Рис.4.4
Векторная диаграмма будет иметь вид:
Рис.4.5
3.2. Отсутствие нулевого провода.
При симметричной нагрузке 
, 
. Векторная диаграмма аналогична рис.4.2.
Электрическая схема несимметричной нагрузки 
приведена на рис.4.6.
Рис.4.6
На схеме указаны фазные генераторные напряжения 
, фазные напряжения нагрузки 
, напряжение между нулевыми точками генератора и нагрузки 
.
По первому закону Кирхгофа: 
.
По второму закону Кирхгофа: 
, 
, 
. Используя выше приведённые формулы, построим векторную диаграмму:
Рис.4.7
Обрыв фазы A.
Рассмотрим электрическую схему рис.4.8, в которой 
, 
, 
, 
.
Рис.4.8
По первому закону Кирхгофа: 
, 
.
Преобразуем рис.4.8 в рис.4.9, откуда следует, что при 
= 
= 
.
Рис.4.9
По второму закону Кирхгофа: , , .
Построим векторную диаграмму:
Рис.4.10
Рассмотрим пример.
Пусть фазные генераторные напряжения 
равны 220B, тогда из векторной диаграммы следует, что = 
= 110B и = = 
=
= 220 ∙ 
= 190B.
Короткое замыкание фазы A.
Рассмотрим электрическую схему рис.4.11, в которой 
, 
, 
= 
, 
= 0.
Рис.4.11
Воспользуемся преобразованиями:
, 
, 
,
где - вектор отрицательного линейного напряжения;
,
где 
- вектор линейного напряжения.
По первому закону Кирхгофа:
, 
.
Построим векторную диаграмму:
Рис.4.12
Рассмотрим пример.
Пусть 
Ом, 
, 
10А, 
10А. Из векторной диаграммы следует: 
∙ 
10 ∙ ; 
= 10 ∙ 
= 17,3A.
4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
4.1. Ознакомиться с оборудованием и приборами, необходимыми для выполнения работы, и записать их основные технические данные.
Рис. 4.13
4.2. Собрать трёхфазный симметричный потребитель, соединенный по схеме «звезда» (рис. 4.13).
Собранную схему представить для проверки преподавателю или лаборанту. После разрешения подать питание. Тумблером 
включить нулевой провод.
4.3. При симметричной нагрузке включить по пять ламп в каждом реостате, снять показания приборов. Данные занести в табл. 4.1.
4.4. При несимметричной нагрузке включить соответственно пять, две и четыре ламп в фазах по указанию преподавателя. Данные занести в табл. 4.1.
4.5. При обрыве фазы А отключить все лампы в фазе А, измерить и записать в табл. 4.1 линейные и фазные напряжения и токи, а также величины напряжения и тока в нулевом проводе.
4.6. Провести аналогичные исследования без нулевого провода. С этой целью тумблер выключить. Переключатель 
установить в положении «V2», если же напряжение в нулевом проводе будет небольшим переключатель установить в положение «V1»,
Снять показания приборов при симметричной, несимметричной нагрузках и обрыве фазы А. Данные занести в табл. 4.1.
4.6. Данные опыта предъявить для проверки преподавателю и с его разрешения разобрать схему. Привести в порядок рабочее место.
Таблица 4.1.
| Соеди- нение | Нагрузка | Измерено | Вычислено | |||||||||||||
 
|
|
 
|
|
 
|
| 
| 
| 
| 
| 
|  ВТ
|  ВТ
|  ВТ
|  ВТ
| ||
| Звезда с нулевым проводом | Симмет- ричная | |||||||||||||||
| Несиммет- ричная | ||||||||||||||||
| Обрыв фазы А | ||||||||||||||||
| Звезда без нулевого провода | Симмет- ричная | |||||||||||||||
| Несиммет- ричная | ||||||||||||||||
| Обрыв фазы А |
5.СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
5.1. Номер, наименование и цель работы.
5.2. Перечень электрооборудования и приборов с указанием их технических данных.
5.3. Принципиальная электрическая схема испытаний (рис.4.13).
5.4.Таблица с результатами измерений и вычислений.
5.5. Векторные диаграммы напряжений и токов по результатам измерений. Здесь необходимо показать, что при симметричной нагрузке фаз справедливо равенство 
, а также 
.
Убедиться в том, что при неравномерной нагрузке фаз и наличии нулевого провода 
.
5.6. Результаты вычисления мощности.
5.7. Краткие выводы по работе, где отразить следующие вопросы:
подтверждение теории на опытных данных эксперимента;
влияние несимметричной нагрузки на величину фазных напряжений и работу потребителя;
достоинства и недостатки соединения освещения и других бытовых потребителей «звездой»;
где и по каким причинам соединение «звездой» нашло наибольшее распространение.
6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
6.1. В трёхфазную линию включены три приёмника по схеме “звезда”. Изобразите соответствующую схему и введите в неё измерительные приборы для измерения линейных и фазных токов и напряжений.
6.2. Какой режим работы трёхфазного приёмника, соединённого “звездой”, называется симметричным?
6.3. Какой режим работы трёхфазного приёмника, соединённого “звездой”, называется несимметричным?
6.4. Приведите основные свойства симметричной системы синусоидальных ЭДС.
6.5. Поясните принцип работы трёхфазной системы, включенной по схеме “звезда” без нулевого провода.
6.6. Напишите выражения мгновенных значений токов, образующих симметричную систему.
6.7. Расскажите порядок построения векторной диаграммы для симметричной активной нагрузки фаз, соединённых “звездой”.
6.8. Расскажите порядок построения векторной диаграммы для симметричной активно-индуктивной нагрузки фаз, соединённых “звездой”.
6.9. Расскажите порядок построения векторной диаграммы для симметричной активно-емкостной нагрузки фаз, соединённых “звездой”.
6.10. Почему в соединении “звезда” ток в нулевом проводе определяется геометрическим суммированием токов фаз, а не алгебраическим.
6.11. Поясните роль нулевого провода в соединении “звезда”, почему в него никогда не ставят предохранители?
6.12. Расскажите порядок построения векторной диаграммы для несимметричной активной нагрузки фаз, соединённых “звездой” с нулевым проводом.
6.13. Расскажите порядок построения векторной диаграммы для несимметричной активной нагрузки фаз, соединённых “звездой” без нулевого провода.
6.14. Докажите, что в симметричной трёхфазной системе, соединённой по схеме “звезда”, сумма мгновенных значений токов всегда равна нулю.
6.15. Как производится расчёт системы “звезда” при симметричной нагрузке фаз.
6.16. Как производится расчёт системы “звезда” при несимметричной нагрузке фаз с нулевым проводом?
6.17. Как производится расчёт системы “звезда” при несимметричной нагрузке фаз без нулевого провода?
6.18. Напишите выражения активной, индуктивной и полной мощностей трёхфазной системы, соединённой по схеме “звезда” при симметричном режиме работы.
6.19. Расскажите порядок построения векторной диаграммы для соединения “звезда” при обрыве одной из фаз и наличия нулевого провода.
7. ВОПРОСЫ К ЗАЩИТЕ
7.1. Построить векторную диаграмму, соответствующую цепи, приведённой на рис. 4.14, если 
.
Рис. 4.14
7.2. Определить фазные и линейные напряжения (см. рис. 4.15), если известно, что 
.
Рис. 4.15
7.3. Построить векторную диаграмму, соответствующую цепи, приведённой на рис. 4.16.
Рис. 4.16
7.4. Дано соединение звездой с нулевым проводом. Нагрузка фазы 
- активная. Нагрузка фазы - активно-емкостная (
). Нагрузка фазы 
- активно - индуктивная (). Определить ток в нулевом проводе, если 
.
7.5. Построить векторную диаграмму при размыкании рубильника 
в цепи, приведённой на рис. 4.17.
Рис. 4.17
7.6. Дано соединение “звездой” без нулевого провода.
Нагрузка фаз:
а) симметричная, активно- индуктивная;
б) нагрузка фазы 
закорочена.
Построить векторные диаграммы для этих случаев нагрузки.
7.7. Дано соединение звездой с нулевым проводом.
Действующие значения тока в фазах 
.
При этом нагрузка в фазах: фазы и - активная, в фазе - активно-индуктивная (). Чему равен ток нулевого провода при обрыве фазы ?
7.8. Определить показания вольтметра при размыкании рубильника в цепи, приведенной на рис. 4.18, если 
.
Рис. 4.18
Построить векторную диаграмму для этой цепи при разомкнутом рубильнике.
7.9. В цепи (см. рис. 4.19) фазный ток 
. Определить показания амперметра.
Рис. 4.19
7.10. Построить векторную диаграмму для схемы рис. 4.20, если 
.
Рис. 4.20
7.11. Дано соединение звездой без нулевого провода.
Действующие значения линейных напряжений 
.
В фазе - обрыв. Чему равны действующие значения фазных напряжений 
и 
, если:
а) 
;
б) 
?
7.12. В цепи (см. рис.4.21) задано: 
. Определить показания вольтметра.
Рис. 4.21
7.13. Построить векторную диаграмму при обрыве одной из фаз в цепи, приведенной на рис.4.22.
Рис. 4.22
7.14. Определить показания амперметра при размыкании рубильника (см. рис. 4.23), если известно, что 
; 
.
Рис. 4.23
7.15. Построить векторную диаграмму для цепи, приведенной на рис. 4.24.
Рис. 4.24
7.16. Определить показания амперметра при замыкании рубильника в цепи, приведенной на рис. 4.25, если 
.
Рис.4.25
7.17. Построить векторную диаграмму для цепи, приведенной на рис. 4.26.
Рис. 4.26
7.18. Построить векторную диаграмму при замыкании рубильника в цепи, приведенной на рис. 4.27.
Рис.4.27
7.19. Определить показания амперметра, если в цепи, приведенной на рис. 4.28, дано: 
.
Рис.4.28
2.5. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5
«ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЁХФАЗНОЙ СИСТЕМЫ ПРИ СОЕДИНЕНИИ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ «ТРЕУГОЛЬНИКОМ»»
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Практическое подтверждение теоретических соотношений между линейными и фазными напряжениями и токами при соединении потребителей “треугольником”.
2. ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И ПРИБОРЫ
2.1. Источник питания трёхфазного переменного тока с напряжением 220В (клеммы А, В, С).
2.2. Потребители – ламповые реостаты.
2.3. Амперметры 
электромагнитной системы типа Э8021 на ток 
.
2.4. Амперметры 
электромагнитной системы типа Э8021 на ток 
.
2.5. Вольтметр 
(переносной) электромагнитной системы типа Э8003 на напряжение 
.
2.6. Выключатель 
.
2.7. Соединительные провода.
3. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
Рассмотрим схему рис.5.1, в которой трёхфазный генератор 
, 
, 
и три активных приемника 
, 
, 
соединены треугольником.
Рис.5.1
Из схемы видно, что линейные напряжения 
, 
, являются одновременно фазными напряжениями 
, токи 
, 
, 
являются линейными и токи 
, 
, 
являются фазными.
По первому закону Кирхгофа: 
. Используя эти выражения при симметричной нагрузке , следует, что геометрическая сумма линейных токов 
.
