лаби електро

фазної напруги UЛ = 3 UФ. Лінійні та фазні напруги:

Uаb = Ubс = Uса = UЛ; Uа = Ub = Uс = UФ.

При симетричному навантаженні:

Zа = Zb = Zс; φа = φb = φс= arctq (ХФ/RФ),

де Zа, Zb, Zс – повні опори фаз;

φа ; φb; φс – кути зсуву фаз між фазними напругами та струмами.

Ub

Рисунок 5.3 – Векторна діаграма напруг при з’єднанні фаз споживача зіркою

Діючі значення фазних струмів будуть однакові Iа= Ib= Iс= IФ, а вектор струму Īn в нейтральному проводі дорівнює геометричній

сумі векторів струмів фаз і дорівнює нулеві Īа + Īb + Īс = 0 (рисунок 5.4). На цьому рисунку приведені векторні діаграми напруг і струмів для різних за характером симетричних навантажень.

Якщо навантаження трифазних споживачів несиметричне при чотирипровідній системі (Zа Zb Zс або φа φb φс), то:

Īn = Īа + Īb + Īс 0.

43

Рисунок 5.4 – Векторні діаграми напруг і струмів для різних за характером симетричних навантажень при з’єднанні фаз споживачів зіркою:

а) – активне навантаження (φ = 0); б) – активно-індуктивне навантаження (0 < φ < 90°);

в) – активно-ємнісне навантаження (0 > φ < – 90°).

При цьому несиметричність навантаження на фазні напруги споживачів не впливає. Нейтральний провід в чотирипровідній мережі при несиметричному навантаженні споживачів, з'єднаних зіркою, служить для забезпечення рівності фазних напруг.

В чотирипровідній системі при обриві фазного проводу (рисунок 5.5.а) фазний струм ІФ = 0 (наприклад, обрив фази А, фазний

струм Іа = 0). Векторна діаграма приведена на рисунку 5.5,б.

Рисунок 5.5 – Електрична схема а) та векторна діаграма напруг і струмів б) при з’єднанні фаз споживачів зіркою й обриві фазного проводу

44

Лінійні та фазні напруги залишаються без змін:

Uаb = Ubс = Uса = UЛ, Uа = Ub = Uс = UФ.

При обриві лінійного проводу в чотирипровідній системі (рисунок 5.6.а), наприклад фази А, струм Іа = 0, а напруги:

Uа = 0, Ubс = UЛ, Uаb = Uса = Ub = Uс = UФ.

Векторна діаграма напруг та струмів приведена на рисунку 5.6,б.

Рисунок 5.6 – Електрична схема а) та векторна діаграма напруг і струмів б) при з’єднанні фаз споживачів зіркою й обриві лінійного проводу

При відсутності нейтрального проводу та несиметричному навантаженні між нейтральними точками генератора і навантаженням (Nn) виникає напруга зміщення нейтралі:

де Y а, Y b, Y С – комплексні провідності фаз споживача (Y = 1/ Z).

45

Фазні напруги споживачів не рівні за модулем Uа Ub Uс і визначаються за формулами:

Векторна сума струмів:

Īа + Īb +Īс = 0.

Векторна діаграма напруг і струмів трифазної трипровідної мережі при несиметричному навантаженні приведена на рисунку 5.7.

UBC

Рисунок 5.7 – Векторна діаграми напруг і струмів трифазної трипровідної мережі при несиметричному

навантаженні

При з’єднанні споживачів зіркою справедливі наступні співвідношення:

Потужності трифазного споживача дорівнюють сумі потужностей окремих фаз:

а) активна : Р = Ра+ Рb + Рс =

=Uа Іа cos φа + Ub Іb cos φb + Uс Іс cos φс ;

б) реактивна: Q = Q а + Q b + Q с =

=Uа Іа sin φа + Ub Іb sin φb + Uс Іс sin φс;

в) повна потужність: S = P2 Q2 .

При симетричному навантаженні потужності визначають за формулами:

а) активна: Р = 3 РФ = 3 UФ ІФcos φ Ф = 3 UЛ ІЛ cos φ Ф;

б) реактивна: Q = 3 Q Ф = 3 UФ ІФ sin φ Ф = 3 UЛ ІЛ sin φ Ф; в) повна: S = 3 UФ ІФ = 3 UЛ ІЛ = P2 Q2 .

2 Опис лабораторної установки

Експериментальне дослідження трифазного електричного кола при з’єднанні споживачів зіркою виконують на установці, електрична схема якої приведена на рисунку 5.8,а. Установка живиться від трифазної електричної мережі змінної напруги через

трифазний вимикач SF. Діючі значення фазних струмів Iа, Ib, Iс і струм в нейтральному проводі In вимірюють амперметрами РА1,

РА2, РА3, РА4, а діючі значення лінійних і фазних напруг вимірюють вольтметром РV. Частота напруги мережі дорівнює 50 Гц.

В якості навантаження Zа, Zb, Zс використовуються, вмонтовані в лабораторному стенді, лампи розжарення, опір яких – активний (Z = R). Схема з’єднання лампи розжарення приведена на рисунку 5.8,б.

47

Рисунок 5.8 – Електрична схема лабораторної установки для експериментального дослідження трифазного електричного кола при з’єднанні споживачів зіркою а) та ввімкнення лампового реостату б)

3 Програма роботи

3.1Скласти електричне коло, схема якого зображена на рисунку 5.8.

3.2Після перевірки схеми викладачем, ввімкнути трифазний вимикач SF.

3.3Виміряти вольтметром РV лінійні напруги (Uаb, Ubс, Uса

між затискачами А' та В', В'– С ', С '– А') та фазні напруги (Uа, Ub, Uс між затискачами А' та Х, В' – Y, С '– Z) і переконатися, що відповідні

напруги в мережі однакові: Uаb = Ubс = Uса = UЛ, Uа = Ub = Uс = UФ, а

співвідношення UЛ/UФ = 3 . Дані вимірювань записати в таблицю 5.1. 3.4 Дослідити трифазне електричне коло з нейтральним

проводом і активним навантаженням (Zа = Rа, Zb = Rb, Zс = Rс), при різних режимах роботи електричного кола:

–симетричному активному навантаженні;

–несиметричному активному навантаженні;

–обриві фази;

–обриві лінійного проводу.

Результати вимірювань записати в таблицю 5.1.

48

Таблиця 5.1 – Результати досліджень та обчислень

3.5Дослідити трифазне електричне коло з нейтральним проводом при ввімкненні в одну із фаз конденсатора (замість ламп розжарення) і змінюючи його ємність С, підібрати такий режим, при якому Х = R. Значення ємності С записати в таблицю 5.1.

3.6Провести аналогічні досліди, вказані в п. 3.4 і 3.5, для споживачів з’єднаних зіркою трифазного трипровідного кола (без нейтрального проводу).

3.7Дослідити режим короткого замикання в одній із фаз, (задається викладачем) трифазної трипровідної системи. Дані вимірювань записати в таблицю 5.1.

4 Опрацювання результатів дослідів

4.1 Обчислити всі величини, вказані в таблиці 5.1, а також ємнісний опір конденсатора.

4.2 За даними досліджень побудувати векторні діаграми напруг та струмів для випадків, наведених в таблиці 5.1. Побудову

49

векторних діаграм слід починати з побудови трикутника лінійних напруг (трикутник рівносторонній), згідно вибраних масштабів (наприклад, рисунок 5.4). Вектори фазних напруг відкласти методом ’’засічок’’ з вершин трикутника. Перетин векторів фазних напруг дасть точку п. Вектори струмів Ī відкласти в масштабі під кутом φ до векторів фазних напруг Ū в залежності від характеру навантаження.

4.2 Визначити з векторних діаграм струм в нейтральному проводі і порівняти його значення з експерементальними даними.

4.3 Зробити висновки з проведеної роботи.

5 Контрольні запитання

5.1Вкажіть співвідношення між лінійними та фазними напругами й струмами при з’єднанні споживачів зіркою.

5.2Для яких режимів справедливе співвідношення UЛ/UФ = 3 ?

5.3Який режим роботи трифазного кола називають симетричним?

5.4Яке призначення нульового проводу і як впливає його обрив на роботу трифазного споживача?

5.5Для якого навантаження справедлива формула потужностей

Р= 3РФ ?

50

51