Установление соотношения между линейными и фазными токами и напряжениями при различной нагрузке фаз

соотношения между линейными и фазными токами потребителя;

4.4.3. о роли нейтрального провода;

4.4.4. распределения напряжения на отдельных фазах при несимметричной нагрузке фаз при отсутствии нейтрального провода.

Выводы записать в отчёт.

АКВТ.140613.ЛР28.0010

лист

3

изм

лист

№ докум.

подпись

дата.

АКВТ.140613.ЛР28.0010

лист

4

изм

лист

№ докум.

подпись

дата.

5. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЁТА

5.1. Цель работы.

5.2. Приборы и оборудование.

5.3. Схема электрической цепи.

5.4. Таблица результатов измерений и вычислений.

5.5. Основные расчётные формулы.

5.6. Векторные диаграммы для всех случаев симметричной и несимметричной нагрузок с нулевым проводом и без него.

5.7. Выводы по работе.

6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

6.1. Какие токи и напряжения называют фазными?

6.2. Какие токи и напряжения называют линейными?

6.3. В каком случае трёхфазная цепь является симметричной?

6.4. В каком соотношении находятся фазные и линейные токи и напряжения при соединении приёмников звездой для симметричной системы?

6.5. Какую роль выполняет нейтральный провод при несимметричной нагрузке?

6.6. Почему сечение нулевого провода меньше, чем линейных, хотя ток в нём равен сумме токов в фазе приёмника?

6.7. Когда может возникнуть аварийный режим?

6.8. Почему защитные устройства не устанавливают в нулевом проводе?

6.9. По какой формуле можно рассчитать напряжение по нейтрали?

6.10. По каким формулам можно рассчитать Р,Q,SО, для симметричной и несимметричной нагрузки?

7. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Евдокимов Е.В. “Теоретические основы электротехники”

М. “Высшая школа”, 1975, &&12.1;12.2;12.4;12.5.

АКВТ.140613.ЛР28.0010

лист

5

изм

лист

№ докум.

подпись

дата.

                                                                               ПРИЛОЖЕНИЕ1

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Фазы трёхфазного потребителя могут соединяться в звезду и треугольник. В лабораторной работе исследуется активная нагрузка. Потребитель считается симметричным, если комплексы сопротивлений его фаз

ZA =  ZB =  ZC                                                                                                        (1)

Если обмотки трёхфазного генератора соединены звездой, то линия может быть трёхпроводной (без нейтрального провода) и четырёхпроводной (с нейтральным проводом). Напряжение между нейтральными точками генератора и потребителя можно определить по методу узлового Напряжения.

EA *yA+ EB * yB +EC* yC

                                                                        UN=                                                                                (2)

                                yA  +yB  +yC

       где yA=1/ ZA , yB=1/ ZB,  yC=1/ ZC  , yN=1/ ZN  -  комплексные значения проводимостей, если не учитывать сопротивления фаз генератора и соединительных проводов.

Сила тока в ветвях:

IA= (EA-UN)* yA                                                                                                     (3)

IB=(EB-UN)* yB                                                                                                       (4)

IC=(EC-UN)* yC                                                                                                       (5)

IN=(-UN)* yN                                                                                                              (6)

Ток в нейтральном проводе отрицателен, то есть направлен в обратную сторону и равен    геометрической сумме линейных токов.

IN =IA +IB +IC                                                                                                 (7)

При соединении в звезду фазный ток равен линейному

Iф =Iл                                                                                                                              (8)

Для симметричной нагрузки

yA = yB =  yC                                                                                                                 (9)          поэтому UN =0, а фазные токи составляют симметричную систему.

Сумма таких векторов

IA +IB +IC  =IN=0                                                            (10)

Ток в нейтральном проводе отсутствует.

Напряжения на фазах потребителя симметричны

UA= IAZA; UA= IBZB; UC= ICZC                                                            (11)     

          а их действующие значения меньше линейного напряжения в      3     раз

АКВТ.140613.ЛР28.0010

лист

5

изм

лист

№ докум.

подпись

дата.

                                                                   U´A =U′B =U′C =U′Ф=U′   /  3                                         (12)

Таким образом, при симметричной нагрузке нейтральный провод бесполезен.

Для несимметричной нагрузки, когда ZA = ZB = ZC напряжение на нейтральном проводе

UN=IN*ZN=0                                                              (13)

Напряжения на фазах потребителя симметричны

U′A=E′A -UN;                                                                                                     (14)

U′B=E′B -UN;                                                                                                  (15)

U′C=E′C -UN;                                                                                                     (16)          

Токи в фазах потребителя несимметричны, ввиду несимметричности сопротивлений

IA=UA/ZA;                                                                                                        (17)

IB=UB/ZB;                                                                                                        (18)

IC=UC/ZC;                                                                                                       (19)    

Ток в нейтральном проводе существует, его величина зависит от степени несимметричности   фазных токов, но обычно он значительно меньше линейных токов.

           Если при несимметричной нагрузке нулевой провод будет отсутствовать (ZN =       ;yN=0), то  появится напряжение между 0 и 0. Фазные напряжения не будут составлять симметричную систему, а поэтому фазные токи окажутся несимметричными.

При обрыве одного из линейных проводов (например, С) возникает напряжение на месте разрыва в 1.5 раза больше, чем Uф. На фазах А и В появляются напряжения, которые в сумме равны линейному.

Если нагрузка резко несимметричная, то одно из напряжений окажется больше фазного. Нормальная работа потребителя в этом случае невозможна. Кроме того, фазные напряжения не будут оставаться постоянными, они будут изменяться с изменением сопротивлений фаз потребителя.

Таким образом, нейтральный провод выравнивает фазные напряжения при несимметричном потребителе и делает возможным его работу.

Мощность каждой фазы можно найти

Sф=Uф*Iф                                                                                    (20)

Pф=Uф*Iф cosφ                                                          (21)

Qф=Uф*Iф sinφ                                                          (22)

Для несимметричной нагрузки

S=      P²+Q²                                                               (23)

где  P=PA+ PA +PA;Q=QA +QB +QC.

Для несимметричного потребителя

S=   3    *  UЛ * IЛ;                                                                                          (24)

P=3*Pф=    3    *  UЛ * IЛ*cosφ;                                 (25)

Q=3*Qф=   3   *  UЛ * IЛ*sinφ                                    (26)

АКВТ.140613.ЛР28.0010

лист

6

изм

лист

№ докум.

подпись

дата.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

ЗАДАНИЕ ДЛЯ ДОМАШНЕЙ ПОДГОТОВКИ К РАБОТЕ.

Ознакомиться по учебнику, конспекту лекций с теоретическим материалом