5.1. Пояснения к работе

Трехфазная симметричная система синусоидального тока - наиболее проста к практически удобна, а потому и наиболее распространена. Это объясняется тем, что при подаче и распределении энергии трехфазная система (особенно при симметричных нагрузках) имеет экономические преимущества по сравнению с другими системами:

а) трехпроводные трехфазные системы (без нулевого провода) тре­бует наименьшего расхода проводникового материала по массе;

четырехпроводные трехфазные системы при симметричных и близких к таким нагрузкам менее экономичны вследствие добавочного расхода проводникового материала на нулевой провод;

б) основные потребители - трехфазные асинхронные и синхронные двигатели - обладает более высоким КПД, по сравнению с другими дви­гателями, асинхронные двигатели просты и надежны в эксплуатации;

в) трехфазная система позволяет сравнительно легко получать вра­щающиеся магнитные поля, используемые в двигателях переменного тока,

г) трехфазная четырехпроводная система позволяет иметь два эксплуатационных напряжения.

Действующие напряжения U_АВ, U_ВС и U_СА. между соответствующими линейными проводами равны между собой по значению, сдвинуты по фазе относительно друг друга на угол 2П/3 и носят название линейных, а действующие напряжения U_А, U_В и U_С между соответствующим линей­ным и нейтральным проводами называются фазными. Эти напряжения связаны между собой векторными уравнениями:

U_АВ = U_А – U_В;

U_ВС = U_В – U_С;

U_СА = U_С – U_А;

Записанным уравнениям соответствует векторная диаграмма

линейных и фазных напряжении (рис. 5.1), из которых видно, что "звезда" линейных напряжений U_АВ, U_ВС и U_СА опережает "звезду" фазных напряже­ний U_А, U_В, U_С на угол П/6, а соответствующие пары фазных и линейных напряжений U_А и U_ВС, U_В и U_СА, U_С и U_АВ смещены относительно друг друга на угол П/2. Этим же уравнением соответствует аналогичная диаграмма (рис. 5.2), где линейные напряжения U_АВ , U_ВС , U_СА, образуют треугольник, а фазные напряжения U_А, U_В, U_С - звезду. Такая диаграмма называется потенциальной диаграммой напряжений.

При симметрии соответственно линейных и фазных напряжений между их величинами существует зависимость

При симметричной нагрузке ток в нейтральной проводе I_N = 0, что позволяет трехфазную линию выполнить трехпроводной.

При соединении приемников звездой справедливо равенство I_Л=I_Ф

При несимметричной нагрузке фаз нарушается симметрия фазных то­ков I_А, I_В, I_С и в нейтральной проводе возникает ток I_N =I_А+I_В+I_С.

При обрыве нейтрального провода нормальный режим трехфазной уста­новки нарушается: фазные токи изменяются и устанавливаются такими, чтобы сумма их стала равной нулю. Это приводит к искажению симметрии фазных напряжений, в результате чего приемники окажутся под напряже­ниями, отличающимися от номинального значения фазного напряжения (рис. 5.3). Недопустимость такого режима вынуждает применять все меры, исключающие обрыв нейтрального провода и не допускать применений в нем электрических аппаратов, которые могут вызвать его отключение от нейтральной точки приемников.

Потенциальную диаграмму напряжений трехфазных цепей при обрыве нейтрального провода строят циркулем по опытным данным методом засечек, для чего сначала вычерчивают треугольник линейных напряжений U_АВ, U_ВС, U_СА, затем из соответствующих его вершин радиусами, равными фазным напряжениям U_А, U_В, U_С, описывают дуги, пересечение которых определяет точку, являющуюся началом векторов фазных напряжений. Для построения векторной диаграммы токов нужно под углами φ_А, φ_В, φ_С, к векторам фазных напряжений U_А, U_В, U_С провести векторы фазных токов I_А, I_В, I_С (рис. 5.4).

Один из универсальных приборов используется для измерения напря­жений, другой - для измерения токов.

Рис. 5.1. Векторная диаграмма линейных я фазных напряжений трехфазной системы

Рис. 5.2. Потенциальная диаграмма напряжений и векторная диаграмма токов при несимметричном неоднородном режиме и приемниках, соединенных звездой при наличии нейтрального провода.

Рис. 5.3. Потенциальная диаграмма напряжений трехфазной цепи при несимметричном режиме и приемниках, соединенных звездой при отсутствии нейтрального провода.

Рис. 5.4. Построение потенциальной диаграммы напряжений векторной диаграммы токов по опытным данным.

В каждой фазе и нулевом проводе следует предусмотреть одну перемычку для обеспечения возможности включения амперметра. В работе используется трехфазный источник переменного тока, элементы цепи, блок переменных сопротивлений, емкостей и индуктивностей.

Векторные диаграммы напряжений и токов следует строить в масштабе.