Мiнiстерство освiти і науки україни національний унiверситет "львiвська полiтехнiка"

Електровикористання у трифазних електричних системах Методичні настанови

до виконання лабораторної роботи

з дисципліни “Основи використання електричної енергії”

для студентів базового напряму

6.050701 “Електротехніка та електротехнології”

усіх форм навчання

Затверджено

на засiданнi кафедри “Електропостачання промислових пiдприємств, мiст і сiльського господарства”

Протокол № 1 вiд 30 серпня 2007р.

Львів - 2007

Електровикористання у трифазних електричних системах. Методичні настанови до виконання лабораторної роботи з дисципліни “Основи використання електричної енергії” для студентів базового напряму 6.050701 “Електротехніка та електротехнології” усіх форм навчання / Укл: П. П. Климук, М. Й. Олійник, В. Г. Федишин – Львів: Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2007. – 15 с.

Укладачі Климук П.П., канд. техн. наук, доц.

Олійник М.Й., канд. техн. наук, доц.

Федишин В.Г., канд. техн. наук, доц.

Відповідальний за випуск Маліновський А.А., доктор техн. наук, професор

Рецензенти Гоголюк П.Ф., канд. техн. наук, доц.

Турковський В.Г., канд. техн. наук, доц.

Метою лабораторної роботи є закріплення та поглиблення студентами знань з теорії та будови трифазних електричних кіл, поняття про трифазні електромережі та системи, способи увімкнення електроприймачів у трифазних мережах та про особливості їх експлуатації; набуття студентами практичних навичок монтажу та вимірювання параметрів електроприймачів трифазних електричних кіл з симетричним та несиметричним навантаженням.

1. Загальні відомості

1.1. Трифазні електричне коло

Трифазним електричним колом називають сукупність трьох однофазних кіл, у яких діє трифазна система електрорушійних сил (ЕРС), що генерується трифазними генераторами змінного струму. На статорі трифазного генератора розташовані три окремі обмотки з однаковою кількістю витків, геометричні осі яких зміщені між собою на кути 120⁰. Окремі обмотки трифазного генератора називають фазами. Оскільки у просторі генератора діє єдиний обертовий магнітний потік, то він індукує в обмотках трифазну систему ЕРС, початкові фази яких зсунуті у часі на третину періоду, чи на 120 електричних градусів. Миттєві значення трифазної системи ЕРС (рис. 1.1, а) описуються такими рівняннями:

e_A = E_m sin ωt; e_B = E_m sin (ωt-120⁰); e_C= E_m sin (ωt+120⁰),

де E_m – амплітудне значення змінної ЕРС, В; ω – колова частота змінного струму, с^-1; t – поточний час, с.

На рис. 1.1, б наведена векторна діаграма трифазної системи електрорушійних сил, де ЕРС представлені у символічній формі запису:

Ė_A = Е е^j0 ; Ė_B =E e^-j120 ; Ė_C =E e^+j120 ,

де Е – діюче значення електрорушійних сил фаз генератора (однакове у всіх фазах).

Рис. 1.1. Часова (а) та векторна (б) діаграми трифазної системи ЕРС

Сума ЕРС трьох фаз генератора дорівнює нулю:

e_A+ e_B+ e_C= E_m sin ωt+ E_m sin (ωt-120⁰)+ E_m sin (ωt+120⁰)=0.

Частина трифазного кола, де проходить один з трьох фазних струмів трифазної системи, називають фазою.

Якщо між початком і кінцем кожної обмотки приєднаний споживач електричної енергії (електричне навантаження) Z_A, Z_B і Z_C , то утворюється електричне коло кожної окремої фази. Якщо між фазами немає електричного зв’язку, то таке коло називається незв’язаним (рис. 1.2). У ньому для передавання енергії від обмотки генератора до споживача використовується два проводи у кожній фазі.

Рис. 1.2. Трифазне незв’язане електричне коло

Таке незв’язане трифазне електричне коло має переваги та недоліки. Недоліком є великі затрати матеріалів та коштів (грошей) на проводи лінії, а перевагою – відсутність струмів у місці замикання між собою проводів різних фаз.

Від часу, коли у 1888 році М.О.Доліво-Добровольський запропонував зв’язану трифазну систему, незв’язана система має обмежене застосування.

Зв’язаним трифазним колом називається таке, у якому усі три обмотки фаз генераторів з’єднані між собою (як правило з’єднують кінці трьох обмоток), а також коли з’єднані між собою відповідно фази обмоток трансформаторів та опори фаз електроприймачів. Обмотки фаз генераторів сполучають за схемою “зірка”, а фази приймачів електричної енергії чи трансформаторів – за схемою “трикутник” або “зірка”.

У з’єднанні за схемою “зірка” початки обмоток трьох фаз вільні чи приєднані до проводів лінії електропередавання, а кінці – з’єднані між собою у спільну електричну точку, яку називають нейтральною точкою. Вивід початку обмотки наливають лінійним. Сказане стосується також обмоток трифазних трансформаторів, електричних двигунів та фаз електроприймачів.

Схема з’єднання, у якій початок обмотки наступної фази (наприклад, фази В) приєднано до кінця обмотки попередньої фази (фази А) і таким чином трифазні обмотки творять замкнене коло, називається з’єднанням у “трикутник”. Так само можуть з’єднуватися фази приймачів електроенергії, трансформаторів та двигунів. Лінійні проводи у цьому разі приєднують до вершин трикутника, які стають лінійними виводами.

Зв’язані трифазні кола поділяють на чотирипровідні (рис. 1.3, а) та трипровідні (рис. 1.3, б). У чотирипровідних трифазних колах нейтральні точки О обмоток генераторів (трансформаторів) та електроприймачів, що з’єднані за схемою “зірка”, з’єднують між собою окремим четвертим проводом (його часом називають нульовим проводом). У трипровідних трифазних колах четвертий (нульовий) провід відсутній. Тут фази генераторів, трансформаторів та електроприймачів можу бути з’єднані за схемою “зірка” або “трикутник”.

а,

б,

Рис. 1.3. Чотирипровідне (а) та трипровідне (б) трифазні електричні кола