Исследование специфических режимов трехфазных цепей (Лабораторная работа № 13б)

Рабочая схема исследуемой цепи и схемы включения измерительных приборов (рис. 13.5).

Т а б л и ц а   13.2

В). Заданы:

1. Эквивалентная схема исследуемой трехфазной цепи с нагрузкой, соединённой звездой без нулевого провода (рис. 13.3). На входе схемы действует симметричный трехфазный генератор с напряжением U_л / U_ф = 127/73В.

2. Комплексные сопротивления фаз нагрузки:   Z_А=R_А, Z_В=R_В+jX_В, Z_C=R_С+jX_С(табл. 13.3).

3. Рабочая схема исследуемой цепи и схемы включения измерительных приборов (рис. 13.6).

Т а б л и ц а   13.3

13.3. Теоретические сведения и методические указания

А. При наличии нулевого провода симметрия фазных напряжений на приемнике диктуется генератором и не зависит от характера нагрузки: U_А=U_ф·e^j0, U_B=U_ф·e^-j120, U_C=U_ф·e^j120. Линейные (фазные) токи для каждой фазы определяются по закону Ома: , а ток в нулевом проводе - по 1-му закону Кирхгофа: I_N =I_А +I_B +I_C.

При симметричной нагрузке ток в нулевом проводе равен нулю,  нулевой провод не влияет на режим цепи и может быть удален. При несимметричной нагрузке векторная сумма токов фаз не равна нулю (может быть равна нулю в частном случае), нулевой провод при этом обеспечивает на фазах нагрузки симметричное напряжение источника.

Б). При соединении фаз приемника по схеме треугольника его фазные напряжения равны соответствующим линейным напряжениям генератора и не зависят от характера нагрузки: U_АВ=U_Л·e^j30, U_BС=U_Л·e^-j90, U_CА=U_Л·e^j150. Фазные токи для каждой фазы определяются по закону Ома: I_АВ=U_АВ/Z_АВ, I_BС=U_BС/Z_BС, I_CА=U_CА/Z_CА, а линейные токи - по 1-му закону Кирхгофа для вершин треугольника: I_А = I_АВ- I_CА,I_В = I_ВС-I_АВ,I_С = I_СА- I_ВС . При определенных  значениях комплексных сопротивлений фаз один из линейных токов, равный разности двух фазных токов, может быть равна нулю, например, I_В = I_ВС-I_АВ.

В). При отсутствии нулевого провода симметрия фазных напряжений на приемнике нарушается и  зависит от характера нагрузки. При несимметричной нагрузке между нулевыми точками приемника и генератора возникает напряжение U_n (напряжение смещения нейтрали), в результате чего фазные напряжения на приемнике становятся несимметричными, перекашиваются.

Расчет токов и напряжений в фазах приемника выполняется, как правило, по методу двух узлов. Фазные напряжения генератора принимаются симметричными: U_А=U_ф·e^j0, U_B=U_ф·e^-j120, U_C=U_ф·e^j120, а потенциал его нейтрали равным нулю V_N=0. Определяется напряжение (потенциал) нейтрали приемника

, а затем находятся его фазные напряжения:

U _{A n} = U _A - U_n;   U _Вn = U _В- U_n;   U_Cn = U_C  - U_n.

По характеру перекоса фазных напряжений на приемнике можно судить о порядке следования фаз напряжения генератора. В заданной цепи напряжение на резисторе в отстающей фазе (по отношению к фазе А с конденсатором С) будет больше, а в опережающей  - меньше. Если в качестве резисторов применить лампы накаливания, то в отстающей фазе лампа будет гореть ярко, а в опережающей – тускло.

13.4. Расчетная часть

А). 1. Определить недостающее комплексное сопротивление фазы нагрузки исходя из условия, что ток в нулевом проводе равен нулю. Результат расчета внести в табл. 13.1.

2. Произвести расчет схемы трехфазной цепи для заданных параметров нагрузки  в комплексной форме. В результате расчета определить линейные (фазные) токи I_А, I_B, I_С и ток в нулевом проводе I_N. Результаты расчета записать в виде комплексных чисел (I = I×e^ja )  в табл. 13.4.

3. По результатам расчета построить векторные диаграммы токов и напряжений.

Т а б л и ц а   13.4

Б). 1. Определить недостающее комплексное сопротивление фазы нагрузки исходя из условия, что ток в фазе В равен нулю. Результат расчета внести в табл. 13.2.

2. Произвести расчет схемы трехфазной цепи для заданных параметров