Исследование трехфазной цепи при соединении

ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ТРЕУГОЛЬНИКОМ

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Исследование трехфазной цепи типа треугольник в различных ре­жимах ее работы. При этом необходимо:

- провести измерения токов и напряжений в трехфазной цепи при соединении потребителей электроэнергии треугольником;

- проверить соответствие между линейными и фазными токами при подключении симметричной активной нагрузки;

- по опытным данным построить векторные диаграммы напряжений и токов при симметричной и несимметричной нагрузке фаз;

- установить влияние обрыва линейного провода на работу пот­ребителей.

2. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

При соединении потребителей треугольником конец одной фазы соединяют с началом другой так, что все три фазы образуют замкну­тый треугольник (рис. 3.1).

При включении потребителей электроэнергии треугольником в трехфазную сеть обеспечивается полная независимость работы отдельных фаз друг от друга, так как к фазам подводятся напряжения, равные линейным. Эти напряжения можно считать равными и симметричными при разных токах в фазах потребителя ≠ ≠ в пределах нормальной нагрузки (нормальная нагрузка устанавливается в определенных пределах относительно номинальной). Поэтому даже значительные изменения тока в одной из фаз практически не отражаются на напряжениях и токах в других фазах, В случае, если нагрузка всех фаз одинакова = = (при = = ), то система фазных токов являемся симметричной.

Втрехфазной сети типа треугольник линейные (фазные) напряже­ния приемника также образуют симметричную систему. Поэтому они могут быть представлены на векторной диаграмме равносторонним треугольником (рис.3.2).

Токи в фазах нагрузки могут быть определены:

= ; = ; = (3.1)

Линейные токи определяются по первому закону Кирхгофа для уз­лов А, В, С:

= - ; = - ; = - ; (3.2)

При симметричной нагрузке фаз фазные сопротивления приемника равны:

= = ,

следовательно, по (3.1) и фазные токи одинаковы по величи­не (см.рис.3.2, а) :

= = =

Видно, что векторы линейных токов образуют симметричную систему, и токи в линии равны друг другу

= = =

Численное значение линейного и фазного токов связано между собой как

=

При несимметричной нагрузке фаз приемника фазные сопротивле­ния не равны друг другу

≠ ≠

В связи с этим фазные токи (3.1) не будут образовывать сим­метричную систему. У них разные модули ≠ ≠ и разные углы сдвига фаз между током и напряжением

≠ ≠

Значения линейных токов (3.2) тоже будут различны (см.рис.3.2,б):

≠ ≠

В практике эксплуатации трехфазных цепей бывают случаи обрыва одного из линейных проводов. При таком обрыве две фазы нагрузки, к которым подходил этот линейный провод, окажутся соединенными последовательно и под действием линейного напряжения. То есть при условии симметричной нагрузки фаз

= =

каждая из них окажется под напряжением, равным половине линейно­го. Режим же работы третьей фазы останется без изменений. Таким образом, соединение в треугольник исключает опасность появления повышенных напряжений на фазах потребителя при обрыве одного из линейных проводов.

3. ПРОГРАММА РАБОТЫ

1. Провести опыт при одинаковой активной нагрузке в фазах приемника (определить токи и напряжения при симметричной нагрузке).

2. Провести опыт при неодинаковой нагрузке фаз приемника (определить токи и напряжения при несимметричной нагрузке).

3. Определить соотношения между линейными и фазными парамет­рами цепи (для токов и напряжений).

4. Провести опыт при отключении (обрыве) одного из линейных проводов (исследовать влияние обрыва линейного провода на режим работы трехфазной цепи).

4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Схема лабораторной установки представлена на рис.3.3.

1. Пакетный выключатель В1 поставить в положение “Вкл.”. На все три фазы приемника будет подано напряжение.

2. Выключателями ламп (активная нагрузка) Kl...К5 установить одинаковые показания амперметров А_AB, A_BC, А_CA, т.е. сделать наг­рузку фаз приемника симметричной (одинаковой).

3. Переносным вольтметром V контролировать (при равенстве токов фаз) фазные (линейные) напряжения.

4. Замеренные данные занести в табл.3.1 в графу "Активная сим­метричная нагрузка".

5. Выключателями ламп нагрузки установить в фазах приемника разные нагрузки, включив произвольное количество ламп, т.е. сде­лать разные показания амперметров в фазах. Переносным вольтметром замерить фазные (линейные) напряжения. Показания приборов запи­сать в графу 3 табл.3.1.

6. Выключателями ламп К1...К5 установить одинаковые токи в фа­зах нагрузки (активная, симметричная нагрузка). Размыканием ключа К отключить линейный провод от нагрузки. Переносным вольтметром контролировать фазные и линейные напряжения нагрузки. Показания приборов записать в табл.3.1 в графу "Активная нагрузка с обрывом линейного провода".

7. Привести лабораторную установку в исходное положение.

8. По полученным данным проверить соотношение между линейными и фазными величинами.

9. В выбранном масштабе построить векторные диаграммы токов и напряжений.

10. Составить отчет о проделанной работе.

5. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1. Цель работы.

2. Электрическая схема лабораторной установки.

3. Таблица наблюдаемых величин.

4. Векторные диаграммы для исследованных режимов работы схемы.

5. Краткие выводы.

6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какие соотношения существуют между линейными токами и нап­ряжениями при соединении фаз приемника треугольником в случае симметричной нагрузки?

2. Как изменяются значения линейных и фазных токов при обрыве одного из линейных проводов при равномерной нагрузке?

3. Как измерить активную мощность приемника, фазы которого соединены треугольником при симметричной и несимметричной нагруз­ках?

Лабораторная работа №4