Обробка результатів експерименту

1) Для визначення активної потужності в фазі трифазного приймача використати вираз P_ф =U_ф I_ф cosφ_ф .

При активному навантаженні / лампи або резистори / прийняти cosφ=1.

Решту даних беремо з табл. 7.1 (U_а ,U_в ,U_с ,I_а ,I_{в ,}I_с).

Якщо навантаження симетричне, то активна потужність трифазного приймача P=√3U_лI_л cosφ_ф=3Р_ф. Якщо навантаження несиметричне, то активну потужність трифазного приймача знайдемо як суму активних потужностей окремих фаз: P=Р_а+Р_в+Р_с. При активно-індуктивному навантаженні для котушки індуктивності прийняти cosφ =0,3. Для конденсаторів прийняти cosφ =0. При різнорідному навантаженні по фазам приймача активну потужність знайти для фази з активним навантаженням R і для фази з котушкою індуктивності, сума цих потужностей визначить активну потужність трифазного приймача.

2) Для побудови векторних діаграм напруг і струмів для кожної з проведених спроб (спроби 1...7 в табл. 7.1) вибрати масштаб напруг m_U та масштаб струмів m_I (наприклад, m_U =5 В/мм, m_I =0,1 А/мм). На мал. 7.3 приведені векторні діаграми напруг і струмів трифазного симетричного (а) і несиметричного (б) з'єднаного за схемою Y, при активному навантаженні в фазах R для чотирипровідної сітки (спроби 1 і 3 в табл. 7.1).

Побудову векторної діаграми для кожного виду навантаження (спроби 1...7 в табл.7.1) почати з розміщення симетричної системи векторів лінійних напруг (Ů_ав, Ů_вс, Ů_са), що подаються від симетричного трифазного джерела електроенергії через ЛЕП. Незалежно від схеми з'єднання фаз трифазного джерела електроенергії між лінійними проводами ЛЕП існує три однакові за діючим значенням лінійні напруги U_л, зсунуті за фазою одна відносно одної на кут 2π/3, які і подаються між початками фаз трифазного приймача. Вектори лінійних напруг утворюють рівнобічний трикутник (а, в, с - вершини трикутника). З центру цього трикутника - точки n (точки перетинання його медіан та бісектрис) виходять вектори фазних напруг приймача при симетричному та несиметричному навантаженні з нейтральним проводом (чотирипровідна ЛЕП). Положення векторів фазних струмів приймача (İ_а, İ_в, İ_с) на векторній діаграмі визначається кутом зсуву за фазою φ_ф відносно відповідної фазної напруги (Ů_а, Ů_в, Ů_с), який визначається з виразу cosφ_ф=R_ф/Ζ_ф, та, дивлячись на характер навантаження в даній фазі, проводять за масштабом ці вектори. Для активного навантаження (лампи, реостат) вектори фазних струмів збігаються з векторами відповідних фазних напруг (cosφ_ф=1, φ_ф=0), що й показано на рис.7.3. Якщо в фазах приймача буде створене активно-індуктивне навантаження (R, L), то фазні струми будуть відставати від фазних напруг на кут φ_ф. Одночасно ці ж вектори є лінійні струми для трифазного приймача, з’єднаного за схемою Y. З векторної діаграми (рис. 7.3, а) бачимо, що при симетричному трифазному навантаженні струм в нейтральному проводі İ_nN=U, і це показано на діаграмі пунктирними лініями: İ_а+İ_в+İ_с=0 . Відключення нейтрального проводу при цьому не веде до зміни фазних напруг і фазних струмів, кутів φ_ф , потужностей і самої векторної діаграми (для спроб 1 і 4 векторні діаграми однакові). При несиметричному трифазному навантаженні та чотирипровідній мережі (рис.7.3,б) симетрія фазних напруг зберігається, але порушується симетрія, фазних струмів (неоднакові повні опори фаз, кути зсуву фаз струмів відносно напруг - обидві, ці умови порушені), і в нейтральному проводі виникає струм І_пN. Складання векторів фазних струмів показано на векторній діаграмі пунктирними лініями: İ_а+İ_в+İс =İnN. Доки нейтраль джерела N і нейтраль приймача n з'єднані нейтральним проводом, опором якого можна знехтувати, потенціали цих вузлів електричної схеми (див. рис. 7.1) однакові при будь-якому навантаженні і нейтральна точка 0 буде знаходитись в центрі рівнобічного трикутника з вершинами а, в, с. Зміна навантаження в одній із фаз викликає зміну відповідного фазного струму (I_ф=I_л) і струму в нейтральному проводі I_nN, але не впливає на величину фазних напруг і струмів в інших фазах приймача.

б

а

Рисунок 7.3 - Векторні діаграми напруг і струмів для симетричного (а) і несиметричного (б) навантаження

Якщо відбувається обрив одного з лінійних проводів ЛЕП або однієї з фаз приймача (відключення усіх приймачів цієї фази), то приймачі цієї фази залишаються без електроенергії, а приймачі двох інших фаз продовжують отримувати електроенергію від непошкоджених лінійних проводів (спроба 2 в табл. 7.1). При наявності нейтрального проводу для приймачів, приєднаних до непошкоджених лінійних приводів, обрив чужого лінійного проводу практично не відчувається. При відсутності нейтрального проводу (три провідна сітка) приймачі двох фаз, які залишилися будуть вімкнені послідовно і струм через них буде визначатись величиною лінійної напруги та їх еквівалентним повним опором, а напруги на цих приймачах (фазні напруги) будуть визначатись з виразу U_ф=IΖ_ф . В такому колі може бути резонанс напруг (підвищення фазних напруг на приймачах ВІД лінійного струму).

Векторну діаграму для несиметричного навантаження при трипровідній сітці (спроба 5 в табл. 7.1) теж починаємо будувати з рівнобічного трикутника лінійних напруг (рис. 7.4).

З відповідних вершин трикутника (а, в , с) радіусами, що дорівнюють виміряним фазним напругам (U_а, U_в, U_с) описати дуги, перетин яких визначить знаходження точки n, яка є початком векторів фазних напруг (Ů_а, Ů_в,Ů_с).

У центрі рівнобічного трикутника лінійних напруг залишається точка N ,з якою при наявності нейтрального проводу співпадає точка n. Тепер з'явилась різниця потенціалів між нейтраллю джерела N та нейтраллю приймача n, тобто напруга зміщення потенціалу нейтралі приймача відносно нейтралі генератора U_nN, яку ми виміряли при проведенні цієї спроби. Векторна діаграма на рис. 7.4 наведена для неси-метричного активного наван-таження. Очевидно, що обрив нейтрального проводу при несиметричному трифазному навантаженні порушує нормальний режим фаз.

Контрольні питання

1) Як за допомогою вольтметра виявити в чотирипровідній ЛЕП

лінійні проводи та нейтральний провід?

2) Яке практичне значення має порядок підключення лінійних проводів (А, В, С; А, С, В) до початків фаз трифазного електричного навантаження

3) Який з проводів чотирипровідної ЛЕП надійно заземлюють та з якою метою?

4) Які відмінні особливості трифазного симетричного електричного навантаження?

5) До яких наслідків веде обрив нейтрального проводу в чотирипровідній ЛЕП?

6) При якому трифазному електричному навантаженні досить трипровідної ЛЕП?

7) До яких наслідків веде OБРИB одного з лінійних проводів в чотирипровідній ЛЕП?

8) Яким чином можна визначити напругу між нейтраллями трифазного джерела і приймача Ů_nN на векторній діаграмі? Де практично її вимірюють?

9) Як визначити активну, реактивну та повну потужності окремих фаз та сумарні потужності трифазного симетричного і несиметричного приймачів?

10) Яким чином можна визначити струм в нейтральному проводі на векторній діаграмі?

11) Яким чином можна довести, що при симетричному трифазному електричному навантаженні в трипровідній ЛЕП векторна сума лінійних струмів дорівнює нулеві : İ_а+İ_в+İ_с =0?

12) Для лінійних чи фазних параметрів трифазного електричного навантаження використовують закон Ома?

13) Скільки однофазних ватметрів необхідно увімкнути в чотирипровідну ЛЕП при симетричному та несиметричному трифазному електричному навантаженні для вимірювання її сумарної активної потужності?

14) Скільки однофазних ватметрів необхідно увімкнути в трипровідну ЛЕП при симетричному та несиметричному трифазному електричному навантаженні для вимірювання її сумарної активної потужності?

15) Впливає чи ні послідовність включення неоднорідного електричного навантаження /R, L, С/ в різних фазах трифазного приймача на струм в нейтральному проводі?

Лабораторна робота 8

Трифазне електричне навантаження, з’єднане за схемою „трикутник”

Мета робота: експериментально дослідити розподіл струмів та напруг в трифазному електричному навантаженні, з’єднаному за схемою " трикутник".