2.1 Основные соотношения трехфазной системы

При соединении приемников электрической энергии треугольниками линейные напряжения равны фазным напряжениям:

(2.1)

Токи в фазах:

; ; (2.2)

Линейные токи: (2.3)

Для симметричной нагрузки: (2.4)

При неоднородной нагрузке фазные и линейные токи также находятся по формулам (2.2) и (2.3), но только следует учитывать углы сдвига фаз между фазными напряжениями и токами, которые определяются соотношениями:

; ; .

Активная мощность симметричной трехфазной нагрузки равна:

(2.5)

или (2.6)

2.2 Порядок выполнения работы

В работе 11 приведена схема для исследования трехфазной цепи при соединении приемника треугольником. Параметры схемы (резисторов, катушки индуктивности и конденсатора) устанавливает компьютер по шифру студента (по двум последним цифрам). Напряжение на входе схемы автоматически поддерживается во время опыта неизменным.

1. Исследовать опытным путем работу 3-х фазной цепи при однородной (активной) нагрузке фаз (ключи В₂ и В₃ отключены) в следующих режимах:

а) симметричная нагрузка во всех фазах (R_А=R_В=R_С)

б) несимметричная нагрузка;

в) при отключенной линии А (ключ В₄ отключен);

г) при отключенной фазе АВ (линия А восстановлена – ключ В₄ включен, ключи В₁, В₂ и В₃ отключены).

2. Результаты всех измерений записать в таблицу 3.

Таблица 3

№ п/п

Измерено

Вычислено

Примечание

Uл

UAВ

UBС

UCА

IAВ

IBС

ICА

IA

IB

IC

PAВ

Iл / Iф

PBС

PCА

P

В

В

В

В

А

А

А

А

А

А

Вт

–

Вт

Вт

Вт

Треугольник (активная равномерная и неравномерная нагрузка) ()

1

Равномерная нагрузка RАВ = RВС = RСА

2

–

Неравномерная нагрузка RАВ ≠ RВС ≠ RСА

3

Холостой ход линии А RАВ = RВС = RСА

4

Холостой ход фазы АВ RАВ=, RВС=RСА

Формулы для расчетов (расчет полностью выполнить для 2 опыта): расчетная мощность активной нагрузки при : ; ; ; .

3. Построить векторные топографические диаграммы напряжений и векторные диаграммы токов для всех случаев таблицы 3 (рис.9-12).

4. При неоднородной нагрузке исследовать схему в следующих режимах:

а) в фазах ВС и СА нагрузка активная (R_ВС  R_СА), а в фазе АВ – емкостная (Z_АB = -jX_AB);

б) в фазах ВС и СА нагрузка активная (R_ВС  R_СА), а в фазе АВ – активно-индуктивная (Z_АB = R_АВ + jX_AB);

Данные измерений занести в таблицу 4.

Таблица 4

№ п/п

Измерено

Вычислено

Примечание

UЛ

IAB

IBC

ICA

IA

IB

IC

PAB

PBC

PAC

P

RAB

RBC

RCA

XL

XC

ZAB

В

А

А

А

А

А

А

Вт

Вт

Вт

Вт

Ом

Ом

Ом

Ом

Ом

Ом

Треугольник (неоднородная неравномерная нагрузка) ()

1

Неравномерная активно-емкостная нагрузка ZАB = -jXAB; RВС  RСА

2

Неравномерная активно-индуктивная нагрузка ZАB = RАВ + jXAB; RВС  RСА

Формулы для расчетов: ; ; ; ; ; (значение берется для режима, когда в фазе AB включена катушка индуктивности); (значение берется для режима, когда в фазе AB включен конденсатор).

5. Результаты расчетов сопротивлений (табл.4) занести сначала для проверки в таблицу 5 в компьютере (вызвав ее из меню), а затем в такую же таблицу в отчете.

6. Построить векторные топографические диаграммы напряжений и векторные диаграммы токов для всех случаев таблицы 4 (рис.13-14).

Построение топографических диаграмм начинается с построения треугольника векторов фазных напряжений на приемнике ; ; . Построение вектора производится по его активной и реактивной составляющим: ; .

Рис.9 Векторная диаграмма при активной равномерной Рис.10 Векторная диаграмма при активной неравномерной

нагрузке () нагрузке ()

Масштабы по осям:

m_U = ____ В/см;

m_I = ____ A/см

Рис.11 Векторная диаграмма при холостом ходе Рис.12 Векторная диаграмма при холостом ходе

линии А () фазы АВ ()

Масштабы по осям:

m_U = ____ В/см;

m_I = ____ A/см

Рис.13 Векторная диаграмма при неоднородной Рис.14 Векторная диаграмма при неоднородной

активно-емкостной нагрузке () активно- индуктивной нагрузке ()

Масштабы по осям:

m_U = ____ В/см;

m_I = ____ A/см

7. Проанализировать результаты измерений и дать заключение о возможности измерения мощности трехфазной цепи двумя ваттметрами. Для одного из случаев по указанию преподавателя, произвести разложение несимметричной системы линейных токов на симметричные составляющие прямой и обратной последовательности. Определить коэффициент асимметрии: .

8. Дать анализ работы несимметричной трехфазной цепи, соединенной треугольником при неоднородной нагрузке фаз:

3