Исследование трёхфазных цепей при соединении фаз потребителя треугольником цель работы

• Название: Исследование трёхфазных цепей при соединении фаз потребителя треугольником цель работы
• Дата: 20.10.2022
• Размер: 428.05 Kb.
• Имя файла: 1.docx
• Тип: Исследование; #745388

Лабораторная работа 4

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЁХФАЗНЫХ ЦЕПЕЙ ПРИ СОЕДИНЕНИИ ФАЗ ПОТРЕБИТЕЛЯ ТРЕУГОЛЬНИКОМ
Цель работы
Экспериментально установить влияние характера, несимметрии на­грузки и неполнофазного режима работы, на токи и напряжения исследуемой цепи.

Определить соотношения между фазными, линейными токами и на­пряжениями при различных режимах работы потребителя.
Общие сведения
Соединить фазы потребителя треугольником – это последовательно со­единить все его фазы, образовав треугольник a-b-с, к началам фаз потребителя а, b, с подается напряжение от источника питания (рис. 4.1).



Рис. 4.1. Схема соединения фаз потребителя треугольником
На рис. 4.1:

– линейное напряжение источника (U_Л);

– фазные напряжения нагрузки (U_Ф);

– линейные токи (I_Л);

– фазные токи нагрузки (I_Ф);

– полные комплексные сопротивления фаз нагрузки.

Если пренебречь потерями напряжения в соединительных проводах, то фазные напряжения нагрузки равны, соответствующимлинейнымнапряжениямсети, т. е.

. (4.1)

Расчеты в 3-фазной электрической цепи при соединении нагрузки треугольником осуществляются по следующим формулам:

• 
  напряжения нагрузки на комплексной плоскости
  

;

(4.2)

• 
  комплексы фазных действующих токов потребителя вычисляются со­гласно закону Ома по формулам:
  

;

; (4.3)

,

где –комплексы проводимостей фазных нагрузок;

• 
  линейные токи сети вычисляются на основании первого закона Кирхгофа для узлов а, b и с цепи потребителя
  

;

; (4.4)

;

• 
  комплексная полная мощность для каждой фазы потребителя
  

;

; (4.5)

.

• 
  полная мощность 3-фазной цепи
  

.

При симметричной нагрузке в фазах потребителя ; фазные токи ; линейные токи ; полная мощность трехфазной цепи .
Таблица 4.1

Значение токов и напряжений исследуемой цепи

Режим нагрузки в опытах	Измерено
	напряжения потребителя, В			линейные токи потребителя, А				фазные токи потребителя, А
	Uab, В	Ubc, В	Uca, В	IA, А	IB, А	IC, А	Iab, А		Ibc, А	Ica, А
2.1. Нагрузка, симметричная во всех фазах	51,2	51,2	51,2	0,76	0,76	0,76	0,42		0,44	0,42
2.2. Нагрузка, несимметричная в одной фазе	51,2	51,2	51,2	0,76	1,04	1,04	0,42		0,74	0,42
2.3. Нагрузка, несимметричная во всех фазах	51,2	51,2	51,2	0,64	1,04	0,84	0,42		0,74	0,42
2.4. Нагрузка, симметричная во всех фазах. Обрыв фазы ____ потребителя	51,2	51,2	51,2	0,48	0,48	0,8	0		0,44	0,44
2.5. Нагрузка, симметричная во всех фазах. Обрыв линейного провода _____	25,6	51,2	25,6	0	0,68	0,68	0,22		0,44	0,22

1. 
   По результатам замеров построить векторные диаграммы напряжений и токов.
   
2. 
   Для опыта 2.1. – «Нагрузка, симметричная во всех фазах», сделать следующий расчет:
   

• 
  напряжения источника (потребителя)
  

;

;

;

• 
  фазные токи потребителя:
  

;

;

;

• 
  линейные токи потребителя:
  

;

;

;

– найти соотношение действующих значений линейных и фазных токов:

;

– сумма фазных токов:

;

– сумма линейных токов:

.

По результатам расчета для опыта 2.1 построить векторные диаграммы напряжений и токов в одной системе координат.

Для опытов 2.2 и 2.3 расчет не производится, диаграммы строятся ана­логично опыту 2.1.
Порядок построения векторных диаграмм напряжений

и токов сактивной нагрузкой

1. 
   По результатам измерений опытов 2.1; 2.2; 2.3 – осуществляется построение диаграмм напряжений и токов в следующей последовательности:
   

1. 
   строятся векторы напряжений в выбранном масштабе напряжений
   

;

2) строятся векторы токов , так как нагрузка в фазах активная, ток и напряжение совпадают по фазе, начала векторов тока и напряжения находятся в одной точке;

3) строятся векторы линейных токов путем векторного сложения (масштаб тот же, что и для фазных токов), (рис. 4.3, 4.4):

;

;

.



Рис. 4.3. Векторная диаграмма напряжения и токов с симметричной активной нагрузкой в фазах потребителя
2. По результатам измерений опыта 2.4. – «Обрыв фазы потребителя» – осуществляется построение диаграммы напряжений и токов в следующей последовательности:

1) строятся векторы напряжений

;

2) строятся векторы токов ;

3) путем векторного сложения, согласно системе уравнений, строятся линейные токи

;

;

;

Рис. 4.4. Векторная диаграмма напряжения и токов при несимметричной нагрузке в фазах потребителя
Пример. Обрыв фазы аb (рис. 4.5), , система уравнений (4.4) приобретает следующий вид:

;
;
.



Рис. 4.5. Векторная диаграмма напряжений и токов

при обрыве фазы ab
3. По результатам измерений опыта 2.5 – «Обрыв линейного провода» – строится диаграмма напряжений и токов с учетом изменений, произошедших на схеме.

Схема, полученная после обрыва, должна быть представлена в отчете.

Пример. Оборван линейный провод А-а, полученная схема (рис. 4.6)

– один и тот же ток, протекающий через резисторы R_ab и R_ca;

;

.

Вместо 3-фазной цепи при соединении фаз потребителя в треугольник получилась разветвленная однофазная цепь с последовательно-параллельным соединением трех резисторов, причем R_ab = R_bc = R_ca.



Рис. 4.6. Разветвленная цепь нагрузки при обрыве линейного провода А–а
Согласно схемы, напряжения потребителя

. (4.6)
Порядок построения диаграммы при обрыве линейного провода А–а:

1. 
   строится напряжение источника (расположение вектора как в 3-фазной цепи, до обрыва);
   
2. 
   строятся напряжения и токи, полученные в результате измерений в опыте 2.5, так как нагрузка носит активный характер, следовательно, в од­нофазной цепи все напряжения и токи совпадают по фазе (все векторы на­кладываются друг на друга), рис. 4.7.
   

Рис. 4.7. Векторная диаграмма напряжений и токов при обрыве линейного провода А–а



Рис. 4.8. Схема опыта по исследованию трехфазной цепи

при соединении фаз потребителя треугольником