6.5 Контрольные вопросы

6.5.1 Какие существуют способы соединения катушек индуктивности?

6.5.2 Как влияет взаимное расположение катушек на их индуктивности?

6.5.3 Как влияет взаимоиндукция на индуктивность катушек при последовательном соединении?

6.5.4 Записать и обосновать расчетные формулы (6.8).

6.5.5 Рассчитать полное входящее сопротивление для последовательного включения 2-х катушек индуктивности при встречном и согласном включениях, имеющих следующие параметры: Х₁ = 30 Ом, х₁ = 80 Ом, R₂ = 50 Ом, r₂ = 120 Ом, х_М = 40 Ом.

Лабораторная работа № 7

Исследование трехфазной электрической цепи при соединении нагрузки звездой

7.1 Цель работы

Исследование трехфазной цепи, соединенной звездой при симметричной и несимметричной нагрузке. Вычисление соотношений между номинальными линейными и фазными напряжениями и токами, выяснение роли нейтрального провода.

7.2 Теоретические сведения

При соединении обмоток фаз звездой, их концы объединены в один общий узел, который называется нейтралью, а начала обмоток соединяются с источником тока проводами, которые называются линейными.

В трехфазной системе напряжение между линейными проводами называется линейным (U_AВ, U_BС, U_CА, U_л), а напряжение между началом и концом одной обмотки называется фазным (U_A, U_B, U_C, U_ф) (рисунок 7.1).

Рисунок 7.1 Схема соединения обмоток фаз приемника звездой

Ток, идущий по линейному проводу называется линейным, а ток, идущий непосредственно через потребитель, называется фазным. При соединении нагрузки звездой линейный и фазный токи одинаковы:

I_ф = I_л (7.1)

Приемник с одинаковым сопротивлением всех трех фаз называется симметричным (Z_A = Z_B = Z_C), при этом токи всех фаз одинаковы, и одинаковы сдвиги фаз относительно соответствующих напряжений, ток в нейтральном проводе равен нулю. У симметричной трехфазной системы фазные напряжения равны U_A = U_B = U_C = U_ф и образуют симметричную систему векторов:

Рисунок 7.2 Векторная диаграмма напряжений и токов

при соединении нагрузки звездой

Из диаграммы следует, что линейные векторы напряжения равны между собой и сдвинуты относительно друг друга на 120. - вектор, начинающийся в точке В и заканчивающийся в точке А, т.е первая буква индекса обозначает точку конца вектора, вторая – начало. Из диаграммы следует, что между действующими значениями линейных и фазных напряжений справедливо соотношение

U_л = 2 U_фcos30 = U_ф . (7.2)

7.3 Экспериментальная часть

На рисунке 7.2 приведена электрическая схема опыта.

Рисунок 7.3 Электрическая схема трехфазной нагрузки, включенной

по схеме «звезда с нейтральным проводом»

Буквенно-цифровые обозначения элементов и приборов, используемых в схеме:

РА1-РА3 – амперметры для измерения линейных (фазных) токов;

РА4 – амперметр нейтрального провода;

РV1- РV3 – вольтметр для измерения линейных и фазных напряжений;

U_AB, U_BС, U_СА – линейные напряжения;

Q – автомат трехфазной сети.

7.4 Порядок проведения работы

7.4.1 Ознакомиться с оборудованием и приборами лабораторной установки и записать их паспортные данные в таблицу 7.1.

Таблица 7.1 Данные приборов и оборудования

Наименование	Количество	Тип	Предел измерения	Класс точности	Система

7.4.2 Собрать электрическую схему установки и уяснить назначение отдельных ее элементов (рисунок 7.3). В качестве нагрузки фаз приемника используется ламповый реостат (активная нагрузка).

7.4.3 После проверки схемы преподавателем, исследовать режимы.

7.4.3.1 Симметричная нагрузка без нейтрального провода.

Симметричную нагрузку осуществляют включением одинакового количества ламп одной мощности в каждой фазе.

7.4.3.2 Симметричная нагрузка с нейтральным проводом.

7.4.3.3 Несимметричная нагрузка с нейтральным проводом.

Несимметричную нагрузку создают путем изменения сопротивления в фазах, при этом в нейтральном проводе появится ток I_N.

7.4.3.4 Несимметричная нагрузка без нейтрального провода.

7.4.3.5 Восстановив симметрию, выполняют обрыв линейного провода без нейтрального провода, отсоединяя один из линейных проводов, при выключенной схеме установки.

7.4.3.6 Обрыв линейного провода с нейтральным проводом.

7.4.3.7 Короткое замыкание фазы.

Режим короткого замыкания в фазе выполняют при отключенном нулевом проводе, предварительно установив симметричную нагрузку и выключив схему установки, при этом накоротко замыкают проводником клеммы батареи ламп.

7.4.4 Результаты измерений занести в таблицу 7.2.

7.4.5 Построить векторные диаграммы напряжений в масштабе для каждого режима без нейтрального провода.

7.4.6 Для всех режимов вычислить мощность фаз и полную мощность нагрузки.

Р = Р_А + Р_В + Р_С (7.3)

Р_ф = U_ф I_ф cos (7.4)

7.4.7 Установить влияние нейтрального провода на работу системы; по полученным результатам измерений проверить справедливость соотношений между линейными и фазными величинами и сделать выводы.

Таблица 7.2 Параметры электрической цепи при различных видах нагрузки	Вычислено	∑P Вт
		PC Вт
		PВ Вт
		PA Вт
		ZФ Ом
	Измерено	UC B
		UB B
		UA B
		UCA B
		UBC B
		UAB B
		IN A
		IC A
		IB A
		IA A
	Эксперимент		Симметричная нагрузка без нейтрального провода	Симметричная нагрузка с нейтральным проводом	Несимметричная нагрузка без нейтрального провода	Несимметричная нагрузка с нейтральным проводом	Обрыв линейного провода с нейтральным проводом	Обрыв линейного провода без нейтрального провода	Короткое замыкание фазы без нейтрального провода