Исследование трехфазных электрических цепей при соединении потребителей звездой

Цель работы:  Исследование трехпроводной и четырехпроводной трехфазной электрической цепи при соединении симметричных и несимметричных потребителей звездой. Экспериментальное изучение основных соотношений между фазными и линейными значениями токов и напряжений в симметричных и несимметричных режимах.

Краткая теория

   Электрическая цепь, в ветвях которой действуют три синусоидальные ЭДС, имеющие одинаковые амплитуды и частоту, но сдвинутые по фазе относительно друг друга на , называется трехфазной.

  Источником электрической энергии в трехфазных цепях являются синхронные генераторы. Простейший синхронный генератор имеет на статоре три одинаковые обмотки, сдвинутые в пространстве на относительно друг друга. Начала обмоток обозначают буквами А,В,С – концы обмоток – Х,Y,Z. Если концы всех обмоток генератора соединить в один узел, который называют нейтральной точкой –N, то получим схему соединения обмоток генератора звездой  (рисунок 1).

Рисунок 1

 

При вращении ротора, выполненного в виде электромагнита, в обмотках статора индуцируются три синусоидальные ЭДС одинаковой частоты и амплитуды, сдвинутые по фазе на . Если начальную фазу  принять равной нулю, то мгновенные значения ЭДС будут иметь вид:

 

 

 

Трехфазную систему ЭДС можно изобразить в виде трех векторов, сдвинутых на :

 

Напряжение между началом и концом обмотки генератора называют фазным напряжением - , , . Напряжение между началом одной обмотки и началом другой обмотки называют линейным - , , . Фазные и линейные напряжения связаны между собой уравнениями:

                                      

                                      

 

Им соответствуют векторные диаграммы линейных и фазных напряжений. Треугольник векторов линейных напряжений, построенный на векторах фазных напряжений называют топографической диаграммой:

 

Из диаграммы следует:

          

 

                                или         

     Соединение обмоток генератора звездой  дает возможность получить на потребителе два разных напряжения: фазное и линейное.

Передача электрической энергии от источника к потребителю в трехфазной трехпроводной системе осуществляется с помощью линейных проводов (Аа, Вв, Сс). В четырехпроводной трехфазной системе имеется четвертый – нейтральный провод (Nn), соединяющий общие точки фаз источника N и потребителя n (рисунок 2). Токи , ,  в соответствующих линейных проводах называются линейными, а токи, протекающие по фазам (, , ) –фазными. Ток  в нейтральном проводе называют нейтральным.

Трехфазные приемники могут соединяться по схеме «звезда» или «треугольник».