Содержание

Цель работы…………………………………………………………………	2
1 Краткие теоретические сведения……….……………………………….	3
2 Порядок выполнения работы…….…………….…………….…………..	6
3 Расчет……………………………………………………………………...	7
4 Контрольные вопросы.…………….…………….….…………….……..	8
Список литературы…………………………………………………………	11

Цель работы

Исследование трех однофазных приемников, соединенных в треуголь­ник при различных режимах работы цепи.

1 Краткие теоретические сведения

В связи с тем, что значительная часть приемников, включаемых в трехфазные цепи, бывают несимметричными, очень важно на практике обеспечить независи­мость режима работы отдельных фаз. Кроме четырехпроводной цепи подобными свойствами обладают и трехпроводные цепи при соединении фаз приемника тре­угольником. Соединением в треугольник называется соединение, когда конец од­ной фазы соединяется с началом другой, образуя замкнутый контур. Полученные узлы присоединяют к соответствующим началам фаз генератора (рис. 1).

Рис. 1. Схема трехпроводной трехфазной цепи при соединении приемников в треугольник

В треугольник могут соединяться фазы трансформаторов, электродвигателей, фазы осветительной нагрузки и т. д. При соединении фаз приемников с сопротив­лениями Z_afi,Z_ec.Z_caв треугольник каждая фаза включается на линейное напряжение источника. Поэтому фазные напряжения U_ф равны линейным напряжениям U_л т.е.

(1)

Фазные токи I_ав, I_вс, I_са определяются по формулам:

(2)

Линейные токи I_A, I_В, Iс определяются по фазным токам из уравнений, со­ставленных по первому закону Кирхгофа для узлов а, b, c. (рис. 1).

(3)

Из уравнений (3) следует, что любой из линейных токов равен геометриче­ской разности токов тех двух фаз нагрузки, которые соединяются с данным ли­нейным проводом. Векторы линейных токов I_Л можно определить из векторной диаграммы, построенной на основании уравнений (3), для чисто активной нагруз­ки, например, осветительной (рис. 2).

Рис.2. Векторная топографическая диаграмма на­пряжений и токов для симметричной нагрузки

При симметричной нагрузке:

При этом линейный I_л и фазный I_Ф токи связаны числовым соотношением, которое можно определить из заштрихованного треугольника (рис. 2).

Т.е.

При несимметричной нагрузке, т. е. при изменении сопротивления одной из фаз. режим работы других фаз останется неизменным, т. к. сохраняется постоянство напряжений на фазах нагрузки, что является важной особенностью соединения фаз приемника треугольником. Поэтому схему соединения треугольником исполь­зуют для включения несимметричных однофазных приемников, например, осве­тительных приборов в трехпроводную осветительную сеть.

В зависимости от условий работы нагрузки целесообразно изменять способ соединения фаз - переключать со звезды на треугольник и обратно, при этом ли­нейный ток нагрузки изменяется в три раза.

Тогда отношение , т.е.

Активную мощность каждой фазы можно определить по формуле:

а всей цепи:

Активная мощность симметричного трехфазного приемника, как и при соединении фаз звездой, будет равна:

Реактивная мощность каждой фазы определяется по формуле:

Рис.3. Схема трехфазной цепи при соединении фаз приемников в тре­угольник

А1, А2, A3 - амперметры с номинальным значением тока 10 A;А4, А5, А6 - амперметры с номинальным значением тока 5А; SI, S2, S3- выключатели; R1, R2, R3 - переменные резисторы;V - переносной вольтметр с номинальным значением напряжения 300В

2 Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с лабораторным стендом.

2. Собрать электрическую цепь по схеме рис. 3.

3. После проверки цепи преподавателем включить ее в сеть.

4. С помощью переменных резисторов Rl, R2, R3 установить симметричный режим (фазные токи равны между собой). Записать показания всех приборов в таблицу.

5. Изменяя сопротивление одного из резисторов Rl, R2. R3 установить несим­метричный режим. Записать в таблицу показания всех приборов.

6. Записать показания всех приборов при отсутствии тока в одной из фаз (вы­ключатель S2 или S3 поставить в положение «выкл»).

7. Поставить выключатель S2 или S3 в положение «вкл», a S1 - в положение «выкл», что имитирует обрыв линейного провода "А-а". Записать в таблицу пока­зания всех приборов.

8. Поставить выключатель S1 в положение «вкл», а в фазу "са" вместо рези­стора включить конденсатор и записать показания всех приборов.

3 Расчет

Таблица 1. Измеренные и расчетные величины для двух режимов работ.

Режим работы	Измеряемые величины									Расчетные величины
	IA	IB	IC	Iab	Ibc	Ica	Uab	Ubc	Uca	IЛ/Iф	Pab	Pbc	Pca	P	Q
	A	A	A	A	A	A	B	B	B	-	Вт	Вт	Вт	Вт	BAp
Симметр.	6,8	7	7	4	4	4	224	224	226	1,67	1188	1188	1188	3564	205
Несиммет.	6,4	6,7	8	3,6	4.8	4	224	224	226		1584	1188	1419	4797	242

4 Контрольные вопросы

1. Какое соединение фаз называется соединением в треугольник?

Соединением в треугольник называется соединение, когда конец одной фазы соединяется с началом другой, образуя замкнутый контур. Полученные узлы присоединяются к соответствующим началам фаз генератора.

2.Какое соотношение между фазными и линейными напряжениями при соединении приемников в треугольник?

В треугольник могут соединяться фазы трансформаторов, электродвигателей, фазы осветительной нагрузки и т.д.. При соединении фаз приемников с сопротивлением Z_ав, Z_вс, Z_са в треугольник каждая фаза включается на линейное напряжение источника. Поэтому фазные напряжения U_ф равны линейным напряжениям U_л, т.е.

3. Каковы соотношения между фазными и линейными токами для любой нагрузки и для симметричной нагрузки при соединении приемников в треугольник?

Фазные токи I_ав, I_вс, I_са определяются по формулам:

Линейные токи I_А, I_В, I_С определяются по фазным токам из уравнений, составленных по первому закону Кирхгофа для узлов а, в, с

; ;

Из уравнения следует, что любой из линейных токов равен геометрической разности токов тех двух фаз нагрузки, которые соединяются с данным линейным проводом. Векторы линейных токов I_л можно определить из векторной диаграммы, построенной на основании уравнения, для чисто активной нагрузки, например, осветительной

Рис.6. Векторная топографическая диаграмма на­пряжений и токов для симметричной нагрузки

При симметричной нагрузке:

При этом линейный I_Л и фазный I_Ф токи связаны числовым соотношением, которое можно определить из заштрихованного треугольника (рис. 4).

Т.е.

4.Каковы особенности соединения фаз приемников в треугольник?

При несимметричной нагрузке, т. е. при изменении сопротивления одной из фаз. режим работы других фаз останется неизменным, т. к. сохраняется постоянство напряжений на фазах нагрузки, что является важной особенностью соединения фаз приемника треугольником. Поэтому схему соединения треугольником исполь­зуют для включения несимметричных однофазных приемников, например, осве­тительных приборов в трехпроводную осветительную сеть.

5. В каком случае следует применить соединение фаз приемников в треугольник?

Преимуществом соединения фаз источника энергии и приемника треугольником по сравнению с соединением звездной без нейтрального провода является взаимная независимость фазных токов

6. В чем достоинства схемы соединения в треугольник по сравнению со с схемой соединения в звезду?

Схема соединения трех фаз приемника не зависит от схемы соединения трех фаз генератора. Соединения фаз приемника треугольником часто переключается на соединение звездной для изменения тока и мощности, например для уменьшения пусковых токов трехфазных двигателей, изменение трех фазных электрических цепей и т. д.

7) Изменяются ли линейные токи при изменении сопротивления одной из фаз приемников?

При несимметричной нагрузке, т. е. при изменении сопротивления одной из фаз, режим работы других фаз останется неизменным, т. к. сохраняется постоянство напряжений на фазах нагрузки, что является важной особенностью соединения фаз приемника треугольником. Поэтому схему соединения треугольником используют для включения несимметричных однофазных приемников, например, осветительных приборов в тpexпроводную осветительную сеть

8) Изменяются ли линейные токи при обрыве одной из фаз приемников?

Токи в оставшихся фазах не изменятся, т.к. при наличии нейтрального провода напряжения на фазах всегда равны напряжениям источника. Изменится ток в нейтральном проводе.

9) Как влияет на режим работы цепи обрыв одного из линейных проводов?

Режим работы фаз не изменяется, т.к. напряжение на ее зажимах остается номинальным. При обрыве линии "A" IA = 0; сопротивление фаз "AB" и "BC" соединены последовательно и включены на напряжение UBC, т.е. IAB = ICA = UBC / (RAB + RCA); напряжение UBC распределяется между ними пропорционально величинам сопротивлений.

10) Как изменяются линейный ток и мощность, если соединенные в звезду одинаковые однофазные приемники переключить на треугольник (линейные напряжения в обоих случаях одинаковы)?

В зависимости от условий работы нагрузки целесообразно изменять способ соединения фаз - переключать со звезды на треугольник и обратно, при этом линейный ток нагрузки изменяется в три раза

, тогда отношение

11. Объяснить построение векторных диаграмм

1. Выбрать масштаб для тока m_I и для напряжения m_U

2. Построить равносторонний треугольник фазных (линейных) напряжений приемника

3. С учетом характера нагрузки (активная, индуктивная, емкостная) строятся векторы фазных токов. При индуктивной нагрузке вектор фазного тока отстает от своего напряжения на 90⁰, при емкостной – вектор фазного тока опережает напряжения на 90⁰, при чисто активной нагрузке фазный ток совпадает по направлению со своим напряжением

4. На основании уравнения построить векторы линейных токов

Список литературы

1. В. В. Бережных, И. П. Макарьева, Т. Н. Бережных, М. О. Умнова «Электрические цепи. Электротехника. Методические указания к выполнению лабораторных работ» - Иркутск: издательство ИрГТУ, 2001.-36с.

2. А. С. Касаткин, М. В. Немцов «Электротехника» - М.: издательство «высшая школа», 2000.-542с.