Вопрос5. Какой режим работы трехфазной цепи называют несимметричным?
Ответ5. При несимметричной нагрузке комплексы сопротивлений фаз нагрузки не равны Zа≠Zb≠Zc,
Вопрос6. Для чего используется нейтральный провод?
Ответ6.
Нейтральный провод используется для
выравнивания фазных напряжений на
клеммах нагрузки.
A=
а
;
В=
b;
C=
c.
В этом случае, падения напряжения на
нагрузке остаются равными фазным
напряжениям генератора. В случае, если
внутреннее сопротивление генератора
пренебрежимо мало (равно нулю), то
напряжения на нагрузке остаются равными
фазным напряжениям генератора, постоянными
и не зависят от величины нагрузки. (Ток
будет изменяться, а напряжение на
нагрузке не изменится).
Вопрос7. Какими уравнениями описывается электрическое состояние цепи при несимметричной нагрузке?
Ответ7.
При несимметричной нагрузке фаз и
отсутствии нейтрального провода фазные
комплексы напряжения на нагрузке
,
,
связаны с соответствующими комплексными
напряжениями источника ŮA,
ŮВ, ŮС уравнениями Кирхгофа
:
;
;
;
где
- комплексное напряжение между нейтральными
точками нагрузки и источника (сети).
называют напряжением смещения нейтрали.
Напряжение смещения нейтрали рассчитывается методом 2-х узлов:
где: Ė –комплексные
ЭДС,
–
комплексы проводимости фаз нагрузки.
Токи фаз нагрузки находят по закону Ома:
İa= a/Za = ( A - )/Za;
İb= b/Zb = ( B - )/Zb;
İa = c/Zc = ( C - )/Zc.
Вопрос8. Как построить совмещенные векторные диаграммы напряжений и токов для исследованных режимов трехфазной цепи?
Ответ8.
Построение векторных диаграмм начинаем с векторов линейных напряжений, задаваемых сетью и от условий опыта не зависящих. Это равносторонний треугольник образованный векторами линейных напряжений. Длина вектора соответствует линейному напряжению, а углы между векторами соответствуют сдвигу фаз между векторами напряжений.
Построение векторной диаграммы для случая равномерной нагрузки.( симметричный режим).
1.Выбираем комплексную плоскость (+1,j). Реальную ось +1 направляем вертикально вверх, мнимую- вдоль оси -Х. ( поворот на угол +90°).
2. Выбираем масштаб напряжений, например 1см→20В. Вектор Ua (в масштабе) откладываем вдоль реальной оси +1.Конец вектора обозначаем малой буквой а.
3.Вектора Ub и Uc (в масштабе) рисуем под углами +120° и –120° соответственно. Концы векторов обозначаем малыми буквами b и c соответственно.
4. Точку, соответствующую началу координат, обозначим малой буквой n. Это точка нейтрали приемника.
5.Строим вектора линейных напряжений. Для этого соединяем концы фазных векторов. Получим вектора Uab= UAB, Ubc= UBC, Ucа= UCА. Отметим, что линейные напряжения приемника равны линейным напряжениям генератора.
Т
Ниже приведены векторные диаграммы для различных режимов работы.
Режим 1. Равномерная нагрузка без нейтрального провода (рис. 8).
Режим 2. Обрыв фазы А ( рис. 9):
При обрыве фазы А и одинаковой нагрузке двух других фаз, нейтральная точка приемника n переместится на середину линейного напряжения ŮBC .Сопротивления Zb и Zc окажутся соединенными последовательно и включенными на линейное напряжение BC. Падение напряжения между точками А и n увеличится, а фазные напряжения b и c станут равными половине линейного BC.
Рис. 9
Режим 3. Короткое замыкание фазы А (рис. 9).
При замыкании фазы А и одинаковой нагрузке двух других фаз (то есть при соединении начала нагрузки фазы А с нулевой точкой нагрузки) точка n перемещается в точку А. Фазное напряжение Ůа становится равным нулю, ток İa увеличивается, а фазные напряжения b и c становятся равными линейным.
Рис. 9
Режим 4. Неравномерная нагрузка без нейтрального провода (рис. 10).
Сопротивления, Zа≠Zb≠Zc, фазные напряжения приемника а ≠ b ≠ c, между точками N и n появляется напряжение смещения нейтрали.
4.1 Вначале строим треугольник линейных напряжений.
4.2. Методом засечек (циркулем или линейкой) из каждой вершины откладываем соответствующие вектора фазных напряжений приемника. Точка пересечения дуг даст точку нейтрали приемника n. Точку нейтрали генератора N оставляем на прежнем месте.
4.3 Соединяем точку n и N . Это вектор напряжения смещения нейтрали UnN (в масштабе).
4.4 Строим вектора фазных токов нагрузки. В случае, если нагрузкой являются лампочки, которые можно представить как активные сопротивления, то сдвига фаз между фазным напряжением и фазным током нагрузки не будет. Поэтому вектора токов откладываем ( в масштабе) вдоль соответствующих векторов фазных напряжений.
***) В общем случае надо определить сдвиги фаз между током и соответствующим фазным напряжением по закону Ома в комплексной форме и строить вектор тока с помощью транспортира.
Рис. 10
Режим 5. Неравномерная нагрузка с нейтральным проводом (рис.11).
При наличии нейтрального провода фазные напряжения приемника становятся равными фазным напряжениям источника A= а ; В = b; C = c :
Рис. 11