3. Вопросы для самопроверки

3.1. Напишите соотношения между линейными и фазными напряжениями и токами при соединении приемников энергии в звезду и треугольник.

3.2. Почему на подстанциях в нулевом проводе не устанавливают предохранитель?

3.3. Почему при симметричной нагрузке в нулевом проводе отсутствует ток?

3.4. Что такое смещение нейтрали? Как можно определить или измерить напряжение смещения нейтрали?

3.5. Почему короткое замыкание в одной из фаз приемника энергии разрешается устраивать только при выключенном нулевом проводе?

3.6. Расскажите о порядке построения векторных диаграмм трехфазных цепей при несимметричной нагрузке и соединениях в звезду и в треугольник.

3.7. Аналитически покажите, во сколько раз будет отличаться линейный ток одного и того же симметричного приемника с сопротивлением при включении его сначала треугольником, а затем звездой на одно и то же напряжение сети .

Ответ на последний вопрос привести в отчете о лабораторной работе.

Лабораторная работа 8

ИЗМЕРЕНИЕ АКТИВНОЙ И РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТЕЙ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА

Цель работы. Изучение основных методов измерений активной и реактивной мощностей в цепях трехфазного тока.

1. Пояснения к работе

Активная мощность в цепях трехфазного тока может быть измерена методами одного, двух и трех однофазных ваттметров, а также с помощью трехфазного ваттметра.

Метод однофазного ваттметра применяется при симметричной нагрузке. В этом случае ваттметр включается для измерения мощности одной фазы приемника энергии, а суммарная мощность цепи получается путем утроения мощности одной фазы

, (8.1)

где: и - линейное напряжение и линейный ток;

и - фазное напряжение и фазный ток;

φ – угол сдвига фазмежду фазными напряжением и током.

Наиболее универсальным и распространеным методом измерения активной мощности в трехфазных трехпроводных цепях является метод двух ваттметров. Этот метод применяется при любой схеме приемников энергии (звезда и треугольник) как при симметричной, так и при несимметричной нагрузках.

На рис. 8.1 приведена схема включения двух ваттметров для измерения активной мощности трехфазной цепи, а на рис. 8.2 - векторная диаграмма, соответствующая симметричной нагрузке приемника с положительным углом .

И з векторной диаграммы видно, что при симметричной нагрузке показание первого ваттметра

, (8.2)

а второго

. (8.3)

Очевидно, показания ваттметров одинаковы только при =0 (чисто активная нагрузка); при =60⁰, =0, и вся мощность цепи измеряется только вторым ваттметром; при >60⁰ <0, и стрелка первого ваттметра будет отклоняться в левую от нуля сторону. Для измерения мощности в последнем

случае надо изменить направление тока в катушке напряжения ваттметра (поменяв полярность выводов катушки), и мощность считать отрицательной.

Аналогичная картина наблюдается в цепи с активно - емкостной нагрузкой.

Как при симметричной, так и при несимметричной нагрузках мощность трехфазной цепи определяется алгебраической суммой показаний ваттметров

. (8.4)

Реактивная мощность трехфазной цепи при симметричной нагрузке также может быть измерена одним, двумя или тремя однофазными ваттметрами.

Н а рис.8.3 приведена схема для измерения реактивной мощности индуктивной нагрузки однофазным ваттметром, а на рис.8.4 - векторная диаграмма, соответствующая этой схеме. Нетрудно показать, что реактивная мощность трехфазной цепи в этом случае

, (8.5)

где - показание ваттметра, Вт или ВА.

При измерении реактивной мощности емкостной нагрузки в схеме рис.8.3 следует изменить направление тока в параллельной катушке ваттметра.

Так как даже при незначительной асимметрии схема измерения реактивной мощности с помощью одного ваттметра дает заметную погрешность, на практике чаще применяют схему с двумя ваттметрами (рис.8.5). Реактивная мощность в этом случае

, (8.6)

где и - показания ваттметров.

Реактивную мощность симметричной трехфазной цепи можно определить также по показаниям ваттметров в схеме рис.8.1. При этом

, (8.7)

где и - мощности, измеренные первым и вторым ваттметрами соответственно.

В данной работе в качестве активной нагрузки используются резисторы, а в качестве реактивной - конденсаторы или дроссели (реактивные катушки со стальными сердечниками).

Схема соединения резисторов и конденсатора для одной фазы показана на рис.8.6.