Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Лабораторна робота № 6
|
|
ДОСЛІДЖЕННЯ ТРИФАЗНОГО ЕЛЕКТРИЧНОГО КОЛА ПРИ 3’ЄДНАННІ СПОЖИВАЧІВ ТРИКУТНИКОМ
Мета роботи:
Дослідити трифазне електричне коло при з’єднанні фаз споживачів трикутником при різних режимах роботи та різних навантаженнях. Перевірити основні співвідношення між лінійними і фазними напругами та струмами. Навчитися будувати векторні діаграми напруг і струмів трифазних кіл при з’єднанні споживачів трикутником для різних режимів роботи та різних за характером навантажень.
1 Основні теоретичні відомості
Якщо три однофазних споживачі з опорами Zаb, Zbс, Zса з’єднати так, що кінець першого опору буде з’єднаний з початком другого, кінець другого з початком третього, кінець третього з початком першого, а до точок з’єднання під’єднати живлення від трифазної мережі, то отримаємо з’єднання приймачів трикутником (рисунок 6.1).
Рисунок 6.1 – Електрична схема трифазної систем
споживачів, з’єднаних трикутником
Проводи, які з'єднують фази генератора і споживача називаються лінійними (А – а, В – b, С – с), а проводи, які з'єднують
споживачі з точками а-b, b-с, с-а – фазними (рисунок 6.1).
Лінійні напруги мережі живлення UАВ, UВС, UСА (напруги між лінійними проводами) і фазні напруги Uаb, Ubс, Uса трифазного споживача, з’єднаного трикутником, рівні (лінійні напруги дорівнюють фазним U Л = U Ф).
Струми Іа, Іb, Іс в лінійних проводах називають лінійними струмами – І Л, а струми Іаb, Іbс, Іса в фазах споживача називають фазними струмами– І ф.
Вектори лінійних струмів Ī а, Ī b, Ī с визначають через вектори фазних струмів Ī аb, Ī bс, Ī са з рівнянь, складених на основі першого закону Кірхгофа (рисунок 6.1):
Ī а = Ī аb – Ī са;
Ī b= Ī bс – Ī аb;
Ī с = Ī са – Ī bс.
При з’єднанні споживачів трикутником справедливі наступні співвідношення:
; 
;
cos φ Ф = R Ф/ Z Ф; sin φ Ф= Х Ф/ Z Ф; φ Ф = arctq(Х Ф/ R Ф),
де R Ф, Х Ф, Z Ф – відповідно активний, реактивний та повний опори фази.
Векторні діаграми напруг і струмів для симетричного активного навантаження фаз Z Ф = R Ф (Rаb = Rbс = Rcа) та активно-індуктивного навантаження 
при з’єднанні споживачів трикутником, зображені на рисунку 6.2, а, б. Як видно з діаграм, вектори лінійних струмів Ī а, Ī b, Ī c відстають за фазою від векторів фазних струмів Ī аb, Ī bс, Ī cа на кут 30°, а І Л = 
І ф. Вказані співвідношення справедливі тільки для симетричного навантаження.
Рисунок 6.2 – Векторні діаграми напруг і струмів трифазного кола при з’єднанні споживачів трикутником з симетричним активним а) та активно - індуктивним б) навантаженням
При несиметричному навантаженні (Zаb ≠ Zbс ≠ Zcа, φ аb ≠ φ bс ≠ φ са) фазні струми будуть різними. Очевидно, неоднаковими будуть і лінійні струми. Векторна діаграма напруг і струмів для несиметричного активного навантаження (Rаb ≠ Rbс ≠ Rcа) зображена на рисунку 6.3.
Рисунок 6.3 – Векторна діаграма напруг і струмів при з’єднанні
фаз споживачів трикутником з несиметричним активним навантаженням
При обриві фази, наприклад фази са (рисунок 6.4, а), трифазного споживача з активним навантаженням, вектори лінійних струмів в суміжних проводах будуть рівні векторам фазних струмів Ī а = Ī аb, Ī с = Ī bс, а вектор лінійного струму Ī b визначають за першим законом Кірхгофа, як різницю векторів фазних струмів Ī b = Ī bс – Ī аb. Для цього випадку векторна діаграма зображена на рисунку 6.4, б.
Рисунок 6.4 – Електрична схема а) та векторна діаграма напруг і струмів б) при з’єднанні фаз споживачів трикутником з активним навантаженням та обриві фази
При обриві лінійного проводу А – а трифазного споживача з активним навантаженням (рисунок 6.5, а), навантаження фази з опором Zbс буде ввімкнене на лінійну напругу Ubс, а навантаження двох інших фаз Zаb та Zcа будуть з’єднані послідовно і до них буде прикладена лінійна напруга Ubс. В цьому випадку струми:
Ī а = Ī аb;
Ī b = Ī bс – Ī аb;
Ī с = – Ī bс.
Векторна діаграма для даного режиму роботи приведена на рисунку 6.5, б.
Рисунок 6.5 – Електрична схема а) та векторна діаграма напруг і струмів б) при з’єднанні фаз споживачів трикутником з активним навантаженням та обриві лінійного проводу
Потужності трифазного споживача дорівнюють сумі потужностей окремих фаз:
а) активна: Р = Раb + Рbс + Рса =
= Uаb Іаb cos φ аb + Ubс Іbс cos φ bс + Uса Іса cos φ са;
б) реактивна: Q = Qаb + Q bс + Qса =
= Uаb Іаb sin φ аb + Ubс Іbс sin φ bс + Uса Іса sin φ са;
в) повна потужність: S = 
.
У випадку симетричного навантаження потужності визначають за формулами:
а) активна: Р = 3 Р Ф = 3 U Ф І Фcos φ Ф = 
U Л І Лcos φ Ф;
б) реактивна: Q = 3 Q Ф = 3 U Ф І Ф sin φ Ф = U Л І Л sin φ Ф;
в) повна: S = 3 U Ф І Ф = U Л І Л= .
2 Опис лабораторної установки
Експериментальне дослідження трифазного електричного кола при з’єднанні споживачів зіркою виконують на установці, електрична схема якої приведена на рисунку 6.6, а. Установка живиться від трифазної електричної мережі змінної напруги через трифазний вимикач SF. Діючі значення лінійних струмів вимірюють амперметрами РА1, РА2, РА3, а діючі значення фазних струмів – РА4, РА5, РА6. Діючі значення лінійних UАВ, UВС, UСА (фазних Uаb, Ubс, Uса) напруг вимірюють вольтметром РV. Частота змінної напруги мережі дорівнює 50 Гц. В якості навантаження Zаb, Zbс, Zса використовуються, вмонтовані в лабораторному стенді, лампи розжарення опір яких – активний (Z = R). Схема з’єднання лампи розжарення приведена на рисунку 6.6, б.
Рисунок 6.6 – Електрична схема лабораторної установки для
експериментального дослідження трифазного
електричного кола при з’єднанні споживачів трикутником а) та ввімкнення лампового реостату б)