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

Подробнее

Размер

89.92K

Добавлен

26.11.2020

Скачиваний

3

Добавил

АНДРЕЙ
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.
Текстовая версия:

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.

а

А

IA

Ica

Zab

Zca

Iab

В

IB

Zbc

IC

b

c

С

IBC

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-

положительные

направления

фаз Iав, Iвс, I с а

и линейных IA IВ, IC

токов, а

также фазных

U АВ, U ВС , U и линейных

UАВ,UВС,U

напряжений.

При внимательном рассмотрении

этой

схемы

становится

очевидным равенство фазных и линейных

напряжений:

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:

I U ;

Z ав

U вс

;

Iвс

Z

вс

Ica Uca .

Z с а

А линейные и фазные токи связаны соотношениями:

вс ;

(7.1)

I C

I caI

I AI

I са;

I ВI вс

I ;

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

I л

Iф .

(7.2)

3

-Í

Íс

Úаb

са j

-Íса

Íаb

j

Íа

Úса

j Í

Úbc

Íb

-Íаb

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.

-Í

Íс

Úаb

Úса

Íа

Íса

Íаb

Íс

Íb

-Íса

-Íса= Íа

Í

Íса

-Íаb

с

Úаb

Ú

Í

Íаb

Úbc

Í

Úbc

Í=Í

Рис.7.2. Векторная диаграмма

Рис.7.3. Векторная диаграмма

напряжений и токов

напряжений и токов

при несимметричном режиме

при обрыве

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

I I

Uca

.

ZZ с а

а)

б)

А

а

-Íb

Íb

Zca

Zab

Í

Úаb

Úbc

ÍА

Íса

Íab

Zbc

Úса

С

c

ÍC

В

ÍB

аb

Íс -Í

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

A

IA

a

S

x

Za

B

IB

b

S

y

Zb

C

IC

c

S

z

Zc

Рис. 7.5. Схема для исследования трехфазной электрической цепи.

Таблица 7.1

Результаты измерений и вычислений

Режимы

ИЗМЕРЕНО

Вычислено

работы

UАВ

UВС

UСА

IА

IВ

IС

Iав

Iвс

Iса

Zав

Zвс

Zса

цепи

В

А

Ом

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