К пункту 4 рабочего задания

СИММЕТРИЧНАЯ РЕЗИСТИВНАЯ НАГРУЗКА

Соберите схему трехфазной трехпроводной цепи, включив в каждую фазу приемника, соединенного по схеме «звезда», резистор с номинальным сопротивлением 1 кОм (рис. 6.6).

Измерьте фазные напряжения источника , , и фазные напряжения приемника , , , а также линейные токи и активную мощность трехфазной цепи. В трехпроводной цепи для измерения активной мощности используется схема двух ваттметров (рис. 6.7). Подключая токовую цепь ваттметра сначала в фазу С, а цепь напряжения – на напряжение U_СB, затем токовую цепь в фазу А, а цепь напряжения – на напряжение U_АB, измерьте две активные мощности и вычислите суммарную

активную мощность. (Для переключения ваттметра из одной цепи в другую, также как и амперметра, используйте специальный коммутационный мини блок «амперметр» и пару проводников с коаксиальным разъёмом!). Результаты измерений занесите в табл. 6.3. Измерение напряжений на элементах схемы производите поочередным подключением вольтметра к различным участкам цепи.

По данным опыта проверьте соотношение между фазными напряжениями источника и фазными напряжениями приемника. Постройте топографическую диаграмму напряжений и векторную диаграмму токов.

Считая известными фазные напряжения источника и параметры (сопротивления) фаз приемника, рассчитайте напряжение смещения нейтрали, фазные напряжения приемника, фазные (линейные) токи, а также активные мощности приемника. Результаты расчетов занесите в табл. 6.3. Проверьте баланс активных мощностей.

Топографическая диаграмма напряжений источника не зависит от схемы соединения фаз приемника и будет иметь такой же вид, как и для четырехпроводной цепи (рис. 6.3÷6.5). Если принять потенциал точки N источника равным нулю, то при отсутствии нейтрального провода потенциал точки n приемника будет равен напряжению смещения нейтрали . При известных комплексных фазных напряжениях источника , , и параметрах (сопротивлениях или проводимостях) фаз

Таблица 6.3.

Трехпроводная цепь			Симметричная резистивная нагрузка		Несимметричная резистивная нагрузка		Короткое замыкание фазы приемника		Обрыв линейного провода
Измеренные фазные напряжения источника, В	UA
	UB
	UC
Измеренные фазные напряжения приемника, В	Uа
	Ub
	Uc
Измеренные фазные токи, мА	IA
	IB
	IC
Измеренные мощности, мВт	Р1
	P2
	P
Рассчитанные напряжение смещения нейтрали и фазные напряжения приемника, В	UnN
	Uа
	Ub
	Uc
Рассчитанные фазные токи, мА	IA
	IB
	IC
Рассчитанные мощности фаз приемника, мВт	РА
	PВ
	PС
	P

приемника , , напряжение смещения нейтрали может быть определено по формуле:

.

В случае симметричного приемника напряжение смещения нейтрали

.

Следовательно, в случае симметричной резистивной нагрузки, когда , потенциалы точек N и n будут равны, и режим работы трехпроводной трехфазной цепи ничем не будет отличаться от режима работы четырехпроводной цепи, рассмотренного ранее.

НЕСИММЕТРИЧНАЯ РЕЗИСТИВНАЯ НАГРУЗКА

Соберите схему с несимметричной резистивной нагрузкой, включив в каждую фазу звезды резистор в соответствии с заданным вариантом (номер варианта соответствует номеру бригады см. табл. 6.2). Произведите измерения токов, напряжений и активных мощностей, указанных в табл. 6.3.

По данным опыта постройте топографическую диаграмму напряжений и векторную диаграмму токов.

Считая известными фазные напряжения источника и параметры (сопротивления) фаз приемника, рассчитайте напряжение смещения нейтрали, фазные напряжения приемника, фазные (линейные) токи, а также активные мощности приемника. Результаты расчетов занесите в табл. 6.3. Проверьте баланс активных мощностей.

Построение топографической диаграммы напряжений источника производится также как и в предыдущих пунктах. Так на рис. 6.8 вектор отложен по действительной оси в масштабе напряжений. В случае симметричного источника векторы напряжений , , равны по величине и сдвинуты между собой на 120^о. В случае трехпроводной цепи линейные напряжения источника и приемника будут соответственно равны, но фазные напряжения приемника при несимметричной нагрузке уже не будут равны фазным напряжениям источника из-за появления напряжения смещения нейтрали . Для нахождения потенциала точки n на комплексной плоскости по опытным данным из точек A(a), B(b) и C(c) проведите дуги окружности, равные соответственно фазным напряжениям приемника , , . Точка пересечения дуг определяет положение потенциала точки n (рис. 6.8).

Векторная диаграмма токов строится в масштабе токов вместе с топографической диаграммой напряжений. При резистивной нагрузке фазные (линейные) токи , и совпадают по фазе соответственно с фазными напряжениями , и (рис. 6.8).

Расчетное значение напряжения смещения нейтрали при несимметричной резистивной нагрузке определится по приведенной ранее формуле:

.

Фазные напряжения приемника , и в соответствии со вторым законом Кирхгофа могут быть определены по формулам:

; ; .

Фазные токи , и при известных фазных напряжениях , и определятся по закону Ома:

; ; .

На рис. 6.8. качественно построена топографическая диаграмма напряжений и векторная диаграмма токов для случая .

КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ ФАЗЫ ПРИЕМНИКА

ПРИ ОДНОРОДНОЙ НАГРУЗКЕ

Восстановите схему с симметричной резистивной нагрузкой, включив в каждую фазу приемника, соединенного по схеме «звезда», резистор с номинальным сопротивлением 1 кОм (рис. 6.6). Убедитесь, что напряжения и токи в симметричном режиме совпадают со значениями, приведенными в табл. 6.3.

Закоротите одну из фаз в соответствии с заданным вариантом (номер варианта соответствует номеру бригады см. табл. 6.2). Произведите измерения токов, напряжений и активных мощностей, указанных в табл. 6.3.

По данным опыта постройте топографическую диаграмму напряжений и векторную диаграмму токов.

Считая известными фазные напряжения источника и параметры (сопротивления) фаз приемника, определите напряжение смещения нейтрали, фазные напряжения приемника, фазные (линейные) токи, а также активные мощности приемника. Результаты расчетов занесите в табл. 6.3. Проверьте баланс активных мощностей.

Построение топографической диаграммы напряжений источника производится также как и в предыдущих пунктах. При коротком замыкании одной из фаз приемника, например, фазы В, сопротивление этой фазы становится равным нулю, а проводимость – бесконечности. Потенциал нейтрали приемника n при этом будет равен потенциалу точки В источника (рис. 6.9), а фазные напряжения и приемника равны линейным напряжениям источника:

; .

Напряжение смещения нейтрали будет равно фазному напряжению источника . Формально последнее выражение может быть получено из общей формулы определения , если положить и применить правило Лопиталя.

Поскольку при коротком замыкании фазы В приемника действующие значения фазных напряжений и возрастут в раз, то во столько же возрастут значения и токов этих фаз. Значение тока в фазе В, в которой произошло короткое замыкание может быть определен по первому закону Кирхгофа:

.

Векторная диаграмма токов для рассмотренного случая приведена на рис. 6.9. Если до аварии нагрузка в трехфазной цепи была симметричной, то после короткого замыкания ток в этой фазе возрастет в 3 раза по сравнению до аварийным режимом.

ОБРЫВ ЛИНЕЙНОГО ПРОВОДА

ПРИ ОДНОРОДНОЙ НАГРУЗКЕ

Восстановите схему с симметричной резистивной нагрузкой (рис. 6.5). Убедитесь, что напряжения и токи в симметричном режиме совпадают со значениями, приведенными в табл. 6.3.

Отключите одну из линий в соответствии с заданным вариантом (номер варианта соответствует номеру бригады см. табл. 6.2). Произведите измерения токов, напряжений и активных мощностей, указанных в табл. 6.3.

По данным опыта постройте топографическую диаграмму напряжений и векторную диаграмму токов.

Считая известными фазные напряжения источника и параметры (сопротивления) фаз приемника, определите напряжение смещения нейтрали, фазные напряжения приемника, фазные (линейные) токи, а также активные мощности приемника. Результаты расчетов занесите в табл. 6.3. Проверьте баланс активных мощностей.

При обрыве линейного провода (например, А) фазные сопротивления R_B и R_C оказываются соединёнными последовательно и включёнными на напряжение U_ВС. Цепь фактически становится однофазной. При однородной нагрузке потенциал точки n приемника сместится на линию ВС топографической диаграммы напряжений (рис. 6.10).

Построение топографической диаграммы напряжений источника производится также как и в предыдущих пунктах. При обрыве линейного провода фазы А для нахождения потенциала точки n на комплексной плоскости по опытным данным из точек B(b) и C(c) проведите дуги окружности, равные соответственно фазным напряжениям приемника и . Точка пересечения этих дуг с линией напряжения определяет положение потенциала точки n (рис. 6.10).

Векторная диаграмма токов строится в масштабе токов вместе с топографической диаграммой напряжений. При обрыве фазы А действующие значения линейных токов фаз В и С равны и при резистивной нагрузке совпадают по фазе с соответствующими фазными напряжениями приемника.

Расчетное значение напряжения смещения нейтрали при R_B=R_C определится по приведенной ранее формуле:

.

Потенциал точки n на топографической диаграмме напряжений в рассматриваемом случае может быть определен и без использования формулы между узлового напряжения. Так при обрыве фазы А и

; ; .

Как следует из топографической диаграммы напряжений при симметричной нагрузке и обрыве одной из фаз напряжение между точками разрыва будет равным 1,5 фазного напряжения источника ().

16