ТОЭ 4 сем / ТОЭ ЛАБ / ТФЦ / тфц Ярошук Владислав лаб 10

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра ТОЭ

отчет

по лабораторной работе №10

по дисциплине «Теоретические основы электротехники»

Тема: исследование трехфазных цепей

Студент гр. 9491		Ярошук В.А.
Преподаватель		Гарчук А.А.

Санкт-Петербург

2021

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

Основные теоретические положения

На Рисунок 1 изображена четырехпроводная трехфазная цепь, у которой источник и приемник соединены звездой с нейтральным (нулевым) проводом.

Рисунок 1

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 симметричном источнике с прямым порядком следования фаз , , , . 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 ).

На Рисунок 2, 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:

Рисунок 2

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.

Протокол наблюдений

Таблица 1

№
1	100	100	100	0,311р	1,736	1,736	1,736	0
2	100	100	100	6р	1,736	1,736	1,736	0
3	115	115	75	25	1,990	1,990	2,602	0,025м
4	100	100	100	0,017u	1,736	1,736	3,472	1,736
5	86,7	150	86,7	50	1,504	0,14м	1,504	0,05м
6	100	100	100	0,017u	1,736	0	1,736	1,736
7	64	219	160	126	1,115	0	1,115	0
8	0	173,2	173,2	100	0,4м	0,185м	0,184м	0,1м

Для 4 эксперимента

Для 7 эксперимента

Таблица 2

№	, А	, А	, А	, А	, А	, А
1	30	30,753	30,753	17,321	18,186	17,32
2	45,826	30,753	46,483	17,321	18,187	34,641
3	8,976	30,753	34,336	17,321	18,187	17,359
4	17,32	18,187	30,753	0,017м	18,187	17,32
5	17,32	0,021м	17,32	0,017м	0,017м	17,32
6	0,131м	26.847	26.847	8.66	18,187	8.66
7	0.049m	28.227	28.227	12.261	18,187	12.261

Для 3 эксперимента

Обработка результатов эксперимента

Экспериментальное исследование соединения нагрузки звездой

1. Определение порядка следования фаз

Задание: заполнить Таблица 1 для первого эксперимента. Начертить в масштабе ВД исследуемой цепи.

ВД соответствует первому закону Кирхгофа, т.к.

2. Одинаковая нагрузка фаз без нулевого провода

Задание: заполнить Таблица 1 для первого эксперимента. По результатам измерений построить ВД.

3. Неодинаковая нагрузка фаз без нулевого провода

Задание: заполнить Таблица 1 для первого эксперимента. По результатам измерений построить ВД.

4. Неодинаковая нагрузка фаз с нулевым проводом

Задание: заполнить Таблица 1 для первого эксперимента. По результатам измерений построить ВД. Зарегистрировать показания P1, P2, P3 и коэффициентов мощности «Power Factor» и рассчитать активную мощность и реактивную мощность.

Активная мощность:

Полные мощности фаз:

Реактивная мощность:

5. Обрыв фазы В при отсутствии нулевого провода

Задание: заполнить Таблица 1 для первого эксперимента. По результатам измерений построить ВД.

6. Обрыв фазы В при наличии нулевого провода

Задание: заполнить Таблица 1 для первого эксперимента. По результатам измерений построить ВД.

7. Обрыв фазы В при резистивно-емкостной нагрузке

Задание: заполнить Таблица 1 для первого эксперимента. По результатам измерений построить ВД. Зарегистрировать показания P1, P2, P3 и коэффициентов мощности «Power Factor» и рассчитать активную мощность и реактивную мощность.

Активная мощность:

Полные мощности фаз:

Реактивная мощность:

8. Короткое замыкание фазы А без нулевого провода

Задание: заполнить Таблица 1 для первого эксперимента. По результатам измерений построить ВД.

Экспериментальное исследование соединения нагрузки треугольником

1. Одинаковая нагрузка фаз

Задание: занести результаты измерения в Таблица 2 и построить ВД напряжений и токов.

2. Неодинаковая нагрузка фаз

Задание: занести результаты измерения в Таблица 2 и построить ВД напряжений и токов.

3. Резистивно-емкостная нагрузка фаз

Задание: занести результаты измерения в Таблица 2 и построить ВД напряжений и токов. Зарегистрировать показания P1, P2, P3 и коэффициентов мощности «Power Factor» и рассчитать активную мощность и реактивную мощность.

Активная мощность всей цепи:

Полная мощность фазы равна , тогда

Реактивная мощность

4. Обрыв фазы ab

Задание: занести результаты измерения в Таблица 2 и построить ВД напряжений и токов.

5. Обрыв фаз ab и bc

Задание: занести результаты измерения в Таблица 2 и построить ВД напряжений и токов.

6. Обрыв линейного провода фазы А при одинаковой нагрузке фаз приемника

Задание: занести результаты измерения в Таблица 2 и построить ВД напряжений и токов.

7. Обрыв линейного провода фазы А при резистивно-емкост-ной нагрузке фаз приемника

Задание: занести результаты измерения в Таблица 2 и построить ВД напряжений и токов.

Вывод: в ходе исследования были изучены соединения нагрузки треугольником и звездой, для каждого опыта были построены векторные диаграммы токов и напряжений, для некоторых экспериментов высчитаны мощности.