Методичка по Электротехнике № 2000, страница 6

Трехфазные приемники электрической энергии подразделяются на симметричные и несимметричные. Начала и концы фаз трехфазной нагрузки обозначаются соответственно а,х; Ь,у; с,ж Симметричными называются приемники, комплексные сопротивления фаз которых равны между собой: ~а = 2Ь = 2с = х е/я. Если это условие не выполняется, то приемники называются несимметричными; при этом нагрузка может быть равномерной, если Га = ГЬ = 2с или одноРодной, если Ув=УЬ=<Рс.

Четы хп ово ная ех азная епь(2Х=О, ХХ= с). Так как Ли=0, то 1)„н=О и напряжения на фазах нагрузки равны соответствующим фазным напряжениям источника и образуют симметричную систему напряжений при любой нагрузке, которая может быть как симметричной, так и несимметричной, включая и аварийные режимы (обрыв фазы и короткое замыкание). При симметричной нагрузке токи в фазах нагрузки, также как и напряжения, образуют симметричную систему: !я=!в=1с=Пф/Х; ~Ра=ФЬ=<рс а ток в нейтральном проводе 1Х=! А+! В+!С=0, а 46 следовательно в таком режиме нейтральный провод исключить н преобразовать линию в трехпроводную.

Векторная диаграмма такого режима приведена на рис.5. можно Я 1/А Рис.5 При несимметричной нагрузке токи образуют несимметричную систему токов. Ток в нейтральном проводе для этого режима !Х=1А+1Вь1С ~0. Пример векторной диаграммы такого режима (при Уз=В, Ув— активно-индуктивное и 2с — чисто индуктивное сопротивление) приведен на рис.б. 13в Рис.б 47 Задание по работе Рис 7.а 49 Т хп ово ная ех азная епь(КХ= с, 1Ч=О), У = У В этом случае нулевой провод отсутствует.

При симметричной нагрузке, 0п1Ч =О, напряжения на фазах нагрузки и токи в фазах нагрузки образуют симметричные системы напряжений и токов соответственно. Векторная диаграмма для данного режима работы трехпроводной трехфазной цепи аналогична диаграмме, приведенной на рис.5. При несимметричной нагрузке, включая аварийные режимы (обрыв или короткое замыкание фазы нагрузки), 1ЗпМ О, ~О напряжения на фазах нагрузки„а, следовательно, токи в фазах образуют несимметричные системы напряжений и токов, соответственно. На рис.7а, б приведены примеры векторных диаграмм трехпроводной трехфазной цепи: на рис.

7,а - для случая несимметрии активной нагрузки в фазах; на рис. 7,6 - для случая «аварийной» несимметрии активной нагрузки в фазах при ЕА=О и ГВ = КС = К.. (короткое замыкание Рис 7.б Активная (реактивная) мощность трехфазного приемника электроэнергии определяется суммой активных (реактивных) мощностей всех его фаз: Р=Рл+Рв+Рс=Бл. 1х союз+1)во 1в созфв+Псп 1с соус',~1 0=0л-ьГ)вч-Ос=Плп 1х з1пФл+1)в»'1в з1п<рв+1)с.'1с з1пфс/ 112 Для режимов симметричной нагрузки формулы (12) упрощаются: Р=ЗЦь 1е сояр=-ЛБл 1л созф;~ Я=ЗЦь.!ф гйпф=Л Пл 1л з)пф.

( 1. Изучить руководство к лабораторной работе и усвоить основные теоретические положения в трехфазных цепях, 2. Составить протокол выполнения лабораторной работы и ознакомиться с панелями стенда. 3. Собрать трехфазную электрическую цепь при соединении приемников энергии звездой (рис.8). 4. Исследовать симметричный и несимметричный режимы работы трехфазной четырехпроводной электрической цепи.

5. Исследовать симметричный и несимметричный (включая обрыв и короткое замыкание в одной из фаз) режимы работы Таблица №1. ()лн Пвн ()сн ()сх ()лФ ()вс В В В В Рис.8 Рис.9 50 трехпроводной трехфазной цепи при соединении приемников электроэнергии звездой. 6. Построить векторные диаграммы для исследуемых режимов. ~Л ~ ~ К-505 Методические указания по выполнению работы. 1.

Фазные напряжения, токи и активная мощность на входе нагрузки определяют измерительным комплексом К-505. Токи в фазах измеряются приборами стенда РА„РАн РАв РАн, а напряжения на нагрузке - цифровым вольтметром со свободными концами. 2. Сопротивления нагрузки для симметричного режима составляются из трех последовательно соединенных резисторов, один из которых берется переменным. Схема соединения имеет вид (рис.9). 150 Ом 100 Ом 100 Ом 3. Установить на приборе К-505 пределы измерения: для вольтметра-ЗООУ, для амперметра-1А, цена деления ваттметра определяется по таблице на панели прибора К-505; подключить его к источнику электроэнергии стенда.

4. Измерить фазные (прибор К-505) и линейные (цифровой вольтметр) напряжения. Результаты измерений записать в таблицу №1. 5. Реализовать четырехпроводную трехфазную цепь. Для этого К4 утопить (См. схему на рис.8) и соединить ее с выходными зажимами прибора К-505 (рис.8) А1,В1,С1,Х1. б. Установить с помощью переменных резисторов симметричный режим цепи. Режим будет симметричным, когда токи в фазах примут одинаковые значения (по показаниям амперметров стенда). Измерить напряжения в фазах нагрузки с помощью цифрового вольтметра. Результаты измерений занести в таблицу №2 (строка 1). 7. Отключить (удалить) нейтральный провод оп (таким образом, реализуется трехпроводная трехфазная цепь) и повторить все измерения токов, напряжений и мощности.

Результаты занести в таблицу 3 (строка 1). 8. Установить несимметричный режим работы трехфазной цепи. Для этого в фазе "В" переменный резистор заменить на индуктивную катушку, а в фазе С такой резистор заменить на конденсатор емкостью 30 мкФ. Четырехпроводная цепь (с нейтральным проводом) Табл ица№3. Содержание отчета. 53 Трехпроводная цепь (без нейтрального провода) 9. Восстановить нейтральный провод п1Ч в цепи и измерить токи, напряжения и активные мощности в фазах. Результаты занести в таблицу 2, строка 2 (четырехпроводная цепь). 10.

Снова удалить нейтральный провод (будет реализован несимметричный режим трехпроводной цели) и повторить измерения токов, напряжений и мощностей для этого режима. Показания приборов занести в таблицу 3, строка 2. 11. Восстановить симметричный режим трехфазной цепи. Отключить провод фазы "С" с помощью КЗ, Измерить токи, напряжения и мощности в каждой фазе нагрузки и напряжения смещения для трех- и четырехпроводной линии. Результаты занести в третью строку таблиц 2 и 3. 12, Для трехфазной трехпроводной электрической цепи (без нейтрального провода) установить режим короткого замыкания (к.з.). Для этого в симметричном режиме перевести кнопку К4 в исходное состояние, показанное на схеме рис.8.

Таким образом. осуществляется короткое замыкание фазы "С" через нулевой провод (или отсоединить нулевой провод от точки М? прибора К-505 и соединить его с зажимом С?). 13. Измерить токи, напряжения и мощности в фазах нагрузки. Показания приборов занести в четвертую строку таблицы 3. Внимание. Для измерения тока 1с протекающего в режиме короткого замыкания !показания прибора РАн (РАс=О, так как короткое замыкание) или показания амперметра прибора К-505, когда переключатель находится в положении фазы "С"! использовать амперметр с пределом измерения не менее 2А. 14.

По экспериментальным данным построить векторные диаграммы для всех исследованных режимов трехфазной цепи и сделать выводы. ! . Цель работы. 2. Задание на работу. 3. Схемы исследованных трехфазных цепей. 4. Таблицы с экспериментальными данными. 5. Векторные диаграммы для всех исследованных режимов работы трехфазной цепи. б. Выводы по работе. Контрольные вопросы. 1, В чем состоит преимущество трехфазных цепей перед однофазными? 2. Какое соединение однофазных приемников электрической энергии называется звездой? 3. В чем отличие и преимущества трехпроводных и четырехпроводных цепей? 4. Какова роль нейтрального провода? Почему в него не включаются предохранители, разъединители? 5.

Почему при симметричной нагрузке можно работать без нейтрального провода (например, трехфазный асинхронный электродвигатель)? 6. Каково соотношение между ' фазными и линейными напряжениями и токами при соединении фаз нагрузки '*звездой"? 7. Каким образом аналитически и графически можно определить напряжение смещения иейтрали? 8. Какие методы существуют для измерения мощности в четырехпроводной и трехпроводной цепях? 9. Что произойдет, если в одной из фаз четырехпроводной цепи будет короткое замыкание? 10.

Построение векторных диаграмм для различных режимов работы трехфазной цепи (симметричный, несимметричный режимы, обрыв в фазе, короткое замыкание в фазе и т. д.). +0дв Т 1' Фс са "сл вс ~Ьс Рис. 1 55 Лабораторная работа Хеб ТРЕХФАЗНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ ПРИ СОЕДИНЕНИИ ПРИЕМНИКОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ТРЕУГОЛЬНИКОМ. Цель работы: Исследование реяозмов работы трсхфазной электрической цепи при соединении приемников электрической энергии треугольником. Изучить основные соотношения между фазными и линейными токами и напряжениями.

Основные теоретические положения При соединении приемников электрической энергии треугольником начала и концы фаз объединяются(соединяются) попарно х с Ь; у с с и г с а. Провода линии передачи подводятся к началам обмоток. Таким образом, три фазы приемника с фазными сопротивлениями ХаЬ; ЕЬс и Еса включаются непосредственно между линейными проводами трехфазной цепи. Если пренебречь сопротивлениями линейных проводов, то фазные напрялсения приемника будут равны соответствующим линейным напряжениям источника питания.

()аЬ=ОАв; 6Ьс=()вс; ()са=()сх (()е=Пл), Схема трехфазной цепи при соединении приемников электроэнергии треугольником приведена на рис.1 "Нейтраль" источника в данной цепи не используется, а линия передачи -трехпроводная. Если "сопротивления приемников заданы, то фазные токи определяются по формулам (закон Ома) в комплексной форме: ~-~аЬ САВ, 1 ()Ьс ~3ВС, ' ~~са ~~СА 1аЬ=- — =-- — --; 1Ьс=-- — -= — — —,' 1са —— — — -- — — — — ---. (2) Х Х Х Х 2. Х вЂ” аЬ вЂ” аЬ вЂ” Ьс — Ьс — са -са Токи в линейных проводах определяются по фазным токам из уравнений составленных по первому закону Кирхгофа для узлов а, Ь н с в комплексной (векторной) форме.

1х=-!аЬ-(са, 1в=1Ьс-1аЬ„1с=1са-1Ьс (3) Из уравнений (3) следует, что любой из линейных токов равен геометрической разности соответствующих токов тех двух фаз приемника, которые соединяются с данным линейным проводом. Отметим, что пРи симметРичной нагРУзке, когда таЬ=~Ьс=тса (т.е. Еаь=йьс=Уса и <раь='рьс=<~са) токи в фазах нагрузки образуют симметричную систему токов. Векторная диаграмма напряжений и токов при симметричной нагрузке, соединенной треугольником, приведена на рис.2. Рис. 2 Так как линейные токи образованы линейными комбинациями фазных токов, то при симметрии фазных токов, симметричными будут также и линейные токи, при этом )и„ =0 Рнс.4,а "вс Ьс ~ 1са Рис.4,б 56 57 !л= ~ГЗ 1,~, (4) При несимметричной нагрузке я ь ~ Хьс ~ Х, ) фазные токи определяются по тем же формулам (2), но вследствие несимметрии нагрузки токи уже не будут образовывать симметричную систему.

Для определения линейных токов также можно воспользоваться уравнениями (3). На рис.3 приведена векторная диаграмма для одного из несимметричных режимов, когда: Раь=й~ Еьс=Хс е ' Еса=)(с*е Рис. 3 Важной особенностью соединения фаз приемника треугольником является то, что при изменении сопротивления одной из фаз режим работы других фаз остается неизменным, т.к. напряжения между проводами линии передачи (напряжения источника) остаются неизменными.