13.Tryokhfaznye_tsepi
.pdf
|
|
|
A |
I A |
Z Л |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U A B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
U C A |
B |
I B |
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
|
R 3 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U B C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
C |
I C |
Z Л |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
c |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z |
|
Z |
|
Z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 14 |
|
|
|
|
||
Z |
|
R Z |
|
20 15 e j 53,1 |
|
9,56 e j 30,6 |
|
|
|
|||||||
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
R1 |
Z |
|
20 |
9 |
j12 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Ом; |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z |
2 |
R2 Z |
|
12,4 e j 41,6 |
|
|
|
Z |
3 |
R3 Z |
13,7 e j 46,8 |
|
||||
|
R2 |
Z |
|
|
|
|
|
|
|
|
R3 |
Z |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Ом; |
|
|
|
Ом. |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Преобразуем получившийся треугольник в эквивалентную звезду с |
||||||||||||||||
сопротивлениями |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Z |
|
|
Z 1 Z |
3 |
|
3,69 e |
j 36,8 |
|
|
|
|
|
|
|||
a |
Z 1 |
Z 2 |
|
Z 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Ом; |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Z |
|
|
Z 1 Z |
2 |
|
3,36 e |
j 91,6 |
|
|
|
|
|
|
|||
b |
Z 1 |
Z 2 |
|
Z 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Ом; |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Z |
|
|
Z 2 Z |
3 |
|
4,8 e |
j 47,8 |
|
|
|
|
|
|
|||
c |
Z 1 |
Z 2 |
|
Z 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
Ом. |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Эквивалентные сопротивления фаз |
|
|
||||||||||||||
Z A |
Z Л |
Z a |
|
7,9e j 41,2 |
|
Ом; |
Z B |
|
Z Л |
Z b |
7,55e j 36,1 |
Ом; |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Z C |
Z Л |
Z c |
|
9,03e j 46,5 |
|
Ом. |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Линейные токи: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
I A |
E A |
U n N |
27,8 e |
j 41,2 |
А; |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Z A |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I B |
E B |
U n N |
29,1e j 156 |
А; |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Z B |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I C |
E C |
U n N |
24,4 e j 73,5 |
А. |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Z C |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Измерение мощности в трехфазных цепях
Активная мощность трехфазной системы определяется суммой активных мощностей фаз нагрузки и активной мощности в сопротивлении нулевого провода:
P PA PB PC PN .
Реактивная мощность трехфазной системы представляет собой сумму соответствующих реактивных мощностей:
Q QA |
QB QC |
QN . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Полная мощность |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S |
|
P 2 |
Q 2 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При симметричной нагрузке |
|
|
|
|||||||||||||||
PN |
QN |
0 ; |
|
PA |
PB |
PC U Ф IФ cos Ф ; |
|
|
|
|||||||||
QA |
QB |
QC |
U Ф IФ sin |
Ф , |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
где |
|
Ф |
— угол между напряжением UФ |
на фазе нагрузки и током IФ фазы |
||||||||||||||
нагрузки. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Если |
учесть, |
что |
3UФ IФ |
|
3 3UФ IФ |
|
3U Л I Л , где U Л — линейное |
|||||||||||
напряжение на нагрузке, I Л |
— линейный ток нагрузки, то |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
P |
3UФ IФ cos |
Ф |
|
|
3U Л I Л cos |
Ф ; |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Q |
3UФ IФ sin |
Ф |
|
3U Л I Л sin |
Ф ; |
|
|
|
S 3UФ IФ 3U Л I Л .
Рассмотрим схему измерения мощности двумя ваттметрами (рис. 15), рис. 15 которая не требует подключения к нейтрали нагрузки и позволяет измерять мощность всех трех фаз при симметричной или несимметричной нагрузке:
* |
* |
* |
|
||||||
P Re S Re |
U |
A I A |
|
U |
B I B |
|
U |
C I C |
(5) |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
** *
где I A , I B , I C — сопряженные комплексы токов фаз.
рис.15 |
рис.16 |
** *
Подставив уравнение I C |
|
I A |
I B в (5), получим |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
* |
* |
* |
* |
* |
|
|
|
|
* |
|
|
|
|
|
||||||||
P Re S Re |
U |
A I A |
|
U |
B I B |
|
U |
C I A |
U |
C I B |
Re I A |
U |
A |
U |
C |
I B |
U |
B |
U |
C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P1 |
* |
|
|
|
|
|
||
Re U A I A |
|
|
|
|
* |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P2 |
Re |
U |
B C |
I B |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
||||
Из рис. 15 |
|
|
|
, |
|
|
|
. Из сравнения последних |
двух выражений получим мощность трехфазной системы: P3 Ф P1 P2 .
рис. 17 рис.18 Реактивную мощность можно измерить с помощью одного ваттметра (рис. 17). Векторная диаграмма (рис. 18) иллюстрирует данный способ.
PW U Л I Л cos |
|
U |
Л I Л sin |
|
2 |
||||
Показание ваттметра |
|
достаточно умножить на |
||
|
|
3 , чтобы получить суммарную реактивную мощность трехфазной цепи
Q 3U Л I Л sin |
. |
|
Аварийные режимы в трехфазных цепях
Проанализируем некоторые аварийные режимы, для простоты считая нагрузку резистивной.
В случае обрыва фазы A нагрузки или обрыва линейного провода A при соединении звезда — звезда точка нейтрали нагрузки n смещается на вектор
U B C , поскольку нагрузка чисто активная, |
и делит его пополам. |
Следовательно, токи неповрежденных фаз I B |
I C уменьшаются по модулю |
в 32 раз (рис. 19).
В случае короткого замыкания нагрузки в фазе A при соединении звезда — звезда точка n совмещается с точкой A. Напряжения на неповрежденных
фазах возрастают до линейных, т. е. увеличиваются в 3 раз, так же, как и
токи этих фаз I B и I C , а уменьшение угла между ними до 3 приводит к утроению тока в короткозамкнутой фазе A (рис. 20).
A
N |
|
I С |
I B |
C |
B |
n |
U B C |
|
|
Рис. 19 |
A n |
|
N
U С |
U B |
|
/3
C B
U B C
I С
I B
– I A
Рис. 20
При обрыве линейного провода в соединении звезда — треугольник токи двух фаз нагрузки, примыкающих к оборванному проводу, уменьшаются в два раза, а ток третьей фазы не изменяется.
При обрыве фазы нагрузки в соединении звезда — треугольник ток оборванной фазы отсутствует, а токи двух других фаз остаются неизменными.