говорим о симметричной нагрузке. Ток в нейтральном проводнике в этом случае равен нулю, поскольку токи аннулируют друг друга.

Сила тока зависит от соответствующего сопротивления, через которое он протекает. Чем ниже сопротивление, тем выше ток. Величина сопротивлений в отдельных струнах имеет решающее значение для распределения тока в сети.

Трансформация и применение

Соединение звездой играет центральную роль в преобразовании электрической энергии. В энергоснабжении оно часто используется в сочетании с трансформаторами для эффективной транспортировки электроэнергии на большие расстояния. Соединение «звезда» особенно выгодно, так как можно реализовать одинаковое напряжение для потребителей и обеспечить различные уровни напряжения.

Комбинация соединений «звезда» и «треугольник» позволяет двигателям при запуске сначала работать в режиме «звезда» (меньшее потребление тока), а затем в режиме «треугольник» (полный крутящий момент). Такие решения типичны для промышленных применений с трехфазным током.

Содержание и краткое изложение

Наиболее важные материалы, касающиеся соединения звездой, включают в себя структуру с фазными проводниками, нейтральными проводниками, резисторами и расчет напряжений и токов. Соединение звездой обеспечивает стабильный и безопасный способ распределения энергии при одинаковых условиях подключения.

Благодаря своей универсальности, она используется как в промышленных, так и в частных сетях и представляет собой одну из важнейших основ электротехники. Сферы его применения варьируются от простых электрических цепей до сложных систем преобразования.