Порядок выполнения работы

А. Исследование трёхпроводной цепи

1. Соединить ламповый реостат звездой и подключить к сети трехфазного тока согласно рис. 5.

2. Измерить все линейные и фазные напряжения потребителя и токи в проводах: а)при равномерной нагрузке фаз; б) при неравномерной нагрузке фаз (выключить в одной из фаз половину ламп); в) при обрыве одной фазы нагрузки (выключить все лампы в одной из фаз); г) при коротком замыкании одной фазы нагрузки (фазу В замкнуть пакетным переключателем SA). Результаты записать в таблицу 1. По данным таблицы для каждого опыта построить векторную диаграмму. Положение точки N' на диаграмме следует определить графически с помощью циркуля. Масштабы для векторных диаграмм принять : m_U = 30 В/см ; m_I = 1 А/см.

Таблица 1

Режим нагрузки	UАВ	UВС	UСА	UА	UВ	UС	IА	IВ	IС
1. Равномерная
2.Неравномерная
3.Обрыв фазы
4.Кор. зам. фазы

Рис.5. Схема для исследования трёхпроводной цепи.

Б. Исследование четырёхпроводной цепи.

1. Присоединить к нагрузке нулевой провод (рис.6).

2. Провести опыты с равномерной, неравномерной нагрузкой, при обрыве одной фазы потребителя. Замерить в каждом опыте фазные и линейные напряжения и токи в проводах. Результаты записать в таблицу 2.

3. По результатам таблицы 2 построить векторные диаграммы.

Рис. 6. Схема для исследования четырехпроводной цепи.

Таблица 2

Таблицаица 2

Режим нагрузки

U АВ

UВС

UСА

UА

U В

UС

IА

IВ

IС

IО

1. Равномерная

2. Неравномерная

3. Обрыв фазы

Содержание отчета

1. Название и цель работы.

2. Электрические схемы по рис.1 и рис.6.

3. Таблицы 1 и 2 с результатами измерений.

4. Формулы напряжений и токов.

5. Векторные диаграммы для всех режимов, построенные в масштабе по опытным данным.

Контрольные вопросы

1. Какое назначение имеет нулевой провод?

. Почему на нулевом проводе не ставят плавкие предохранители и выключатели?

3. Будет ли протекать ток в нулевом проводе, если нагрузкой являются три одинаковой величины сопротивления R, Х_L и Х_С ?

4. Как вычисляется мощность трехфазной цепи при равномерной нагрузке и как при неравномерной нагрузке фаз?

Литература

1. А.С. Касаткин. М.В. Немцов, „Электротехника". М., Высшая школа, 2000, с. 106 – 109.

2. В. В. Яцкевич. „Электротехника", Минск, Ураджай, 1981. Стр. 56—62.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ,

СОЕДИНЁННОЙ ТРЕУГОЛЬНИКОМ

Цель работы

Научиться соединять трехфазные цепи треугольником. Изучить распределение токов в цепи при равномерной и неравномерной нагрузке, при обрыве фазы потребителя и отключении линейного провода.

Научиться строить вектор­ные диаграммы.

Элементы теории

Рис. 1. Схема соединения обмоток генератора в треугольник.

Трехфазную нагрузку соединяют треугольником в том случае, когда каждая ее фаза рассчитана на напря­жение, равное линейному напряжению сети. Для этого соединяют конец X первой фазы потребителя электроэнергии с началом В второй фазы, конец Y второй фазы с началом С третьей фазы, а конец Z, третьей фазы с началом А первой фазы. Затем от начальных выводов фаз отводятся линейные провода (рис. 1).

Рис. 2. Соединение потребителей электроэнергии в треугольник.

Таким образом, каждая фаза нагрузки, соединенной треугольником, находится под линейным напряжением и, следовательно,

U_Л = U _ф ( 1 )

Если направления линейных и фазных токов, показанные на рис. 1. принять за положительные, то на основании первого закона Кирхгофа для узловых точек А, В и С можно составить следующие уравнения:

I_А = I_АВ - I _СА ,

I_В = I_ВС - I_АВ , ( 2 )

I_С = I_СА - I_ВС .

Эти уравнения выражают соотношения между линейными и фазными токами и используются при построении векторных диаграмм.

Рассмотрим случай равномерной нагрузки фаз, когда все фазы потребителя имеют одинаковые по величине и характеру сопротивления. При симметричной системе линейных напряжений токи в фазах потребителя будут одинаковой величины и смеще­ны по фазе относительно соответствующих напряжений на одинаковый угол. Другими словами, получается симметрич­ная система фазных токов I_АВ , I_ВС и I_СА , как показано на векторной диаграмме (рис. 2). На векторной диаграмме по уравнениям (2) построены вектора линейных токов, которые получаются больше фазных токов в раз.

Рис. 2. Векторная диаграмма при равномерной активной нагрузке.

Таким образом, при равномерной нагрузке фаз, соединенных треугольником, справедливо соотношение:

I_л = I_ф = 1,73•I_ф . ( 3 )

При неравномерной нагрузке фаз величины линейных токов находятся построением векторной диаграммы на основе уравнений (2). На рис.3 показана векторная диаграмма для случая неравномерной активной нагрузки, когда фазные токи совпадают по фазе с напряжениями.

Р

А

U_CA

ис. 3. Векторная диаграмма при неравномерной активной нагрузке.

С

В

U_AB

-I_BC

U_BC

I_AB

I_A

I_B

I_C

I_CA

I_BC

- I_CA

- I_AB

φ

φ

φ

φ

Р ис. 4. Векторные диаграммы при отключении фазы АС (а) и симметричной активно-индуктивной нагрузке (б).

На рис 4 построена векторная диаграмма (а) при отключении фазы АС и одинаковой активной нагрузке в двух дру­гих фазах. В случае отключения какого-либо линейного провода, например, провода С (что может произойти в ре­зультате сгорания плавкого предохранителя) трехфазная цепь превращается в однофазную, в которой фазы АС и ВС соединены между собой последова-тельно и находятся под тем же напряжением, что и фаза АВ. В данной работе в качестве нагрузки используется ламповый реостат, обладающий активным сопротивлением. По­этому сдвига фаз между фазными токами и напряжениями не будет.

В трёхфазных асинхронных электродвигателях возникает симметричная активно-индуктивная нагрузка, создающая смещение фазных токов от векторов

фазных напряжений на угол  по направлению вращения стрелок часов, рис.4б.

Порядок выполнения работы

1. Соединить трехфазный ламповый реостат по схеме „треугольник" согласно рис. 6. В штепсельные розетки, предназначенные для включения амперметра, вставить короткозамкнутые вилки: к амперметру подсоединить провод со штепсельной вилкой; к вольтметру подсоединить два провода со щупами на свободных концах.

2. Включить нагрузку автоматическим выключателем в сеть трехфазного тока, измерить напряжения, а затем фаз­ные и линейные токи: а) при равномер-ной нагрузке фаз (все лампы включены); б) при неравномерной нагрузке фаз (половина ламп в одной из фаз выключены); в) при отключении одной фазы нагрузки (все лампы в одной из фаз выключены).

3. Отсоединить один из линейных проводов и измерить напряжения, фазные и линейные токи: а) при равномерной нагрузке; б) при неравномер-ной нагрузке. Результаты опытов записать в таблицу.

Рис. 6. Схема для проведения опытов.

Режим нагрузки	UАВ	UВС	UСА	IАВ	IВС	IСА	IА	IВ	IС
1. Равномерная
2. Неравномерная
3. Обрыв фазы '
4. Обрыв линейного провода при равномерной нагрузке
5. Обрыв линейного провода при неравномер-ной нагрузке

По данным таблицы для первых трех опытов построить векторные диаграммы.

Содержание отчета

1. Название и цель работы.

2. Электрические схемы по рис.1,5 и 6.

3. Таблица с результатами измерений.

4. Векторные диаграммы, построенные в масштабе 20 В/см, 1 А/см по опытным данным.

5. Формулы напряжений и токов.

Контрольные вопросы

1. Влияет ли равномерность нагрузки фаз на распределение фазных напряжений у потребителя, соединенного треугольником?

2. Будет действительно соотношение I_л = ·I_ф , если в одну из фаз нагрузки включено активное сопротивление, а в двух других такой же величины реактивные сопротивления X_L и X_С ?

3. К чему приведёт короткое замыкание одной фазы потребителя, соединенного треугольником, при наличии в линейных проводах плавких предохранителей?

Литература

1. А.С. Касаткин. Электротехника. М., Энергия, 1974 г. Стр. 140 – 144.

2. А.С. Касаткин, М.В. Немцов. Электротехника. М., Высшая школа, 2000 г. Стр.109 – 112.

3. В.В. Яцкевич. Электротехника. Минск, Ураджай, 1981 г. Стр. 62 – 64.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6