Цель работы: исследовать цепь трехфазного тока при соединении приемников электрической энергии по схеме «треугольник» для различных режимов работы.

Основные понятия

Основными видами соединений в трехфазных системах являются соединения по схеме «звезда» и «треугольник». В лабораторной работе рассматривается соединение приемников электрической энергии по схеме «треугольник» (рис 1). При соединении треугольником конец каждой фазы приемника соединяется с началом следующей фазы. К точкам соединения фаз а,в,с, подводятся линейные провода.

Рис 1.

Напряжение между линейными проводами называется линейными напряжениями и обозначатся Uab, Ubc, Uca. Очевидно, что фазные напряжения ( напряжения между началами и концами фаз приемника электрической энергии) при соединении в треугольник всегда равны линейным Uф=Uл.

Токи Iab, Ibc, Ica протекающие по фазам под действием напряжений Uab, Ubc, Uca называются фазными.

Фазные токи Iab, Ibc, Ica и углы сдвига фаз fab, fbc, fca между токами напряжением в каждой фазе определяется по соотношениям:

Время, отведенное на лабораторную работу

Подготовка к работе	1 акад. час
Выполнение работы	1 акад. час
Обработка результатов эксперимента и оформление отчета	1 акад. час

Исследование трехфазных цепей переменного тока при соединении приемников по схеме «Треугольник»

Руководство к лабораторной работе по курсу «Электротехника и основы электроники»

Составил Александр Васильевич Зайцев

Рецензент Г.А. Витмайер

Редактор О.А. Панина

Техн.редактор В.В.Иванникова

С одержание и оформление отчета по работе

Отчет должен содержать:

1.Название лабораторной работы.

2. Формулировка цели работы.

3. Технические характеристики приборов и оборудования.

4. Схема экспериментальной установки.

5. Результаты измерений в виде таблицы. Векторные диаграммы для каждого из режимов нагрузки.

6. Выводы по работе.

Отчеты оформляются на отдельных листах по установленной форме. Векторные диаграммы строятся в масштабе на миллиметровой бумаге.

Вопросы для самопроверки

1. Какое соединение приемников называются треугольником?

2. Что называется фазным, линейным напряжением?

3. Ч то называется фазным, линейным током?

4. Каково соотношение между фазными и линейными токами?

5. Векторная диаграмма токов и напряжений при симметричной нагрузке.

6. Векторная диаграмма токов и напряжений при обрыве фазы.

7. Векторная диаграмма токов и напряжений при обрыве линейного провода.

8. Векторная диаграмма токов и напряжений при несимметричной нагрузке.

Литература

1. Э лектротехника. Под ред. В.С.Пантюшина. М.:Высшая школа. 1976.-559с.

2. Борисов Ю.М., Липатов Д.Н. Общая электротехника. М.:Высшая школа 1974-520с.

3. Кассандрова О.Н., ЛебедевВ.В. Обработка результатов наблюдений М.:Наука 1970.

где Zab, Zbc, Zca – полные сопротивления отдельных фаз приемника;

Xab, Xbc, Xca – реактивные сопротивления отдельных фаз приемника

Rab, Rbc, Rca – активные сопротивления отдельных фаз приемника.

Токи Ia, Ib, Ic, протекающие по линейным проводам, называются линейными.

Линейные токи определяются по фазным токам из уравнений, составленных согласно закону Кирхгофа для узлов

Эти соотношения 2 справедливы для любых режимов.

В случаи симметричной нагрузки фазные токи одинаковы и сдвинуты относительно друг друга на 120 градусов.

На рис 2 показана векторная диаграмма напряжений и токов при активной нагрузке приемников электрической энергии, Вектора линейных токов отстают от соответствующих векторов линейных напряжений на 30 . Из векторной диаграммы можно получить связь между величинами линейных и фазных токов.

Соотношение 3 справедливо лишь для симметричной нагрузки.

На рис 2б показана диаграмма токов и напряжений, полученная из диаграммы 2.а путем смещения векторов линейных токов параллельно самим себе к концам векторов фазных токов.

Рис 2а Рис 2б

Если в фазу ав включить дополнительное активное сопротивление, параллельно имеющемуся, то результирующее сопротивление фазы ав уменьшается, а ток возрастает. Величины токов в двух других фазах остаются неизменными напряжения и величины сопротивлений.

На рис 3 изображена векторная диаграмма, соответствующая увеличенной нагрузке в фазе ав.

В случае обрыва фазы ав (Rab=), ток в этой фазе становится равным нулю и уравнения (2) запишутся в виде:

Ia=-Ica;

Ib=Ibc

Ic=Ica-Ibc

Векторная диаграмма на рис 4 построена для случая обрыва фазы ав.

Обрыв одного из линейных проводов (например, провода а) приводит к тому, что цепь из трехфазной превращается в однофазную с двумя параллельно включенными ветвями:

Одна ветвь – с сопротивлением Rbc;

Вторая – с последовательно включенными сопротивлениями Rab и Rca. Обе ветви находятся под линейным напряжением Ubc.

г) Обрыв фазы ав: Rab=; Rbc=Rca; для создания

режима обрыва фазы ав отключают Kab, Kdc, Kca

д) Обрыв линейного провода а осуществляется снятием проводника А – а.

Режим нагрузки	Iab A	Idc A	Ica A	Ia A	Ib A	Ic A	Un B
а). Симметричная б). Увеличение нагрузки в фазе вс в) Увеличение нагрузки в фазах вс, са г) Обрыв фазы ав д) Обрыв линейного провода а

Обработка результатов эксперимента

Оценить погрешность при измерении напряжений и токов. Используются прямые методы измерений, Известно, что при исследовании определенного режима, напряжения и токи остаются неизменными, поэтому применяются однократные наблюдения.

Если показания прибора, имеющего класс точности 1,5 и шкалу с диапазоном 0 – Амах, было А, то границы основной относительной погрешности будут определяться по формуле:

Построить векторные диаграммы токов и напряжений ля соответствующих режимов. Диаграммы строятся в масштабе на миллиметровой бумаге.

Р ис 3

Р ис 4

Рис5

Симметричная нагрузка создается включением сопротивлений Rab, Rbc, Rca соответственно в фазы авб вс и са

с помощь тумблеров Kab, Kbc, Kca.

Несимметричная нагрузка обеспечивается включением дополнительных сопротивлений Rbc, Rca тумблерами Квс, Кса.

Обрыв фазы ав осуществляется при симметричной нагрузке путем отключения тумблера Кав.

Обрыв линейного провода а осуществляется отключением проводника линии А – а.

Требования техники безопасности

1. Категорически запрещается включение собранной схемы без проверки её преподавателем или лаборантом.

2. Не касаться открытых токоведущих частей, клемм, находящихся под напряжением.

3. Отключение проводника линии А – а осуществляется после отключения схемы выключателем Р.

Порядок выполнения работы

Оборудование и принадлежности

При исследовании режимов трехфазной цепи при соединении приемников электрической энергии по схеме «треугольник» используется экспериментальная установка, описанная в разделе «техника эксперимента».

Следует собрать электрическую схему трехфазной цепи при соединении приемников треугольником. Записать показания приборов в таблицу для исследуемых режимов:

1. симметричная нагрузка Rab=Rbc=Rca для получения симметричной нагрузки необходимо включить тумблеры Ка, Кв, Кс, Кав, Квс, Кса, отключить тумблеры К’bc, K’ca.

2. Увеличение нагрузки в фазе вс: Ra=Rca>0.5Rbc; для получения перегрузки фазы вс, дополнительно включить тумблер K’bc.

3. Увеличение нагрузки в фазах вс и са : Rab>0.5Rbc=0.5Rca; перегрузку фаз вс и са создают путем дополнительного включения тумблера K’ca.

Сопротивления в фазах Rab=Rbc=Rca поэтому токи Ica=Iab=0.5Ibc. Линейный ток Ib=Ibc+Iba.

Векторная диаграмма изображена на рис 5.

Техника эксперимента

Описание экспериментальной установки

Электрическая схема экспериментальной установки для исследования режимов трехфазных цепей при соединении приемников по семе «треугольник» представлена на рис 6.

Схема содержит следующие элементы: выключатель трехфазного напряжения Q, клеммы А, В, С, амперметр А, вольтметр V, сопротивления нагрузки Rab, Rbc, Rca, R’bc, R’ca, тумблеры Ka, Kb, Kc, Kab, Kbc, Kca, K’bc, K’ca, шесть розеток с закороченными вилками.

Выключатель трехфазного напряжения предназначен для подключения схемы к источнику трехфазного напряжения 3x380 B.

Для измерения напряжения используется вольтметр электромагнитной системы с диапазоном измерений 0-500 В.

Измерение токов осуществляется амперметром электромагнитной системы с диапазоном измерений 0-2 А. К клеммам амперметра подключены гибкие измерительные проводники, заканчивающиеся вилкой

Класс точности измерительных приборов 1.5

В качестве нагрузки используются лампы накаливания с сопротивлением ;84 Ом. Закрытые защитным экраном.

Тумблеры, установленные на панели стенда предназначены для сборки схем исследуемых режимов работы трехфазной цепи.

Приемы экспериментальной работы

Линейные напряжения измеряются прикосновением измерительных проводников вольтметра А, В или В,С; С,А.

Измерение линейных и фазных токов осуществляется заменой закороченной вилки на вилку с подключенным амперметром.