При симметричной системе напряжений и симметричной нагрузке, когда Z a = Z b = Z c, т.е. когда Ra = Rb = Rc = Rф и Xa = Xb = Xc = Xф, фазные токи равны по значению и углы сдвига фаз одинаковы
Ia = Ib = Ic = Iф = Uф / Zф, φa = φb = φc = φ = arctg (Xф/Rф).
φ ≠ 0 φ = 0 (симметричная активная нагрузка)
Геометрическая сумма трех векторов тока равна нулю: İa + İb + İc = 0. Следовательно, в случае симметричной нагрузки ток в нейтральном проводе IN = 0, поэтому необходимость в нейтральном проводе отпадает.
Несимметричная нагрузка приемника при соединении звездой.
При симметричной системе напряжений и несимметричной нагрузке, когда Za ≠ Zb ≠ Zc и φa ≠ φb ≠ φc токи в фазах потребителя различны и определяются по закону Ома
İa = Úa / Za; İb = Úb / Zb; İc = Úc / Zc.
Ток в нейтральном проводе İN равен геометрической сумме фазных токов
İN = İa + İb + İc.
Напряжения будут Ua = UA; Ub = UB; Uc = UC, UФ = UЛ / √3, благодаря нейтральному проводу при ZN = 0.
Следовательно, нейтральный провод обеспечивает симметрию фазных напряжений приемника при несимметричной нагрузке.
В четырехпроводную сеть включают однофазные несимметричные нагрузки, например, электрические лампы накаливания. Режим работы каждой фазы нагрузки, находящейся под неизменным фазным напряжением генератора, не будет зависеть от режима работы других фаз.
При активной нагрузке
Нейтральный провод необходим для того, чтобы:
- выравнивать фазные напряжения приемника при несимметричной нагрузке;
- подключать к трехфазной цепи однофазные приемники с номинальным напряжением в √3 раз меньше номинального линейного напряжения сети.
В цепь нейтрального провода нельзя ставить предохранитель, так как перегорание предохранителя приведет к разрыву нейтрального провода и появлению значительных перенапряжений на фазах нагрузки.
Необходимое оборудование и приборы.
- лабораторный стенд;
- ламповые реостаты Аx, Вy, Сz;
- амперметры А1, А2, А3. А0;
- вольтметр V;
- соединительные провода.
Порядок выполнения работы
1. Собрать электрическую цепь по схеме
2. После проверки схемы преподавателем включить равномерную нагрузку фаз, включить нулевой провод выключателем В и измерить фазные и линейные напряжения и токи. Результаты измерений занести в таблицу №1.
Таблица №1
| IA | IB | IC | I0 | UA | UB | UC | UAB | UBC | UAC | Примечание |
| А | А | А | А | В | В | В | В | В | В | |
| Равномерная нагрузка без нулевого провода | ||||||||||
| Равномерная нагрузка с нулевым проводом | ||||||||||
| Неравномерная нагрузка без нулевого провода | ||||||||||
| Неравномерная нагрузка с нулевым проводом |
3. Отключить нулевой провод выключателем В при равномерной нагрузке фаз и измерить фазные и линейные токи. Результаты измерений занести в таблицу №1.
4. На ламповых реостатах создать неравномерную нагрузку и измерить фазные и линейные токи и напряжения с включенным и отключенным нулевым проводом. Результаты измерений занести в таблицу №1.
5. Построить векторные диаграммы для всех опытов (4 диаграммы).
6. Сделать вывод о назначении нулевого провода при соединении нагрузки звездой.
______________________________________________________
Контрольные вопросы.
- Какие напряжения называются фазным и линейным?
_____________________ ______________
- Почему нельзя ставить предохранитель в цепь нулевого провода?
____________________________
_______
Оценка __________ Преподаватель ___________ (_________________)
17. Практическая работа № 17 «Определение параметров трёхфазной сети».
Цель работы:
Приобретение навыков расчёта параметров реальной трёхфазной четырёхпроводной сети.
Задание для практической работы.
1. Определить фазные напряжения (UA; UB; UC).
2. Определить фазные токи (IA; IB; IC).
3. Построить векторные диаграммы (векторы токов выполнять в масштабе тока).
4. Определить ток в нулевом проводе (IN) графически и с помощью тригонометрических расчётов.
5. Рассчитать активную мощность цепи (P).
6. Результаты расчётов занести в таблицу №2.
Заданные параметры.
1. Потребляемая мощность фазы «А» РА = 1760 Вт.
2 Потребляемая мощность фазы «В» РВ = 2200 Вт
3. Линейное напряжение UAB = UBC = UCA = UЛ = 380 В.
4. Нагрузка потребителей осветительная, поэтому cos φ = 1.
5. Величина потребляемой мощности фазы «С» (РС) выбирается из таблицы №1 согласно варианта.
Таблица №1
| Вариант | |||||||||||||||
| РС; Вт |
Пример расчёта.
Заданные параметры: РА = 1760 Вт; РВ = 2200 Вт; PC = 2640 Вт; UЛ = 380 В; cos φ = 1.
Расчёт фазных напряжений.
UA = UB = UC = UФ = UЛ/√3 = 380 / (√3) = 220 В
Расчёт фазных токов.
Осветительная нагрузка имеет коэффициент мощности cos φ = 1, поэтому PФ = UФ · IФ.
IА = PА / UФ = 1760 / 220 = 8 А;
IB = PB / UФ = 2200 / 220 = 10 А;
IC = PC / UФ = 2640 / 220 = 12 А.
