2. Трехфазная цепь при соединении потребителей по схеме «треугольник»

Цель

1. Изучение схем соединения трехфазных цепей в «треугольник».

2. Знакомство с основными соотношениями между токами

и напряжениями.

3. Определение мощностей при соединении приемников по схеме «треугольник».

4. Изучение методов построения векторных диаграмм.

Приборы и элементы

1. Вольтметры.

2. Амперметры.

3. Ваттметры.

4. Трехфазный источник синусоидальной ЭДС.

5. Лампы накаливания.

Краткие сведения из теории

Соединение в трехфазных цепях по схеме «треугольника» чаще всего применяется в электроэнергетических системах для передачи энергии на значительные расстояния. Ценными свойствами такой схемы при этом являются отсутствие возможности повышения напряжения на фазах приемника при обрывах проводов в линии передачи и при неравномерной нагрузке, а также уменьшенное количество проводов по сравнению со схемой, выполненной по схеме «звезда» с нулевым проводом, имеющей такие же свойства за исключением случая обрыва нейтрали.

Схема соединений «треугольник» – «треугольник» приведена на рис. 5. 2.

Практически нашли применение также и схемы соединений «треугольник» – «звезда» и «звезда» – «треугольник».

Рис. 5. 2. Схема соединения «треугольник» ̶ «треугольник»

При соединении нагрузки в «треугольник» для произвольного ее характера справедливы следующие соотношения:

U_л = U_ф = U_ab = U_bc = U_ca;

I_a = I_ab – I_ca; I_b = I_bc – I_ab; I_c = I_ca – I_bc.

При симметричной нагрузке

I_л = ∙ I_ф;

I_л = I_a = I_b = I_c;

I_ф = I_ab = I_bc = I_ca = U_ф / Z_ф.

Активную мощность нагрузки, соединенной по схеме «треугольника», возможно измерить методом двух ваттметров (см. рис.5.3). При этом искомая мощность находится по формулам:

Р = Р₁ + Р₂ = U_ca ∙ I_a ∙ cos(ⱷ_u ̶ ⱷ_i) + U_bc ∙ I_b ∙ cos(ⱷ_u ̶ ⱷ_i),

где ⱷ_u ̶ ⱷ_i – угол сдвига фаз между соответствующими линейным напряжением и током.

Порядок проведения экспериментов

Эксперимент 1. Исследование трехфазной цепи при соединении нагрузки по схеме «треугольник»

Соберите схему, приведенную на рис. 5. 3. Рис. 5. 3. Схема для исследования трехфазной цепи при соединении нагрузки по схеме «треугольник»

Замкните все выключатели схемы. Включите процесс моделирования схемы. Результаты моделирования занесите в верхнюю строку табл. 5. 2.

Таблица 5. 2

Результаты исследования трехфазной цепи при соединении

в «треугольник»

Тип нагрузки	Линейные и фазные напряжения			Линейные токи			Фазные токи
	Uab, B	Ubc, B	Uca, B	Ia, A	Ib, A	Ic, A	Iab, A	Ibc, A	Ica, A
симметричная
несимметричная

Разомкните выключатель в одной из фаз нагрузки (по указанию преподавателя). Показания приборов внесите в нижнюю строку табл. 5. 2.

Вычислите значения активной, реактивной и полной мощностей схемы для опыта при несимметричной нагрузке. Результат вычисления сравните с суммой показаний ваттметров схемы.

Например, с помощью осциллографа постройте в выбранном масштабе топографические векторные диаграммы напряжений и токов схемы на комплексной плоскости для каждого из опытов.

Вопросы

1. Назовите элементы трехфазной цепи.

2. Как соединить трехфазную цепь по схеме «звезда»?

3. В чем отличия трехпроводной и четырехпроводной схемы соединения «звездой»?

4. Как соединить трехфазную цепь по схеме «треугольник»?

5. Что называют симметричной, однородной, равномерной и несимметричной нагрузкой?

6. Как определить активную, реактивную и полную мощность в трехфазной цепи?

7. Как выглядит векторная диаграмма симметричного трехфазного приемника, соединенного по схеме «звезда» с нейтралью и без нейтрали?

8. Как выглядит векторная диаграмма несимметричного трехфазного приемника соединенного по схеме «звезда» с нейтралью и без нейтрали?

9. Как выглядит векторная диаграмма симметричного трехфазного приемника соединенного по схеме «треугольник»?

10. Как выглядит векторная диаграмма несимметричного трехфазного приемника соединенного по схеме «треугольник»?