Лабораторная работа № 8 Исследование трехфазной цепи с однородной нагрузкой при соединении ее треугольником

1. Цель работы

Исследование симметричного и несимметричных режимов трехфазной однородной нагрузки при соединении ее треугольником.

2. Приборы и оборудование

Для выполнения лабораторной работы используются следующие приборы и оборудование:

• амперметры электромагнитной системы с пределом измерений 1А – 3 шт.;

• амперметры электромагнитной системы с пределом измерений 2А – 3 шт.;

• катушки индуктивности с одинаковыми параметрами – 3 шт.;

• вольтметр электромагнитной системы – 1 шт.;

• ваттметр однофазный многопредельный – 1 шт.

3. Время, отводимое на работу

На выполнение данной работы отводится два академических часа.

4. Основные теоретические положения

Под трехфазной системой понимается совокупность электрических цепей, в которых действуют синусоидальные ЭДС (напряжения) одной и той же частоты, сдвинутые относительно друг друга по фазе на угол 2/3, создаваемые общим источником электрической энергии.

Если энергия подается потребителю по трехпроводной линии, то сопротивления нагрузки могут быть соединены двумя способами: по способу трехлучевой звезды или по способу треугольника.

Допустим, имеется три однофазных приемника электроэнергии. Обозначим один из выводов каждого приемника буквами А, В и С. Второй вывод обозначим буквами X, Y и Z соответственно. Для соединения треугольником необходимо второй вывод первого приемника (Х) соединить с первым выводом второго (В), второй вывод второго (Y) – с первым выводом третьего (С), второй вывод третьего (Z) – с первым выводом первого (А). К узлам полученного треугольника подводят линейные провода от трехфазной сети (рис.8.1).

Рис.8.1

Если комплексы полных сопротивлений отдельных приемников равны между собой

Z_АВ = Z_ВС = Z_СА = Z,

то такую нагрузку называют симметричной.

Так как , то условия симметрии можно записать так:

Z = Z_АВ = Z_ВС = Z_СА и _aв = _вс = _са = _.

Если сопротивления по модулю различны, но _aв = _вс = _са, то нагрузка называется однородной.

Напряжения между проводами А, В и С линии называются линейными (или междуфазными). Если линейные напряжения U_АВ = U_ВС = U_СА = U_л и сдвинуты относительно друг друга на угол 120^о, то трехфазная система напряжений является симметричной. Тогда можно принять

;;. (8.1)

Такой порядок чередования фаз называют прямым. Если же напряжение U_ВС опережает U_АВ, а U_СА – отстает от U_АВ на 120^о, то порядок чередования называют обратным. Как правило, применяется прямой порядок чередования фаз. Порядок чередования фаз важно знать при подключении динамической нагрузки (электродвигатели) и в некоторых других случаях.

Под действием линейных напряжений по проводам, соединяющим источник энергии с нагрузкой, протекают линейные токи I_А , I_В и I_С. В фазах нагрузки будут фазные токи I_АВ , I_ВС и I_СА.

Согласно первому закону Кирхгофа имеем:

I_А = I_АВ – I_СА;

I_В = I_ВС – I_АВ; (8.2)

I_С = I_СА – I_ВС.

Построим векторную диаграмму токов и напряжений (рис.8.2) для симметричной цепи при активно- индуктивной нагрузке ( > 0).

Обозначим I_АВ = I_ВС = I_СА = I_ф.

Из векторной диаграммы следует, что

I_А = I_В = I_С =I_ф. (8.3)

Диаграмму (рис.8.2) удобно использовать при анализе несимметричных режимов. Крайним случаем несимметрии является обрыв фазы нагрузки. Допустим, произошел обрыв фазы АВ. Тогда I_АВ = 0. Из уравнений (8.2) следует, что

I_А = -I_СА; I_В = I_ВС; I_С = I_СА - I_ВС .

Построим векторную диаграмму (рис. 8.3).

Аналогично при обрыве двух фаз, например I_АВ = 0 и I_ВС = 0, из уравнения (8.2) получим:

I_А = -I_СА; I_В = 0; I_С = I_СА .

П ри обрыве линейного провода цепь можно рассматривать как однофазную.