7 Запитання для самоконтролю

7.1. Що собою являє коло трифазного змінного струму?

7.2. Яке з'єднання струмоприймачів називають з'єднанням зіркою?

7.3. За яких умов в колі трифазного змінного струму при симетричній системі напруги буде симетрична система струмів?

7.4. Які співвідношення існують між лінійними і фазними напругами і струмами при симетричному навантаженні і з'єднанні струмоприймачів зіркою?

7.5. Як визначити нейтральний і лінійні провідники в чотирипровідному колі трифазного змінного струму?

7.6. Як визначити струм в нейтральному провіднику, якщо відомі струми окремих фаз? За яких умов струм у нейтральному провіднику дорівнюватиме нулю?

7.7. Яке призначення і роль нейтрального провідника?

7.8. До яких наслідків призводить обрив лінійного провідника в колі при наявності та при відсутності нейтрального провідника?

7.9. Як при активному навантаженні за виміряними значеннями напруг і струмів у колі трифазного змінного струму визначити його активну потужність?

8 Список літератури

8.1. Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника. - М.: Энергоатомиздат, 1993. - 440 с.

8.2. Мурзін В.К. Загальна електротехніка. – Полтава: Кременчук, 2001. – 323 с.

8.3. Трегуб А.П. Электротехника. - К.: Вища школа, 1987. - 599 с.

8.4. Электротехника: Учебник для неэлектрических спец. вузов / Зайдель Х.Э., Коген-Далин В.В., Крымов В.В. и др.; Под ред. В.Г. Герасимова. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1985. - 480 с.

8.5. Иванов А.А. Справочник по электротехнике. – К.: Высшая школа. – 1984. – 304 с.

Лабораторна робота N 8

Дослідження кола трифазного змінного струму при з'єднанні струмоприймачів трикутником

1 Мета роботи

1.1. Провести дослідження режимів роботи кола трифазного змінного струму при з’єднанні струмоприймачів трикутником.

1.2. Встановити експериментально співвідношення між лінійними і фазними струмами та напругами при різних навантаженнях струмоприймачів.

1.3. З'ясувати вплив обриву лінійного і фазного провідників на роботу струмоприймачів.

1.4. Ознайомитись з методами вимірювання потужності в колі трифазного змінного струму за допомогою ватметра.

1.5. Навчитись будувати векторні діаграми напруги і струмів для кола трифазного змінного струму при з'єднанні струмоприймачів трикутником при різних навантаженнях.

2 Загальні теоретичні відомості

Коло трифазного змінного струму - це сукупність трьох однофазних кіл, в яких одночасно діють три рівні за величиною і зміщені за фазою одна відносно іншої на третину періоду (120°) синусоїдні е.р.с. однакової частоти (рис. 7.1а).

З’єднання трикутником – це така схема з’єднання трьох струмоприймачів електричної енергії, при якому кінець кожного попереднього струмоприймача з’єднаний з початком наступного, а до вершин утвореного таким чином трикутника підведені лінійні провідники (рис. 8.1). Зі схеми видно, що при з’єднанні трикутником лінійні напруги дорівнюють фазним, оскільки як одні, так і інші визначаються як різниця потенціалів між одними і тими ж точками, тобто:

(8.1)

Струми окремих струмоприймачів І_ав, І_вс, І_са , які називаються фазними струмами І _ф , визначаються напругою на струмоприймачеві U _Ф та його опором Z _Ф :

. (8.2)

Струми в лінійних провідниках (лінійні струми) І_А, І_В, І_С , не дорівнюють фазним. За першим законом Кірхгофа:

. (8.3)

У випадку симетричного навантаження, коли Z_ав=Z_вс=Z_са , а також R_ав=R_вс=R_са та X_ав=X_вс=X_са (характер навантаження за фазами повинен бути однаковий: або ємнісний, або індуктивний) та симетричній підведеній напрузі струми всіх струмоприймачів будуть однакові і зміщені відносно своїх напруг

Рисунок 8.1 - Схема кола трифазного змінного струму при з’єднанні трикутником джерела струму та струмоприймачів

Рисунок 8.2. - Векторна діаграма напруг та струмів у колі трифазного змінного струму при з’єднанні струмоприймачів трикутником за симетричного навантаження

на однаковий кут φ. В цьому разі лінійні струми також утворюють симетричну систему і за значеннями перевищують фазні в , тобто:

. (8.4)

Векторна діаграма напруг та струмів при симетричному режимі кола і при активно-індуктивному навантаженні (φ> 0) зображена на рис. 8.2. З діаграми видно, що лінійні струми зміщені відносно фазних струмів на кут 30°.

При несиметричному навантаженні (Z_ав≠Z_вс≠Z_са) порушується рівність і симетрія як фазних, так і лінійних струмів. Відношення лінійних струмів до фазних уже не будуть дорівнювати . Фазні напруги практично не змінюються, оскільки до струмоприймачів підводиться безпосередньо лінійна напруга, яка визначається параметрами джерела електроенергії. Якщо не враховувати деякі втрати напруги в провідниках через різницю в лінійних струмах, то співвідношення напруг наступне:

. (8.6)

Векторна діаграма напруг та струмів при несиметричному навантаженні наведена на рис. 8.3.

Рисунок 8.3. - Векторна діаграма напруг та струмів у колі трифазного змінного струму при з’єднанні струмоприймачів трикутником за несиметричного навантаження

При обриві одного з лінійних провідників режим роботи схеми змінюється. Вона перетворюється при цьому в однофазну мережу з двома паралельними вітками (рис. 8.4) Струмоприймач, який приєднаний до двох цілих провідників, знаходиться в цьому випадку під попередньо незмінною напругою; два інші струмоприймачі з’єднані послідовно і увімкнені на ту саму напругу, що і перший. На цих струмоприймачах встановлюються напруги, пропорційні їх повним опорам. Якщо опори струмоприймачів однакові, то вони будуть знаходитися під напругою, що дорівнює половині лінійної (0,5U_Л). При неоднакових опорах струмоприймач, опір якого більший (навантаження менше), буде знаходитись під більшою напругою, а інший - під меншою напругою.

а б

Рисунок 8.4 - До розгляду режимів роботи несиметричного коло трифазного змінного струму при з єднанні струмоприймачів трикутником: а) - обрив лінійного провідника; б) - обрив фазного провідника

Обрив одного із фазних провідників призводить до вимкнення одного із струмоприймачів без порушення режиму роботи інших, оскільки до них, як і раніше, підводяться відповідні лінійні напруги.

Активна потужність в трифазному колі при симетричному навантаженні може бути виміряна однофазним ватметром в одній фазі, при цьому загальна активна потужність трифазного кола дорівнює показу ватметра, помноженому на 3. Активну потужність при несиметричному навантаженні у трифазному колі вимірюють за допомогою трьох ватметрів або одного двоелементного ватметра.