zhukov

взаимного направления токов IA и Ica). Таким образом, токи IA и IB уменьшаются в 3 раз и становятся равными фазным токам. Ток линии C IС остается неизменным и определяется так же, как и в исходном режиме (1). Векторная диаграмма данного режима работы потребителя приведена на рис. 12, б.

При обрыве одного из линейных проводов трехфазная цепь преобразуется в однофазную цепь. На рис. 13, а представлена схема трехфазной цепи с обрывом линейного провода С. Фазы приемника образуют две па-

64

раллельные ветви, находящиеся под действием линейного напряжения UAB. Ток Iab фазы ab не меняется, так как остается неизменным напряже-

ние, приложенное к этой фазе. Фазы bc и ca соединены последовательно, поэтому их токи одинаковы (это фактически один и тот же ток) и совпада-

ют по фазе с током Iab , так как определяются одним и тем же напряжением

Uab . Линейный ток IA Iab Ica совпадает по фазе с током Iab , а по значению в 1,5 раза больше его. Векторная диаграмма токов и напряжений для данного режима представлена на рис. 13, б.

A

Рис. 12

Мощность трехфазного потребителя

Мощности каждой фазы трехфазного потребителя определяются так же, как и при расчете однофазных цепей. Активная, реактивная и полная мощности фаз определяются из выражений:

Pф = UфIфcosф; Qф = UфIфsinф; Sф = UфIф

При несимметричной нагрузке необходимо определять мощность каждой фазы в отдельности. Активная мощность трехфазного потребителя равна сумме активных мощностей фаз. С учетом принятых обозначений при соединении звездой активная мощность потребителя

P = Pa + Pb + Pc = UaIAcosa + UbIBcosb + UcICcosc.

При соединении треугольником

P = Pab + Pbc + Pca = UabIabcosab + UbcIbccosbc + UcaIcacosca.

65

Реактивная мощность трехфазного потребителя равна а л г е б р а и - ч е с к о й сумме реактивных мощностей отдельных фаз. Для соединения звездой реактивная мощность

Q = Qa + Qb + Qc = UaIAsina + UbIBsinb + UcICsinc.

Реактивная мощность при соединении треугольником

Q = Qab + Qbc + Qca = UABIabsinab + UBCIbcsinbc + UCAIcasinca.

Реактивная мощность фазы будет положительной при индуктивном характере сопротивления фазы, а отрицательной – при емкостном.

Полная мощность трехфазной цепи

S P 2 Q 2 .

При симметричной нагрузке фазные напряжения, токи и углы сдвига фаз оказываются равными. Вследствие этого равны также активные, реактивные и полные мощности всех трех фаз потребителя электроэнергии. Мощность трехфазного потребителя всегда удобнее вычислять через линейные напряжение и ток, так как линейные величины всегда удобнее измерять.

A

Рис. 13

Активная мощность симметричного трехфазного потребителя независимо от схемы его соединения может быть найдена через линейные токи и напряжения:

P=3Pф=3UфIфcosф = 3UЛIЛcosф.

Аналогично можно получить и формулу для реактивной мощности симметричного трехфазного потребителя:

Q = 3Qф = 3UфIф sin ф = 3 UЛIЛsinф.

67

дить амперметром с пределом измерения 1 A, расположенным на панели № 3.

Рис. 15

6. Изменяя сопротивления переменных резисторов в фазах цепи, измерить и записать в табл. 1 величины линейных токов, фазных и линейных напряжений для различных режимов работы цепи.

Таблица 1

7.Исследовать трехфазную цепь при соединении приемников электрической энергии звездой без нейтрального провода. Собрать трехпроводную трехфазную цепь по монтажной схеме, рис. 16. О т к л ю ч и т ь нейтральный провод от исследуемой цепи.

Примечание:

Обрыв фазы производить отжатием кнопки, размыкающей фазу, указанную преподавателем.

8.Изменяя сопротивления переменных резисторов в фазах цепи, измерить и записать в табл. 2 величины линейных токов, фазных и линейных напряжений для различных режимов работы цепи.

68

Примечания:

Обрыв фазы производить отжатием кнопки, размыкающей фазу, указанную преподавателем.

Короткое замыкание производить, соединяя проводом начало и конец указанной преподавателем фазы.

Рис. 16

Таблица 2

9.Исследовать трехфазную цепь при соединении потребителей электрической энергии треугольником. Принципиальная схема трехфазной цепи показана на рис. 14, б.

10.Собрать электрическую цепь по монтажной схеме на рис. 17.

11.Изменяя величины переменных сопротивлений резисторов нагрузки, измерить и записать в табл. 3 величины линейных и фазных токов, линейных напряжений при симметричном и несимметричном режимах работы цепи. Произвести обрыв фазы и линии, указанных преподавателем, результаты измерений также записать в табл. 3.

12.Измерение линейных токов производить, используя измерительный комплект К505. Линейные напряжения измерить цифровым вольтмет-

Сравнить вычисленные значения с результатами измерений.

13.2.Определить соотношения между фазными и линейными значениями напряжений (пп. 5, 8), а также фазными и линейными значениями токов (п. 11) для симметричных режимов; внести эти соотношения в соответствующие таблицы.

13.3.По данным измерений табл. 1 построить в масштабе векторные диаграммы напряжений, по данным измерений табл. 2 и 3 построить векторные диаграммы токов и напряжений.

Контрольные вопросы

1.Чем была вызвана необходимость разработки трехфазных цепей и почему они получили широкое практическое применение?

70

2.Каковы способы изображения симметричной системы ЭДС трехфазного генератора?

3.Укажите соотношения между фазными и линейными напряжениями.

4.В чем преимущество четырехпроводной трехфазной цепи?

5.Какова роль нейтрального провода? Почему в нейтральный провод не включают предохранители?

6.Что такое напряжение смещения нейтрали? Как его определяют?

7.В каких случаях применяют трехпроводные цепи?

8.Как определяют фазные и линейные токи при соединении приемников треугольником?

9.Укажите соотношения между фазными и линейными токами.

10.Как выбрать схему включения приемника в трехфазную сеть?

11.Как выражается активная, реактивная и полная мощности трехфазных приемников (симметричных и несимметричных)?

71

Лабораторная работа № 4 ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ

Цель работы:

исследование переходных процессов в линейных электрических цепях при наличии одного и двух накопителей энергии;

установление влияния параметров исследуемой цепи на характер переходного процесса;

исследования и измерения параметров быстропротекающих периодических несинусоидальных токов и напряжений с помощью электронного осциллографа.

Основные теоретические положения

Влинейных электрических цепях при наличии в них электроемкости

ииндуктивности переход от одного установившегося режима работы к другому сопровождается возникновением переходных процессов. Под действием периодических или постоянных ЭДС и токов переходные про-

цессы в электрических цепях возникают при включении и выключении (коммутации) цепи или изменении одного или нескольких ее параметров.

Любому установившемуся режиму в электрической цепи с реактивными элементами всегда соответствуют определенный запас электрической или магнитной энергий сосредоточенных на емкостном и индуктивном элементах соответственно. Именно по этой причине в таких электрических цепях все электромагнитные процессы не могут протекать мгновенно, а происходят в течение некоторого конечного интервала времени, называемого временем переходного процесса. В реальных условиях для возникновения переходного процесса должно произойти мгновенное из-

менение состояния или режима работы в электрической цепи, которое называется коммутацией.

Переход из одного установившегося состояния электрической цепи в другое при коммутации называется переходным процессом.

Для электрических цепей с индуктивным элементом при всех изме-

нениях тока выполняется принцип непрерывности магнитного пото-

ка — магнитный поток в катушке индуктивности может изменяться только непрерывно. Как следствие этого, изменения тока на индуктивности подчиняются первому закону коммутации.

Ток на индуктивном элементе изменяется только непрерывным образом: ток до начала коммутации равен току после коммутации и