Опрацювання результатів досліду

1. Розрахувати для всіх дослідів коефіцієнт потужності установки cos , повні опори – всього кола Z і індуктивної котушки Z_K, ємнісний опір конденсаторної батареї Z_C.

Результати розрахунків записати в таблицю:

№ досліду	Дані спостережень							Результати обчислень
	U, B	f, Гц	Р, Вт	I, A	І1, А	І2, А	С, мкФ	cos	Z, Ом	ZK, Ом	ZC, Ом
1…9

2. Побудувати в масштабі за допомогою циркуля методом засічок три векторні діаграми напруги і струмів для дослідів недокомпенсації, резонансу струмів і перекомпенсації.

3. Накреслити в масштабі в одній системі координат графіки cos (C), Z(C), I(C), I₁(С), I₂(С), а в іншій системі - I(cos ).

4. Скласти висновок по результатам виконаної роботи.

Запитання для самопереірки

1. Як виміряти повний опір вітки електричного кола синусоїдного струму?

1. Від яких величин залежить знак реактивного опору вітки електричного кола?

2. Як розрахувати діючий струм нерозгалуженій частині розгалуженого електричного кола синусоїдного струму?

3. В якому електричному колі може виникнути резонанс струмів і що для цього необхідно?

4. Чому дорівнює коефіцієнт потужності при резонансі струмів?

5. До якого значення доцільно підвищувати коефіцієнт потужності установки?

Робота 2

Режими роботи трифазних електричних мереж із з'єднанням приймачів зіркою

Мета роботи

1. Знайти співвідношення між діючими лінійними і фазними напругами .

2. Засвоїти метод знаходження нейтрального і лінійних проводів.

3. З'ясувати вплив обриву нейтрального або лінійного проводу на режим роботи окремих приймачів трифазної установки.

Основні теоретичні положення

В ід трифазного синхронного генератора найчастіше відходить чотирипровідна мережа з трьома лінійними проводами А, В, С і одним нейтральним проводом N, який звичайно заземляють і називають нульовим (рис. 2.1).

Напруги U_АВ, U_ВС, U_СА між відповідними лінійними проводами називають лінійними, а напруги U_А, U_В, U_С між відповідними лінійними і нейтральним проводом, називають фазними.

Лінійні напруги зв'язані з фазними такими векторними рівняннями:

U_AB=U_A–U_B;

Рис. 2.1-Схема з’єднання

навантаження зіркою. U_BC=U_B–U_C;

U_CA=U_C–U_A,

Якщо лінійні і фазні напруги симетричні, між ними існує залежність

.

Провід, напруга між яким і кожним з решти проводів буде найменшою, тобто фазною, є нейтральним, інші - лінійними.

Якщо повні опори приймачів Z_A, Z_B, Z_C рівні між собою, тобто Z_A= Z_B= Z_C= Z_ф і зсуви фаз j_А, j_В, j_С відповід них фазних напруг і струмів однакові j_А=j_В=j_С=j, то таке навантаження називають симетричним.

Для симетричного навантаження немає потреби в нейтральному проводі, бо струм у ньому І_N = 0 і лінію, що підводить електричну енергію до приймачів, виконують трипровідною.

При з'єднанні приймачів зіркою, струми у підвідних проводах - так звані лінійні струми - є одночасно струмами приймачів відповідних фаз, т.т. фазними струмами. При з'єднанны приймачів зіркою лунійні струми дорівнюють фазним, тобто .

Фазний струм I_ф визначають за формулою

.

де U_ф – фазова напруга; Z_ф - повний опір навантаження фази.

При симетричному навантаженні фаз усі фазні напруги U_А, U_B, U_C однакові, фазні струми I_A, I_B, I_C рівні між собою і зсунуті відносно своїх напруг на однакові кути j, що визначають за формулою

,

де X_ф - реактивний опір фази навантаження; R_ф - її активний опір.

Для несиметричного навантаження фаз, коли повні опори Z_A ¹ Z_B ¹ Z_C, чи зсуви фаз j_A ¹ j_В ¹ j_С, або справджуються обидві нерівності, то в нейтральному проводі виникає струм, що дорівнює векторній сумі лінійних струмів (рис.2.2,а)

І_N = І_А + І_В + І_С

Для несиметричного режиму при наявності нейтрального проводу всі приймачі перебувають майже під однаковими фазними напругами,

якщо не враховувати втрати напруг в проводах внаслідок нерівності струмів в них. Якщо нейтральний провід обривається, фазні струми змінюються так, що сума їх дорівнює нулю (рис. 2.2, б), внаслідок цього порушується симетрія фазних напру. Оскільки подібні відхилення недопустимі, слід пильнувати, щоб нейтральний провід завжди був цілий. Тому вимикачі, запобіжники та інші обладнання, що може спричинити його вимикання від нейтральної точки приймачів, не можна вмикати в нейтральний провід.

Якщо обривається лінійний провід, приймачі цієї фази залишаються без енергії, а приймачі двох непошкоджених фаз продовжують живитись від трифазної системи. При наявності нейтрального проводу приймачі непошкоджених фаз практично не відчувають обрив "чужого" лінійного проводу, а якщо його нема, то напруги на затисках обох споживачів перерозподіляються прямо пропорційно їх повним опорам.

а б

Рис. 2.2- Векторні діаграми при несиметричному режимі: а - наявності

нейтрального проводу, б - відсутності нейтрального проводу.

Активну потужність приймачів обчислюють так:

P = P_A+P_B+P_C = U_AI_Acosj_A+U_BI_Bcosj_B+U_CI_Ccosj_C.

Її виміряють трьома однофазними ватметрами PW1, PW2, PW3 (рис. 2.3,а), кожний з яких показує активну потужність фаз P_A, P_B, P_C.

Коефіцієнт потужності кожної фази знаходять за формулою

,

де P_і - активна потужність; U_і - фазна напруга; I_і - фазний струм.

Для симетричного режиму активну потужність можна виміряти одним ватметром і добутий результат помножити на три.

Рис. 2.3- Схеми вимірювання активної потужності у трифазної мережі однофазними ватметрами: а - трьома; б - двома.

Якщо немає нейтрального проводу, активну потужність трифазного кола можна завжди визначити так

P=U_ABI_Acos (U_AB, I_A)+U_CBI_Ccos (U_CB, I_C)

і виміряти її за допомогою двох однофазних ватметрів (рис. 2.3,б).

Під час вимірювання активної потужності двома однофазними ватметрами і реактивному навантаженні може статися так, що стрілка одного з ватметрів буде намагатися відхилитися вліво від нульової поділки шкали. В цьому разі слід змінити напрям струму в його послідовній обмотці, помінявши місцями проводи, що підходять до її затискачів, а відліки за цим приладом вважати від'ємним.