На рисунке представлена схема соединения фаз генератора звездой. Условное обозначение этой схемы Y. Концы К всех трех фаз соединяют в общую точку, называемую нулевой. Если отводят только три провода от генератора А, В, С, то такую систему называют трехфазной трехпроводной. Если отводят также четвертый, нейтральный, или «нулевой» провод N (О), то систему называют трехфазной четырехпроводной. Нулевую точку генератора, а следовательно, и нулевой провод надежно заземляют.
Ток в нулевом проводе появится только тогда, когда три фазы будут нагружены неравномерно. Ток, протекающий по нулевому проводу, равен алгебраической сумме токов в трех фазах:
По абсолютной величине in всегда меньше, чем ток в любой из фаз, если нагрузка включена во все фазы. Поэтому сечение нулевого провода принимается меньшим, чем сечение фазных проводов.
Рис. 1. Схема соединения обмоток генератора в звезду.
Только в том случае, если нагрузка включена между одной из фаз и нулевым проводом, а к другим фазам нагрузка не включена, ток в нагруженной фазе равен току в нулевом проводе.
Напряжение между любой из фаз и нулевым проводом называется фазным напряжением и обозначается Uф. Оно равно напряжению между началом каждой из фаз и ее концом (рис. 2).
Напряжение между фазными проводами называется линейным напряжениеми обозначается Uл. Оно равно геометрической разности двух фазных напряжений (рис. 2), то есть линейные напряжения между фазами А и В, В и С, С и А
Рис. 2. Векторы линейных и фазных напряжений.
Абсолютная величина линейного напряжения может быть определена из треугольника векторов АОВ. Основание этого треугольника АВ равно линейному напряжению:
Или
Таким образом, в трехфазной четырехпроводной системе получают два напряжения: Uф — фазное и Uл — линейное. Линейное напряжение больше, чем фазное, в 1,73 раза. Сила тока в линейном проводе Iл равна но величине и направлению току в фазной обмотке Iф.
Приняты следующие напряжения для низковольтных сетей (табл. 1).
Таблица 1 Стандартные напряжения в потребительских сетях
Как видно из таблицы 1, напряжение источника электроснабжения (генератора или вторичной стороны трансформатора) берут всегда па 5% больше номинального сетевого напряжения с учетом того обстоятельства, что около 5% напряжения будет потеряно в линии. Это делают для того, чтобы подать потребителям электроэнергию номинального напряжения и обеспечить их удовлетворительную работу.
В сельском хозяйстве наибольшее распространение получила трехфазная четырехпроводная система 380/220 В, то есть система с линейным напряжением в сети Uл =380 В и фазным Uф = 220 В. Три фазы с напряжением между ними 380 В используют для питания электрических двигателей и трехфазных нагревательных приборов, а напряжение между фазой и нулевым проводом 220 В используют для питания источников света и бытовых электроприборов.