Исследование несимметричных режимов работы электроприемников

Цель работы: ознакомиться с определением показателей качества электроэнергии для несимметричных режимов работы электроприемников по опытным данным и с основными схемами симметрирующих устройств.

Краткие методические указания.

Несимметрия трехфазной системы напряжений возникает при подключении к трехфазной питающей сети либо однофазных потребителей, либо трехфазных потребителей с несимметричным потреблением мощности по фазам. При возникновении несимметрии напряжений в трехфазной сети появляются токи и напряжения обратной и нулевой последовательности, что неблагоприятно влияет на работу различных электроприемников.

Напряжение и токи обратной последовательности особенно вредно влияют на работу электрических машин, создавая в них дополнительный нагрев и противодействующий вращающий момент. Напряжение и токи нулевой последовательности неблагоприятно действуют на однофазных электроприемникови кроме того, токи нулевой последовательности протекают по нулевым проводам, создавая на них потенциалы, и по заземлителям, что повышает их сопротивление из-за снижения влажности грунта.

Согласно ГОСТ 13109-97 несимметрия напряжений оценивается коэффициентом несимметрии напряжений по обратной последовательности K_2U,% и коэффициентом несимметрии напряжений по нулевой последовательности K_0U, %. Эти коэффициенты представляют собой отношение действующего значения напряжения обратной последовательности основной частоты трехфазной системы напряжений и действующего значения напряжения нулевой последовательности основной частоты трехфазной системы напряжений к действующему значению напряжения прямой последовательности (к номинальному напряжению).

Порядок выполнения работы.

1. Собрать схему (рис.1.) для исследования несимметричного режима работы трехфазного потребителя (схема соединения потребителя – звезда без нулевого провода).

Рис.1. Схема исследования несимметричного режима работы трехфазного потребителя

2. Установить значения потребляемой мощности от номинального значения по фазам: А – 10%, В – 10%, С – 10%. Сопротивление фаз модели линии установить равным 200 Ом и не изменять их до окончания работы.

3. Подать напряжение на схему, измерить три междуфазных напряжения на потребителе, результаты измерений занести в табл.1. Опыт повторить для всех соотношений мощности фаз, указанных в табл.1.

4. Отключить схему от сети и соединить нейтраль потребителя с нейтралью источника питания. Установить значения потребляемой мощности от номинального значения по фазам: А – 100%, В – 10%, С – 10%. Подать напряжение на схему и измерить три междуфазных и три фазных напряжения. Результаты измерений занести в табл.2. Опыт повторить для всех соотношений мощности фаз, указанных в табл.2.

Таблица 1.

Исследование несимметричного режима работы трехфазного потребителя (схема соединения звезда без нуля)

Соотношения мощности фаз трехфазного потребителя	UАВ, В	UВС, В	UАС, В	U2, В	K2U,%
А	В	С
100%	10%	10%
80%	10%	10%
60%	10%	10%
40%	10%	10%

Таблица 2.

Исследование несимметричного режима работы трехфазного потребителя (схема соединения звезда с нулевым проводом)

Соотношения мощности фаз трехфазного потребителя	UАВ, В	UВС, В	UАС, В	UА, В	UВ, В	UС, В	U0, В	K2U,%
А	В	С
100%	10%	10%
80%	10%	10%
60%	10%	10%
40%	10%	10%

5. Собрать схему (рис.2.) для исследования несимметричного режима работы однофазного потребителя (симметрирующееустройство вначале отключено от сети). Установить мощность активной нагрузки 20% от номинального значения. Перед включением схемы установить значение междуфазного напряжения 220 В. Подать напряжение на схему и измерить значения токов в фазах сети. Результаты измерений занести в табл.3.

6. Отключить схему от сети и подключить симметрирующее устройство (рис.2.). Мощность индуктивной ветви (два последовательно соединенных индуктивных сопротивления) – по 25% от номинального значения, мощность емкостной ветви (два последовательно соединенных емкостных сопротивления) - по 25% от номинального значения. Подключение емкостной ветви производить через токоограничивающее сопротивление величиной 150 – 200 Ом (одна из фаз свободной модели линии) для предотвращения броска тока при включении емкости. После включения схемы вывести токоограничивающее сопротивление из работы и измерить значения токов в фазах сети. Результат измерений занести в табл.3.

Рис.2. Схема исследования несимметричного режима однофазного потребителя

Таблица 3.

Исследование несимметричного режима работы однофазного потребителя

Схема подключения однофазного потребителя	Токи фаз, А
IA	IB	IC
Без симметрирующего устройства
С симметрирующим устройством

7. Определить значения напряжений обратной последовательности U₂ для каждого из четырех опытов (табл.1.) по следующим формулам:

(1)

и

U₂ = 0,62(U_НБ - U_НМ), (2)

где U_НБ - наибольшее значение междуфазного напряжения,

U_НМ - наименьшее значение междуфазного напряжения.

Результаты сравнить, и занести в табл.1.

Рассчитать коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности K_2U,% для четырех опытов как

K_2U,% = U₂*100/U_Н , (3)

где U_Н - номинальное напряжение трехфазной сети.

Результаты расчетов K_2U,% занести в табл.1.

8. Определить значения напряжений нулевой последовательности U₀ для каждого из четырех опытов (табл.2.) по следующим формулам:

и

U₀ = 0,62(U_НБФ - U_НМФ), (4)

где U_НБФ - наибольшее значение фазного напряжения,

U_НМФ - наименьшее значение фазного напряжения.

Результаты сравнить, и занести в табл.2.

Рассчитать коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности K_0U, % как

K_0U,% = Ö3U₀*100/U_Н. (5)

Результаты расчетов занести в табл.2.

9. Построить векторную диаграмму симметричных составляющих токов для подключения однофазной нагрузки к трехфазной сети без симметрирующего устройства.

10. Сделать выводы по работе.

Содержание отчета

1. Название работы.

2. Цель работы.

3. Схемы проведения опыта.

4. Таблицы с опытными данными.

5. Расчеты напряжений обратной и нулевой последовательностей, коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности K_2U,% и коэффициента несимметрии напряжений по нулевой последовательности K_0U, %.

6. Векторные диаграммы симметричных составляющих токов при подключении однофазной нагрузки в трехфазную сеть.

7. Выводы по работе.

Контрольные вопросы

1. Основные причины возникновения несимметричных режимов работы в трехфазных электрических сетях.

2. Метод симметричных составляющих и его применение к определению прямой, обратной и нулевой последовательностей при несимметричных режимах.

3. В чем проявляется вредное воздействие токов и напряжений обратной и нулевой последовательностей на электроприемники.

4. Основные методы по снижению несимметрии в трехфазных электрических сетях.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3