РГР 3

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Санкт-Петербургский Архитектурно-строительный университет

Кафедра Электротехники и Автоматики

Расчетно-графическая работа №3

Анализ электрического состояния четырехпроводной осветительной сети при несимметричной нагрузке.

Санкт-Петербург

2010

Цель работы: определение электрических состояний осветительной сети при несимметричной нагрузке в двух режимах: при наличии нейтрального провода (выключатель S включен) и без него (выключатель S выключен) – и принятие технических решений по созданию условий нормального функционирования осветительной установки.

Исходные данные: схема замещения; линейные напряжения U_Л; лампы накаливания включены по схеме “звезда”, сопротивления фазных групп.

UЛ,B	rА, Ом	rВ, Ом	rC, Ом
380	10	10	6,66

Схема защемления осветительной сети.

Анализ.

1.Анализ режима работы осветительной установки при наличии нейтрального провода и симметричных напряжений на зажимах фаз потребителя (расчет классическим методом)

1.1. Фазное напряжение

В

1.2. Линейные токи

А

А

А

1.3. Мощность преобразования энергии в фазах потребителя:

Вт

Вт

Вт

1.4. Мощность потребления энергии осветительной установкой:

Вт

1.5. Ток в нейтральном проводе I_Н находится по векторной диаграмме токов, построенной на основе первого закона Кирхгофа для узла 0 (). Из векторной диаграммы видно, что А

2. Режим обрыва провода N. Выключатель S выключен. Напряжения сети принимаются симметричными. Расчет - символическим методом.

2.1. Направим вектор фазного напряжения сети по оси действительных чисел. Тогда для фазных напряжений сети следует:

2.2. Комплексные сопротивления и проводимости отдельных фаз:

2.3. Комплексные сопротивление и проводимость оборванного нейтрального провода

2.4. Комплексное напряжение между нулевой точкой потребителя О и нейтральным зажимом сети N

2.5. Напряжения на зажимах фаз осветительной электроустановки

2.6. Построение векторной диаграммы напряжений сети и потребителя по результатам пп.2.4 и 2.5.:

Из векторной диаграммы и результатов расчета следует, что напряжения на зажимах фаз потребителя несимметричны:

2.7. Линейные токи при наличии явления «смещения нейтрали» потребителя:

2.8. Мощности потребления энергии фазами электроустановки:

2.9. Мощностная электрическая нагрузка потребителя на сеть:

Вт

Обобщение и технические мероприятия по нормальному функционированию осветительной электроустановки.

1. Несимметричная нагрузка трехфазного электропотребителя , соединенного звездой, на четырехпроводную сеть трехфазного тока возникает при неравенстве сопротивлений отдельных его фаз. При несимметричной нагрузке в нейтральном проводе появляется значительный ток (А). Такой ток может привести к аварийным ситуациям , при которых нейтральный провод может оказаться оборванным.

2. При обрыве нейтрального провода сети и несимметричной нагрузке со стороны потребителя возникает явление «смещения нейтрали», при которой нулевая точка потребителя под действием междуузлового напряжения смещается по отношению к нейтральной точке сети и фактические напряжения на зажимах фаз потребителя при сохранении симметрии напряжений сети становятся несимметричными: и . Следовательно, электролампы с нормальным напряжением 220 В в фазах А, В светят ярко, а в фазе С - слабо. Лампы в фазах Аи В быстрее выходят из строя, так как превышение величины напряжения сверх номинальной на 7% сокращает срок службы.

Из полученных результатов видно, что фазовые напряжения на зажимах трехфазного потребителя, соединенного звездой без нейтрального провода, не могут быть больше линейных напряжений в сети.

3. Мощностная нагрузка несимметричной осветительной установки на сеть также не остается неизменной: при наличии нейтрального провода она составила 16,947 кВт, а при его отсутствии - всего 16,540 кВт, что на 0,407 кВт больше исходной. Это объясняется перераспределением напряжения на зажимах без электроустановки.

4. По диагностическому треугольнику можно видеть, что на базе С уменьшено сопротивление. Относительные координаты нулевой точки потребитель равны -0,0716 и +0,124j, и она расположена на линии С-О, ближе к области О, а относительное сопротивление фазы С на 66,6% ниже нормы.

5. В качестве технических мероприятий следует рекомендовать проверку электрического состояния нейтрального провода и устранение его обрыва. Во время эксплуатации заданной осветительной электроустановки необходимо следить за симметрией нагрузки потребителя на сеть, не допускать несанкционированных перегрузок и недогрузок отдельных его фаз и постоянно контролировать исправность работы нейтрального провода системы.