8. Трехфазные цепи синусоидального тока
8.1. Напряжения в трехфазной цепи
8.1.1. Общие сведения
Трехфазная
система напряжений (ЭДС) -
совокупность
синусоидальных
называется симметричной, если амплитуды всех трех напряжений одинаковы, а фазовые сдвиги составляют
120°.
Обычный
трехфазный
генератор,
применяемый
электроэнергетике,
состоит
неподвижного статора и вращающегося ротора. На роторе имеется обмотка возбуждения, по которой протекает постоянный ток от синусоидального источника. Постоянный ток создает
магнитное поле, вращающееся вместе с ротором. На статоре имеется три обмотки, смещенные
относительно друг друга в пространстве на 120°. В них наводится синусоидальных ЭДС, смещенных во времени. Фазовый сдвиг составляет 120°.
одинаковых
Временная развертка этих напряжений приведена на рис. 8.1.1. Они же представлены в виде векторов на диаграмме (рис. 8.1.2).
В трехфазных электрических генераторах и нагрузках (в частности, двигателях) в качестве основных схем соединения фаз используются звезда (рис. 8.1.3) и треугольник (рис. 8.1.4).
Соединение в звезду может выполняться с нейтральным проводом (на рисунке он показан пунктиром) или без него.
В схеме звезда напряжения между выводами А, В и С называются линейными, тогда как напряжение между любой из этих точек и нейтралью N принято называть фазным. Векторная
диаграмма напряжений такой трехфазной цепи приведена также на рис. 8.1.3, где показаны
напряжений. Так, в
частности, между их действующими значениями имеется следующая связь:
U = √3· U
В схеме треугольник линейные напряжения равны соответствующим фазным.
В последующих экспериментах изучаются напряжения и токи в трехфазных цепях с соединением звезда и треугольник. Измеряются и рассчитываются обычно действующие
значения напряжений и токов.
•
•
50
для
из
берется
частотой
напряжение
трехфазное
экспериментов
Необходимое непосредственно
Гц питающей сети, а создается с помощью специального
измерения
разности
необходимо
использовать
для
фаз
Рис. 8.1.4
не генератора
синусоидальных напряжений. При этом из соображений электробезопасности величина линейного напряжения ограничена 12 В.
8. 1 . 2 . Экспериментальная часть
Задание
Произведите измерения фазных и линейных напряжений трёхфазого источника напряжения. С помощью осциллографа измерьте углы сдвига фазных напряжений относительно друг друга.
Порядок выполнения эксперимента
Подключите выходы трехфазного генератора А и В к входам осциллографа (рис. 8.1.5), приготовьте мультиметр для измерения переменных напряжений.
Настройте осциллограф так, чтобы на экране было изображение одного периода двух напряжений, причём синхронизацию произведите по второму каналу.
Примечание:
прерывистого (не поочерёдного!) изображения сигналов двух каналов осциллографа.
режим
•
•
A
,
U
B
,
С
8
1 О
12
14
16
18
с
-8
•
10
А
Ф
A
B
В
С
Л
AB
CA
А В
ВС
Ф
Л
СА
А
В
=
В
С
С
А
|
Измерения |
Расчет | |||||||||||
|
U , В |
|
Среднее значение фазных напряжений: U =(U + U + U c )/3 = ... В | ||||||||||
|
U , В |
| |||||||||||
|
U , В |
|
Среднее значение линейных напряжений: | ||||||||||
|
U |
, В |
| ||||||||||
|
U =(U |
+ U |
BC |
+ U )/3 = ...B | |||||||||
|
U |
, В |
|
Отношение | |||||||||
|
U |
, В |
| ||||||||||
|
U |
/ U =... | |||||||||||
|
ψ - ψ |
, град |
|
Средний угол сдвига между фазными напряжениями: | |||||||||
|
ψ - ψ |
, град |
| ||||||||||
|
|
| |||||||||||
|
ψ - ψ |
, град |
| ||||||||||
Перенесите на график (рис. 8.1.6) осциллограммы напряжений U
переключите вход
первого канала осциллографа на фазу С и перенесите осциллограмму напряжения U на график.
Измерьте вольтметром все фазные и линейные напряжения. Результаты измерений и расчетов занесите в табл. 8.1.1.
Рис. 8.1.6
Таблица 8.1.1.
I = I
Ф
1ы=
Ф
нейтрали
0
без нейтрали
= 3·U · I .
N
A
B
C
A
B
A
B
C
N
Л
Ф
N
А
в
С
Ф
Ф