А.М. Микрюков Исследование трехфазных электрических цепей

10

проводе точки N и n совпадают всегда, даже при несимметричной нагрузке. При отсутствии нейтрального провода и несимметричной нагрузке нулевая точка приемника может находиться как в площади треугольника АВС, так и снаружи. В случае аварийных режимов, обрыва или короткого замыкания фазы, точка n перемещается соответственно либо по сторонам треугольника АВС, либо занимает положение точек А, В или С (при отключенном нейтральном проводе).

1, 0

UBC

Рис. 1.1

После определения положения точки n от неё под углами ϕi к соответствующим фазным напряжениям приемника откладываются фазные токи. В случае четырехпроводной схемы ток нейтрального провода определяется векторным суммированием фазных токов.

Задание для самостоятельной подготовки

1. Построить векторные диаграммы для трех- и четырехпроводных трехфазных цепей при однородной активной нагрузке и равномерной (элементы L, С, R в любых фазах) нагрузке.

11

2. Построить векторную диаграмму с учетом сопротивления нейтрального провода для несимметричного приемника.

Рис. 1.2

Порядок выполнения работы

1.В схеме на рис. 1.2 произведите замеры показаний приборов при различных режимах трехфазной цепи, которые указаны в табл. 1.1. Для несимметричной нагрузки необходимо изменить параметры нагрузочных элементов. В опыте 8 необходимо в фазах В и С заменить нагрузочные элементы на индуктивность и емкость соответственно. Нейтральный провод включается и выключается клавишей “1”.

2.Для каждого из опытов постройте в масштабе векторные диаграммы напряжений и токов. Из построенных диаграмм определите для каждого опыта напряжение между нейтральными точками UnN и ток в нейтральном проводе IN. Данные расчетов запишите в табл. 1.1 и сравните их с опытными данными.

14

Рис. 2.1

В общем случае линейные токи определяются с помощью первого закона Кирхгофа по уравнениям:

При обрыве одной фазы изменяются лишь два линейных тока, при обрыве линии цепь становится однофазной.

Задание для самостоятельной подготовки

1. Построить векторные диаграммы для однородной и равномерной нагрузок.

15

2. Построить векторную диаграмму для случая двухфазного короткого замыкания при наличии реального источника энергии.

Порядок выполнения работы

1.В схеме, представленной на рис. 2.2, произвести замеры показаний приборов при различных режимах трехфазной цепи, которые указаны в табл. 2.1. Для несимметричной нагрузки необходимо изменить параметры нагрузочных элементов. В опыте № 5 необходимо в фазах bc и ca заменить нагрузочные элементы на емкость и индуктивность соответственно. Фаза “ab” обрывается нажатием клавиши "пробел".

2.Для каждого опыта построить в масштабе векторные диаграммы напряжений и токов. Из построенных диаграмм определить для каждого опыта линейные токи. Данные расчетов занести в табл. 2.1 и сравнить их с полученными опытным путем.

Контрольные вопросы

1.Что понимают под трехфазной цепью?

2.Условие симметрии нагрузки?

3.Основные соотношения между фазными и линейными напряжениями и токами в трехфазной цепи при симметричной и несимметричной нагрузках.

4.Проверить с помощью топографических векторных диаграмм правильность проведенных опытов.

5.Почему во всех замерах источник соединен в «звезду»?

6.Как определить активную мощность и cosϕ приемника при симметричной и несимметричной нагрузках?

Литература: [1, §3.1-3.10; 2, §3.1-3.6; 3, §3.1-3.5, 3.7].

17

Лабораторная работа № 3 ИССЛЕДОВАНИЕ СТАТИЧЕСКОЙ ТРЕХФАЗНОЙ СИСТЕМЫ

МЕТОДОМ СИММЕТРИЧНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ

Цель работы: ознакомление с методом симметричных составляющих, определение свойств симметричных составляющих при различных режимах работы статической трехфазной системы.

Основные теоретические положения

Метод симметричных составляющих предназначен для расчета несимметричных режимов линейной трехфазной цепи и основан на представлении несимметричной системы величин (токов, напряжений, магнитных потоков), в соответствии с методом наложения, в виде суммы трех систем симметричных величин - симметричных составляющих.

Симметричные составляющие отличаются друг от друга порядком следования фаз и представлены, например, для токов:

системой прямой последовательности:

где а = еj120° − оператор поворота; системой обратной последовательности:

18

Аналогично определяют симметричные составляющие несимметричной системы напряжений.

Отношения приложенных к цепи комплексных фазных напряжений прямой, обратной и нулевой последовательностей к соответствующим комплексным фазным токам называются комплексными сопротивлениями цепи прямой (Z1),обратной (Z2) и нулевой (Z0) последовательностей.

В любых симметричных трехфазных статических цепях (т.е. цепях, не содержащих вращающихся частей машин) изменение порядка следования фаз приложенных симметричных напряжений с прямого на обратный не изменяет значения токов. Следовательно, для таких цепей справедливо равенство Z1 = Z2.

Задание для самостоятельной подготовки

1. Определить соотношение между током нейтрального провода и током нулевой последовательности в четырехпроводной трехфазной цепи.

19

2.Определить соотношение между напряжением между нейтральными точками и напряжением нулевой последовательности в трехпроводной трехфазной цепи.

Рис. 3.1

Порядок выполнения работы

1.В схеме на рис. 3.1 произвести замеры показаний приборов при различных режимах трехфазной цепи, которые указаны в табл. 3.1. Для получения несимметричной нагрузки необходимо изменить ее параметры.

2.По результатам опытов, зафиксированных в табл. 3.1, построить векторные диаграммы напряжений и токов, по которым графически определить симметричные составляющие прямой, обратной и нулевой последовательностей для фазных напряжений приемника и фазных токов.