4

Лабораторная работа № 6

Трехфазная цепь при соединении приемников треугольником

Ответить на вопросы

1. Какое соединение трехфазной цепи называют соединением в треугольник?

2. Чему равно отношение при соединении в треугольник линейных и фазных напряжений, линейных и фазных токов?

3. Как определяется линейный ток при симметричной и несимметричной нагрузке?

Перечень приборов

1. Трехфазный источник переменного тока с U_Ф = 30 В, U_л = 52 В

2. Мультиметр – 3 шт.

3. Магазин сопротивлений – 3 шт.

Краткие теоретические сведения

При включении потребителей электроэнергии треугольником в трехфазную цепь (рис.1) обеспечивается полная независимость работы отдельных фаз друг от друга, так как к фазам подводятся непосредственно линейные напряжения сети.

Рис.1 Трехфазная цепь при соединении потребителей треугольником

Большая мощность питающей сети и достаточное сечение подводящих проводов позволяет считать эти напряжения симметричными при разных нагрузках приемников в пределах нормальной. Поэтому даже значительные изменения тока в одной из фаз практически не отражаются на напряжениях и токах в других фазах. Изменение нагрузки изменяет ток данной фазы и линейные токи в двух прилежащих к данной фазе линейных проводах. В случае, если нагрузка всех фаз одинакова (Z_AB = Z_BC = Z_AC), то система фазных токов является симметричной. Векторная диаграмма токов и напряжений при равномерной нагрузке по фазам и соединении потребителей треугольником представлена на рис.2.

Из схемы, представленной на рис.1, видно, что фазные напряжения равны линейным: U_ф = U_л. В фазах потребителей протекают фазные токи I_AB, I_BC, I_CA, а в линейных проводах – линейные токи I_A, I_B и I_C.

Согласно первому закону Кирхгофа:

IA + ICA - IAB = 0	IB + IAB - IBC = 0	IC + IBC – ICA = 0

При симметричной нагрузке фазные токи равны и имеют сдвиг по фазе на угол 120⁰.

Восстановив перпендикуляр из середины вектора линейного тока Ic (рис.2), получим прямоугольный треугольник MNK, из рассмотрения которого следует, что

Таким образом, при соединении потребителей треугольником и равномерной нагрузке фаз линейные токи превышают фазные в √3 раза.

Рис.2 Векторная диаграмма при равномерной активной нагрузкой

Соединение в треугольник исключает опасность появления повышенных напряжений на фазах потребителя при обрыве одного из линейных проводов.

Например, при обрыве провода С фазы ВС и СА окажутся соединенными последовательно и на них будет подаваться линейное напряжение U_AB. Таким образом, на каждой из этих фаз будет действовать напряжение, равное половине линейного. Напряжение фазы АВ и режим ее работы останутся без изменений.

План работы

1. Определить размещение приборов на столе.

2. Собрать электрическую схему.

3. Установить на магазинах сопротивлений заданные параметры (смотри табл. № 1)

4. Предъявить собранную электрическую схему для проверки преподавателю.

5. Включить автомат переменного тока, снять показания приборов I_A, I_В, I_С (рис.3а), I_AВ, I_ВС, I_СА (рис.3б). Измерить переносным вольтметром напряжение генератора U_AB, U_BC, U_CA (освободив один из приборов для четырех опытов, результаты измерений записать в таблицу 1).

6. Для всех опытов построить в масштабе векторные диаграммы токов и напряжений.

7. Сделать вывод.

Примечание

А) первый опыт – нагрузка симметричная Z_AВ = Z_BС = Z_CА.

Б) второй опыт - нагрузка несимметричная Z_AВ ≠ Z_BС ≠ Z_CА.

В) третий опыт – обрыв одного из фазных проводов Z_AВ = ∞ или Z_BС = ∞ или Z_CА = ∞.

Г) четвертый опыт – нагрузка симметричная Z_AВ = Z_BС = Z_CА (обрыв одного из линейных проводов).

Рис.3а Электрическая схема для измерения линейных токов

Рис. 3б Электрическая схема для измерения фазных токов

Таблица № 1

№ п/п

Нагрузка

Измерить

Вычислить

UAB

UВС

UСА

IA

IB

IC

IAB

IBC

ICA

PAB

PBC

PCA

P

B

B

B

A

A

A

A

A

A

Вт

Вт

Вт

Вт

1

ZAB= ZBC= ZCA=

2

ZAB= ZBC= ZCA=

3

ZAB= ZBC= ZCA=

4

ZAB= ZBC= ZCA=