Соединение приемников звездой.

Рисунок 2

 

 Если пренебречь сопротивлением подводящих проводов, то фазные напряжения приемников будут равны фазным напряжениям генератора:

 

                                                 ,

 Соответственно равны и линейные напряжения генератора и приемника:

 

                                            .

 В линейных проводах ток направлен от генератора к потребителю. В нейтральном проводе – от приемника к генератору. Токи на фазах рассчитываются по закону Ома: 

Линейные токи равны фазным токам:

                                         .

 Ток в нейтральном проводе равен сумме токов трех фаз. По первому закону Кирхгофа имеем:

                                               

 

Нагрузку называют симметричной, если комплексы сопротивлений на всех фазах равны между собой:

                                               

 

При симметричной нагрузке расчет токов сводится к расчету тока в одной фазе. Ток в нейтральном проводе равен нулю и его можно убрать. В этом случае система становится трехпроводной (т.е. генератор соединяется с потребителем с помощью трех проводов).

Расчет токов в трехпроводной системе  с симметричной нагрузкой ничем не отличается от расчета токов в четырехпроводной схеме. Расчет идет на одну фазу:

Топографическая диаграмма напряжений и токов такая же, как у четырехпроводной системы.

 

  В случае несимметричной нагрузки, когда

 симметрия фазных напряжений и токов нарушается, т.е. при изменении нагрузки в одной из фаз фазное напряжение изменяется не только в этой фазе, но и в других фазах. Это происходит вследствие наличия напряжения между нейтральными точками и  (смещение нейтрали). Смещение нейтрали можно найти по формуле узлового напряжения:

 

 

Фазные напряжения приемника можно найти из уравнений, записанных по второму закону Кирхгофа для каждой фазы:

Потенциальную диаграмму напряжений строят циркулем по опытным данным методом засечек. Для этого рисуют треугольник линейных напряжений, а затем из соответствующих его вершин радиусами, равными фазным напряжениям описывают дуги, пересечения которых определяют точку n, являющуюся началом векторов фазных напряжений. Для построения векторной диаграммы токов нужно к векторам фазных напряжений  под соответствующими углами   провести вектора фазных токов . Этот режим работы трехфазного потребителя является аварийным.

 

Порядок выполнения работы

· Собрать цепь согласно схеме (рисунок 1), подключить выходы трехфазного генератора А и В к аналоговым входам коннектора V0 и V1.

 

 

 

Рисунок 1

 

· Измерить виртуальными вольтметрами все фазные напряжения, а также углы сдвига фаз между напряжениями U_A и U_B, U_B и U_C, U_C и U_A. Результаты измерений занесите в таблицу 1.

Таблица 1

UA, В	UB, В	U С, В	yА – yВ, град	yА – yВ, град	yС – yА, град

 

· Измерить виртуальными вольтметрами все  линейные напряжения, а также углы сдвига фаз между напряжениями U_AВ и U_BС, U_BС и U_CА, U_CА и U_AВ. Результаты измерений  занесите в таблицу 2.

 

Таблица 2

U АВ, В	U ВС, В	U СА, В	yАВ – yВС, град	yВС – yСА, град	yСА – yАВ, град

 

· Построить в масштабе векторные диаграммы фазных и линейных напряжений при соединении фаз источника звездой.

· Собрать цепь «звезда» с симметричной нагрузкой с нейтральным проводом (R_A = R_B = R_C = 1 кОм ) согласно схеме (рисунок 2).

 

 

Рисунок 2

 

· Измерить действующие значения напряжений и токов. Результаты измерений занести в таблицу 3.

· Оборвать нейтральный провод и повторить измерения для цепи с симметричной нагрузкой   без     нейтрального  провода (R_A = R_B = R_C = 1 кОм). Результаты измерений занести в таблицу 3.

· Собрать цепь по схеме «звезда» с несимметричной нагрузкой с нейтральным проводом (R_A = 1 кОм, R_B = 680 Ом, R_C = 330 Ом). Измерить действующие значения напряжений и токов. Результаты измерений занести в таблицу 3.

· Оборвать нейтральный провод и повторить измерения для цепи с несимметричной нагрузкой без нейтрального провода (R_A = 1 кОм, R_B = 680 Ом, R_C = 330 Ом). Результаты измерений занести в таблицу 3.

· По результатам измерений построить векторные диаграммы напряжений и токов.

 

Таблица 3

Режим	IA,А	IB,А	IC,А	IN,А	UAB,В	UBC,В	UCA,В	UA,В	UB,В	UC,В	UnN,В
Симметричный с нейтральным проводом (RA = RB = RC = 1 кОм)
Симметричный без нейтрального провода (RA = RB = RC =  1 кОм)
Несимметричный с нейтральным проводом (RA = 1 кОм, RB = 680 Ом, RC = 330 Ом)
Несимметричный без нейтрального провода (RA = 1 кОм, RB = 680 Ом, RC = 330 Ом)

 

 

Контрольные вопросы и задачи:

1  Дайте определение трехфазной системы синусоидального тока.

2   Как получают трехфазный ток?

3  Каковы соотношения между линейными и фазными значениями токов и напряжений при соединении фаз звездой?

4  Какова роль нулевого провода и в каких случаях он необходим?

5  Перечислите особенности векторных диаграмм, построенных для    исследованных вами режимов.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7