Исследование трехфазных цепей. Основные уравнения в трехфазных цепях

Лабораторная работа №4

«ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНЫХ ЦЕПЕЙ».

Цель работы: исследование трехфазных цепей при соединении приемников электрической энергии звездой и треугольником, основные уравнения в трехфазных цепях, анализ режимов аналитическим методом и с помощью топографических диаграмм.

 Средства измерения и оборудования:

1. Три фазы приемников электрической энергии, расположенных на центральной панели стенда, обозначенные А-Х, B-Y, C-Z.  Каждая фаза состоит из 5 ламп, соединенных параллельно, последовательно включенного конденсатора. Включение конденсаторов осуществляется тумблерами.

2. Спаренные клеммы, расположенные на центральной панели и панели приборов, которые могут быть замкнуты накоротко расположенными рядом тумблерами.

3. Источник трехфазного напряжения, который может выключаться пакетным выключателем.

4. Вольтметр электромагнитной системы с пределом измерения 0-300 В.

5. Амперметр электромагнитной системы с пределами измерения 0-2 А.

Ход работы:

Задание I.

Исследование трёхфазной трехпроводной цепи при соединении приёмников по схеме «звезда». 

1). Схема экспериментальной установки.

 

                                                                        Ra                       c     X

             -                        ·           ·                                      ·          ·

                                  A                  K₁                               K₄

                                                                        Rb                       c    Y

             -                        ·           ·                                      ·          ·

                                 B                   K₂                               K₅               n

                                  C                                     Rc                      c    Z

             -                        ·           ·                                      ·          ·       

                                                              К₃                       K₆

                               K₁₁  ·           ·      

                                 N

                                       ·           ·      

                               K₁₂

Рис.1

Таблица №1

Режим	Данные эксперимента
	Ia, A	Ib, A	Ic, A	Ua, B	Ub, B	Uc, B	Un N, B	Uab, B	Ubc, B	Uca, B
1. Симметричный	0,35	0,35	0,35	136	136	136	0	236	236	236
2. Перегрузка фазы С	0,32	0,32	0,18	126	126	146	19	236	236	236
3. Перегрузка двух фаз А и С	0,27	0,15	0,27	214	58	214	78	236	236	236
4. Обрыв фазы С	0,31	0,31	0	120	120	204	84	236	236	236
5. Короткое замыкание фазы С	0,48	0,48	0,79	236	236	0	136	236	236	236

ü Трехфазная трёхпроводная цепь при соединении приемников по схеме звезда, т.е. без нейтрального провода выглядит следующим образом:

 

Рис.2

ü Трехфазная четырёхпроводная цепь при соединении приемников по схеме звезда (имеется нейтральный провод), выглядит следующим образом:

Рис.3.

ü Трехфазная трёхпроводная цепь при соединении приемников по схеме треугольник выглядит следующим образом:

 

Рис.4.

Обработка результатов эксперимента.

ü Построим векторные диаграммы по результатам экспериментов задания №I для всех режимов:

~ режим симметричной нагрузки:

  (А);                (А);

(А);

mU=

(В);      (В);

(В).

~ перегрузка фазы С:

 (А);      (А);

(А);

(В);        (В);

mU=

(В).

~ перегрузка 2^х фаз:

 (А);    (А);

(А);

(В);     (В);

(В).

~ обрыв фазы С:

(А);   (А);      (А);

 (В);   (В);

(В).

 

~ режим короткого замыкания:

 (А);          (А);

(А);

(В);          (В).

Задание №II

Исследование трёхфазной четырёхпроводной цепи при соединении приёмников по схеме «звезда». 

Таблица №2

Режим	Данные измерений
	Ia, A	Ib, A	Ic, A	In, A	Ua, B	Ub, B	Uc, B	Uab, B	Ubc, B	Uca, B
1. Симметричный	0,35	0,35	0,35	0	136	136	136	236	236	236
2. Перегрузка фазы	0,35	0,35	0,68	0,33	136	136	136	236	236	236
3. Перегрузка двух фаз	0,93	0,33	0,69	0,53	136	136	136	236	236	236
4. Обрыв фазы	0,93	0,33	0	0,82	136	136	136	236	236	236

(В);

(В); 

(В);   

Ø (А);           (А);

          (А).

Ø (А);          (А);

(А);

 

Ø (А);        (А);

(А).

Ø  (А);       (А);

(А).

Задание №III

Исследование трёхфазной цепи при соединении приемников по схеме  “треугольник”.

Таблица №3

Режим	Данные измерений
	Ia, A	Ib, A	Ic, A	Iab, A	Ibc, A	Ica, A	Uл, В
1. Симметричный	0,81	0,81	0,81	0,46	0,46	0,46	236
2. Перегрузка фазы	0,91	0,79	0,91	0,46	0,46	0,58	236
3. Обрыв фазы	0,48	0,83	0,48	0,48	0,48	0	236
5. Обрыв линейного провода	0,79	0,79	0	0,48	0,31	0,31	236

 

R_ab                      C           X

                                    ·              ·      ·    ·             

                               A                      K₈          K₁                                     K₄

                                                                               R_bc

                                                                                                          C           Y

                                    ·              ·      ·    ·

                                  B                   K₉           K₂                                     K₆

                                                                               R_ca

                                                                                                          C           Z

                                    ·              ·      ·    ·

                               C                     K₁₀        K₃                                        K₆

Рис.5

ü  (A);          (A);

(A);

(A);          ;

(A);

ü (A);        (A);

UCA

(A);      

 (A);

(A);      (A).

ü (A);        (A);

(A);     (A);

(A);          (A).

ü При обрыве линейного провода, цепь состоит из двух параллельных ветвей содержащих:

-  сопротивления са и bс;

-  сопротивление ав.

При этом цепь превращается в однофазную.

Векторная диаграмма такой цепи (обрыв линейного провода С) представлена ниже.

Вывод:

В результате проделанной работы, мы рассмотрели трехфазную трехпроводную и четырехпроводную цепи при различных соединениях приемника. Из анализа векторной диаграммы (при соединении по схеме «треугольник») для симметричной нагрузки следует, что величины линейных токов равны между собой, а их вектора отстают на 30° от векторов фазных токов соответственно. И экспериментально доказали утверждения для данных цепей между линейными и фазными токами при симметричной нагрузки имеется связь в , т.е. .

Анализ цепей для различных сопротивлений нейтрального провода показывает, что с увеличением сопротивления нейтрального провода эффективность нейтрального провода уменьшается, следовательно, при несимметричной нагрузки будет наблюдаться большая несимметрия фазных напряжений приемника.