Несимметричного приемника с нейтральным проводом

При включении несимметричных приемников в трехпроводную трехфазную цепь из-за разных потенциалов точек и между ними возникает напряжение , называемое напряжением между нейтралями. В этом случае векторы фазных напряжений приемника образуют несимметричную систему (см. рис. 15) и определяются из соотношений:

; ; . Токи при этом образуют также несимметричную систему, но вследствие смещения нейтрали приемника их векторная сумма (см. рис. 16) равна нулю: . При несимметричной нагрузке в случае обрыва нейтрального провода величина будет максимальной, и на фазах нагрузки могут возникнуть значительные перенапряжения. По этой причине установка плавких предохранителей в нейтральный провод запрещена.

Рис. 16. Векторная диаграмма напряжений и токов несимметричного приемника без нейтрального провода

Активная мощность каждой фазы определяется по формуле

. (17)

Активная мощность трехфазного приемника равна арифметической сумме активных мощностей отдельных фаз

. (18)

Активная мощность симметричного трехфазного приемника

.

Аналогично выражается и реактивная мощность:

; (19)

; (20)

.

Так как за номинальные величины обычно принимают линейные напряжения и токи, то мощности удобней выражать через и .

При соединении фаз звездой ; .

Активная мощность симметричного трехфазного приемника равна

.

Реактивная мощность симметричного трехфазного приемника

.

Порядок построения векторной диаграммы напряжений и токов

1. Выбрать масштаб для напряжений и токов .

Рис. 17. Векторная диаграмма напряжений и токов несимметричного приемника с нейтральным проводом

2. Построить топог-рафическую векторную диаграмму линейных напряжений в виде равностороннего треугольника. 3. Из каждой вершины треугольника циркулем провести засечки, радиусы которых в масштабе соответственно равны . Точку их пересечения соединить с вершинами треугольника, получив векторы фазных напряжений .

4. Построить векторы фазных токов, учитывая характер нагрузки каждой фазы приемника: при активной нагрузке - ток и напряжение совпадают по фазе , при индуктивной – ток отстает по фазе от напряжения на 90, при емкостной – ток опережает напряжение на 90.

5. Построить вектор тока в нейтральном проводе по уравнению и определить его величину, измерив длину вектора и учтя масштабный коэффициент .

Задание

1. Исследовать трехфазную четырехпроводную и трехпроводную цепи при соединении приемников в звезду при симметричном и несимметричном режимах.

2. Для каждого режима определить активную и реактивную мощности каждой фазы и всей цепи (см. табл. 3), используя формулы (17) – (20).

3. Определить отношение для симметричной нагрузки и для несимметричных нагрузок с нейтральным проводом.

4. Построить векторные диаграммы напряжений и токов для всех режимов.

5. Определить ток нейтрального провода из векторной диаграммы и сравнить его с измеренной величиной .

6. Рассчитать для каждого режима работы трехфазного приемника активную и реактивную мощности

Рис. 18

Лабораторная установка для исследования трехфазной цепи переменного тока при соединении фаз приемника в звезду (рис. 18) состоит: S1, S2, S3, S4 – выключатели; А1, А2, А3, А4 – амперметры с номинальным значением тока 5А; R1, R2, R3 – переменные резисторы; V – переносной вольтметр с номинальным значением напряжения 300 В; С – конденсатор.