електротехніка лаби

При симетричному навантаженні фаз приймача (а при наявності нейтрального проводу і при несиметричному навантаженні) лінійна напруга більше фазної в 3

раз: UË 3UÔ .

Сумарні значення потужності визначаються наступним чином:

при симетричному навантаженні

Розглянемо побудову векторних і топографічних діаграм за даними вимірювань. Зазвичай всі побудови проводять на топографічному трикутнику лінійних напруг мережі. Для знаходження нейтралі навантаження з кожної вершини топографічного трикутника циркулем проводять засічку радіусами, рівними фазним напругам. Точка пересікання цих засічок і визначає нейтраль навантаження n.

Вектор струмів зручно будувати виходячи з точки n. Кожний струм будується в відповідності до своєї величини і напрямком відносно своєї фазної напруги на навантаженні.

На рис. 4.5 показана векторна діаграма струмів і топографічна діаграма напруг для режиму симетричного активного навантаження з нейтральним проводом.

Вектори нейтральних (фазних) струмів співпадають по напрямку з векторами відповідних фазних напруг. Як видно з рис. 4.5 струм в нейтральному проводі рівний нулю.

Рис. 4.5

За відсутності нейтрального проводу (див. рис. 4.2) і симетричному навантаженні зміщення нейтральної точки навантаження n відносно нейтральної точки генератора N не відбувається. Тому векторна і топографічна діаграми не відрізняються від приведеної на рис. 4.5.

У випадку несиметричного навантаження з нейтральним проводом в ньому виникає струм ĪN (рис. 4.6).

Рис. 4.6

При обриві нейтрального проводу (див. рис. 4.2) і несиметричному навантаженні з’являється напруга зміщення нейтралі (рис. 4.7). В відповідності до першого закону Кірхгофа геометрична сума лінійних струмів

Īa+Īb+Īc=0.

Рис. 4.7

Якщо розімкнути один з лінійних проводів і залишити замкнутим нейтральний провід, то трифазна система стає двохфазною (див. рис. 4.3). Навіть при симетричному навантаженні в нейтральному проводі з’являється струм (рис. 4.8)

ĪN=Īb+Īc.

Рис. 4.8

При обриві нейтрального і лінійного проводів трифазний ланцюг вироджується в однофазний ланцюг змінного струму (див. рис. 4.4). В цьому випадку на затискачах ланцюга діє лише одна лінійна напруга Ubс (рис. 4.9), яка розподіляється на навантаженнях zb і zс пропорційно їх опорам. Нейтральна точка навантаження n переміщується на вектор Ūbс і з’являється напруга зміщення нейтралі ŪnN. Лінійні струми, що залишились (Іb і Іс), рівні по величині і протилежні по напрямку.

Рис. 4.9

Якщо навантаженням в трифазній системі являються не активні, а комплексні опори, то векторні діаграми відрізняються від розглянутих тим, що між векторами фазних (лінійних) струмів і векторами відповідних фазних напруг існують кути фазових зсувів φа, φb, φc.

Контрольні питання для самоперевірки

1.Як утворюється з’єднання однофазних приймачів зіркою в трифазні ланцюги? Намалюйте схему.

2.Як визначити вид навантаження – симетрична чи несиметрична?

3.Поняття про фазні і лінійні напруги і відношення між ними. Як їх виміряти практично в схемі?

4.Струми в трифазних ланцюгах при з’єднанні споживачів «зіркою».

5.Призначення нейтрального проводу. Чому не ставлять запобіжник в нейтральний провід?

6.Як визначаються за досліджуваними даними активна, реактивна і повна потужності трифазного ланцюга?

7.Як розрахувати аналітично і знайти графічно силу струму в нейтральному проводі?

Таблиця 5.1

2. Підключити до трифазного джерела живлення симетричне навантаження, з’єднане «трикутником» (рис. 5.1). Для цього кінець першого навантаження з’єднати з початком другого навантаження, кінець другого навантаження – з початком третього і кінець третього – з початком першого. Вузли a, b, c, що позначають початки трьох фаз навантажень, з’єднують проводами з фазами А, В, С трифазного джерела. Характер навантаження (активний, активно-

реактивний) задає викладач. Виміряти лінійні і фазні струми, фазні напруги.

Розрахувати повну потужність в кожному ланцюзі.

3.Встановити несиметричне навантаження і провести те ж саме вимірювання. Дані вимірювань занести до табл. 5.1.

4.Розімкнути лінійні проводи чи фазу (за вказівкою викладача) і знову провести вимірювання. Дані вимірювання занести до табл. 5.1.

5.Для всіх випадків побудувати векторні діаграми.

Короткі теоретичні відомості В схемі з’єднання приймача трикутником лінійні напруги рівні фазним

напругам: UЛ=UФ.

Відношення між лінійними і фазними струмами визначається за першим законом Кірхгофа для вузлових точок:

Īа=Īаb-Īcа; Īb=Ībc-Īab;

Īc=Īca-Ībc.

Використовуючи вказані відношення для з’єднання в трикутник, можна побудувати векторну діаграму струмів і напруг.

При симетричному навантаженні відношення між лінійними і фазними струмами ІЛ=√3ІФ.

Векторна діаграма при симетричному активно-індуктивному навантаженні зображена на рис. 5.2.

Рис. 5.2

Як видно з цієї діаграми, вектори фазних струмів Īаb, Ībc, Īca відстають від відповідних фазних напруг на однакові кути:

φab= φbc=φca.

Векторна діаграма при обриві лінійного проводу (наприклад, А) у випадку несиметричного активно-індуктивного навантаження в фазах зображена на рис. 5.3,

де Īа=0; Īb=Ībc-Īab; Ūbc=-(Ūab+Ūca); Īc=Īca-Ībc.

Рис. 5.3

Струми Īab і Īca мають однакові значення і фазу. Лінійні струми Īb і Īc також рівні по розміру, але направлені в різні сторони.

У випадку обриву фази (наприклад, АВ) побудову векторної діаграми проводять з врахуванням zab=∞ і Іab=0. з рівняння для струмів отримуємо Īa= -Īca; Īb=Ībc; Īc=Īca-Ībc. Векторна діаграма показана на рис. 5.4.

Рис. 5.4

Контрольні питання для самоперевірки

1.Як утворюється з’єднання опорів в трикутник в трифазному ланцюзі?

2.Поняття фазних і лінійних напруг і струмів в схемі трикутника.

3.Побудова векторних діаграм струмів і напруг в схемі трикутника при симетричному і несиметричному навантаженні.

4.Побудова векторних діаграм струмів і напруг в схемі трикутника для випадків обриву лінійного проводу чи фази.

5.Вимірювання сумарної активної потужності і трифазному ланцюзі методом двох вольтметрів.

Список літератури Електротехніка / під ред.. А. С. Касатника, 1983. Іванов І. І., Равдоник В. С. електротехніка, 1984.

Волинський Б. А., Зейн Е. Н., Шатерников В. Е. Електротехніка, 1987.

Зміст

Опис стенду УДЛС-1 Питання техніки безпеки

Основні правила внутрішнього розпорядку Лабораторна робота №1. Дослідження електричних ланцюгів постійного

струму.

Лабораторна робота №2. Дослідження ланцюга однофазного змінного струму с послідовним з’єднанням резистора, котушки індуктивності і конденсатора.

Лабораторна робота №3. Дослідження ланцюга змінного струму з паралельним з’єднанням гілок з активно-індуктивним і активноємнісним опорами.

Лабораторна робота №4. Дослідження ланцюга трифазного змінного струму при з’єднанні споживачів електричної енергії по схемі «зірка».

Лабораторна робота №5. Дослідження ланцюга трифазного змінного струму при ввімкненні споживачів електричної енергії по схемі «трикутник».

Опис літератури