2.1.1 Дослідження трифазного кола без нейтрального проводу

Послідовність виконання роботи

1 Скласти електричне коло, схема якого зображена на рисунку 1.2. Розімкнути ключ К у нейтральному проводі.

Рисунок 1.2 - Електрична схема для дослідження трифазного кола

Для вимірювання струмів, фазних напруг навантаження і потужностей використовують вимірювальний комплект К-505. Лінійні напруги і напругу U_nN між нейтральними точками джерела і приймача вимірюють вольтметром pV, а струм у нейтральному проводі – амперметром pА.

2 Встановити однакові значення напруг U_A, U_В, U_C на затискачах фаз трифазного джерела (в межах 18 – 26 В). Виміряти фазні і лінійні напруги джерела:

U_A = ........В ; U_В=........В ; U_C =........В ;

U_AВ =........В ; U_ВС = .........В; U_СA=.........В .

3 Дослідити такі режими у трифазному колі:

1 – симетричне активне навантаження;

2 – зменшення активного навантаження однієї з фаз;

3 – збільшення активного навантаження тієї ж фази;

4 – вимкнення (обрив) навантаження тієї ж фази;

5 – коротке замикання даної фази навантаження;

6 – ввімкнення індуктивної котушки в одну із фаз замість резистора;

7 – ввімкнення в ту ж фазу конденсатора замість котушки.

Результати вимірювань записати в таблицю 1.1.

Таблиця 1.1 – Результати вимірювань і обчислень

№ з/п

Виміряно

Обчислено

З вект. діагр.

Ua, B

Ub, B

Uc, B

IA, A

IB, A

IC, A

UnN, B

Pa, Вт

Pb, Вт

Pc, Вт

Ua UA

Ub UB

Uc UC

φа , град

φв , град

φс , град

UnN, B

1 2 3 4 5 6 7

Опрацювання результатів дослідів

1 Обчислити величини, вказані в таблиці 1.1.

2 За даними таблиці 1.1 побудувати векторні діаграми напруг, суміщені з векторними діаграмами струмів, для всіх випадків навантаження.

Побудову векторних діаграм напруг слід починати з побудови у вибраному масштабі трикутника ABC лінійних напруг (рисунок 1.3). Оскільки система лінійних напруг симетрична, то трикутник буде рівносторонній. Нейтральна точка N джерела знаходиться у центрі трикутника напруг. потім радіусами, що в масштабі напруг дорівнюють фазним напругам U_a, U_b, U_c приймача, з відповідних вершин трикутника проводять дуги кіл, перетин яких дає нейтральну точку n приймача. Вектор nN відповідає напрузі U_nN.

При симетричному навантаженні точка n співпадає з точкою N. Якщо змінювати значення опору резистора, наприклад фази А, від нуля до нескінченості при R_b =R_c = const, то точка n буде переміщуватися вздовж відрізка АD, співпадаючи з точкою D при R_A = ∞ (вимкнення навантаження) і з точкою А при R_A = 0 (коротке замикання) (рисунок 1.3, а).

Якщо R_B = R_c = const, а у фазу А навантаження увімкнути конденсатор, опір X_С якого змінюється від 0 до ∞, то точка n опише півколо діаметром АD, яке зображене на рисунку 1.3,б суцільною лінією. У випадку ввімкнення індуктивної котушки у фазу А за тих самих умов точка n опише півколо, зображене на рисунку 1.3,б пунктирною лінією. Вектор струму İ_а відкладають у масштабі струмів з точки n під кутом

до вектора напруги _a з врахуванням знаку в залежності від характеру навантаження. При активному навантаженні φ_a = 0, а при реактивному навантаженні φ_a = ± π/2. Аналогічно будують вектори струмів İ_B i İ_С. Сума струмів İ_А+İ_В+İ_С = 0.

3 За векторними діаграмами визначити значення напруг U_nN і порівняти їх з виміряними (таблиця 1.1).

Рисунок 1.3 – Побудова векторних діаграм при однаковому активному навантаженні фаз B, C і:

змінному активному навантаженні фази А (а),

змінному реактивному навантаженні фази А (б)

2. 1. 2 ДОСЛІДЖЕННЯ ТРИФАЗНОГО КОЛА З НЕЙТРАЛЬНИМ ПРОВОДОМ, ОПІР ЯКОГО Z _n = 0

Послідовність виконання роботи

1 Скласти електричне коло, схема якого зображена на рисунку 1.2. Замкнути ключ К у нейтральному проводі.

2 Встановити однакові значення фазних напруг U_A, U_B, U_C на затискачах трифазного джерела (в межах 18 - 26 В). Виміряти фазні і лінійні напруги джерела:

U_A = ..........В ; U_В =……...В ; U_C =.........В ;

U_AВ =.........В ; U_ВС = .........В ; U_СA =……...В .

3 Визначити за допомогою вимірювального комплекту К-505 порядок чергування фаз джерела і встановити прямий порядок чергування фаз .

4 Провести дослідження наступних режимів трифазного кола з нейтральним проводом:

1­ – симетричне активне навантаження;

2­ – зменшення активного навантаження однієї з фаз;

3­ – збільшення активного навантаження тієї ж фази;

4­ – вимкнення (обрив) навантаження тієї ж фази;

5­ – ввімкнення індуктивної котушки в одну із фаз замість резистора;

6­ – ввімкнення в ту ж фазу конденсатора замість котушки.

Результати вимірювань записати у таблицю 1.2.

Таблиця 1.2 – Результати вимірювань і обчислень

№ з/п

Виміряно

Обчислено

З вект. діагр.

Ua, B

Ub, B

Uc, B

IA, A

IB, A

IC, A

IN, A

Pa, Вт

Pb, Вт

Pc, Вт

φа , град

φb , град

φс , град

IN , A

1 2 3 4 5 6

Опрацювання результатів дослідів

1 Обчислити значення величин, вказаних у таблиці 1.2.

2 За даними дослідів (таблиця 1.2) побудувати векторні діаграми напруг, суміщені з векторними діаграмами струмів, для всіх режимів навантаження. Векторні діаграми будують аналогічно, як для трифазного кола без нейтрального проводу, враховуючи, що за наявності нейтрального проводу з опором z_n = 0 напруга U_nN = 0 і точка n на діаграмі завжди співпадає з точкою N. Фазні напруги приймача дорівнюють фазними напругам джерела. Вектор струму в нейтральному проводі будують за рівнянням

İ_N = İ_A + İ_B +İ_C .

3 Визначити за векторними діаграмами діючі значення струму в нейтральному проводі і порівняти їх з виміряними значеннями.

4 Зробити висновок з виконаної роботи.

Контрольні запитання

1 Які напруги (струми) називаються лінійними (фазними)?

2 Які співвідношення існують між лінійними і фазними напругами (струмами) при з'єднанні фаз зіркою?

3 Як експериментально визначити, який з проводів чотирипровідної трифазної системи є нейтральним, а які – лінійними?

4 Який режим роботи трифазного кола називають симетричним?

5 Яка роль нейтрального проводу в трифазних колах?

6 Як впливає обрив нейтрального проводу на роботу приймачів при симетричному і несиметричному режимах?

7 До чого призводить обрив лінійного проводу в трифазному колі за наявності і відсутності нейтрального проводу?

8 До чого призводить коротке замикання фази приймача в трифазному колі за наявності і відсутності нейтрального проводу?