Кривоносенко Геннадий Владимирович
Должность:преподаватель общепрофессиональных дисциплин
Группа:Посетители
Страна:Россия
Регион:Воронежская область г. Семилуки
31.10.2014
0
1096
0

ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАНЯТИЕ № 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЁХФАЗНОЙ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ПРИ СОЕДИНЕНИИ ПРИЁМНИКОВ «ТРЕУГОЛЬНИКОМ».

 

ЛабораторнОЕ ЗАНЯТИЕ № 5.

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЁХФАЗНОЙ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ПРИ СОЕДИНЕНИИ ПРИЁМНИКОВ «треугольником».

 

Цель занятия: 1. Проверить экспериментальным путём соотношения между линейными и фазными токами и напряжениями для однофазных приёмников, соединённых «треугольником».

2. Освоить методы расчёта мощности в трёхфазных электрических цепях.

3. Познакомиться с методами анализа трёхфазных цепей, имеющих соединённую «треугольником» активную нагрузку, с применением векторных диаграмм.

 

Рекомендуемая литература. 1) курс лекций; 2) (1) стр. 164 – 182; 3) (2) стр. 118 – 130.

 

Перечень приборов.

1.      Трёхфазный источник переменного тока (на измерительном блоке).

2.      Мультиметры – 3шт (на измерительном блоке).

3.      Магазины сопротивлений –3шт.

4.      Мультиметы переносные –2шт.

5.      Соединительные провода.

 

Контрольные вопросы.

  1. Как соединить однофазные приёмники «треугольником?
  2. Каково соотношение между фазными и линейными токами при соединении «треугольником» и симметричной нагрузке?
  3. Какие токи называются фазными и  линейными?
  4. Каково соотношение между фазными и линейными напряжениями при соединении «треугольником» и симметричной нагрузке?
  5. В каких случаях нагрузка в трёхфазной цепи является несимметричной?

 

Краткие теоретические сведения.

Трехфазныеэлектрическиецепи

 

 
 


Если в однородном магнитном поле вращать с равномерной скоростью три одинаковые рамки, сдвинутые в пространстве на 120° друг относительно друга, то в них, в соответствии с законом электромагнитной индукции, будет наводиться трехфазная система ЭДС, состоящая из трех синусоидальных ЭДС, одинаковых по амплитуде и частоте, но сдвинутых друг относительно друга по фазе на 120° (рис.1).

 

 
  Подпись: Рис. 1. Трехфазная система ЭДС

 

Такая система предназначается для питания симметричных трехфазных приемников (асинхронные и синхронные двигатели) и однофазных несимметричных приемников, соединенных «звездой» или «треугольником» (осветительные приборы, бытовая электроаппаратура).

При соединении приемников «звездой» концы фаз х, у, zсоединяют вместе, образуя нейтральную точку п, аначала фаз а, Ь, с подключают к линейным проводам, идущим от трехфазного источника питания (рис.2).

В трехфазной цепи при соединении приемников «звездой» различают:

ЕА,,ЕВС — фазные ЭДС источника;

UA ,UВ , UСфазные напряжения источника;

UАВ,, UВС , UCAлинейные напряжения источника;

Uа , Ub, Ucфазные напряжения нагрузки;

Uab ,,Ubc,, Uсалинейные напряжения нагрузки;

Ia ,Ib , Ic — фазные и в то же время линейные токи нагрузки;

IA , IB,фазные и в то же время линейные токи источника;

In — ток в нейтральном проводе;

     UnNнапряжение смещения нейтрали.

Трехфазный источник питания всегда представляет собой симметричную систему независимо от величины и характера нагрузки, так как внутреннее сопротивление его ничтожно мало. Векторная диаграмма напряжений источника, схема которого приведена на рис.2, показана на рис.3. Из диаграммы следует, что линейные и фазные напряжения связаны зависимостью                                    

Uл=Uф

                                                       

Для активной симметричной нагрузки в фазах, когда сопротивления всех фаз одинаковы, фазные токи также одинаковы, совпадают по фазе с соответствующими фазными напряжениями и равны линейным токам:

Iф=Iл

В нейтральной точке п в соответствии с 1-м правилом Кирхгофа

                             

т.е. ток в нейтральном проводе отсутствует.

Если же нейтральный провод отсутствует (трехпроводная система), то при несимметричной нагрузке в фазах фазные напряжения будут различными и согласно 2-му правилу Кирхгофа соответственно для контуров ANna, BNnb, CNnc(см. рис.2) составят

 

 

*                                                                    

Для восстановления равновесия фазных напряжений при несимметричной нагрузке используется четырехпроводная линия связи. Четвертый провод соединяет между собой нейтральные точки источника N и нагрузки п. При этом потенциалы точек п и N становятся одинаковыми, в результате чего

UnN=0;  Ua=UA;  Ub=UB;  Uc = UC.

В то же время в нейтральном проводе появляется ток

Нагрузка в фазах может быть вычислена в соответствии с законом Ома, если измерены токи в фазах:

                           Ra = Ua / Rb ,Rb = Ub /Ib , Rc = Uc/I c.

Векторная диаграмма токов и напряжений в случае несимметричной активной нагрузки в фазах для трех  проводной линии связи (рис.4, а) может быть построена в такой последовательности:

1. Из точки N  ввыбранном масштабе тU  строят «звезду» фазных напряжений генератора UA,,UB,, UC..

 

 

2.    Из точек А, В, С засечками с помощью циркуля откладывают в масштабе тUвеличины фазных напряжений приемника Ua,,Ub,,Ucи находят точку пересечения засечек, соответствующую нейтральной точке приемника п. Соединив точки п и N, получают вектор напряжения смещения нейтрали UnN.

3.    В выбранном масштабе тi, из точки п строят векторную диаграмму фазных токов /а, 1b , 1c . Их геометрическая сумма должна быть равна нулю. При активной нагрузке вектор фазного тока совпадает по направлению с вектором фазного напряжения.

При четырех проводной линии UnN= 0 и точка п совпадает с точкой N(рис.4, б). Поэтому векторная диаграмма токов в масштабе тi, строится из точки N. Геометрическая сумма токов в этом случае определяет величину тока в нейтральном проводе In. При симметричной нагрузке эта сумма равна нулю, а при несимметричной нагрузке ток в нейтральном проводе не равен нулю и может быть вычислен по векторной диаграмме.

В трехфазных цепях различают понятия равномерной нагрузки, когда равны полные сопротивления в фазах (Za = Zb = Zc), но различен их характер ), и однородной, когда одинаков характер нагрузки в фазах (), но различны полные сопротивления ().

При равномерной нагрузке однофазных приемников, соединенных «звездой» (рис.5, а), векторные диаграммы для трех- и четырех проводной линии связи имеют вид, показанный соответственно на рис.5, б и 5, в.

 

В рассматриваемом примере в фазу а х включена активная нагрузка R, в фазу bу — индуктивная нагрузка XL, в фазу с — z— емкостная нагрузка ХC . При этом R = XL = XC. Bидеальном случае вектор тока в фазе а — х совпадает с вектором напряжения (φа= 0), в фазе b — у — отстает на 90°, в фазе с — zопережает на 90°.В трех проводной линии связи (при отсутствии нейтрального провода) несмотря на равенство сопротивлений в фазах нейтральная точка смещается, что обусловливает образование напряжения смещения нейтрали UnN(рис.5, б). Происходит это из-за различного характера нагрузок в фазах. Результатом становится изменение фазных напряжений на нагрузке по отношению к фазным напряжениям источника.

При этом векторная сумма токов в фазах в соответствии с 1-м правилом Кирхгофа равна нулю: 

В четырех проводной линии связи потенциалы точек n и N одинаковы, UnN= 0 (см. рис.5, в) и фазные напряжения на нагрузке равны фазным напряжениям источника. При этом в нейтральном проводе появляется то 

Практический интерес представляет короткое замыкание одной из фаз при отсутствии нейтрального провода.

При коротком замыкании фазы (например а х) напряжение на ней становится равным нулю и нейтральная точка п смещается в начало короткозамкнутой фазы (рис5, г). В соответствии с этим напряжение смещения нейтрали становится равным фазному напряжению (Un N =Uф). В то же время напряжение на двух оставшихся фазах возрастает до значений линейного напряжения (Uф =Uл<span style="mso-bidi-font-size: 11.5pt; col

Комментарии пользователей /0/
Комментариев нет...
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
Наши услуги



Мы в соц. сетях

    Персональные сообщения