На рисунке 7.7. приведена схема соединения фаз генератора звездой. Условное обозначение этой схемы Y. Концы К всех трех фаз объединяют в общую точку, называемую нейтральной (нулевой). Если от генератора отводят только три провода — А, В, С, то такую систему называют трехфазной трехпроводной. Если отводят также четвертый, нейтральный, провод N, то систему называют трехфазной четырехпроводной. Нейтральную точку генератора, а следовательно, и нейтральный провод надежно заземляют.

Ток, протекающий по нейтральному проводу, равен алгебраической сумме токов в трех фазах:

i_n = i_a + i_b + i_c. (7.3)

Следовательно, ток в нейтральном проводе появится только тогда, когда фазы будут нагружены неравномерно. По абсолютному значению ток i_n всегда меньше, чем ток в любой из фаз, если нагрузка включена во все фазы. Поэтому сечение нейтрального провода принимают меньшим, чем сечение фазных проводов. Только в том случае, когда нагрузка введена между одной из фаз и нейтральным проводом, а к другим фазам нагрузка не подключена, ток в нагруженной фазе равен току в нейтральном проводе.

Напряжение между любой из фаз и нейтральным проводом называют фазным и обозначают символом U_ф. Оно равно напряжению между началом каждой из фаз и ее концом (рис. 7.8).

Напряжение между фазными проводами называют _{линейным} и обозначают символом U_л. Оно равно геометрической разности двух фазных напряжений (рис. 7.7):

Ú_AB = Ú_A — Ú_B; Ú_BC = Ú_B — Ú_C; Ú_CA = Ú_C - Ú_A.

Абсолютное значение линейного напряжения может быть определено из треугольника векторов АОС. Основание этого треугольника АС равно линейному напряжению:

U_AC = U_л = 2√ U_Ф² - (U_ф/2)² = 2√3U_ф²/4 = √3U_ф,                                   (7.4)

то есть

U_л/U_ф = √3

Таким образом, в трехфазной четырехпроводной системе образуется два напряжения: U_ф — фазное и U_л — линейное. Линейное напряжение больше, чем фазное, в √3 = 1,73 раза. Ток I_л в линейном проводе равен по значению и направлению току 1Ф в фазной обмотке.

Принятые в нашей стране стандартные значения напряжений потребительских сетей приведены в таблице 7.1. Как видно из таблицы 7.1, напряжение источника электроснабжения (генератора или вторичной стороны трансформатора) берут всегда на 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 U_л = 380 В и фазным U_ф =220 В напряжениями. Три фазы с напряжением между ними 380 В используют для питания электрических двигателей и трехфазных нагревательных приборов, а напряжение между фазой и нейтральным проводом 220 В — для питания источников света и бытовых электроприборов. Напряжение 220/127 В применяется там, где осталось старое оборудование на данное напряжение или преобладает осветительная нагрузка.

Напряжение 36 В применяется для стационарного местного освещения и ручных переносных ламп в помещениях с повышенной опасностью. Но при особо неблагоприятных условиях в отношении опасности поражения током (при работе в резервуарах, котлах, в силосных башнях) для ручных переносных ламп применяется напряжение 12 В.

В связи с ростом единичной и средней мощности электроприемников и ростом производственных площадей, а следовательно, и увеличением протяженности внутренних проводок в стандарт наряду с напряжением 380 В введено напряжение 660 В, равное √3 - 380. Это позволяет применять одни и те же двигатели с переключением обмоток с треугольника на звезду, что облегчает внедрение напряжения 660 В. Пропускная способность сети при напряжении 660 В выше в √3 раза, чем при 380 В. Потери же электроэнергии в сети при одном и том же расходе металла на провода ниже в 3 раза. Улучшается также качество напряжения, упрощается схема и возрастает надежность электроснабжения.