Исследование трехфазной цепи при соединении электроприемников звездой

Лабораторная работа № 12

Тема

:
Исследование трехфазной цепи при соединении электроприемников звездой.

Цель

работы
:
1) Выявить особенности трехфазной системы при соединении фаз звездой;

2). По опытным данным построить векторные диаграммы при симметричной и несимметричной нагрузке фаз.

Общие

теоретические
положения
:

jB

jC

jA

IB

UBC

UC

UCA

IC

UAB

UA

UC

ZC

C

A

UBC

A

B

IC

IN

Y Z

X N

IA

ZA

UA

ZB

UB

IB

B C N

Рис. 1 - Векторная диаграмма при соединении приемника звездой при симметричной нагрузке фаз

Как видно из Схемы 1, при соединении звездой фазные напряжения приемника: UA
, UB
, UC
не равны линейным напряжениям UAB
, UBC
, UCA
, существует зависимость: UAB
=UA
-UB
; UBC
=UB
-UC
; UCA
=UC
-UA
, при симметрии линейных и фазных напряжений, справедливо:

UA
=UФ

Также из Схемы 1 видно, что при соединении звездой IA
=IФ
. Фазный ток IФ
зависит от фазного напряжения UФ
на зажимах приемника и его полного сопротивления ZФ
:

Iф
=, а ток в нейтральном проводе NN

IN
=IA
+IB
+IC

1) если ZA
=ZB
=ZC
и сдвиг фаз jА
=jВ
=jС
, что выполняется при симметричной нагрузке фаз, тогда UA
=UB
=UC
- фазные напряжения одинаковы;

Iф
=- фазные токи равны между собой;

CosjA
=cosjB
=cosjC
=- сдвиг фаз между напряжениями и токами в фазах одинаковы;

j=arccos,

где Хрф

- реактивное сопротивление фазы нагрузки;

Zф
=- полное сопротивление фазы нагрузки;

Векторная диаграмма при симметричной активно-индуктивной нагрузке приведена на Рис. 1. Ток в нейтральном проводе при симметричной нагрузке: IN
=IA
+IB
+IC
=0, следовательно при симметричной нагрузке нулевой провод NN не нужен.

2) если ZA
=ZB
=ZC
или jА
=jВ
=jС
, либо эти два условия выполняются вместе, то нагрузка будет несимметричной.

При несимметричной нагрузке и наличии нейтрального провода, ток IN
=IA
+IB
+IC
=0;

UA
=UB
=UC
=UФ
- при наличии нейтрального провода фазные напряжения одинаковы;

IA
=; IB
=; IC
=- фазные токи не равны по величине и определяются по закону Ома.

Ток в нейтральном проводе можно определить графически, векторным сложением:

IN
=IA
+IB
+IC

При несимметричной нагрузке наличие нулевого провода обязательно! При обрыве его IN
=0. В этом случае токи фаз IA
, IB
, IC
должны изменится так, чтобы их векторная сумма оказалась равной нулю: IA
+IB
+IC
=0

При заданных сопротивлениях нагрузки ZA
, ZB
, ZC
, токи могут изменятся за счет изменения фазных напряжений. Следовательно, обрыв нулевого провода приведет к изменению фазных напряжений, что недопустимо, т.к. приемники окажутся под напряжением, отличающимся от номинального. Поэтому важно опрощать внимание на целостность нулевого провода.

Активная мощность трёхфазного приёмника при симметричной нагрузке может быть выражена так: Р= 3 Рф
= 3Vф
Iф
cos jф
или Р = cosjф

Активная мощность трёхфазного приёмника при несимметричной нагрузке определяется так:

Р = РА
+ Рв
+ Рс

где

РА
= VA
IA
cosjA
активные мощности

PB
= VB
IB
cosjB
фаз А, В, С соответственно.

Pc
= Vc
Ic
cos jc

Однофазные приёмники можно включать в трёхфазную четырехпроходную сеть как на фазное UФ
, так и на линейное UА
напряжение, что позволяет питать от одной сети приёмники, рассчитаны на номинальные напряжения, отличающиеся друг от друга в раз (380/220в; 220/127в)

Ход работы
1. Собрать схему и соединить в звезду с симметрично нагрузки во всех трёх фазах.

О

С

В

А

SA1

R1 R2 R3

Рис. 2 - Где РА1
- комбинированный прибор 43101; РV1
- комбинированный прибор Ц4342; R1
- резистор 680 Ом (470 Ом); R2
- резистор 680 Ом (680 Ом); R3
- резистор 680 Ом (1 КОм);SA1
- тумблер ТМ 1-1

2. Подключить схему к клеммам трехфазного генератора.

3. Измерить линейные и фазные токи и напряжения:IA
, IB
, IC
- линейные и фазные токи (IA
=IФ
)

VA
, VB
,
VC
- фазные напряжения (В)

VAB
, VBC
, VCA
- линейные напряжения (В)

4. Проверить соотношения между линейными и фазными напряжениями при включенном и выключенном нулевом проводе.

5. Рассчитать активную мощность трехфазного приемника при симметричной нагрузке.

6. Данные расчетов и измерений свести в таблицу.

7. Изменить нагрузку в фазах так, чтобы во всех трех фазах была разная нагрузка (несимметричная).

8. Измерить линейные и фазные токи

IA
!
, IB
!
, IC
!
- линейные и фазные токи при несимметричной нагрузке.

VA
!
, VB
!
, VC
!
- фазные напряжения.

V!
AB
, V!
BC
, V!
CA
- линейные напряжения.

9. Проверить соотношение между линейными и фазными напряжениями при включенном и выключенном нулевом проводе.

10. Рассчитать активную мощность трехфазного приемника при несимметричной нагрузке.

11. Данные расчетов и измерений свести в таблицу.

12. Построить векторные диаграммы при симметричной и несимметричной нагрузке по опытным данным.

13. Сделать вывод по работе.