8.3. Трехфазные нагрузки, соединенные по схеме «треугольник»
8.3.1. Общие сведения
Если нагрузки (приемники) соединены в трехфазную цепь по схеме «треугольник» (рис. 8.3.1), нагрузка RAВ, RBС и RCА каждой фазы включается на полноелинейное напряжение, которое равнофазному UЛ = UФ
Рис. 8.3.1
Фазные токи IAВ,IBСи ICА определяются по закону Ома:
.
Линейные токи определяются по первому закону Кирхгофа:
IA = IAB – ICA; IB = IBC – IAB; IC = ICA – IBC.
При симметричных напряжениях UAВ, UBС, UCАи одинаковых нагрузках фазRAВ = RBС = RCА = R токи также симметричны:
IФ = UФ /R; IЛ=IФ 3.
Это поясняется на векторных диаграммах (рис. 8.3.2).
Мощность P,потребляемая трехфазной нагрузкой при ее соединении в «треугольник», складывается из мощностей фазP = PАВ + PВС +PСА..
При симметричной чисто активной нагрузке
P = 3 PФ = 3 UФ IФ.
При смешанной (активно-индуктивной или активно-емкостной) нагрузке:
Активная мощность
P = 3 UФ IФ cos=3 UЛ IЛ cos.
Рис.8.3.2.
Реактивная мощность
Q = 3 UФ IФ sin= 3 UЛ IЛ sin.
Полная мощность
S = 3 UФ IФ =3 UЛ IЛ .
8.3.2. Экспериментальная часть Задание
Для трехфазной цепи с соединением «треугольник» при симметричной и несимметричной омических нагрузках измерить с помощью мультиметра или виртуальных приборов действующие значения токов IЛ иIФ, а также напряженийUЛ, затем вычислить мощностиPФ иP.
Порядок выполнения эксперимента
Соберите цепь с симметричной нагрузкой (RAВ = RBС = RCА = 1 кОм) согласно схеме (рис. 8.3.3).Для измерения шести токов (три фазных и три линейных) включите в цепь три виртуальных амперметра и три мультиметра в режимеизмерения токов.
Рис. 8.3.3
Измерьте мультиметром напряжения и токи согласно табл. 8.3.1 и вычислите мощности.
Таблица 8.3.1
-
Схема «треугольник»
Нагрузка симметричная
Нагрузка несимметричная
Линейные токи, мА
IA
IB
IC
Фазные токи, мА
IAB
IBC
ICA
Фазные и линейные напряжения, В
UAВ
UBС
UCА
Фазные мощности, мВт
PAВ
PBС
PCА
Общая мощность, мВт
P
Повторите измерения и вычисления для несимметричной нагрузки (RA = 1 кОм, RB=680 Ом, RC = 330 Ом).
На рис. 8.3.4 в масштабе постройте векторные диаграммы.
Рис. 8.3.4.
8.4. Аварийные режимы трёхфазной цепи при соединении нагрузки в звезду
8.4.1. Общие сведения
Аварийными являются режимы, возникают при коротких замыканиях в нагрузке или в линиях и обрыве проводов. Остановимся на некоторых типичных аварийных режимах.
Обрыв нейтрального провода при несимметричной нагрузке
В симметричном режиме IN = 0, поэтому обрыв нейтрального провода не приводит к изменению токов и напряжений в цепи и такой режим не является аварийным. Однако, при несимметричной нагрузкеIN 0, поэтому обрыв нейтрали приводит к изменению всех фазных токов и напряжений. На векторной диаграмме напряжений точка «0» нагрузки, совпадающая до этого с точкой «N» генератора, смещается таким образом, чтобы сумма фазных токов оказалась равной нулю (рис.8.4.1). Напряжения на отдельных фазах могут существенно превысить номинальное напряжение.
Рис. 8.4.1
.