Указания по построению векторных диаграмм

По результатам измерений векторные диаграммы напряжений и токов удобно построить способом "засечек", как показано на рис. 4.7. Предварительно следует выбрать масштаб для напряжений и токов. При построении диаграммы напряжений следует учесть, что источник питания имеет симметричную систему линейных и фазных напряжений. Следовательно, система линейных напряжений приемника также будет симметричной, образующей равносторонний треугольник.

При соединении приемников звездой сначала строят треугольник линейных напряжений. Первым горизонтально откладывают вектор напряжения, определяющий вершины с и b треугольника. Из точек с и b радиусами равными линейным напряжениям U_ca и U_ab, соответственно, делают "засечки", пересечение которых определяет вершину а треугольника линейных напряжений.

Из вершин этого треугольника радиусами, равными соответствующим фазным напряжениям приемника, делают "засечки" внутри треугольника. Точка пересечения этих "засечек" соответствует нейтральной точке n приемника. Точка n располагается в центре тяжести треугольника аbс при любой нагрузке в четырехпроводной сети и при равномерной нагрузке в трехпроводной сети. При неравномерной нагрузке в трехпроводной сети точка n может занимать любое положение. Векторы фазных напряжений U_a, U_b, U_c приемника проводят из точки n в точки a, b и с.

Рис. 4.7. Векторные диаграммы напряжений и токов при соединении приемников звездой:

а- при равномерной нагрузке, б- при неравномерной нагрузке в четырех­проводной цепи,

в- при неравномерной нагрузке в трехпроводной цепи

Для случая неравномерной нагрузки в трехпроводной сети (рис. 4.7, в) не­обходимо также построить векторы фазных напряжений источника питания, образующих симметричную систему, то есть выходящих из точки N (центра тяжести треугольника). Вектор напряжения U_nN проводят между точками N и n.

Так как приемник чисто активный, то при соединении звездой фазные токи совпадают по фазе с фазными напряжениями и их векторы проводят совпа­дающими с векторами соответствующих фазных напряжений приемника. Для случая неравномерной нагрузки в четырехпроводной сети строят вектор тока I_N в нейтральном проводе (рис.4.7,б), как векторную сумму фазных токов:

I_N=I_a+I_b+I_c (4.14)

Аварийные режимы

По указанию преподавателя может быть воспроизведен аварийный режим, - обрыв фазы в четырехпроводной или трехпроводной сети (рис. 4.8).

Обрыв внутри фазы приемника. Например, при обрыве фазы а (рис. 4.1) перевести выключатели резисторов фазы a – в положение 'off ', тогда ток I_а= 0. Токи в других фазах зависят от режима нейтрального провода. В четырехпроводной сети потенциал точки n равен потенциалу нейтральной точки N источника питания и, следовательно, его значение остается неизменным. Фазные напряжения U_b, и U_c остаются неизменными (по значению и по фазе) и токи I_b и I_с также остаются неизменными. Ток I_N = I_b + I_с становится равным по значению току I_а в исходном режиме, а по фазе ему противоположен (рис. 4.9,a).

Обрыв внутри фазы а в трехпроводной сети (выключатели резисторов фазы отключены) изменяет трехфазную цепь таким образом, что приемники фаз b и с оказываются включенными последовательно и к ним приложено линейное напряжение U_bc Напряжение U_nN с учетом того, что проводимость G_a фазы а равна нулю, а проводимости других фаз равны, то есть G_b=G_c=G, находим из (4.4):

(4.15)

Таким образом, вектор напряжения U_nNпротивоположен вектору U_a (рис.4.9,б) и точка n, соответствующая концу вектора U_nN , делит вектор напряжения U_bc пополам. Следовательно, фазные напряжения приемника U_b=U_c=U_bc/2 уменьшились в раза по сравнению с исходным режимом, а напряжение U_a = U_na увеличилось в 1,5 раза.

Ток в фазе а приемника I_a= 0. Токи в фазах b и с уменьшились также в раза, так как фазные напряжения уменьшились во столько же раз, а сопротивления фаз остались неизменными. По фазе токи I_b и I_с совпадают со своими фазными напряжениями, так как приемник чисто активный.

Рис 4.8. Схемы трехфазного приемника, соединенного звездой,