Исследование трехфазной цепи соднофазными приемниками, соединеннымизвездой

Дата: 2025-05-01; Просмотры: 19

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

Цель работы: ознакомиться с трехфазной цепью при соединении фаз нагрузки звездой; выяснить связь между линейными и фазными токами и напряжениями; оценить роль нейтрального провода при несимметричной нагрузке.

Программа работы

1. Для измерения напряжений, токов и активной мощности собрать измерительную цепь (рис. 4.1).

Затем собрать трехфазную цепь из трех реостатов, соединив их в звезду с нейтральным проводом, как указано на схеме (рис. 4.2).

Изменяя положение движков реостатов, установить одинаковые сопротивления в фазах и тем самым добиться симметрии трехфазного приемника. При этом все фазные токи равны, а ток в нейтральном проводе отсутствует. Измерить фазные и линейные токи и напряжения, активные мощности фаз и ток в нейтральном проводе. Убрать нейтральный провод (здесь и в дальнейшем все изменения в схеме производить при отключенном питании). Убедиться, что режим работы трехфазной цепи не изменится. После этого восстановить цепь, подключить нейтральный провод. По результатам измерений вычислить отношение линейного напряжения к фазному и активную мощность трехфазной нагрузки.

Рис. 4.2. Трехфазная нагрузка с соединением фаз приемника в звезду при наличии нейтрального провода

Данные вычислений к измерений занести в табл. 4.1.

Построить в масштабе векторную диаграмму токов и напряжений.

2. В одной из фаз приемника подсоединить параллельно реостату конденсатор. Измерить и вычислить все величины и соотношения, указанные в п.1. Занести эти данные в табл. 4.1.

Построить в масштабе векторную диаграмму токов и напряжений.

3. Не меняя параметров цепи, собранной в п.2, убрать нейтральный провод, подключив между нейтральными точками источника и приемника вольтметр с r_v=¥ (рис. 4.3), и убедиться в том, что режим работы фаз несимметричного приемника существенно изменится.

Рис. 4.3. Несимметричная трехфазная нагрузка с соединением фаз приемника в звезду без нейтрального провода

Измерить линейные и фазные напряжения, напряжение «смещения нейтрали» U_{n . N}, все токи и фазные мощности. Заполнить соответствующую строку табл. 4.1. Сделать вывод о назначении нейтрального провода. По данным измерений построить в масштабе векторную диаграмму токов и напряжений.

4. Осуществить обрыв той фазы, в которой был подключен конденсатор, отсоединив конец ее от нейтрали приемника. Измерить линейные и фазные напряжения, напряжение «смещения нейтрали», напряжение между точками обрыва U _обр и все токи.

Занести результаты измерений в табл. 4.1. Для этого режима построить в масштабе векторную диаграмму токов и напряжений.

5. В трехпроводной цепи (без нейтрального провода) осуществить короткое замыкание той фазы, в которой был подсоединен конденсатор, соединив начало ее с нейтралью приемника.

Измерить линейные к фазные напряжения, напряжение «смещения нейтрали» и все токи.

Данные измерений занести в табл. 4.1. Для этого режима построить в масштабе векторную диаграмму токов и напряжений.

Таблица 4.1

Соединение трехфазной нагрузки в звезду

Примечание: при выполнении данной лабораторной работы по указанию преподавателя выполняется один из двух последних пунктов.

Пояснения к работе

К пункту 1. Для измерения тока вилку измерительной цепи (рис. 4.1) следует вставлять в соответствующие гнезда панели цепи по схеме (рис. 4.2), а для измерения напряжения на участке цепи нужно к одному концу этого участка подсоединить вилку измерительной схемы, к другому концу – штекер. При этом ваттметр также оказывается включенным в цепь, и его показания определяются током ветви с включенной вилкой, напряжением между точками подсоединения вилки и штекера и косинусом угла фазового сдвига между этим напряжением и током. Включение измерительной цепи для определения тока, напряжения и активной мощности фазы A показано на рис. 4.4. Амперметр и токовая обмотка ваттметра включены в рассечку фазы A, а вольтметр и обмотка напряжения ваттметра подсоединены к точкам A и x . Амперметр при этом измеряет ток I_A, вольтметр – фазное напряжение U_A , а ваттметр – активную мощность фазы Р _A .

Рис. 4.4. Измерение тока, напряжения и активной мощности фазы

Если при том же положении вилки штекер подсоединить к точке В, вольтметр будет включен на линейное напряжение U_AB (показания ваттметра при таком включении не снимаются).

Активная мощность трехфазной нагрузки .

Для симметричной нагрузки и

При построении векторной диаграммы следует учесть, что реостаты обеспечивают чисто активный характер нагрузки и поэтому каждый фазный ток совпадает по фазе со своим напряжением.

К пункту 2. Включение конденсатора в одной из фаз создает несимметрию трехфазной нагрузки. Угол фазового сдвига между напряжением и током в фазе с подключенным конденсатором отличен от нуля и определяется по коэффициенту мощности

где P _ф, U _ф, I _ф – измеренные фазные мощность, напряжение и ток. При этом знак угла j обусловлен характером реактивной нагрузки. В данном случае характер нагрузки активно-емкостный, т.е.

Ток в нейтральном проводе можно найти при помощи векторной диаграммы по 1-му закону Кирхгофа как геометрическую сумму векторов линейных токов и сравнить эту величину с измеренной.

К пункту 3. Построение векторной диаграммы трехпроводной цепи при несимметричной нагрузке надо начать с построения векторов фазных напряжений генератора. Затем из концов этих векторов в том же масштабе сделать при помощи циркуля засечки радиусами, соответствующими одноименным фазным напряжениям нагрузки. Точка пересечения этих засечек (или центр криволинейного треугольника, образованного засечками) - точка n, соответствует потенциалу нейтрали приемника. Соединив точки N и n. построить вектор и сравнить его величину с измеренной. Векторы фазных напряжений приемника направить от точки п к концам векторов соответствующих фазных напряжений генератора.

При построении векторов токов следует обратить внимание на то, что углы j между напряжениями и токами в приемнике остались такими же, как в предыдущем опыте, ибо параметры нагрузки не менялись.

К пункту 4. При обрыве одной фазы приемника, соединенного звездой, остальные две его фазы при отсутствии нейтрального провода оказываются соединенными последовательно и включенными на линейное напряжение. На рис. 4.5 показан обрыв в фазе a. Сопротивление Z_b и Z_c, в этом случае включены последовательно на напряжение . При равенстве этих сопротивлений точка n на топографической диаграмме будет находиться в середине вектора (действующее значение фазного напряжения в каждой необорванной фазе равно половине линейного напряжения).

Рис. 4.5. Обрыв в фазе а

К пункту 5. При коротком замыкании фазы приемника потенциал нейтрали равен одноименному фазному напряжению генератора, а напряжение каждой из двух других фаз увеличивается до значения соответствующего линейного напряжения. На рис. 4.6

Рис. 4.6. Короткое замыкание фазы а.

показано короткое замыкание фазы а, В этом случае , , , .

Векторы токов в фазах b, с откладываются на диаграмме сдвинутыми на соответствующие углы j относительно векторов одноименных фазных напряжений приемника. Ток в закороченной фазе а отличен от нуля и определяется при помощи 1-го закона Кирхгофа.

Контрольные вопросы

1. Что представляет собой трехфазная симметричная система ЭДС, напряжений, токов?

2. Какая трехфазная нагрузка считается симметричной?

3. Какие токи и напряжения называются фазными и какие линейными?

4. Каково соотношение между линейными и фазными напряжениями при соединении симметричной трехфазной нагрузки в звезду? Сохраняется ли оно при несимметричной нагрузке?

5. Какова роль нейтрального провода?

6. Как определить активную мощность трехфазной симметричной и несимметричной нагрузки?

Литература: [5, с. 112-114, 303-308],

Лабораторная работ a № 5