Работа №10 исследование трехфазных цепей

Цель работы: опытная проверка соотношений, связывающих напряжения и токи трехфазных цепей при соединении приемников звездой и треугольником в установившемся синусоидальном режиме.

10.1. Подготовка к работе

На рис. 10.1. изображена четырехпроводная трехфазная цепь, у которой источник и приемник соединены звездой с нейтральным (нулевым) проводом.

Рис. 10.1. Четырехпроводная трехфазная система.

Напряжение узловой точки «О₁» приемника относительно узловой точки «О» источника:

,

где , , – фазные напряжения источника, , , , –проводимости фаз приемника и нейтрального провода.

Фазные напряжения приемника:

, , .

Линейные напряжения приёмника:

, , .

Фазные (линейные) токи:

, , .

Ток нулевого (нейтрального) провода: .

При нулевом сопротивлении нейтрального провода узловое напряжение , что обеспечивает независимый режим работы фаз. В случае симметричного источника и симметричного приемника ( ) линейные и фазные напряжения связаны соотношением при этом, и , поэтому включение или отключение нулевого провода не меняет режима работы цепи.

При отсутствии нулевого провода в несимметричной трехфазной системе имеет место зависимый режим работы фаз приемника: в случае изменения сопротивления одной фазы изменяются все фазные напряжения и токи.

При симметричном источнике с прямым порядком следования фаз , , , (как показано пунктиром на векторной диаграмме рис. 10.2., б). Для определения порядка следования фаз, что важно, например, при запуске трехфазного двигателя, часто используют приемник, соединенный звездой без нейтрального провода, при этом в две фазы включают лампы накаливания, а в третью – конденсатор (причем ). Если предположить, что конденсатор включен в фазу С, то ярко горящая лампа укажет «отстающую» фазу, т.е. фазу А. Схема для проведения опыта и соответствующая векторная диаграмма (ВД) напряжений и токов приведены на рис. 10.2.

Рис. 10.2. Схема цепи по определению порядка следования фаз и её векторная диаграмма.

На рис. 10.3.,а изображена схема трехфазной цепи, у которой приемник соединен треугольником.

Фазные токи приемника:

, , .

Линейные токи:

, , .

При симметричных источнике и приемнике линейные и фазные токи связаны соотношением .

Режим работы фаз приемника является независимым, т.к. напряжения фаз приемника определяются линейными напряжениями источника: . ВД для несимметричной активной нагрузки ( ) представлена на рис. 10.3 б.

Рис. 10.3. Схема трёхфазной цепи и её векторная диаграмма при соединении несимметричной нагрузки треугольником

Активная мощность в цепи с нулевым проводом измеряется тремя ваттметрами и равна:

,

где коэффициент мощности фаз-«Power Factor».

В цепи без нулевого провода мощность измеряется двумя ваттметрами включёнными в две фазы, обмотки напряжения которых включены на линейные напряжения.

Активная мощность равна:

.

Реактивная мощность равна:

,

где – полная мощность той фазы, в которую включен ваттметр.