Если нагрузки (приемники) соединены в трехфазную цепь по схеме «звезда» (рис. 17.1), то к сопротивлениям нагрузки приложены фазные напряжения. Линейные токи равны фазным и определяются по закону Ома:
а ток в нейтрали равен векторной сумме этих токов: I N = I A + I B + I C.
Рис. 17.1
При симметричных напряжениях UA, UB, UC и одинаковых сопротивлениях RA = RB = RC = R токи IA, IB, IC также симметричны и их векторная сумма (IN) равна нулю. Тогда
IЛ = IФ = UФ ¤ R; IN = 0.
Если же сопротивления фаз нагрузки неодинаковы, то через нулевой провод протекает некоторый ток IN ¹ 0. Это поясняется на векторных диаграммах (рис. 17.2).
Рис. 17.2.
Мощность трёхфазной нагрузки складывается из мощностей фаз: SP = PА + PВ + PС.
Когда нагрузка симметричная и чисто резистивная, имеем
SP = 3 PФ = 3UФ × IФ.
При смешанной (активно-индуктивной или активно-емкостной) нагрузке:
Активная мощность
SP = 3 ×UФ ×IФ × cosj = Ö3 × UЛ × IЛ × cosj.
Реактивная мощность
SQ = 3 ×UФ ×IФ × sinj = Ö3 ×UЛ × IЛ × sinj.
Полная мощность
SS = 3 ×UФ IФ = Ö3 ×UЛ × IЛ .
Задание к лабораторной работе.
17.2.1.Задание.
Для трехфазной цепи с соединением «звезда» при симметричной и несимметричной нагрузках измерьте с помощью мультиметра или виртуальных приборов действующие значения токов IЛ и IN, а такженапряжений UЛ и UФ, вычислите мощности PФ и SPФ, простройте векторные диаграммы.
Порядок выполнения эксперимента
· Соберите цепь с симметричной нагрузкой (RA = RB = RC = 1 кОм ) согласно схеме (рис. 17.3).
Рис. 17..3
· Измерьте действующие значения напряжений и токов согласно
табл. 17.1 и вычислите мощности.
Таблица 17.1
| Схема «звезда» | Нагрузка симметричная | Нагрузка несимметричная | |
| Линейные и фазные токи, ток нейтрали мА | IA | ||
| IB | |||
| IC | |||
| IN | |||
| Линейн. напряжения, В | UAB | ||
| UBC | |||
| UCA | |||
| Фазные напряжения, В | UA | ||
| UB | |||
| UC | |||
| Фазные мощности, мВт | PA | ||
| PB | |||
| PC | |||
| Общая мощность, мВт | SP |
· Повторите измерения и вычисления для несимметричной нагрузки (RA = 1 кОм, RB = 680 Ом, RC = 330 Ом).
· На рис. 17.4 в масштабе постройте векторные диаграммы.
Рис. 17.4.
Контрольные вопросы.
1. Как соединить фазы токоприемника звездой
2. Какое напряжение называется фазным и какое линейным
3. Какие существуют зависимости между действующими линейными и фазными напряжениями трехфазной четырехпроводной сети
4. При каких условиях трехфазная система называется симметричной
5. В каких условиях можно обойтись без нейтрального провода
6. Каково соотношение между фазными напряжениями для несимметричной нагрузки при наличии нейтрального провода
7. Как определить ток в нейтральном проводе
8. К чему может привести обрыв нейтрального провода при несимметричной нагрузке
17.4. Указания по выполнению лабораторной работы №17.
1.Ознакомиться с порядком выполнения лабораторной работы №17, краткими теоретическими сведениями по данной теме. Подготовить в рабочей тетради «Лабораторно–практические работы по электротехнике» протокол испытаний.
2.Собрать электрическую цепь с симметричной нагрузкой в соответствии с рис 17.3.
3.После проверки схемы преподавателем установить параметры для данной цепи RA = RB = RC = 1 кОм,согласно рис 17.3.
4. Измерить действующие значения напряжений и токов согласно
табл. 17.1 и вычислите мощности.
5.Повторить опыт для несимметричной нагрузки (RA = 1 кОм, RB = 680 Ом, RC = 330 Ом), произвести измерения и вычисления согласно табл.17.1
5.Выбрать масштаб и построить дтаграммы на миллиметровочной бумаге форматом А4.
6.Составить полный отчет по работе, сформулировать выводы по работе.
7.Ознакомиться с контрольными вопросами для защиты лабораторной работы.
8. По окончанию работы, выключить ПК, рабочее место привести в порядок и сдать преподавателю, расписаться в журнале контроля ответственному по группе.
Лабораторная работа 18.
Трехфазные нагрузки, соединенные по схеме «треугольник»
Цель работы: исследовать режимы работы симметричных и несимметричных потребителей электрической энергии в трехфазных электрических цепях;
определить основные сопротивления между фазными и линейными значениями токов и напряжений при симметричной нагрузке и включении потребителей «треугольником».
