Исследование режимов работы трехфазной электрической цепи при соединении фаз приемника по схеме “треугольник”

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 7

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ТРЕХФАЗНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ ПРИ СОЕДИНЕНИИ ФАЗ ПРИЕМНИКА ПО СХЕМЕ “ТРЕУГОЛЬНИК”

Цель работы: ·

·

изучение симметричных и несимметричных режимов работы трехфазной электрической цепи при соединении фаз приемника по схеме “треугольник”;

получение навыков построения векторных диаграмм напряжений и токов для трехфазных электрических цепей.

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Соединение фаз приемника по схеме “треугольник” предполагают последовательное соединение фазных нагрузок так, как это показано на рис.7.1.

Рис.7.1. Схема трехфазной электрической цепи

при соединении фаз приемника по схеме “треугольник”.

2

Здесь символами Zав, Zвс и Zca обозначены полные сопротивления фазных нагрузок. Кроме того, на схеме указаны условно-

U ф U л

Фазные и линейные токи при таком соединении фаз приемника оказываются не равными между собой.

Фазные токи могут быть определены по закону Ома:

Iaв Uaв ;

Z ав

Ica Uca .

Z с а

А линейные и фазные токи связаны соотношениями:

Сумма линейных токов равна нулю.

Угол сдвига фаз между векторами линейных (фазных) напряжений в трехфазной электрической цепи равен 120°.

Угол сдвига фаз между векторами фазных токов и фазных напряжений определяется характером соответствующей фазной нагрузки:

arccos Rф Z ф

Приведенные формулировки справедливы для любого режима работы трехфазной электрической цепи при соединении фаз приемника по схеме “треугольник”.

3

Этот режим работы трехфазной цепи характеризуется равенством фазных нагрузок по величине и характеру. В этом случае и фазные токи равны между собой по величине и сдвинуты относительно друг друга на угол 120°. То же самое можно сказать и о линейных токах (фазных) напряжениях . Количественное соотношение между линейными и фазными токами при симметричном режиме при таком соединении фаз, приемника предстанет в виде

Рис.7.2. Векторная диаграмма напряжений и токов при

симметричной нагрузке

Векторная диаграмма напряжений и токов при указанном режиме работы трехфазной электрической цепи представлена на рис.7.2.

Порядок построения этой векторной диаграммы следующий: сначала строится треугольник линейных (фазных) напряжений, а затем, исходя из характера фазной нагрузки, из начала каждого фазного напряжения строится вектор соответствующего фазного тока. Далее, остается выполнить согласно равенствам (7.1), графическое вычитание векторов фазных и определить векторы линейных токов.

4

Несимметричная нагрузка предполагает нарушение равенства фазных нагрузок либо по величине, либо по характеру, либо по тому и другому. Равенство (7.2) в этом случае нарушается.

Векторная диаграмма напряжений и токов для несимметричной нагрузки показана на рис.7.2. Порядок ее построения никак не отличается от предыдущего случая.

Этот режим является частным случаем режима несимметричной нагрузки. Поэтому порядок построения векторной диаграммы напряжений и тока для этого режима работы трехфазной цепи (рис.7.4) полностью повторяет предыдущий случай. Относительной чертой этого режима работы является то, что сопротивление одной из фаз (поврежденной) оказывается здесь бесконечно большой величиной,

5

данном примере (рис.7.4) это линия А. А ток в фазных нагрузках

Íс -Íbс

Рис. 7.4. Схема (а) и векторная диаграмма напряжений и токов (б) трехфазной электрической цепи при обрыве линейного провода.

Векторная диаграмма для данного случая построена на рис.7.4,б. При построении этой диаграммы, как и предыдущих, следует иметь в виду что

Uав U ca U вс 0 .

Соотношение между фазными и линейными напряжениями, остаются такими же, как заказано в уравнениях (7.1).

ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ ПАНЕЛИ

6

На лабораторной панели представлена мнемоническая схема трехфазной электрической цепи в виде совокупности линейных проводов, генератора трехфазной ЭДС и фазных нагрузок, в качестве которых использованы лампа накаливания (резисторы) и конденсатор. Резисторы можно считать обладающими лишь активным сопротивлением, а конденсатор - емкостным.

Монтаж нужной схемы электрической цепи перед выполнением работы требуется довести до логического завершения с помощью соединительных проводов. Для включения измерительных приборов панель снабжена специальными гнездами.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Рис. 7.5. Схема для исследования трехфазной электрической цепи.

7

Симметричная

нагрузка

Несимметрич.

однородная

нагрузка

Несимметрич.

неоднородн.

нагрузка

Обрыв

фазного

провода

Обрыв

линейного

провода

Вычислить величины сопротивлений нагрузок. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 7.1.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. В каких случаях справедливо соотношение I л 3 Iф .

8