Лабораторная работа №4 Тема: Трехфазная нагрузка, соединенная по схеме «звезда» Общие сведения
Если нагрузки (приемники) соединены в трехфазную цепь по схеме «звезда» (рис. 1), то к сопротивлениям нагрузки приложены фазные напряжения. Линейные токи равны фазным и определяются по закону Ома:
а ток в нейтрали равен векторной сумме этих токов: IN = IA + IB + IC.
Рис.1
При симметричных напряжениях UA, UB, UC и одинаковых сопротивлениях RA= RB = RC = R токи IA, IB, IC также симметричны и их векторная сумма (IN) равна нулю. Тогда
IЛ = IФ = UФ R; IN = 0.
Если же сопротивления фаз нагрузки неодинаковы, то через нулевой провод протекает некоторый ток IN 0. Это поясняется на векторных диаграммах (рис. 2).
Рис. 2.
Мощность трёхфазной нагрузки складывается из мощностей фаз: P = PА + PВ + PС.
Когда нагрузка симметричная и чисто резистивная, имеем
P = 3 PФ = 3UФ IФ.
При смешанной (активно-индуктивной или активно-емкостной) нагрузке:
Активная мощность
P = 3 UФ IФ cos = 3 UЛ IЛ cos.
Реактивная мощность
Q = 3 UФ IФ sin = 3 UЛ IЛ sin.
Полная мощность
S = 3 UФ IФ = 3 UЛ IЛ .
Экспериментальная часть
Для трехфазной цепи с соединением «звезда» при симметричной и несимметричной нагрузках измерьте с помощью мультиметра или виртуальных приборов действующие значения токов IЛ и IN, а также напряжений UЛ и UФ, вычислите мощности PФ и PФ, постройте векторные диаграммы.
Порядок выполнения эксперимента
Соберите цепь с симметричной нагрузкой (RA = RB = RC = 1 кОм) согласно схеме (рис. 3).
Рис. 3
Измерьте действующие значения напряжений и токов согласно табл. 1 и вычислите мощности.
Таблица 1
-
Схема «звезда»
Нагрузка симметричная
Нагрузка несимметричная
Линейные и фазные токи, ток нейтрали мА
IA
IB
IC
IN
Линейн. напряжения, В
UAB
UBC
UCA
Фазные напряжения, В
UA
UB
UC
Фазные мощности, мВт
PA
PB
PC
Общая мощность, мВт
P
Повторите измерения и вычисления для несимметричной нагрузки (RA = 1 кОм, RB = 680 Ом, RC = 330 Ом).
В масштабе постройте векторные диаграммы для симметричной и несимметричной нагрузок.